Минерально-органическое комплексное гранулированное удобрение и способ его изготовления

Минерально-органическое комплексное гранулированное удобрение и способ его изготовления

Реферат

Изобретение относится к химической промышленности по производству минерально-органических удобрений и может быть применено в сельском хозяйстве для повышения плодородия и улучшения структуры почв.

Известен состав комплексного фосфорсодержащего удобрения (см. заявку на выдачу патента РФ на изобретение №2097365, МПК С05В 15/00, C05F 11/02, опубл. 27.11.1997 г.), включающий бурый уголь и минеральные добавки, при этом в качестве минеральных добавок он содержит природные фосфориты и кварц-глауконитовые пески при следующем соотношении компонентов, мас.%: фосфориты - 20-40, кварц-глауконитовые пески - 10-30, бурый уголь - остальное. Состав содержит природные фосфориты состава, мас.%: SiO₂ - 25-35, Аl₂O₃ - 7-11, Fe₂O₃ - 4-6, СаО - 20-40, MgO - 0,5-2,5, Р₂О₅ - 6-18, K₂O - 0,6-1,8, микроэлементы - остальное. Состав содержит природные кварц-глауконитовые пески состава, мас.%: SiO₂ - 5-6, Al₂O₃ - 1-3, Fе₂О₃ -3-9, СаО -10-30, MgO - 0,2-0,8, Р₂O₅ - 0,4-1,6, микроэлементы - остальное.

Известное комплексное фосфорсодержащее удобрение экологически чистое, но имеет тот недостаток, что не во всех регионах России указанные компоненты являются легкодобываемым сырьем и при его приготовлении используется дополнительное тепло для сушки.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является известное минерально-органическое комплексное удобрение (см. патент РФ на изобретение №2189959, МПК C05D 9/02, C05F 7/00, C05G 3/04, опубл. 27.09.2002 г.), содержащее кварц-глауконитовые пески и источник органического вещества, при этом в качестве органического вещества удобрение содержит сапропелевую массу и дополнительно мел в соотношении 60-75: 25-35: 2,5-5 соответственно.

Однако известное минерально-органическое комплексное удобрение содержит недостаточно эффективную и экологически небезупречную органическую компоненту, поскольку сапропелевая масса включает минеральные ингредиенты, балластные вещества и тяжелые металлы.

Известен также способ получения комплексного фосфорсодержащего удобрения (см. патент РФ на изобретение №2097365, МПК С05В 15/00, C05F 11/02, опубл. 27.11.1997 г.), включающий смешение бурого угля с минеральными фосфорсодержащими добавками, при этом в качестве минеральных добавок используют природные фосфориты и природные глауконитовые пески, которые перед смешением измельчают до размера частиц 50-80 мкм, смешивают в сухом виде при массовом соотношении компонентов уголь: фосфориты: кварц-глауконитовые пески 6-8: 1,5-2,5: 0,7-1,2, полученную однородную смесь увлажняют до остаточной влажности 28%, пластифицируют в присутствии глин типа каолинита формулы Al₂(Si₂O₅)(ОН)₇ в количестве 1-3 мас.%, гранулируют, полученные гранулы сушат при температуре не выше 80°С до остаточной влажности 14% и тарируют.

Недостатком известного способа получения комплексного фосфорсодержащего удобрения является необходимость использования при его приготовлении дополнительного тепла для сушки.

Также наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является известный способ приготовления органоминерального комплексного удобрения (см. патент РФ на изобретение №2316523, МПК C05D 9/00, C05F 3/00, C05F 7/00, C05F 9/04, опубл. 10.02.2008 г.), включающий смешивание кварц-глауконитового песка и источника органического вещества, при этом в качестве органического вещества используют смесь навоза и илового осадка - сырого осадка и избыточного активного ила, полученных при биологической очистке бытовых сточных вод, причем смесь получают путем добавления навоза перед обработкой илового осадка обеззараживанием, обезвреживанием и сушкой, после обработки и смешивания с кварц-глауконитовым песком получают удобрение при соотношении компонентов, мас.%: кварц-глауконитовый песок - 20-25; навоз - 10-15; иловый осадок - 60-70.

