СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТОРФА Российский патент 1997 года по МПК C05F11/02 

Изобретение относится к производству удобрений, а точнее к способу получения органоминерального удобрения на основе торфа, и может быть использовано в сельском хозяйстве и торфяной отрасли.

Известны способы получения удобрений на основе торфа путем смешивания торфа с компонентами, обогащающими его питательными веществами, и последующего компостирования полученной смеси.

Известен способ получения органоминерального удобрения на основе торфа, включающий рассев торфа на грохоте с размером отверстий сита 8 х 8 мм, последующее его увлажнение по примерно 80 и смешивание полученной торфяной гидромассы с добавками, нейтрализующими избыточную кислотность торфа, например со сланцевой золой и фосфорными и калийными добавками. Полученную торфоминеральную смесь (85-90 мас.) в смеси с ранее полученным органоминеральным удобрением на основе торфа (10-15 мас.) выдерживают при температуре 25-30^oC в условиях интенсивного перемешивания в течение 36 ч, что позволяет осуществиться процессам минерализации и гумификации органических веществ торфоминеральной смеси. Получаемый продукт имеет достаточно высокие качественные показатели содержание подвижных форм питательных элементов составляет, мг/100 г сухой массы: фосфор (в пересчете на P₂O₅ 850-950; калий (в пересчете на K₂O) 350-400, биологическая активность (в пересчете на N-NH₄) составляет 110, причем названные показатели достигаются при компостировании в течение 36 ч.

В основу изобретения положена задача путем активизации процесса минерализации азота торфа создать способ получения органоминерального удобрения на основе торфа, обеспечивающий получение более высокоэффективного целевого продукта за менее продолжительный технологический период.

Эта задача решается тем, что в способе получения органоминерального удобрения на основе торфа, включающем увлажнение торфа до влажности, существенно равной 89 смешивание образованной торфяной гидромассы с фосфорными и калийными добавками и последующее компостирование полученной торфоминеральной смеси в условиях ее аэрации при температуре 25-30^oC до получения целевого продукта, согласно изобретению компостированию подвергают торфоминеральную смесь, торфяной компонент которой измельчен до частиц размером самое большее 100 мкм.

Благодаря изобретению возможно после 10-часового компостирования получить целевой продукт, обладающий биологической активностью (в пересчете на N-NH₄) 110 мг/100 г сухой массы, а после компостирования в течение 14 ч получить продукт с биологической активностью 127 мг/100 г сухой массы.

Для дальнейшего повышения биологической активности получаемого удобрения целесообразно согласно изобретению, чтобы торфоминеральная смесь, подвергаемая компостированию, содержала дополнительно азотсодержащую добавку, выбранную среди сернокислого аммония, аммиачной селитры, мочевины.

Для ощутимого влияния азотсодержащей добавки на биологическую активность целевого продукта целесообразно, чтобы согласно изобретению торфоминеральная смесь содержала по меньшей мере 1 мас. сернокислого аммония.

Вариант выполнения изобретения состоит в том, что торфяной компонент измельчают до частиц самое большее 100 мкм перед осуществлением его смешивания с фосфатными и калийными добавками.

Для нейтрализации торфа, имеющего повышенную кислотность, и возможности получения торфоминеральной смеси pH 5,5-7,3 согласно изобретению целесообразно, чтобы компостированию подвергали торфоминеральную смесь, содержащую дополнительно раскисляющие агенты, в качестве которых используют сланцевую золу и/или известковую и/или доломитовую муку.

Для более полного осуществления процессов биологических и биохимических на стадии компостирования, согласно изобретению, целесообразно компостированию подвергать массу, содержащую 9/10 об. ч. названной торфоминеральной смеси и 1/10 об. ч. ранее полученного целевого продукта.

Дальнейшие цели и преимущества изобретения станут понятны из последующего подробного описания способа получения органоминерального удобрения на основе торфа и конкретных примеров осуществления этого способа.

Получение органоминерального удобрения на основе торфа происходит по существу в процессе компостирования исходных компонентов, которыми являются природный торф, увлажненный до 80% фосфатные и калийные добавки, возможно раскисляющие агенты, возможно азотсодержащие добавки.

Согласно изобретению компостированию подвергают смесь названных компонентов, в которой торфяной компонент измельчен до частиц самое большее 100 мкм. Измельчение торфа возможно осуществлять на любой стадии, предшествующей компостированию, т.е. до или после смешивания с названными выше минеральными добавками и агентами.

