Комплексное удобрение и способ его получения

Комплексное удобрение и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к удобрениям, способствующим восстановлению гумуса в пахотном слое и повышению продуктивности сельскохозяйственных культур.

Известно удобрение для почвы, которое основано на применении медузы в качестве удобрения для почвы (см, SU, авторское свидетельство №986907, М. кл.³ C 05 F 1/00. Удобрение для почвы / Э.В.Макаров, В.В.Гуськов, И.Е.Елсуков и В.П.Размазин (СССР). - Заявка №3278802/30-15. Заявлено 19.05.1981. Опубл. 07.01.1983. Бюл. №1 // Открытия. Изобретения. - 1983. - №1).

Обширный регион Нижнего Поволжья находится на значительном удалении от акваторий Каспийского, Азовского и Черного морей. Затраты на добычу и переработку медуз не окупаются прибавкой урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур.

Известно азотсодержащее удобрение, получаемое на применении отработанного маточника производства метилового эфира метакриловой кислоты - акрилатные отходы в качестве азотсодержащего удобрения (SU, авторское свидетельство №800173, М. кл.³ C 05 C 3/00. Азотсодержащее удобрение / В.Д.Голубев, И.П.Глебов, Н.Д.Калиниченко и К.А.Лобашов (СССР). - Заявка №2724706/23-26. Заявлено 02.02.1979. Опубл. 30.01.1981. Бюл. №4 // 0ткрытия. Изобретения. - 1989. - №4).

К недостаткам данного удобрения, полученного на основе отходов химической промышленности, несмотря на существенное содержание до 20-40% сульфата аммония, относятся жидкая форма (от 43 до 72% воды). Это связано с большими транспортными затратами и требующими специальных емкостей для хранения.

Известно органоминеральное удобрение, включающее азотную, фосфорную, калийные соли и гидролизный лигнин, в котором, с целью увеличения устойчивости элементов минерального питания растений к вымыванию, оно дополнительно содержит торф, а в качестве азотной соли содержит карбамид, в качестве фосфорной соли - двойной суперфосфат, а в качестве калийной соли - хлористый калий, при этом компоненты берут в следующем соотношении, считая сухое вещество, мас.%:

Карбамид	15-20
Двойной суперфосфат	20-30
Хлористый калий	15-20
Гидролизный лигнин	20-40
Торф	10-20

(см. авторское свидетельство №952831, М. кл.³ C 05 F 11/02. Органоминеральное удобрение / Г.П.Вирясов, М.Н.Лойко, Г.В.Наумова и А.В.Тишкович (СССР). - Заявка №2926613/30-15. Заявлено 20.05.1980. Опубл. 23.08.1982. Бюл. №31 // Открытия. Изобретения. - 1982. - №31).

К недостаткам данного изобретения, несмотря на длительный срок его сохранности, относятся отсутствие в нем необходимых микроэлементов для произрастания всех видов растений.

Известно также органоминеральное удобрение, используемое в качестве питательной фазы при гидропонике, включающее минеральные соединения и водный настой биоперегноя, в котором, с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур, снижения их стоимости и экономичности расхода удобрения, оно содержит 20-30%-ный водный настой биоперегноя, а в качестве минерального соединения содержит нитрофоску, сернокислую медь и борную кислоту при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Нитрофоска	16,3-19,5
Сернокислая медь	0,02-0,03
Борная кислота	0,5-0,7
20-30%-ный водный настой биоперегноя	Остальное

(SU, авторское свидетельство №996406, М. кл.³ C 05 D 9/02. Органоминеральное удобрение / В.И.Вальков, В.Н.Зубков, Г.М.Макарова и А.А.Фрадгер (СССР). - Заявка №3272119/23-26. Заявлено 02.04.1981. Опубл. 15.02.1983. Бюл. №6 // Открытия. Изобретения. - 1983. - №6).

К недостаткам данного органоминерального удобрения относятся ограниченная область применения - только при возделывании кормовых культур.

Известно органическое удобрение, включающее продукты брожения, в котором, с целью расширения ассортимента органических биологически активных удобрений, стимулирующих рост растений и полностью перерабатываемых микроорганизмами, в качестве продуктов брожения оно содержит микробную биомассу, полученную из углеродсодержащего сырья; с целью повышения его питательной ценности и депрессионных свойств против испарения влаги почвой, оно содержит Н-парафины в количестве от 5 до 12 вес.% (SU, авторское свидетельство №539018, М. кл.² C 05 F 5/00. Органическое удобрение // А.П.Попов, Н.К.Надирво и З.Д.Садырменов (СССР). - Заявка №1975786/15. Заявлено 14.12.1973. Опубл. 15.12.1976. Бюл. №46 // Открытия. Изобретения. - 1976. - №46).