Недостатком известного способа получения комплексного органоминерального удобрения является сложность, связанная с обеззараживанием илового осадка от яиц гельминтов, дополнительными затратами на его извлечение после биологической очистки бытовых сточных вод, транспортировку и сушку.

Основной задачей настоящего изобретения является создание экологически чистого минерально-органического комплексного гранулированного удобрения пролонгированного действия, обладающего способностью восстанавливать почву по содержанию микроэлементов, увеличивающего урожайность и качество сельскохозяйственных культур, а также снижение стоимости полученного комплексного гранулированного удобрения.

Единым техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи при осуществлении группы изобретений, является повышение эффективности пролонгированного действия комплексного гранулированного удобрения на плодородие почвы за счет ионообменных свойств, уникального микроэлементного состава, повышенной сорбционной способности и емкости гранулированного сорбента.

Указанный технический результат достигается тем, что минерально-органическое комплексное гранулированное удобрение, содержащее минеральную и органическую составляющие, согласно изобретению, в качестве минеральной составляющей содержит обогащенный глауконит, а в качестве органической составляющей - минеральные удобрения в водном растворе, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 70-90; минеральные удобрения в водном растворе - 10-30.

Целесообразно, чтобы был использован 10-50%-ный водный раствор минеральных удобрений.

Целесообразно, чтобы в качестве минеральных удобрений в водном растворе были использованы азотные удобрения, и/или калийные удобрения, и/или фосфорные удобрения.

Целесообразно, чтобы в качестве азотных удобрений в водном растворе были использованы аммиачная селитра (азотнокислый аммоний, нитрат аммония), или мочевина (карбамид), или сернокислый аммоний (сульфат аммония), или натриевая селитра (нитрат натрия, или азотнокислый нитрат), или кальциевая селитра (нитрат кальция, или азотнокислый кальций), или калиевая селитра (нитрат калия), или известково-аммиачная селитра, или сульфат аммония-натрия.

Целесообразно, чтобы в качестве калийных удобрений в водном растворе были использованы калий хлористый, или калимаг, или сульфат калия.

Целесообразно, чтобы в качестве фосфорных удобрений в водном растворе были использованы суперфосфат, или фосфоритная мука.

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе изготовления минерально-органического комплексного гранулированного удобрения, включающем смешивание минеральной и органической составляющих, согласно изобретению, в качестве минеральной составляющей используют мелкодисперсный, фракцией не более 70 мкм, обогащенный глауконит, концентрацией не менее 90%, в который добавляют органическую составляющую, в качестве которой используют 10-50%-ный водный раствор минеральных удобрений с заданной заранее определенной концентрацией, до образования пластической массы влажностью не менее 30%, гранулирование, подсушивание гранул горячим воздухом температурой 60-70°С до влажности не более 8%, дробление, просеивание, сортировку по гранулометрическому составу и последующую расфасовку во влагозащитную потребительскую тару.

Целесообразно, чтобы гранулирование осуществлялось до получения гранул диаметром от 2 до 7 мм, длиной от 30 до 110 мм.

Целесообразно, чтобы дробление полученных гранул осуществлялось до получения гранул неправильной формы, имеющих размер в поперечнике от 2 до 7 мм и длину от 2 до 7 мм.

Целесообразно, чтобы просеивание осуществлялось до размера частиц 2-7 мм.

Использование обогащенного глауконита и 10-50%-ного водного раствора минеральных удобрений в указанных соотношениях позволяет получить комплексное гранулированное удобрение по сравнению с известным с повышенной концентрацией наиболее важных компонентов и микроэлементов.

В минерально-органическом комплексном гранулированном удобрении могут быть следующие варианты составов минеральной и органической составляющих, содержащихся в разных комбинациях:

1) обогащенный глауконит, минеральное удобрение в водном растворе, в качестве которого используется азотное удобрение, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 70-90; азотное удобрение в водном растворе 10-30;

2) обогащенный глауконит, минеральное удобрение в водном растворе, в качестве которого используется калийное удобрение, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 70-90; калийное удобрение в водном растворе 10-30;

3) обогащенный глауконит, минеральное удобрение в водном растворе, в качестве которого используется фосфорное удобрение, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 70-90; фосфорное удобрение в водном растворе - 10-30;

4) обогащенный глауконит, минеральные удобрения в водном растворе, в качестве которых используются азотное, калийное, фосфорное удобрения, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 70-90; азотное, калийное, фосфорное удобрения в водном растворе - 10-30.