В процессе измельчения торфа повышается его однородность по фракционному составу. С уменьшением размера частиц растет их концентрация в единице объема, что приводит к увеличению энергии взаимодействия между частицами. Вместе с тем значения реологических характеристик торфа (в том числе и вязкости) уменьшаются за счет разрушения структур переплетения и высвобождения части иммобилизованной воды. В результате повышается подвижность элементов структур торфа и он переходит из нормально-пластичной консистенции в ползучепластичную, что существенно изменяет физико-механические характеристики готовой продукции.

Кроме того, при измельчении торфа до частиц не более 120 мкм обеспечивается не только измельчение фракционного состава торфа, но и его проветривание (аэрация), что способствует активному развитию в торфе полезных микроорганизмов, участвующих в разложении органического вещества торфа. Далее при измельчении торфа до частиц размером 100-20 мкм разрушается лигниновая оболочка с частиц торфа, происходит его дополнительная аэрация.

Известно, что лигнин или негидролизуемый остаток сложная смесь веществ, куда входят лигнин растений торфообразователей и вещества лигниноподобной структуры (кутин, суберин и другие). Наличие лигнина во многом обуславливает антисептические свойства торфа. Лигнин очень устойчив к разложению микроорганизмами. Наличие лигниновой оболочки на волокнах торфа препятствует более активному течению процесса компостирования в этих частицах торфа, ее снятие позволяет ускорить процесс минерализации азота торфа.

Как известно, компостирование представляет собой как биотермический процесс минерализации и гумификации органических веществ, происходящий в аэробных условиях под воздействием микроорганизмов, так и биохимический процесс, в результате которого происходит превращение питательных веществ из недоступных в доступные для растений формы. Модификация торфа минеральными добавками и агентами и насыщение его водой до влажности, существенно равной 80 создают условия для комплексного течения биологических, биохимических и химических процессов разложения органического вещества торфа.

В качестве фосфорных и калийных добавок возможно использовать фосфатную муку, суперфосфат простой и двойной, хлористый калий, сернокислый калий, калийная соль, калимагнезия, каленит. Согласно изобретению целесообразно вводить в торфоминеральную смесь в качестве дополнительного азотсодержащего компонента для увеличения доли подвижного азота сернокислый аммоний, аммиачную селитру или мочевину, а возможно и комплексные удобрения нитроаммофоски, нитрофоски.

Внесение в торф сернокислого аммония наиболее предпочтительно, так как при этом повышается содержание в торфо-минеральной смеси азота в усвояемой для растений форме и серы, необходимой для развития и роста растений.

Сернокислый аммоний, введенный в увлажненный торф, подвергается гидролизу с образованием гидроксида аммония и серной кислоты по схеме
(NH₄)₂SO₄ + 2H₂O --> 2NH₄OH + H₂SO₄.

Образовавшийся в процессе гидролиза гидроксид аммония относится к числу химических активаторов процесса компостирования торфа. Гидроксид аммония представляет собой водный раствор аммиака, который способен взаимодействовать с органическими кислотами, в первую очередь с гуминовыми кислотами торфа. При этом образуются растворимые и физиологически активные гуматы аммония, которые оказывают положительное влияние на процесс активизации азота торфа.

Совместное применение в предлагаемом способе добавки сульфата аммония и измельчение торфа еще более активизирует процесс разложения органического вещества торфа, которое выражается в увеличении количества азота в минеральной форме, в повышении биологической активности удобрения. Измельчение торфа обеспечивает более активное взаимодействие гидроокиси аммония с гуминовыми веществами торфа, на что указывает увеличение физиологической активности у продукта, полученного в этом случае.

Доза внесения сульфата аммония не должна быть ниже 1 мас. так как в этом случае его активизирующий эффект проявляется слабо, что обусловлено незначительным количеством дополнительно образованными под действием гидроокиси аммония гуматов аммония и их малым влиянием на процесс активизации азота торфа. Так увеличение содержания подвижного азота в удобрении, полученном при дозе сульфата аммония 0,5% на сухой торф, практически соответствует его приросту без его внесения, соответственно 53 и 50 мг/100 г сухого вещества.