Несмотря на то, что в зоне Нижнего Поволжья работает ряд перерабатывающих и газоконденсатных заводов, начиная от г.Саратова и кончая г.Астраханью, само по себе получение микробной биомассы в качестве продукта брожения не является проблемой. Однако большие затраты воздуха (до 80 м³ на 1 м³ питательной среды) требуют больших и материалоемких установок. В этом удобрении даже имеются следы микроэлементов: марганца, меди, никеля, стронция, хрома, железа, цинка, кобальта, бора. Большие затраты на производство удобрений по описанной рецептуре практически сводят на нет экономию от прибавки урожайности сельскохозяйственных культур.

Наиболее близким объектом к заявленному изобретению по совокупности признаков является комплексное удобрение и способ его получения, включающее высушенный навоз, азот, фосфор и калий, в котором, с целью повышения эффективности восстановления плодородия почвы, оно дополнительно содержит микроэлементы при следующем количественном соотношении компонентов, вес.%:

Высушенный навоз	80-90
Азот	1,5-7,5
Фосфор	1-5
Калий	1,5-1,0
Микроэлементы	Остальное

Способ получения комплексного удобрения, включающий переработку навоза и введение минеральных удобрений, в котором, с целью упрощения переработки и хранения навоза, навозную гидросмесь обрабатывают воздухом в турбулентном потоке, содержащем по объему к гидросмеси 1:10-15 воздуха, с последующим добавлением гипса в количестве 1,5-6 вес.% (от общего веса гидросмеси), сушкой полученной массы в кипящем слое при 300-500°С, введением минеральных удобрений и микроэлементов (SU, авторское свидетельство №588218, М. кл.² C 05 F 3/00. Комплексное удобрение и способ его получения / Г.Г.Джанаев и В.В.Хубаев (СССР). - Заявка №2176670/30-26. Заявлено 29.09.1975. Опубл. 15.01.1978. Бюл. №2 // Открытия. Изобретения. - 1978. - №2).

Это удобрение и способ его получения приняты в качестве наиближайших аналогов.

К недостаткам этого удобрения относятся высокая себестоимость 1 т удобрений и низкая усвояемость корнями растений питательных веществ и микроэлементов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное удобрение, - создание дешевых комплексных удобрений, насыщенных микроэлементами на базе природных ресурсов и продуктов разложения органики и помета животных.

Технический результат - повышение урожайности сельскохозяйственных культур и сохранение плодородия почв.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном комплексном удобрении, включающем высушенный навоз, минеральные удобрения и микроэлементы, согласно изобретению навоз представлен в виде шрота переработки корней и корневищ солодки на густой экстракт и продуктов четырехлетнего разложения помета свиней в количестве 15-20 мас.%, крупного рогатого скота двухлетнего разложения 50-55 мас.%, а в качестве микроудобрений - рассол природного минерала бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂·6·Н₂О плотностью 1,20-1,35 т/м³ - остальное количество.

Описанное комплексное удобрение получают переработкой шрота солодки, навоза и введением минеральных удобрений и микроэлементов, согласно изобретению продукты разложения помета свиней, птицы и крупного рогатого скота 2-4-летней давности измельчают и сепарируют на фракции с размером 2-5 мм, добавляют шрот и перемешивают в указанных долях и смешивают с рассолом бишофита путем мелкодисперсного распыления капель на компоненты в фракциях навоза, далее смесь высушивают до влажности 16-22%, удобрения упаковывают в мелкую фасовку для дачников и насыпью отправляют в крупные сельскохозяйственные предприятия.

За счет того, что в комплексном удобрении содержатся основные микроэлементы и в усвояемой форме азот, калий, фосфор, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями - авторами анализ способов приготовления комплексных удобрений и по содержанию питательных веществ, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявители провели дополнительный патентный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники и технологий (способов), определенного заявителями, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Почвенный покров Волгоградской области за десять последних лет по данным научных учреждений сельскохозяйственного профиля неуклонно ухудшается. Большая часть территории нашей области подвержена водной, ветровой и солнечным эрозиям. В области много солонцовых и солонцеватых почв с низким содержанием гумуса в пахотном (корнеобитаемом) слое. Наряду с низкой продуктивностью пашни характерны процессы опустынивания почвенного плодородия, прежде всего дегумификации. Это и другие негативные явления можно свести до минимума внесением комплексных удобрений на основе органики, отходов переработки корней солодки и минерального компонента, в частности бишофита с большим содержанием макро- и микроэлементов в усвояемой форме растений. В таблице 1 представлены сведения о необходимом количестве органических удобрений для расширенного воспроизводства плодородия почвы на землях Волгоградской области Российской Федерации.

