способ получения фосфорных органо-минеральных удобрений

Формула изобретения

Способ получения фосфорных органо-минеральных удобрений, включающий смешение фосфорсодержащей минеральной составляющей с гуминовыми веществами, отличающийся тем, что в качестве минеральной составляющей используют фосфоритную муку или простой суперфосфат, в качестве гуминовых веществ используют продукт, полученный в результате окислительно-гидролитической деструкции лигносульфонатов путем окисления их кислородом воздуха в щелочной среде при температуре 150 - 200^oС и давлении не более 2,5 МПа с последующим концентрированием жидкой фазы до содержания влаги 8 - 10%, причем при смешивании с фосфоритной мукой или простым суперфосфатом берут 2 - 9 мас.% указанного продукта, после чего смесь сушат при 85 - 105^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению фосфорных органо-минеральных удобрений улучшенного качества с повышенным содержанием усвояемого фосфора.

Известен способ получения специальных фосфорных удобрений, заключающийся в том, что фосфорное удобрение смешивается с гуминовыми веществами в соотношении фосфаты : гуминовые вещества 4:1 - 0,5:1 и туда же вносятся другие питательные вещества и связующие для обеспечения медленного высвобождения питательных веществ. Смесь гранулируется в барабанном грануляторе и сушится на воздухе (заявка ФРГ N 3101801, кл. C 05 G 1/100, заявл. 21.01.81, опубл. 19.08.82).

Известен способ получения фосфогумуса (патент Бразилии N 8304493, кл. C 05 F 11/02, 19.03.85 г.), осуществляемого путем реакции природного фосфата с костной мукой и гуматами лигнина или торфа при 80 - 120^oC с последующим сплавлением и гранулированием с CaSO₄.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения органо-минеральных удобрений (А.с. СССР N 1608170, кл. C 05 F 11/00, 1990) на основе фосфоритной руды и гидролизного лигнина, осуществляемого путем смешения фосфоритной руды и гидролизного лигнина в соотношении 1: (1-1,2) в пересчете на абсолютное сухое вещество и последующего размельчения руды. Такая обработка повышает степень активации лигнина, увеличивает количество гидроксильных групп в нем, и взаимодействие его с фосфоритной рудой приводит к повышению относительного процента лимонно-растворимой P₂O₅ до 64,9%. Такая обработка фосфоритной руды дает повышение урожайности различных сельскохозяйственных культур.

Задачей изобретения является расширение ассортимента фосфорных органо-минеральных удобрений и улучшение экологии окружающей среды за счет использования в качестве гуматной составляющей лигносульфонатов - отхода целлюлозно-бумажных заводов.

Технический результат изобретения заключается в получении фосфорных органо-минеральных удобрений с повышенным относительным процентом содержания усвояемого фосфора, а следовательно, повышенной агрохимической эффективностью.

Задача решается следующим образом. Фосфорное органо-минеральное удобрение получают путем смешения фосфоритной муки или простого суперфосфата с гуминовыми веществами, взятыми в количестве 2-9 мас.% с последующей сушкой смеси при 85 - 100^oC. В качестве гуминовых веществ берут продут окислительно-гидролитической деструкции лигносульфонатов, полученной окислением их кислородом воздуха в щелочной среде при 150 - 200^oC и давлении не более 2,5 МПа. Полученную таким образом жидкую фазу концентрируют до содержания влаги 8 - 10%.

Сырьем для получения гуминовых веществ являются органосодержащие отходы целлюлозно-бумажного производства - лигносульфонаты. Это многокомпонентный ароматический продукт, содержащий до 80% органического вещества (Сапотницкий С. А. Использование сульфитных щелоков, Лесная пром., 1965). Важным обстоятельством является содержание в лигносульфонатах до 7 - 9% общей серы, которая в таком же примерно количестве содержится в гуминовом продукте после окисления лигносульфонатов. Наличие в гуминовых веществах серы усиливает их ценность, так как сера входит в состав аминокислот - цистина и метионина, имеет большое значение в белковом обмене и окислительно-восстановительных процессах, входит в состав витаминов и растительных масел. По данным обзора "Норск Гидро" (Удобрения в перспективе, Швеция) из-за улучшения экологической обстановки в мире наблюдается серный дефицит. Гуминовые препараты из лигносульфонатов дополнительно помогают решить эту проблему.