Для нейтрализации избыточной кислотности торфа и возможности получения торфоминеральной смеси pH 5,5-7,3 в предлагаемом способе получения органо-минерального удобрения могут быть использованы следующие раскисляющие агенты: сланцевая зола, известковая и доломитовая мука или смесь из этих материалов. Нормы внесения этих компонентов будут зависеть от кислотности исходного торфа.

Торфоминеральную смесь, по составу охарактеризованную выше, подвергают компостированию в условиях аэрации, обеспечиваемой непрерывным перемешиванием, при температуре 25-30^oC.

Для того, чтобы биологические и биохимические процессы протекали с первых же моментов компостирования под влиянием микрофлоры, образовавшейся на стадии компостирования и присутствующей в готовом удобрении, целесообразно компостированию подвергать массу, содержащую 9/10 об. ч. названной торфоминеральной смеси и 1/10 об. ч. ранее полученного органо-минерального удобрения на основе торфа.

Таким образом, аэрация торфа, нейтрализация его избыточной кислотности и модификация названными минеральными компонентами способствует развитию полезных микроорганизмов, в частности нитрификаторов.

При компостировании торфа разложение его органического вещества сопровождается процессами минерализации, что проявляется в увеличении содержания подвижных форм азота (переход его из малоподвижных и недоступных растениям органических соединений гуминовых веществ в легкоусвояемые формы), в увеличении подвижности органического вещества (содержание водорастворимых веществ) и т. д. Азотсодержащие соединения торфа под действием аммонифицирующих микроорганизмов подвергаются минерализации, при этом происходит накопление соединений аммония.

Следствием активного течения процесса компостирования торфоминеральной смеси в предлагаемом способе является увеличение содержания подвижного азота (аммиачного азота), величина которого значительно превышает его значение в исходном торфе, а также увеличение содержания водорастворимых веществ с 2,9 до 8,8% при продолжительности компостирования, равной 6 ч.

Создание в предлагаемом способе благоприятных условий для комплексного развития биологических, биохимических и химических процессов подтверждается тем, что удобрение, полученное по предлагаемому способу имеет высокую физиологическую активность. По этому показателю оно сравнимо с биологически активными препаратами, полученными из торфа путем его глубокой химической переработки, т.е. гуминатами, нирогуминовыми препаратами, для получения которых торф обрабатывается концентрированными кислотами и щелочами. В предлагаемом способе высокая физиологическая активность целевого продукта складывается из физиологической активности фуловокислот, перешедших в растворенное состояние, и образовавшихся в процессе компостирования гуматов аммония.

Пример 1. Фрезерный торф низинного типа со степенью разложения 25% массовой влагой 60% зольностью не более 15% pH 5,2 подвергают рассеву на сите с размером отверстий сита не более 8 х 8 мм, обеспечивающему отделение древесно-волокнистых включений. Фракции торфа размером не более 8 мм измельчают затем на дробилке до частиц примерно 5 мм.

Подготовленный таким образом торф в количестве 500 кг направляют в смеситель, куда подают 500 кг воды, 10 кг фосфоритной муки, 1,4 кг хлористого калия. Полученную гидромассу перемешивают в течение 30 мин, периодически пропуская через коническую мельницу, где происходит измельчение частиц торфа до 100 мкм.

Из смесителя подготовленную гидромассу направляют в ферментатор, где продолжается перемешивание массы при температуре 25-30^oC в течение 5 ч.

По истечении 5 ч торфяной гумифицированный продукт имеет следующие характеристики: содержание сухого вещества 20,1% содержание основных питательных элементов в подвижной форме, мг/100 г сухого вещества: фосфор 890; калий 370; азот 79.

Пример 2. Фрезерный торф низинного типа со степенью разложения 25% массовой влагой 60% зольностью не более 15% кислотностью 4,8 подвергают рассеву и дроблению в условиях, аналогичных указанным в примере 1. Затем торф, размер частиц которого примерно 5 мм, направляют в дезинтегратор, где происходит его измельчение до частиц размером 50 мкм.

500 кг подготовленного таким образом торфа направляют в дозатор-смеситель, куда подают 500 кг воды, 6 кг сланцевой золы, 10 кг фосфоритной муки, 1,4 кг хлористого калия. Полученную массу перемешивают, после чего направляют в ферментатор, заполненный на 1/10 рабочего объема торфяным гумифицированным продуктом, полученным в примере 1.

Осуществляют непрерывное перемешивание смеси готового продукта и массы, поступившей из смесителя, в течение 4 ч при температуре 25-30^oC.