С целью повышения эффективности восстановления плодородия почвы и упрощения переработки и хранения навоза, утилизации отходов переработки корней и корневищ солодки, предлагаемое комплексное удобрение дополнительно содержит микроэлементы при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:

- продукты четырехлетнего разложения помета свиней в иловатой форме - 15-20;

- помета птицы трех-четырехлетнего разложения - 15-20;

- помета и подстилки органического происхождения крупного рогатого скота двухлетнего разложения 50-55;

- микроэлементы - рассол природного минерала бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂·6·Н₂О с плотностью 1,20-1,35 т/м³ - остальное.

Для достижения технического результата - повышения урожайности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв - компоненты комплексного удобрения подвергают механической подработке и вводят микроэлементы. Продукты разложения двух-четырехлетней давности от помета свиней, птицы и крупного рогатого скота сначала измельчают, например, измельчителем кормов ИБК-5, затем сепарируют на фракции 2-5 мм на решетном стане или вибростоле. Компоненты удобрения в заданных количественных (массовых) соотношениях [(15-20)+(15-20)+(50-55)], добавляют в качестве связующего вещества шрот корней солодки и перемешивают, а затем из дозаторов направляют на ленточный конвейер. Штанговым опрыскивателем тонкодисперсными распылителями на ниппелях на поверхность гранул в виде дисперсных капель с размерами 100...300 мкм наносят бишофит в количестве 5-20 мас.%. Тонкий распыл бишофита при подаче под давлением 0,05-0,08 мПа обеспечивает равномерное распределение рассола бишофита на компоненты комплексного удобрения. Для увеличения срока сохранности удобрения и уменьшения его веса при дальней транспортировке полученную смесь высушивают до влажности 16-22%.

В качестве источника микроэлементов применяют бишофит - природный минерал в виде бесцветной соли, либо белого, либо розового цветов. На вкус рассол бишофита - жгуче горький. Минерал гигроскопичен. На воздухе минерал, поглощая молекулы воды, быстро тает, переходя в раствор (рассол).

На территории Волгоградской области залежи минерала бишофита образуют уникальное скопление. Основу этого минерала составляет бишофит формулы MgCl₂·6·Н₂О примерно 87-99%. В состав примесей входят: мас.% KCl, MgCl₂·6·Н₂О - 0,10-6,50; MgSO₄·4·H₂O - 0,10-2,50; MgBr₂ - 0,45-0,95, CaSO₄ 0,10-0,70; NaCl - 0,10-0,40

В рассоле бишофита содержатся жизненно необходимые для растений микроэлементы: В - 0,002-0,8; Са - 0,103-0,005; Bi - 0,0005-0,001; Mg - 0,0005-0,001; Fe - 0,003-0,03; Al - 0,001-0,02; Ti - 0,005-0,001; Cu - 0,0001-0,003; Si - 0,02-0,20; Ba - 0,0001-0,0006; Sr - 0,0001-0,02; Rb - 0,0001-0,001; Cs - 0,0001-0,001; Li - 0,0001-0,0003.

Бишофит добывают из скважин методом подземного растворения, а на поверхность выкачивается хлормагниевый рассол с концентрацией хлористого магния 420-430 г/л. Вместе с минералом бишофит в водный раствор полностью переходят все примеси в виде солей макро- и микроэлементов. Если из рассола испарить воду, то получится исходная природная соль. Ресурсы природного минерала бишофита в Нижнем Поволжье оцениваются в миллиардах тонн. По прогнозной оценке запасы бишофита составляют свыше 200 млрд. тонн и являются неисчерпаемой базой для получения магния и брома. Технология добычи отработана. Извлечение минерала ведется через скважины путем выщелачивания с глубин 1500-1700 м. Мощность продуктивных слоев составляет 30-50 м.

Бишофит (магний хлористый, технический Magnesium chlode technical bishofit) с молекулярной массой 203, 303, добытый в месторождениях Волгоградской области, соответствует требованиям стандарта ГОСТ 7759-73.