При этом в качестве азотных удобрений могут быть использованы аммиачная селитра (азотнокислый аммоний, нитрат аммония), или мочевина (карбамид), или сернокислый аммоний (сульфат аммония), или натриевая селитра (нитрат натрия, азотнокислый нитрат), или кальциевая селитра (нитрат кальция, азотнокислый кальций), или калиевая селитра (нитрат калия), или известково-аммиачная селитра, или сульфат аммония-натрия.

В качестве калийных удобрений могут быть использованы калий хлористый, или калимаг (калийно-магниевое) или сульфат калия.

В качестве фосфорных удобрений могут быть использованы суперфосфат или фосфоритная мука.

Глауконит имеет уникальный минеральный состав, его концентрируют и получают обогащенный глауконит концентрацией 90% и более, производят помол, и получают мелкодисперсную фракцию (муку) не более 70 мкм, которая является связующим для изготовления комплексного гранулированного удобрения, а вместо воды добавляют 10-50%-ный водный раствор минеральных удобрений, которые являются также связующими и делают гранулы прочнее.

Обогащенный глауконит, имея хорошую развернутую слоистую поверхность, сорбирует из водного раствора растворенные органические минеральные удобрения, составляющие массовую долю в водном растворе 10-50%, чтобы, не нанося вред корневой системе растения, пролонгированно отдавать ему полезные вещества, защищая при этом от быстрого вымывания органические удобрения. Массовая доля минеральных удобрений в водном растворе выбрана в пределах 10-50% потому, что для разных составов почв нужны различные концентрации органических удобрений.

Обогащенный глауконит имеет в составе удобрения большую долю, мас.%, так как является основным связующим при гранулировании, носителем большого количества микроэлементов, сорбирует: растворенные минеральные удобрения для передачи их растению; различные загрязняющие вещества, и структурирует почву. Минеральные удобрения (составляющие массовую долю в водном растворе 10-50%), имеют границы диапазона мас.% - 10-30, так как этого количества раствора достаточно, чтобы довести влажность полученной пластической массы не менее 30% и являться дополнительным связующим и органическим удобрением.

Так как почвы бывают разного состава (где-то не хватает фосфора или азотных удобрений, а где-то необходимы калийные удобрения), поэтому использование в качестве минеральных удобрений в водном растворе азотных удобрений, и/или калийных удобрений, и/или фосфорных удобрений позволяет варьировать качественный и количественный состав гранулированных удобрений для разного состава почв.

Глауконит является источником макроэлементов для питания растений и средством улучшения структуры почвы и сохранения почвенной влаги. Высокая удельная поверхность глауконита позволяет ему сорбировать ионы и равномерно их распределять в период вегетации, повышая тем самым эффективность минеральных удобрений. В глауконите присутствуют микроэлементы, которые могут оказывать стимулирующее действие на рост и развитие растений. Высокая поглощающая и ионообменная способность глауконита повышает водоудерживающие свойства, что способствует более эффективному использованию питательных элементов, содержащихся в самой почве. Благодаря улучшению адсорбционных свойств почвы повышается коэффициент полезного действия удобрений.

Имеются данные о том, что глауконит является активным поглотителем различных фосфорорганических, хлорорганических, серосодержащих пестицидов. Пестициды, как известно, являются мощным средством борьбы с вредителями и болезнями растений, но имеют крайне нежелательную тенденцию к накоплению в почвах. Многочисленными исследованиями и практическим применением установлено, что применение глауконита как бесхлорного удобрения усиливает интенсивность размножения микрофлоры, определяющей почвенное плодородие, и повышает урожайность зерновых культур, картофеля и других овощей. Внесение глауконита под кормовые культуры способствует росту растений в высоту, положительно влияет на накопление растениями сухого вещества, увеличение белка, жира, «сырого» протеина, зольных элементов. Применение его при выращивании картофеля и сахарной свеклы повышает урожайность до 30-55%, при этом увеличивается крахмалистость картофеля и сахаристость свеклы.

