способ получения органоминерального удобрения

Формула изобретения

Способ получения органоминеральных удобрений на основе органических и минеральных компонентов путем их смешивания, отличающийся тем, что в качестве органического компонента используют древесно-растительное сырье, измельченное до фракций 2-10 мм, а в качестве минерального используют 98-99%-ный водный раствор аммиачной селитры или карбамида, взятых соответственно в соотношении 1-3: 1, при этом смешивание компонентов осуществляют под давлением 4-5 атм и при температуре 180-190°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения органоминеральных удобрений (ОМУ) в промышленных условиях на действующих предприятиях химической промышленности по выработке минеральных удобрений.

На основании технологических регламентов заводов химической промышленности по выработке аммиачной селитры, карбамида, суперфосфата и т.д. из учебников по «Химической технологии», авторы: И.П Мухленов и другие, - издательство «Высшая школа», - 1983 года, г.Москва; «Курс технологии связанного азота», авторы В.П.Атрощенко и другие, - издательство «Химия», - 1968 год, г.Москва; «Удобрения, их свойства и способы применения» ВАСХНИЛ под руководством академика Коренькова Д.Л. - издательство «Колос», г.Москва - 1982 год, видно: минеральные удобрения вырабатываются на заводах химической промышленности: аммиачная селитра, селитра, суперфосфат и т.д. поставляются в сельское хозяйство в химически чистом виде, в виде солей.

Кристаллы этих продуктов гигроскопичны и поэтому, соприкасаясь с воздухом, особенно при длительном хранении, слеживаются и преобразуются в крупные агломераты (глыбы, куски), которые вообще невозможно вносить в почву, требуются огромные затраты и усилия на их разрушение и дробление. Для уменьшения слеживаемости этих продуктов, на заводах-изготовителях, их гранулируют с некоторыми негигроскопичными добавками (нитраты кальция, магния, фосфат кальция). Полученные гранулы еще и припудривают молотым гипсом, каолином и т.д.

Известен способ получения органоминерального удобрения (см. п.РФ № 2382753, кл. C05F 3/00, 2010 г. - прототип) на основе органических и минеральных компонентов путем их смешивания, измельчения и гранулирования.

Обработанные таким способом гранулы удобрений уменьшают их слеживаемость, но в значительной мере ухудшают их качество: способность растворяться в почве, полезно воздействовать на корневую систему растений, закисляют почву, увеличивают скорость миграции основных элементов: азота, фосфата, калия в глубину почвы до 180 см и более. При наличии обильных осадков обедняется верхний почвенный слой от нитратов за счет их вымывания.

Техническим решением задачи является повышение плодородия за счет увеличения количества гумуса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения органоминеральных удобрений на основе органических и минеральных компонентов путем их смешивания и измельчения, согласно изобретению в качестве органического компонента используют древесно-растительное сырье, измельченное до размеров 2-10 мм, а в качестве минерального используют 98-99% плав карбамида или аммиачной селитры, взятых в соотношении 1-3:1, при этом смешивание компонентов осуществляют под давлением 4-5 атмосфер и при температуре 180-190°С.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что полученное удобрение повышает плодородие сельскохозяйственных земель за счет увеличения количества гумуса путем активации работы микроорганизмов по превращению пожнивных остатков и органоминеральных удобрений в гумус, который улучшает доступ кислорода, воздуха и влаги в корневую систему растений, кроме того обеспечивает улучшение освоения азота минеральных удобрений различными сельскохозяйственными культурами.

По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена совокупность признаков, аналогичная заявляемой, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Поскольку предлагаемое техническое решение может быть применено в промышленности для производства органо-минеральных удобрений, то можно утверждать, что предложение соответствует критерию «промышленная применимость».

Способ получения органоминеральных удобрений осуществляется следующим образом.

Органоминеральные удобрения получают на основе органических и минеральных компонентов путем их смешивания и измельчения, в качестве органического компонента используют древесно-растительное сырье, измельченное до размеров 2-10 мм, а в качестве минерального используют 98-99% плав аммиачной селитры или карбамида, взятых в соотношении 1-3:1, при этом смешивание компонентов осуществляют под давлением 4-5 атмосфер и при температуре 180-190°С. Соотношение органического и минерального компонентов определено экспериментальным путем.