Гигроскопичный минерал бишофит с формулой MgCl₂·6·Н₂О добывают методом подземного растворения в Волгоградской области более 40 лет. На поверхность земли выкачивают рапу - рассол хлористого магния с концентрацией 420-430 г/л. В состав рассола входят все содержащиеся в pane соли, макро- и микроэлементы в доступной форме для растений возделываемых сельскохозяйственных культур. Этим доказывается его высокая эффективность для подкормки растений и получения при введении в органику комплексного удобрения.

Состав проб рассола выщелачивания бишофита, добытого в месторождениях Волгоградской области, в солевой форме представлен в таблице 2. Количественный и поэлементный анализ проб рассолов бишофита, добытого в Наримановском и Городищенском месторождениях Волгоградской области, показан в таблице 3. Содержание макро- и микроэлементов в рассоле бишофита, извлеченного из скважины №4 Городищенского месторождения, отражено в таблице 4. Состав рассола бишофита, добытого из скважин в черте г.Волгограда, приведен в таблице 5 для сравнения с вышеприведенными результатами и известными данными из научно-технической и справочной литературы. Скважины в черте г.Волгограда функционируют безостановочно в целях исключения забивания солями русла. На территории Волгоградской и Астраханской областей, Республики Калмыкии скопились сотни тысяч тонн шрота солодки после переработки на густой и сухой экстракты. Волокнистый материал шрота солодки является хорошим связующим материалом для производства гранулированных органоминеральных удобрений.

Заявленное комплексное удобрение вносят в почву также, как, например, гранулированный суперфосфат. Этому способствует то, что волокна шрота корня солодки являются связующим материалом. Одноосными разбрасывателями минеральных удобрений 1 РМГ - 4 это удобрение рассевают на полосу шириной 6-12 м при непрерывном движении агрегата. При локальном внесении удобрения используют туковысевающие аппараты АТТТ - 2 или АТД - 2 в комплекте либо сеялок СУПН - 8 или культиваторов КРН - 8,4.

Агрохимические показатели качества заявленного комплексного удобрения представлены таблицей 6. Валовое содержание нормируемых металлов в органоминеральном удобрении, произведенном по заявленному способу, показано в таблице 7. Вносимые элементы питания с органической частью компонентов комплексного удобрения приведены в таблице 8, а в пересчете на сухое вещество в таблице 9. Химический анализ проб комплексного удобрения представлен данными в таблице 10. Эффективность использования комплексного удобрения приведена в таблицах 11 и 12. Результаты испытаний на гибридах и гибридных композициях кукурузы, возделываемых в условиях орошаемого земледелия Волгоградской области, показывает убедительную прибавку зерна кукурузы как среднеранней группы (ФАО 200...300), так и раннеспелой группы (ОАО 100...150).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при реализации существенных отличительных признаков заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- способ получения комплексных удобрений, воплощающий часть заявленного изобретения при его осуществлении, предназначен для использования в сельском хозяйстве и, в частности, в орошаемом и неорошаемом земледелии при возделывании сельскохозяйственных культур;

- для заявленного изобретения в части комплексного удобрения, как оно охарактеризовано в нижеизложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- комплексное удобрение и способ его получения, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, обеспечивают достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованиям "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Таблица 1Среднегодовой объем органических удобрений для обеспечения расширенного воспроизводства плодородия почв на 2001-2005 гг., тыс.тонн
№ п/п	Наименование района	Потребность,	Органические удобрения	Корневые остатки	Солома	Итого
		всего	Объем накоп.	Объем внесен.		тыс.га	т
1.	Алексеевский	630	50	35	80	20	195	310
2.	Быковский	700	25	15	80	20	130	225
3.	Городищенский	520	240	170	90	15	135	395
4.	Даниловский	760	85	60	70	25	250	380
5.	Дубовский	600	85	60	70	20	190	320
6.	Еланский	750	120	85	120	30	310	515
7.	Жирновский	760	90	65	70	20	205	340
8.	Иловлинский	600	200	140	90	20	170	400
9.	Калачевский	630	90	65	120	15	140	325
10.	Камышенский	590	170	110	80	10	100	290
11.	Киквидзенский	630	90	65	80	20	240	385
12.	Клетский	850	95	70	130	20	200	400
13.	Котельниковский	600	45	30	140	30	300	470
14.	Котовский	600	70	50	50	10	85	185
15.	Кумылженский	650	65	45	45	15	130	220
16.	Ленинский	350	30	20	100	10	70	190
17.	Михайловский	1000	150	100	95	35	440	635
18.	Нехаевский	560	60	40	65	20	220	325
19.	Николаевский	650	90	65	130	20	175	370
20.	Новоаннинский	870	80	55	110	30	355	520
21.	Новониколаевский	630	70	50	90	25	315	455
22.	Октябрьский	700	80	55	180	20	170	405
23.	Ольховский	760	65	45	80	20	185	310
24.	Палласовский	880	70	50	220	35	245	515
25.	Руднянский	500	30	20	60	15	150	230
26.	Светлоярский	490	100	70	90	10	80	240
27.	Серафимовичский	760	65	45	80	30	300	425
28.	Среднеахтубинский	240	90	65	45	5	30	140
29.	Староплтавский	720	90	65	210	20	150	425
30.	Суровикинский	700	120	85	100	25	250	435
31.	Урюпинский	800	85	60	100	35	385	545
32.	Фроловский	800	120	85	100	25	270	455
33.	Чернышковский	600	85	60	100	30	330	490
	Итого по Волгоградской области РФ	21880	3000	2100	3270	700	6900	12270

