СОСТАВ ДЛЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ Российский патент 1994 года по МПК C09K17/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к органическим структурообразователям для почв.

Известно использование шлам-лигнина, разбавленного в щелочных средах, например в 3% -ном растворе КОН или в аммиачной воде. Недостатком этого структурообразователя являются невысокие структурирующие и удобрительные свойства.

Наиболее близким к предлагаемому является состав, используемый для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур за счет повышения эффективности состава путем улучшения его агрохимических свойств.

Недостатком известного состава является получение более низкой урожайности сельскохозяйственных культур при его внесении в почву по сравнению с предлагаемым составом, что обусловлено меньшим содержанием водопрочных агрегатов и большим коэффициентом фильтрации почв, чем в случае внесения предлагаемого состава в почву.

Целью изобретения является повышение урожайности сельскохозяйственных культур путем улучшения структуры почвы за счет повышения содержания водопрочных агрегатов и снижения коэффициента фильтрации почв.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве добавки состав содержит гидролизный лигнин при следующем соотношении компонентов, мас.%: Буровой раствор 27,8-31,3
Гидролизный лигнин 40,6-45,3 Вода Остальное
Характеристика компонентов состава.

1. Гидролизный лигнин является крупнотоннажным отходом гидролизно-дрожжевого производства, который не находит применения в промышленности, поэтому на него не разработаны техусловия и нет ГОСТа. Его получают в виде осадка при гидролизе древесины слабым раствором серной кислоты при 180-185^оС в течении 3 ч.

Он вырабатывается в виде коричневой рассыпчатой массы с размером отдельных зерен до 30 мм и более, с влажностью 67%. Плотность лигнина составляет 1,2-1,3 г/см³, температура воспламенения - 180-190^оС.

Лигнин - природный полимер, практически не растворимый в органических растворителях и в воде, а при нагревании способен распадаться с образованием смолы, лигнинового угля, жидких и газообразных продуктов, то есть гидролизный лигнин состоит из комплекса веществ, различных по своему химическому составу; В него входит измененный полимеризованный собственно лигнин, полисахариды, минеральные и органические кислоты, смолы, воски, жиры, азотистые соединения, зольные элементы и другие продукты.

Гидролизный лигнин на заводах вырабатывается из различного сыpья. в том числе из древесины хвойных деревьев, лиственных пород и камыша, а также из отходов сельскохозяйственных отходов растений (подсолнечника, кукурузы).

В настоящее время на свалках (в отвалах) накопился гидролизный лигнин, утилизация которого до сих пор не решена. Только 35% его используется рационально. Между тем ежегодно при химической переработке растительного сырья методом гидролиза предприятиями страны вырабатывается на свалку свыше 900 тысяч тонн гидролизного лигнина, в том числе в Астраханском целлюлозно-картонном комбинате. За счет этого происходит накопление гидролизного лигнина на свалках. Гидролизный лигнин является малотоксичным продуктом и при введении в почву адсорбирует токсичные компоненты, очищая почву и обработанный глинистый буровой.

Кроме того, он усиливает развитие групп азотобактеров и стимулирует биологическую активность.

2. Отработанный глинистый буровой раствор.

Для приготовления состава предлагается использовать отработанный глинистый буровой раствор, который образуется как отход из бурового раствора на водной основе.

Глинистый буровой раствор на водной основе готовится путем диспергирования различных твердых и жидких веществ в воде. Он предназначен для очистки забоя от выбуренной породы и выноса ее на поверхность. Основными компонентами буровых растворов являются вода и глина. Для улучшения свойств буровых растворов к ним добавляются фосфаты, гипс, жидкое стекло, гумат натрия, гидролизованный полиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза, агароид (химический реагент из морских водорослей), щелочные реагенты (крахмальный, сульфитно-спиртовой барды, полифенол лесохимический) и др. добавки.

После использования бурового раствора для очистки забоя от выбуренной породы образуется отработанный буровой раствор, который содержит в своем составе щелочь и целый ряд ценных для растений питательных элементов, в том числе гумус (до 8,08%), подвижные формы (в мг/г) марганца (до 42,5); бора (до 1,46); меди (до 5,5); цинка (3,3), соединения, содержащие азот, углерод, кальций, фосфор и др. элементы.

Отработанный глинистый буровой раствор может незначительно отличаться от исходного бурового раствора после его механической очистки.

Благодаря наличию в отработанном буровом растворе едкого натра при смешивании с гидролизным лигнином происходит частичное взаимодействие щелочи с продуктами гидролизного лигнина, позволяющее превращать некоторые продукты гидролизного лигнина в растворимые в воде ценные питательные элементы для растений. Образующийся состав для рекультивации из отработанного глинистого бурового раствора и гидролизного лигнина содержит не только ценные питательные вещества для растений, но и обладает вяжущими свойствами, что позволяет при внесении его в почву улучшать структуру почвы и повышать урожайность сельскохозяйственных культур.

Отработанный глинистый буровой раствор является крупнотоннажным отходом, который ежегодно образуется только при бурении скважин на Астраханском газоперерабатывающем комплексе в количестве более 2 тысяч тонн.

Состав готовят следующим образом: гидролизный лигнин смешивают в мешалке в течение 2 мин с отработанным буровым раствором в следующем соотношении, мас.%:
Гидролизный лигнин 40,6-45,3
Отработанный
глинистый буровой раствор 27,8- 31,3 Вода Остальное
Состав рекомендуется использовать не ранее, чем через сутки после его приготовления, путем заделки в пахотный слой почвы на глубину не менее 20 см в дозах 1,5-2,0 т/га таким же способом, как компоненты и навоз с помощью разбрасывателя минеральных удобрений.

