способ получения комплексного удобрения из горных пород с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов

Формула изобретения

Способ получения комплексного фосфорно-калийного удобрения с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов путем термической обработки, который заключается в выдерживании глинисто-алевролитовой породы и доломита темно-серого при температуре минус 20°C с последующим обжигом, а именно нагреванием до температуры 400-800°С и выдерживанием 30 мин с последующим охлаждением до комнатной температуры в закрытом виде.

Описание изобретения к патенту

Способ получения комплексного удобрения из горных пород с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов.

Изобретение относится к способам получения комплексного фосфорно-калийного удобрения с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов. Область применения - сельское хозяйство.

Известен способ получения калийно-фосфорного удобрения при прокаливании исходного сырья (патент РФ № 2314318, БИ № 1, 10.01.2008 г.), в качестве которого берут почву на глубине до границы с почвообразующей породой. Почву прокаливают при температуре 400-800°C.

К недостаткам этого способа относится то, что обычное прокаливание не позволяет получать удобрения из горных пород, представленных оксидами химических элементов, которые не разрушаются при этом.

Техническая задача - получение комплексного удобрения из горных пород с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов.

Задача решается тем, что в способе получения комплексного фосфорно-калийного удобрения с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов путем термической обработки, где термическая обработка заключается в выдерживании глинисто-алевролитовой породы и доломита темно-серого при температуре -20°C с последующим обжигом, т.е. нагреванием до температуры 400-800°C и выдерживанием 30 минут с последующим охлаждением до комнатной температуры в закрытом виде.

Выдерживание 30 минут достаточно для изменения структуры минералов и увеличение продолжительности времени не требуется. Для получения комплексных удобрений с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов берут 2 вида выбуренных пород: глинисто-алевролитовая порода темно-серого, до черного, цвета и доломит темно-серый, неравномерно заглинизированный, являющихся отходами при строительстве скважин на нефть, которые содержат глинистые минералы.

В результате использования способа повышается содержание подвижных форм калия и фосфора, углекислого кальция и кальция, сгорают в породах нефтепродукты. Отбирали средний образец керна каждой горной породы, измельчали до пылевидной массы, выдерживали в течение 24 часов при температуре -20°C в холодильнике, а затем обжигали в муфельной печи при температуре 400-800°C в течение 30 минут. Выдерживали при температуре -20°C, так как это позволяет воздействовать на структуру горных пород, попавших на поверхность, средней минусовой температурой зимнего периода времени с замораживанием в них содержащейся воды, а дальнейшее понижение температуры нецелесообразно с точки зрения энергетических затрат. Геологические породы остужали сначала в муфельной печи, а затем в закрытом эксикаторе, чтобы исключить сорбцию влаги из воздуха. После обжига в глинисто-алевролитовой породе темно-серого, до черного, цвета увеличилось содержание подвижного фосфора в 3,2 раза, углекислого кальция и кальция - в 2,1 раза, pH - в 2 раза, содержание калия уменьшилось в 1,7 раз, результаты представлены в таблице. После прокаливания в доломите темно-сером, неравномерно заглинизированном, увеличилось содержание подвижного фосфора в 2,6 раза, калия - в 3,1 раза.

Способ осуществляют следующим образом.

Для исследования пробы глинисто-алевролитовой породы темно-серого, до черного, цвета и доломита темно-серого, неравномерно заглинизированного, отбирали при бурении скважин на нефть, когда выбуренная порода в виде отходов (шлама) складировалась в шламовом амбаре рядом со скважиной на нефть. Максимальная глубина отбора проб определялась геологическим строением территории и составляла для глинисто-алевролитовой породы темно-серого, до черного, цвета слоистой, средней крепости, с единичными прослоями известняка, темно-серого, плотного - 5159 м (черноярский горизонт) и для доломита темно-серого, неравномерно заглинизированного, кавернозно-пористого - 5305 м (бийский горизонт).

Геологические породы механически измельчали и перемешивали, а затем выдерживали 24 часа в холодильнике при температуре -20°C и после этого нагревали и выдерживали 30 минут при температуре 400-800°C. Охлаждение происходило в муфельной печи и закрытом эксикаторе для исключения сорбции влаги из воздуха. После термической обработки порода может быть использована в качестве комплексного фосфорно-калийного удобрения с повышенным содержанием кальция и без нефтепродуктов.