Пример конкретного осуществления способа получения органоминеральных удобрений.

После выпаривания раствор аммиачной селитры или карбамида с концентрацией 98-99% и при температуре 180-190°С охлаждают, затем в раствор подают древесно-растительное сырье под давлением 4-5 атмосфер и смешивают. Сырье должно быть сухое, дробленое, иметь аморфное состояние с величиной 2-10 мм.

Смешивание при повышенном давлении и температуре 180-190°С, в долях секунд, обеспечивает термодиффузионный процесс насыщения древесно-растительного сырья кристаллами аммиачной селитры или другого заданного вещества.

В результате получается готовый продукт - органоминеральные удобрения (ОМУ).

В СКФ ВНИИ СИНТЕЗ белок в конце 1999 года была изготовлена опытная партия ОМУ по предлагаемому способу и использована на Краснодарской опытной овощно-картофельной станции при выращивании огурцов. По результатам проведенного опыта выяснилось, что уменьшается миграция азота; увеличивается активность микробиологической деятельности целлюлозоразрушающих бактерий. Полученное ОМУ обладает повышенной эффективностью и способствует регулированию пищевого режима почвы.

Внесение в почву ОМУ позволило повысить урожайность огурцов от 5,2 т/га до 11,3 т/га по отношению к контролю.

Существенным отличием данного предложения является то, что из действующего производства химических заводов исключается система внесения негигроскопичных добавок - балласта типа нитратов кальция, магния, фосфатов кальция, каолина и т.д., ухудшающих качество минеральных удобрений.

Также исключается из схемы производства система грануляции продуктов, но вносится в схему производства технология подачи древесно-растительного сырья, измельченного в аморфное состояние с величиной частиц 2-10 мм, и подсушка ОМУ до влажности, обеспечивающей соблюдение техники безопасности, недопущения пожаров и взрывов, особенно при производстве ОМУ на основе аммиачной селитры.

Полученные органоминеральные удобрения (ОМУ) по предлагаемому способу необходимы для коренного улучшения сельскохозяйственного производства по выращиванию продуктов питания: различных зерновых, технических, овощных и т.д. культур, повышения плодородия сельскохозяйственных угодий, улучшения структуры самой почвы, повышения ее качества, увеличения количества гумуса.

Использование предложения по получению ОМУ обеспечивает:

- улучшение экономических показателей;

- улучшение плодородия земель;

- увеличение урожайности с.-х. культур;

- уменьшение трудозатрат.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ

об использовании органомннеральных удобрений (ОМУ) при возделывании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья

Западное Предкавказье является уникальным природным объектом и крупной многоотраслевой частью Северо-Кавказского экономического района Российской Федерации. Краснодарский край, располагая лишь 3% сельскохозяйственных угодий России, производит 16% зерна озимой пшеницы, 40% зерна озимого ячменя, 24% зерна кукурузы, 50% риса, 30% подсолнечного масла, 25% сахара.

В почвенном покрове Кубани преобладают высокоплодородные западно-предкавказские черноземы. Однако интенсивная эксплуатация черноземов в регионе привела к дисбалансу между потенциальным и эффективным плодородием. При систематическом внесении в почву удобрений она обогащается биофильными элементами и в то же время, вследствие постоянного отчуждения с урожаем органического вещества, происходит потеря гумуса, которая за последние годы превысила 30% от исходного его содержания. Уменьшение содержания гумуса в почвах не только существенно снижает их плодородие, но сказывается отрицательно на биоценотических и глобальных экологических функциях почв, способности их служить барьером, предохраняющим воду, воздух, атмосферу, сельскохозяйственную продукцию от загрязнения различными токсическими веществами, поступающими в почву.