Полезное действие глауконита на повышение урожайности растений проявляется в различных направлениях. Он улучшает структуру почвы, увеличивая ее проницаемость, что особенно важно на тяжелых почвах; обладая высокой избирательностью по отношению к крупным катионам, глауконит накапливает такие важнейшие элементы питания растений, как азот и калий в форме объемных катионов и сорбирует NH₃, а затем медленно отдает их во время роста растений, выполняя роль пролонгатора.

Подвижные формы удобрений, адсорбированные глауконитом, сохраняются от вымывания; уменьшаются потери аммонийного азота за счет нитрификации и улетучивания.

Предложенный способ изготовления минерально-органического комплексного гранулированного удобрения осуществляют следующим образом.

В качестве минеральной составляющей используют мелкодисперсный, не более 70 мкм, обогащенный глауконит, концентрацией не менее 90%; в который добавляют органическую составляющую, в качестве которой используют 10-50%-ный водный раствор минеральных удобрений (азотных, и/или калийных, и/или фосфорных), с заданной заранее определенной концентрацией, до образования пластической массы влажностью не менее 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит (связующее) - 70-90; минеральные удобрения в водном растворе -10-30.

Полученную массу направляют в гранулятор, из которого получаются гранулы диаметром от 2 до 70 мм, длиной от 30 до 110 мм, которые после выхода из гранулятора подсушиваются горячим воздухом температурой 60-70°С до влажности не более 8%. Подсушенные гранулы подают в дробилку, где они превращаются в гранулы неправильной формы, имеющие размер в поперечнике от 2 до 7 мм, и в длину также от 2 до 7 мм. В результате дробления образуется различный гранулометрический состав. Затем гранулы просеивают через сита, имеющие размер от 2 до 7 мм. Просеянные гранулы сортируют по гранулометрическому составу. Отсортированные гранулы фасуют во влагозащитную потребительскую тару.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. В обогащенный глауконит фракции не более 70 мкм, концентрацией не менее 90% добавляют азотное удобрение (мочевину), составляющее массовую долю в водном растворе 30%, перемешивают до образования пластической массы влажностью 32% при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 80; азотное удобрение (мочевина) в водном растворе - 20.

Полученную массу направляют в гранулятор, из которого получаются гранулы диаметром 3 мм, длиной 50 мм, которые после выхода из гранулятора подсушиваются горячим воздухом температурой 65°С до влажности 8%. Подсушенные гранулы подают в дробилку, где они превращаются в гранулы неправильной формы, имеющие размер в поперечнике 2,8 мм и в длину 3 мм. В результате дробления образуется различный гранулометрический состав. Затем гранулы просеивают через сита, имеющие размер 3 мм. Просеянные гранулы сортируют по гранулометрическому составу. Отсортированные гранулы фасуют во влагозащитную потребительскую тару.

Пример 2. В обогащенный глауконит фракции не более 70 мкм концентрацией не менее 90% добавляют калийное удобрение (калий хлористый), составляющее массовую долю в водном растворе 50%, перемешивают до образования пластической массы влажностью 31%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 80; калийное удобрение (калий хлористый) в водном растворе - 20.

Полученную массу направляют в гранулятор, из которого получаются гранулы диаметром 2,5 мм, длиной 60 мм, которые после выхода из гранулятора подсушиваются горячим воздухом температурой 67°С до влажности 7%. Подсушенные гранулы подают в дробилку, где они превращаются в гранулы неправильной формы, имеющие размер в поперечнике 2,5 мм и в длину 2,8 мм. В результате дробления образуется различный гранулометрический состав. Затем гранулы просеивают через сита, имеющие размер 2,5 мм. Просеянные гранулы сортируют по гранулометрическому составу. Отсортированные гранулы фасуют во влагозащитную потребительскую тару.

Пример 3. В обогащенный глауконит фракции не более 70 мкм, концентрацией не менее 90% добавляют фосфорное удобрение (суперфосфат), составляющее массовую долю в водном растворе 40%, перемешивают до образования пластической массы влажностью 31%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 70; фосфорное удобрение (суперфосфат) в водном растворе - 30.

