способ получения гуминового стимулятора роста растений

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВОГО СТИМУЛЯТОРА РОСТА РАСТЕНИЙ путем обработки бурого угля гидроксидом щелочного металла при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и глубокого превращения органической массы бурого угля в водорастворимые продукты, гидроксид щелочного металла используют в виде концентрированного раствора в массовом соотношении его и угля (0,5 - 0,8) : 1,0, а нагревание осуществляют в две стадии, сначала при температуре 30 - 100^oС до обезвоживания, а затем при температуре 180 - 220^oС в течение 10 - 20 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первой стадии нагревания обезвоживание массы проводят при вакуумировании до 60 - 130 кПа.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения сырьевой базы, в частности, использования высокозольных бурых углей, полученный после двустадийной термообработки продукт экстрагируют водой, отделяют раствор от зольных компонентов и подвергают его упариванию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки бурого угля в продукты, хорошо растворимые в воде, которые могут быть использоаны в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста растений.

Известные способы получения стимуляторо роста растений предусматривают, как правило, одноразовую обработку бурых углей, а также окисленных каменных углей водным раствором едких щелочей 1-5% -ной концентрации при 90-100^оС [1-4] . В дальнейшем возможно непосредственное использование полученного продукта в виде так называемого "балластного" гумата [5] или получение безбалластного препарата путем отделения нерастворимой части и упаривания раствора гумата [1, 2] . Достигаемая глубина превращения органической массы углей (ОМУ) обычно составляет 20-35% , хотя при использовании сильноокисленных углей может достигать 60-70% [2] . Близкие глубины превращения ОМУ (50-80% ) достигаются также при нагревании угля в водном расвторе щелочи в присутствии пирофосфорнокислого натрия [6] , а также при использовании вибропомола, низкоакустического воздействия и изостатической обработки угля высоким далением [2] . В некоторых случаях при использовании высокоокисленных углей высокая глубина превращения ОМ может быть достигнута при многократной (5-10 и более раз) последовательной обработке углей разбавленными растворами гидроксидов щелочных металлов [2] .

Общим недостатком указанных способов является сранительно низкая глубина превращения ОМУ при щелочной обработке и большое количество остаточного непрореагировавшего угля, дальнейшее использование которого затруднено, или сложность и дороговизна используемого оборудования при вибропомоле, акустическом воздействии и т. п. Кроме того, получение твердых гуминовых препаратов такими способами сопряжено с энергоемкими процессами упаривания водных растворов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату яляется четырехстадийный способ переработки бурого угля путем обработки последнего гидроксидом щелочного металла или щелочноземельного металла при нагревании до 300-400^оС с последующей обработкой соляной кислотой и дальнейшей экстракцией продуктов из твердого остатка водой или органическими растворителями, принятый за прототип [7] . Способ позволяет повысить растворимость бурого угля в воде и органических растворителях, обеспечивает увеличение выхода гуминовых кислот, а также растворимых в бензоле битумов и восковых продуктов.

Недостатком прототипа является необходимость поддержания высокой температуры при термообработке углей (300-400^оС) и недостаточно высокий выход солей гуминовых кислот. При этом следует подчеркнуть, что в прототипе использован деминерализованный бурый уголь с высоким выходом "свободных" гуминовых кислот (50,3% ), что не является характерным для большинства бурых углей, из которых обычно выделяют 15-30% гуминовых кислот. Прототип предполагает также необходимость проведения отдельной операции по обработке бурых углей и полученных продуктов соляной кислотой.

Целью изобретения является глубокое превращение органической массы бурого угля водорастворимые продукты, предназначенные для использования в качестве стимуляторов роста растений, упрощения процесса, а также расширения сырьевой базы.

Предварительный экономический расчет показывает, что получение гуминовых стимуляторов роста растений по предлагаемому способу позволит более чем в два раза сократить расходы на производство за счет сокращения количества стадий в процессе, а также дополнительно на 30-40% удешевить стоимость конечного продукта за счет использования менее дорогостоящего оборудования.

Повышение выхода водорастворимых продуктов из органической массы бурого угля достигается за счет использования гидроксида щелочного металла в виде концентрированного раствора, что доказывается многочисленными опытами, выдержки из которых приведены в примерах и описании настоящей заявки.

Упрощение процесса достигается проведением процесса при более низких температурах и в две стадии, а не в четыре, как в прототипе.

Расширение сырьевой базы достигается за счет возможности использования высокозольных углей.

П р и м е р 1. 50,0 г бурого угля Бородинского месторождения Канско-Ачинского бассейна (зольность 4,33% , общее содержание кислорода 22,6% ) смешивали с 35,0 г гидроксида натрия в 0,1 л воды, упаривали досуха в открытом сосуде при 100^оС, затем температуру поднимали до 200^оС, при которой выдерживали 10 мин. Выход продукта 64,3 г. Растворимость в воде 97,5% , глубина превращения ОМУ - 100% . Глубина превращения ОМУ того же угля при экстракции раствором гидроксида натрия по стандартной методике составила 11,5% .