По истечении 4 ч получившийся торфяной гумифицированный продукт имеет следующие характеристики: содержание сухого вещества 19,8% кислотность 6,5; содержание подвижных форм основных питательных элементов, мг/100 г сухого вещества: азот 69; калий 380; фосфор 870.

Пример 3. Фрезерный торф со степенью разложения 30% массовой влагой 55% кислотностью pHксе 3,6 подвергают рассеву и дроблению в условиях, аналогичных указанным в примере 1.

Затем торф, размер частиц которого примерно 5 мм, направляют в дезинтегратор, где происходит его измельчение до частиц размером 40-20 мкм.

444 кг подготовленного таким образом торфа направляют в дозатор-смеситель, куда направляют 556 кг воды, 10 кг известняковой муки, 12 кг фосфоритной муки, 2,6 кг хлористого калия и 2,4 кг сернокислого аммония. Полученную массу перемешивают, после чего направляют в ферментатор, заполненный на 1/10 рабочего объема торфяным гумифицированным продуктом, полученным в примере1.

Осуществляют активное перемешивание смеси готового продукта и массы, поступившей из смесителя, в течение 5 ч при температуре 25-30^oC.

По истечении 5 ч получившийся торфяной гумифицированный продукт имеет следующие характеристики: содержание сухого вещества 19,9% кислотность pHkce 6,2, содержание основных питательных элементов в подвижной форме, мг/100 г сухого вещества: азот (аммиачный + нитратный) 310; фосфор 1010; калий 730.

Пример 4. Фрезерный торф со степенью разложения 25% массовой влагой 60% кислотностью pHксе 4,8 подвергают рассеву и дроблению в условиях, аналогичных указанным в примере 1.

Подготовленный таким образом торф в количестве 500 кг направляют в дозатор-смеситель, куда подают 500 кг воды, 6 кг сланцевой золы, 10 кг фосфоритной муки, 1,4 кг хлористого калия и 2 кг аммиачной селитры. Полученную гидромассу перемешивают в течение 20 мин, периодически пропуская через дисковую мельницу, где происходит измельчение частиц торфа до 100-30 мкм.

Из смесителя подготовленную гидромассу направляют в ферментатор, заполненный на 1/10 рабочего объема торфяным гумифицированным продуктом, полученным в примере 1.

Осуществляют перемешивание смеси готового продукта и массы, поступившей из дозатора-смесителя, в течение 6 ч при температуре 25-30^oC.

По истечении 6 ч получившийся торфяной гумифицированный продукт имеет следующие характеристики: содержание сухого вещества 20,8% кислотность 6,5, содержание подвижных форм основных питательных элементов, мг/100 г сухого вещества: азот (аммиачный + нитратный) 445; калий 382; фосфор 870.0

Органоминеральное удобрение на основе торфа получают используя торф влажностью примерно 80%, измельченный до частиц размером не более 100 мкм, фосфорные и калийные добавки. Смесь указанных ингредиентов компостируют в условиях аэрации при температуре 25-30^oC до получения целевого продукта. 7 з. п. ф-лы.

1. Способ получения органоминерального удобрения на основе торфа, включающий увлажнение торфа до влажности, существенно равной 80 смешивание образованной торфяной гидромассы с фосфорными и калийными добавками и последующее компостирование полученной торфоминеральной смеси в условиях ее аэрации при 25 30^oС до получения целевого продукта, отличающийся тем, что компостированию подвергают торфоминеральную смесь, торфяной компонент которой измельчен до частиц максимум 100 мкм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что торфоминеральная смесь содержит дополнительно азотсодержащую добавку. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что азотсодержащая добавка выбрана среди сернокислого аммония, аммиачной селитры, мочевины. 4. Способ по пп.2 и 3, отличающийся тем, что торфоминеральная смесь содержит но меньшей мере 1 мас. сернокислого аммония. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что торфяной компонент измельчают до частиц максимум 100 мкм перед его смешиванием с фосфорными и калийными добавками и сульфатом аммония. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компостированию подвергают торфоминеральную смесь, дополнительно содержащую раскисляющие агенты. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве раскисляющих агентов используют сланцевую золу и/или известковую и/или доломитовую муку. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компостированию подвергают массу, содержащую 9/10 об.ч. торфоминеральной смеси м 1/10 об.ч. ранее полученного целевого продукта.