При получении гуминовых веществ в качестве щелочного агента могут быть использованы гидроокиси натрия, калия или аммония. Особенно предпочтительна гидроокись аммония, так как при этом гуминовые препараты содержат до 5 - 7% азота, а при окислительной деструкции лигносульфонатов в среде гидроокиси натрия или калия содержание азота не выше 1 - 2%. Щелочь в процессе окислительной деструкции органосодержащего сырья играет роль катализатора реакции поликонденсации кислородсодержащих соединений, в частности фенолов, в результате чего достигается их превращение в полифенолы и хиноны, обладающие высокой физиологической активностью.

От температурного фактора реакции окислительной деструкции лигносульфонатов зависит, с одной стороны, растворимость кислорода, а с другой стороны, при повышении температуры происходит уменьшение выхода целевого продукта за счет накопления кислородсодержащих соединений, склонных к самоконденсации в щелочной среде, при этом за счет уменьшения карбоксильных групп уменьшается и содержание гуминовых вещество. Кроме того, при высоких температурах происходит десульфирование целевого продукта, что снижает содержание серы в Н-гуматах. Снижение температуры ниже 150^oC увеличивает время реакции до 8 - 12 ч, это делает процесс энергетически малорентабельным.

Для достижения технического результата по увеличению усвояемого фосфора в минеральных фосфоросодержащих удобрениях взяты пределы добавки гуминовых веществ 2 - 9 мас.%. Выше этого предела, как видно в табл. 1, снижается содержание CaO, а известно, что большинство растений способны усваивать фосфор из фосфорных удобрений при отношении CaO:P₂O₅ в золе выше 1,3.

Температурный режим сушки органо-минерального удобрения смеси 85 - 105^oC ограничен, с одной стороны, экономией электроэнергии, так как при низкой температуре время сушки увеличивается, с другой стороны, температура 105^oC - частичное разложение минеральной компоненты.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Для получения ОМУ берут 617,3 г фосфорной муки с содержанием P₂O₅ - 30% и влажностью 16% и смешивают с порошкообразными гуминовыми веществами из лигносульфонатов (4%) в количестве 20 г. Массу помещают в реактор и в течение 10 - 15 мин тщательно перемешивают. Затем массу сушат при 105^oC до постоянного веса.

Гуминовые вещества получают следующим образом: к 100 мл лигносульфонатов с концентрацией сухих веществ 20% добавляют 15 мл гидроокиси натрия в виде 42%-ного раствора. Суспензию окисляют при 200^oC, давлении 2,3 МПа, расход воздуха 50 л/ч, время окисления 2 ч. Жидкую фазу концентрируют до влажности 8 - 10%.

Полученные гуминовые вещества имеют следующую характеристику:

активная кислотность (pH) - 9,4

содержание органических веществ,% - 61,3

содержание Н-гуматов,% - 47,5

содержание серы в Н-гуматах,% - 4,13

Характеристика полученного ОМУ, содержание %:

влаги - 2,09

P₂O_{5 общ} - 24,2

P₂O_{5 усв} - 15,2

P₂O_{5 л/раст} - 17,4

CaO - 36,6

Пример 2

Для получения ОМУ берут простой суперфосфат 520 г с влажностью 4% и смешивают с 20 г гуминовых веществ (2%), как в примере 1.

Гуминовые вещества получают следующим образом:

Загрузка, как в примере 1. Окисление при 150^oC, давлении 18 МПа, количество воздуха 50 л/ч, время окисления 6 ч. Жидкую фазу концентрируют до содержания влаги 8%.