Гидролизный лигнин является не растворимым в воде продуктом, но в результате химической обработки суспензией ОБР, содержащей в своем составе щелочь, в цепи макромолекул лигнина возникают активные функциональные группы по отношению к минералам, в результате этого лигнин приобретает способность частично растворяться в воде. При этом растворенная часть лигнина содержит питательные для растения вещества. Таким образом, из гидролизного лигнина и ОБР образуется состав, содержащий необходимые питательные элементы и обладающий вяжущими свойствами. Это позволяет при его внесении в почву улучшать ее агрегатное состояния, плодородие, т.е. состав становится пригодным для мелиоративных работ и может благоприятно влиять на свойства почвы, а следовательно, на урожайность сельскохозяйственных культур.

П р и м е р 1. В бетономешалку загружают отработанный буровой раствор (27,8% ), гидролизный лигнин (45,3%) и воду (26,9%), тщательно перемешивают в течение 2 мин до однородной массы. Полученный состав не ранее, чем через сутки вносится в почву дозе 1,0-2,0 т/га с помощью разбрасывателя минеральных удобрений с последующим перемешиванием с верхним слоем почвы на глубину 20 см.

П р и м е р 2. В бетономешалку загружают обработанный буровой раствор (29,5%), гидролизный лигнин (43,2%) и воду (27,3), тщательно перемешивают в течение 2 мин до однородной массы. Полученный состав не ранее, чем через сутки вносится в почву в дозе 1,0-2,0 т/га с помощью разбрасывателя минеральных удобрений с последующим перемешиванием с верхним слоем почвы на глубину 20 см.

П р и м е р 3. В бетономешалку загружают отработанный буровой раствор (31,3% ), гидролизный лигнин (40,6%) и воду )28,1%), тщательно перемешивают в течение 2 мин до однородной массы. Полученный состав не ранее, чем через сутки вносится в почву в дозе 1,0-2,0 т/га с помощью разбрасывателя минеральных удобрений с последующим перемешиванием с верхним слоем почвы на глубину 20 см.

Вегетационные опыты по выращиванию растений (ячменя, пшеницы и сорго) проводились в сосудах высотой 13-18 см, диаметром 30 см и площадью 380-850 см². Для дренажа использовался просеянный гравий. Сосуды заполняли почвой, обработанной приготовленным составом, и почвой без предварительной обработки составом (контроль), сеяли семена и покрывали тонким слоем песка. Для выращивания растений в сосудах их помещали в комнате или во дворе при положительных температурах, периодически осуществляя полив водой. Результаты вегетационных опытов приведены в табл.1.

Из приведенных в табл.1 данных можно сделать вывод, что уже в начальный период роста и развития растений наблюдается стимулирующее влияние приготовленного и внесенного в почву состава по предлагаемому способу из отработанного глинистого бурового раствора и гидролизного лигнина по сравнению с контролем (без внесенного в почву состава). Состав оказывает положительное влияние на высоту растений, вес зеленой и воздушно-сухой массы, содержание хлорофилла, а также на содержание органической части растений и золы.

Проведенные в 1990 г. полевые опыты по выращиванию сорго на опытных делянках при внесении предлагаемого состава позволили повысить урожайность зерна сорго до 43%.

В 1991 г. также были проведены полевые опыты по выращиванию травосмеси на делянках, на которых был внесен состав в почву, приготовленный из отработанного глинистого бурового раствора и гидролизного лигнина.

При этом урожайность травосмеси на отработанных данным составом делянках повысилась до 25,7% по сравнению с контролем (без внесения состава).

Содержание водопрочных агрегатов определяли по методике Саввинова, а коэффициент фильтрации - по методике Дюшофура. Результаты влияния предлагаемого состава по сравнению с известным (прототипом) и контролем на коэффициент фильтрации песчаной и супесчаной почв приведены в табл.2, а на содержание водопрочных агрегатов - в табл.3.

Из данных, приведенных в табл.2 и 3, видно, что внесение предлагаемого состава позволяет повысить содержание водопрочных агрегатов и снизить коэффициент фильтрации почвы не только по сравнению с контролем, но и по сравнению с известным составом (прототипом). Кроме того, если при внесении в почву известного состава (прототипа) урожайность ячменя на зерно составила 23-28% (табл. 4), то при корневой подкормке сорго предлагаемым составом урожайность серно на зерно повысилась до 34% (табл.5), а при внесении в почву - на 43%.

Использование: в сельском хозяйстве, в частности в способах рекультивации почв. Сущность изобретения: способ предусматривает загрузку в бетономешалку 27,8 - 31,3% отработанного бурового раствора, 40,6 - 45,3% гидролизного лигнина и воды - 100%, перемешивание до получения однородной массы. Затем, не раньше, чем через сутки, состав вносят в почву в дозе 1 - 2 т/га. В этом случае повышается содержание водопрочных компонентов и снижается коэффициент фильтрации. 5 табл.

СОСТАВ ДЛЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ, содержащий отработанный глинистый буровой раствор и добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур путем улучшения структуры почвы за счет повышения содержания водопрочных агрегатов и снижения коэффициента фильтрации почв, в качестве добавки он содержит гидролизный лигнин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Отработанный глинистый буровой раствор 27,8 - 31,3
Гидролизный лигнин 40,6 - 45,3
Вода Остальное