В Оренбургской области отбирали пробы доломита темно-серого и глинисто-алевролитовой породы (методом конверта) из геологических горизонтов при бурении скважин на нефть. Проба пород измельчалась, перемешивалась и разделялась на фоновый, исследуемый при температуре +20°C и опытный образец, выдерживаемый при температуре -20°C в течение 24 часов и затем обжигаемый при температуре 400-800°C в течение 30 минут. Охлаждение после обжига проводили в закрытом виде. Содержание химических соединений определялось по ГОСТ 26483-85, ГОСТ 26205-91, ГОСТ 21138.5-78, ГОСТ Р 50683-94, ПНДФ 16.1.21-98 в государственной аккредитованной лаборатории. Результаты исследований представлены в таблице.

Породы после обжига содержат фосфор в количестве 9,3 и 6,3 мг на кг почвы, калий 590 и 396 мг на кг почвы, углекислый кальций 25,82 и 105,3%, кальция 39,83% при отсутствии нефтепродуктов. Породы после выдерживания при температуре -20°C и обжига при температуре 400-800°C можно использовать в качестве удобрений, повышающих содержание калия, фосфора, кальция в почве при рекультивации земель на нефтегазовых месторождениях.

Химический состав геологических пород после обжига
Температура, °C	Фосфор, мг/кг	Калий, мг/кг	pH солевой	Кальций углекислый, %	Кальций, %	Нефтепродукты, г/кг
Глинисто-алевролитовая порода темно-серого, до черного, цвета, слоистая, средней крепости, с единичными прослоями известняка, темно-серого, плотного
Фон
+20	3,0	1022,0	7,91	30,52	12,21	1,19
Выдерживание при температуре -20°C
-20	3,5	1081,2	7,97	38,32	13,57	1,21
Обжиг при температуре +400-800°C
+400	9,3	502	8,18	51,92	20,77	-
+600	9,7	590	9,32	54,67	21,87	-
+800	8,5	436	9,37	64,55	25,82	-
+1000	1,2	317	14,21	53,20	21,34	-
Доломит темно-серый, неравномерно заглинизированный, кавернозно-пористый
Фон
+20	2,4	128,0	10,17	89,57	39,83	0,25
Выдерживание при температуре -20°C
-20	3,4	158,0	10,72	89,54	39,83	0,25
Обжиг при температуре +400-800°C
+400	5,7	281,9	9,5	89,72	39,72	-
+800	6,3	396,0	9,9	89,83	37,60	-
+1000	0,8	214,0	13,2	80,90	32,36	-

Для сравнения с заявляемым способом были проведены исследования по способу прототипа, для чего расчетным путем устанавливали количество кальция, фосфора и калия, которые можно получить по методу прототипа и заявляемым способом из 100 кг породы после термической обработки.

При термической обработке по способу прототипа из 100 кг глинисто-алевролитовой породы можно получить 190 мг фосфора (100 кг породы×1,9 мг/кг фосфора=190 мг фосфора), 42800 мг калия (100 кг породы×428 мг/кг калия=42800 мг калия) и 2727 углекислого кальция (100 кг породы×27,27 мг/кг кальция=2727 мг кальция).

При термической обработке по заявляемому способу из 100 кг глинисто-алевролитовой породы можно получить 970 мг фоссфора (100 кг породы×2,5 мг/кг фосфора=970 мг фосфора), 59000 мг калия (100 кг породы×590 мг/кг калия=59000 мг калия) и 5467 мг углекислого кальция (100 кг породы×54,67 мг/кг кальция=5467 мг кальция).

При термической обработке по способу прототипа из 100 кг доломита темно-серого можно получить 250 мг фосфора (100 кг породы×2,5 мг/кг фосфора=250 мг фосфора), 4100 мг калия (100 кг породы×41,0 мг/кг калия=4100 мг калия) и 8957 мг углекислого кальция (100 кг породы×89,57 мг/кг кальция=8957 мг кальция).

При термической обработке по заявляемому способу из 100 кг доломита темно-серого можно получить 630 г фосфора (100 кг породы×6,3 мг/кг фосфора=630 мг фосфора), 39600 мг калия (100 кг породы×396 мг/кг калия=39600 мг калия) и 8983 мг углекислого кальция (100 кг породы×89,83 мг/кг кальция=8983 мг кальция).

Таким образом, по сравнению с прототипом можно получить больше из глинисто-алевролитовой породы фосфора в 5 раз, калия в 1,4 раза, углекислого кальция в 2 раза, из доломита темно-серого фосфора в 2,5 раза, калия в 10 раза, а количество углекислого кальция не увеличивается.