Полученную массу направляют в гранулятор, из которого получаются гранулы диаметром 2,5 мм, длиной 60 мм, которые после выхода из гранулятора подсушиваются горячим воздухом температурой 67°С до влажности 7%. Подсушенные гранулы подают в дробилку, где они превращаются в гранулы неправильной формы, имеющие размер в поперечнике 2,5 мм, и в длину 2,8 мм. В результате дробления образуется различный гранулометрический состав. Затем гранулы просеивают через сита, имеющие размер 2,5 мм. Просеянные гранулы сортируют по гранулометрическому составу. Отсортированные гранулы фасуют во влагозащитную потребительскую тару.

Пример 4. В обогащенный глауконит фракции не более 70 мкм, концентрацией не менее 90% добавляют азотное (аммиачная селитра), калийное (сульфат калия), фосфорное (суперфосфат) удобрения, составляющие массовые доли в водном растворе: азотное - 15%, калийное - 15%, фосфорное - 20%, перемешивают до образования пластической массы влажностью 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: обогащенный глауконит - 70; азотное удобрение (аммиачная селитра) в водном растворе - 10, калийное удобрение (сульфат калия) в водном растворе - 10, фосфорное удобрение (суперфосфат) в водном растворе - 10.

Полученную массу направляют в гранулятор, из которого получаются гранулы диаметром 3 мм, длиной 50 мм, которые после выхода из гранулятора подсушиваются горячим воздухом температурой 65°С до влажности 8%. Подсушенные гранулы подают в дробилку, где они превращаются в гранулы неправильной формы, имеющие размер в поперечнике 2,8 мм и в длину 3 мм. В результате дробления образуется различный гранулометрический состав. Затем гранулы просеивают через сита, имеющие размер 3 мм. Просеянные гранулы сортируют по гранулометрическому составу. Отсортированные гранулы фасуют во влагозащитную потребительскую тару.

Настоящее изобретение не ограничено описанными выше примерами, приведенными лишь в качестве иллюстрации конкретных вариантов его осуществления.

Предложенная технология изготовления минерально-органического комплексного гранулированного удобрения позволяет получить удобрение пролонгированного действия, обладающее способностью восстанавливать почву по содержанию микроэлементов, увеличивающее урожайность и качество сельскохозяйственных культур.

1. Минерально-органическое комплексное гранулированное удобрение, содержащее минеральную и органическую составляющие, отличающееся тем, что в качестве минеральной составляющей удобрение содержит обогащенный глауконит, а в качестве органической составляющей - минеральные удобрения в водном растворе, при следующем соотношении компонентов, мас.%:обогащенный глауконит - 70-90;минеральные удобрения в водном растворе - 10-30.

2. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что используют 10-50%-ный водный раствор минеральных удобрений.

3. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что в качестве минеральных удобрений в водном растворе используют азотные удобрения, и/или калийные удобрения, и/или фосфорные удобрения.

4. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что в качестве азотных удобрений в водном растворе используют аммиачную селитру, или мочевину, или сернокислый аммоний, или натриевую селитру, или кальциевую селитру, или калиевую селитру, или известково-аммиачную селитру, или сульфат аммония-натрия.

5. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что в качестве калийных удобрений в водном растворе используют калий хлористый, или калимаг, или сульфат калия.

6. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что в качестве фосфорных удобрений в водном растворе используют суперфосфат, или фосфоритную муку.

7. Способ изготовления минерально-органического комплексного гранулированного удобрения, включающий смешивание минеральной и органической составляющих, отличающийся тем, что в качестве минеральной составляющей используют мелкодисперсный, фракцией не более 70 мкм, обогащенный глауконит, концентрацией не менее 90%, в который добавляют органическую составляющую, в качестве которой используют 10-50%-ный водный раствор минеральных удобрений с заданной заранее определенной концентрацией, до образования пластической массы влажностью не менее 30%, гранулирование, подсушивание гранул воздухом температурой 60-70°С до влажности не более 8%, дробление, просеивание, сортировку по гранулометрическому составу и последующую расфасовку.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что гранулирование осуществляют до получения гранул диаметром от 2 до 7 мм, длиной от 30 до 110 мм.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что дробление полученных гранул осуществляют до получения гранул неправильной формы, имеющих размер в поперечнике от 2 до 7 мм и длину от 2 до 7 мм.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что просеивание осуществляют до размера частиц 2-7 мм.