Полученные гуминовые вещества имеют следующую характеристику:

активная кислотность (pH) - 9,56

содержание влаги,% - 8

содержание органических веществ,% - 56,4

содержание Н-гуматов,% - 48,3

содержание серы в Р-гуматах,% - 5,83

Характеристика полученного ОМУ, содержание %:

влаги - 1,60

P₂O_{5 общ} - 13,5

P₂O_{5 усв} - 54,0

P₂O_{5 л/раст} - 16,8

CaO - 36,8

Другие примеры получения фосфорных органо-минеральных удобрений и их характеристика на двух видах фосфоритной муки с содержанием P₂O_{5 общ} 25,7% и 30% и простом суперфосфате показаны в табл. 1.

Пополнение фосфора в почве проходит только через применение фосфорных удобрений, но коэффициент использования фосфора из фосфорных удобрений низок и составляет меньше 10-20% минеральных удобрений. В получаемых по предлагаемому изобретению фосфорных удобрениях, обогащенных гуматами, увеличивается относительный процент усвояемого P₂O₅. Как видно из табл. 1, при использовании порошкообразных гуматов с фосфоритной мукой с общим содержанием P₂O₅ - 25,7% увеличение относительного процента P₂O₅ с 47,66 до 60,0%, т.е. на 13%, а с содержанием 30% - с 52,14 до 66,5%, т.е. тоже 13,5%. ОМУ на основе простого суперфосфата с гуматами показывают увеличение усвояемого фосфора с 42 до 56%, т.е. на 7%.

При добавке сухих гуматов в фосфоритную муку при влажности 16% получают эффект разжижения массы, смесь приобретает при той же влажности 16% большую пластичность.

В табл. 2 представлены данные по компостированию стандартной фосфорной муки, муки с добавкой гуматов и суперфосфата с добавкой гуматов с дерново-подзолистой почвой, характеризующейся кислой реакцией среды (pH_KCl 4,1) и низким содержанием подвижного фосфора (5,9 мг/100 г почвы).

Время компостирования 95 дней. Как следует из данных табл.2, трехмесячное компостирование как фосфоритной муки стандартной, так и ОМУ с гуматами не выявило различий в водорастворимой форме фосфатов. Эта вытяжка фосфатов в соотношении 1:10 дает представление о фосфорном уровне почв, т.е. о снижении подвижности фосфатов в почве. Трехмесячное компостирование ОМУ, обогащенных гуматами, увеличило фосфатный уровень почв. По методу Кирсанова определялось содержание подвижного фосфора, который увеличился и для фосфорной муки, и для суперфосфата с гуматами на 4 - 5,1%. Увеличение времени компостирования приводит к более полному переводу трифосфатов кальция в монофосфаты, а тем более в водорастворимые фосфаты.

Технический анализ влияния различных доз фосфоритной муки с добавкой гуматов на рост и урожайность льна-долгунца сорта Белинна (табл. 3) показал, что увеличение подвижных форм фосфора влияет, в отличие от действия стандартной фосфоритной муки, на массу корней и длину основного корня, при этом, чем больше доза внесения, тем больше это увеличение, что влияет на прибавку урожая зерна. Нужно отметить, что дозы внесения практически не влияют на высоту стебля и, как результат этого, на урожайность соломы. Прибавка урожая ячменя при этом составляет 3 - 6%.

В табл. 4 показано влияние ОМУ на основе простого суперфосфата на динамику роста и урожайность ячменя с. Криничный.

Добавки к простому суперфосфату давали существенные прибавки зерна, по сравнению со стандартными. Там, где доза гуматов больше, выше и процент усвояемого фосфора и соответственно увеличение урожайности ячменя в пределах 14 - 15%.

Таким образом, предлагаемый способ получения фосфорных органо-минеральных удобрений обеспечивает достижение технического результата, а именно в части повышения относительного процента усвояемого фосфора и, как результат этого, повышенный агрохимический эффект.