В современных условиях трудоемкость производства сельскохозяйственной продукции в России в несколько раз выше, чем в развитых зарубежных странах при высокой химизации, механизации и мелиорации сельскохозяйственного производства. Необходимым условием модернизации сельскохозяйственного производства является использование интенсивных ресурсосберегающих и современных агротехнологий, в том числе разработка технологий приготовления новых органоминеральных удобрений (ОМУ). Использование данных удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур будет способствовать увеличению их урожайности, повышению продуктивности земледелия и воспроизводству плодородия почв.

В связи с этим в Кубанском государственном аграрном университете была разработана технология получения органоминеральных удобрений (ОМУ) на основе минеральных удобрений с внесением в них органических добавок древесного происхождения.

На предприятии ОАО «Куйбышевазот» были изготовлены три вида ОМУ на основе минеральных удобрений - карбамида с различным соотношением древесных добавок, химический состав которых представлен в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав органоминеральных удобрений (ОМУ), полученных из минеральных удобрений (карбамида) и органических древесных добавок: опилки березовые, шелуха подсолнечника.
№ ОМУ	Содержание, %
органического вещества	валового азота
ОМУ-1	19,4	64,0
ОМУ-2	20,8	54,0
ОМУ-3	22,3	42,0

С целью проверки влияния органоминеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы (сорт «Москвич») и плодородие зональной почвы - чернозема выщелоченного - был заложен мелкоделяночный полевой опыт, включающий восемь вариантов. Учетная площадь делянки 6 м², повторность четырехкратная, доза внесения ОМУ из расчета на 1 га - 250 кг.

В полевом опыте, заложенном на опытном поле отдела агропочвоведения и земледелия Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства имени П.П.Лукьяненко, получены результаты, представленные в таблице 2.

Таблица 2. Урожайность озимой пшеницы сорта «Москвич» на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья в зависимости от использования органоминеральных удобрений (ОМУ), 2011 год
Вариант опыта	Урожайность, ц/га	Прибавка
ц/га	%
1. Чернозем выщелоченный (ЧВ) без удобрений, контроль	41,0	-	-
2. ЧB+N 120P90K60	52,4	11,4	27,8
3. ЧВ+ОМУ-1	47,9	6,9	16,8
4. ЧВ+ОМУ-2	43,7	2,7	6,6
5. ЧВ+ОМУ-3	48,9	7,9	19,3
6. ЧВ+ОМУ-1+Р 90К60	56,0	15,0	36,6
7. ЧВ+ОМУ-2+Р 90К60	58,1	17,1	41,7
8. ЧВ+ОМУ-3+Р 90К60	57,3	16,3	39,8
НСР 05	1,7

Из данных таблицы следует, что использование органоминеральных удобрений, содержащих только органические вещества совместно с валовым азотом (варианты 3, 4 и 5), повысило урожайность озимой пшеницы на 6,6-19,3%. Внесение ОМУ совместно с дополнительным использованием фосфорных и калийных удобрений значительно увеличило урожайность этой культуры (на 36,6-41,7%). Поэтому органоминеральные удобрения должны обязательно включать все основные макроэлементы питания растений (NPK).

Использование органоминеральных удобрений также заметно улучшило структурное состояние и физические свойства почвы. При внесении ОМУ структура пахотного слоя чернозема выщелоченного содержала больше агрономически ценных комковато-зернистых агрегатов, почва была менее плотная. В настоящее время проводится полный агрохимический анализ образцов почв, отобранных из опытных делянок, который даст более объективную оценку по плодородию чернозема выщелоченного Западного Предкавказья при использовании органоминеральных удобрений.

Таким образом, предварительные исследования, проведенные в Кубанском государственном аграрном университете и Краснодарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства имени П.П. Лукьяненко, показали, что внедрение в сельскохозяйственное производство новых видов органоминеральных удобрений является актуальным направлением, позволяющим увеличить урожайность возделываемых культур и сохранить плодородие почв.

Следовательно, разработка и внедрение экологически безопасных видов ОМУ, содержащих все основные элементы питания растений в оптимальных соотношениях, является главной задачей воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности земледелия в нашей стране.