П р и м е р 2. 50,0 г бурого угля Бородинского месторождения (образец из примера 1) смешивают в 0,2 л воды с 35,0 г гидроксида натрия в замкнутом сосуде и обезвоживают при 100^оС при вакуумировании (60 кПа). Затем температуру поднимают до 180^оС, при которой выдерживают 20 мин. Выход продукта 67,4 г. Растворимость в воде 98,4% , глубина превращения ОМУ составила 100% .

П р и м е р 3. 20,0 г бурого угля Бородинского месторождения (образец из примера 1) смешивают сс 16,0 г гидроксида натрия в 0,1 л воды, упаривают досуха в открытом сосуде при 100^оС, затем температуру поднимают до 230^о и выдерживают в течение 10 мин. Выход продукта 27,1 г. Растворимость в воде 86,3% , глубина превращения ОМУ составила 80,6% .

П р и м е р 4. 1,0 кг бурого угля Назаровского месторождения Канско-Ачинского бассейна (зольность 12,8% , содержание кислорода 21,7% ) смешивают с 0,8 кг гидроксида натрия в 2,0 л воды в металлическом реакторе с мешалкой и нагревают при 100^оС до полной отгонки воды. Затем температуру повышают до 180^оС, при которой смесь выдерживают 15 мин. Выход готового продукта 1,41 кг. Растворимость в воде 89,7% , глубина превращения ОМУ составила 100% .

П р и м е р 5. 50,0 г бурого угля ш. Бельковская Подмосковного бассейна (зольность 55,7% , содержание кислорода 23,2% ) смешивают с 20,0 г гидроксида натрия в 0,2 л воды и обезвоживают в открытом сосуде при 100^оС. Затем температуру повышают до 200^оС, при которой выдерживают 10 мин. Выход полупродукта 59,1 г. Растворимость 40,7% . Полученный полупродукт экстрагируют водой, нерастворившийся остаток отделяют центрифугированием, а раствор гуминового препарата упаривают досуха. Выход беззольного продукта составил 23,4 г, глубина превращения ОМУ 91,9% . Глубина превращения ОМУ при экстракции угля по стандартной методике составила 27,4% .

В таблице приведены данные по растворимости в воде гуминовых препаратов, полученных предлагаемым способом, и достигаемой глубине превращения органической массы углей разных месторождений Советского Союза. Из приведенных данных видно, что зольность получаемых гуминовых препаратов существенно ниже зольности исходных углей. Это свидетельствует о том, что зольные компоненты углей при взаимодействии со щелочью частично переходят в растворимое состояние.

Исследование гуминовых стимуляторов роста растений, полученных предлагаемым способом, показало, что они обладают высокой биологической активностью. В таблице указаны соответствующие данные по биологической активности препаратов, полученных из разных углей по предлагаемому в заявке способу. Результаты даны по итогам количественной оценки развития семян огурцов сорта "Вязниковский-37" на ранней стадии онтогенеза в соответствии с принятой агрохимии методикой. В соотетствии с методикой семена растений вначале обрабатывали 1% -ным раствором перманганата калия, а затем отбирали по 7 семян, помещали их в чашки Петри. Контрольные образцы заливали дистиллированной водой, а опытные образцы - 0,05% -ным раствором препарата. Образцы выдерживали 3 сут в термостате при 29-30^оС, потом 6 сут при комнатной температуре и естественном освещении. После этого (через 9 сут от начала опыта) проводили измерение длины стебля и массы стебля и корня. Рассчитывали средние значения при пятикратной повторности. За эффективность биологического действия принимали отношение прироста стебля и массы стебля и корня проросших растений к соответствующему значению в контрольных образцах.

В полевых испытаниях на овощных, зерновых, плодово-ягодных, технических культурах установлено, что применение получаемых гуминовых препаратов приводит к повышению урожайности и в открытом или закрытом грунте в среднем на 15-25% . В этих исспытаниях семена сельскохозяйственных культур обрабатывали 0,5% -ным раствором препарата, а затем высевали в грунт, предварительно политый 0,005% -ным раствором того же препарата. В необходимых случаях, зависящих от условий выращивания сельскохозяйственных культур и их биологической природы, проводили полив или опрыскивание растений 0,005% -ным раствором препарата в различные периоды их вегетации. (56) 1. Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения, Сб. т. 7, с. 181-184, 1980 г. Днепропетровский с/х институт.

2. Екатеринина Л. Н. и др. Гуминовые препараты из углей для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. М. : НТО "Горное", 1989, 85 c.

3. Патент США N 3264084, кл. 71-24, опублик. 1966.

4. Авторское свидетельство СССР N 169129, кл. C 05 f 11/02, 1963.

5. Родэ В. В. и др. Основные проблемы получения и использования буроугольного воска. - Химия твердого топлива, 1974, N 6, с. 105-118.

6. ГОСТ 9517-76 "Угли бурые и каменные. Методы определения выхода гуминовых кислот".

7. Авторское свидетельство СССР N 726152, кл. C 10 G 1/04, 1978.