Таблица 6Агрохимические показатели качества заявленного комплексного удобрения
Показатель (химическая формула)	Размерность	Величина	Норматив (агродо-пуск)
Органическое вещество, включая шрот солодки	% на сухое вещество	35,76	Не менее 20
Азот общий (N)	% на сухое вещество	2,1	Не менее 0,6
Фосфор общий (Р2O5)	% на сухое вещество	3,2	Не менее 1,5
Калий общий (К2O)	% на сухое вещество	1,4	Не менее 0,15
Реакция среды (рН сол)	-	7,96	5,5-8,5
Таблица 7Валовое содержание нормируемых металлов в органоминеральном удобрении
Показатель	Размерность	Величина	Норматив (агродо-пуск)
Хром	мг/кг	5,3	500-1200
Цинк	мг/кг	312,5	1750-4000
Медь	мг/кг	87,5	750-1500
Никель	мг/кг	6,8	200-400
Кадмий	мг/кг	0,08	15-30
Свинец	мг/кг	5,2	250-1000
Марганец	мг/кг	325	2000
Ртуть	мг/кг	0,025	15
Мышьяк	мг/кг	Отсутствует	20

Таблица 8Вносимые элементы питания с органической частью комплексного удобрения из расчета 15 т/га
Показатель	Навоз от помета птиц, кг/га	Навоз от помета свиней, кг/га	Иловатая фракция свиного навоза, кг/га
Органическое вещество	5364	5364	5364
Азот общий (N)	315	315	305
Фосфор общий (Р2O5)	384	384	384
Калий общий (К2O)	210	210	210
Хром	0,079	0,079	0,079
Медь	1.31	1,31	1,31
Никель	0,102	0,102	0,102
Свинец	0,078	0,078	0,078
Цинк	4,69	4,69	4,69
Марганец	4.875	4,875	4,875
Таблица 9Вносимые элементы питания с 10 т комплексного удобрения на 1 га посевов
Показатель	Сухое вещество, %	Фактическое количество, кг/га
Органическое вещество	36,76	3504
Азот общий (N)	2,1	206
Фосфор общий (Р2О5)	3,2	314
Калий общий (К2О)	1,4	137
Хром	5,3*	0,052
Цинк	312,5*	3,062
Медь	87,5*	0,857
Никель	6,8*	0,067
Свинец	5,2*	0,051
Марганец	325*	3,18
* - размерность, мг/кг.

1. Комплексное удобрение, включающее высушенный навоз, минеральные удобрения и микроэлементы, отличающееся тем, что навоз представлен в виде шрота продуктов переработки корня и корневищ солодки голой и уральской на экстракты и продуктов двух- четырехлетнего разложения помета свиней 15-20 мас.%, помета птицы трех- четырехлетнего разложения 15-20 мас.%, помета и подстилки органического происхождения крупного рогатого скота двухлетнего разложения 50-55 мас.%, а в качестве микроудобрений - рассол природного минерала бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂·6·H₂O плотностью 1,20-1,35 т/м³ остальное.

2. Способ получения комплексного удобрения по п.1, включающий переработку навоза и введение минеральных удобрений и микроэлементов, отличающийся тем, что продукты разложения двух- четырехлетней давности от помета свиней, птицы и крупного рогатого скота измельчают и сепарируют на фракции 2-5 мм, добавляют шрот корня солодки и перемешивают, а затем вводят рассол бишофита путем мелкодисперсного распыла капель на компоненты в фракциях навоза, далее смесь высушивают до влажности 16-22%.