СОСТАВ КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C05B15/00 C05F11/02 

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

Известен состав удобрения для улучшения почвы из промытых и гранулированных угольных отходов. В него могут входить органические добавки, костная мука, сульфаты калия и аммония. Количество угольных отходов в составе 60-80% [1] Однако такие удобрения не являются экологически чистыми, не способны восстанавливать плодородие почвы и содержание в ней гумуса.

Известно также удобрение на основе бурого угля, содержание которого в смеси составляет 5-50% и удобрительных добавок с содержанием до 20% в качестве которых применяются суперфосфаты, фосфаты кальция, костяная мука, недоразложившийся фосфорит, карбамид, сульфат или нитрат аммония, хлорид калия, сульфат или нитрат калия, кальциевые соли, кроме того, в удобрение входят микроэлементы Cr, Zn, Mn, Fe, Mo, Be [2]
Это удобрение также не обладает экологической чистотой, не восстанавливает почву по содержанию гумуса и микроэлементов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав органоминерального удобрения, содержаний, мас. бурый уголь 35-50; полужидкий навоз 46-62; фосфатные соли 1,7-2,4; калийные соли 0,8-1,2 и гербицид 0,2-0,4 [3]
Удобрение получают смешением бурого угля с суперфосфатом, калийной солью, затем вводят полужидкий навоз и остальные добавки. Смешивание ведут до однородной массы, сушат, получают сыпучий продукт.

Недостатками этого удобрения является отсутствие экологической чистоты, низкое содержание микроэлементов как по ассортименту (не более 14), так и по количеству (не более 0,02 мас.), не позволяющее восстанавливать их содержание в почве. Недостаточное содержание основных элементов в данном удобрении и особенно наиболее ценных из них гуминовых кислот, калия, фосфора, кальция, магния, отрицательно сказывается на способности удобрения восстанавливать содержание гумуса в почве, ее плодородие и структуру.

Задачей изобретения является создание экологически чистого органоминерального удобрения пролонгированного действия, обладающего способностью восстанавливать почву по содержанию гумуса и микроэлементов.

Эта задача решается предлагаемым комплексным удобрением пролонгированного действия, включающим бурый уголь и минеральные вещества, причем в качестве минеральных веществ оно содержит природные фосфориты состава, мас. SiO₂ 25,0-35,0; Al₂O₃ 7,0-11,0; Fe₂O₃ 4,0-6,0; СaO 20,0-40,0; MgO 0,5-2,5; Р₂О₅ 6,0-18,0; К₂О 0,6-1,8; микроэлементы 1,2-1,4, и кварц-глауконитовые пески состава, мас. SiO₂ 50,0-60,0; Al₂O₃ 1,0-3,0; Fe₂O₃ 3,0-9,0; CaO 10,0-30,0; MgO 0,2-0,8; P₂0₅ 0,4-1,6; К₂О 3,0-7,0; микроэлементы 1,0-1,1; при следующем соотношении компонентов, мас. природные фосфориты 20,0-40,0; кварц-глауконитовые пески 10,0-30,0; бурый уголь остальное.

Использование природных фосфоритов и кварц-глауконитовых песков в указанных соотношениях позволяет получить удобрение по сравнению с известным с повышенной концентрацией наиболее важных компонентов и микроэлементов. Кроме того, общее количество микроэлементов меди, цинка, марганца, титана, ванадия, бериллия, бария, стронция, германия, бора, циркония, никеля, хрома, молибдена, церия, лантана и др. составляет до 32 наименований.

Повышенное и сбалансированное содержание органического вещества (гуминовых кислот) и неорганических полезных кальция и магния и питательных фосфора и калия позволяет заявляемому виду удобрений оказывать многофункциональное полезное воздействие на почву и растения и создавать благоприятные условия для деятельности микроорганизмов по переработке растительных остатков в гумусе и полноценному питанию корней растений.

Природное происхождение составных компонентов данных удобрений не вызывает сомнений в их экологической чистоте, а также в низкой растворимости или почти в отсутствии таковой как у основных элементов, так и у микроэлементов. Однако последнее обстоятельство не означает их индифферентность в почвенном балансе элементов, так как наличие гуминовых кислот и кальция и магния способствует образованию нерастворимых гуматов последних, которые за счет катионного обмена дают растворимые в почвенной влаге гуматы щелочных металлов и аммония. Последние в свою очередь за счет высокой активности функциональных групп гуматионов постепенно переводят нерастворимые элементы (в первую очередь фосфор) и микроэлементы в освояемые формы и питают ими микроорганизмы и растения. Каждый микроэлемент входит в состав какого-либо фермента, с помощью которых микроорганизмы перерабатывают растительные остатки в гумус, поддерживая свою жизнь, и происходит превращение органических соединений в поставляемые корням неорганические питательные вещества.

Все указанные процессы медленно протекают на поверхности контактов мельчайших частиц (ниже 70 мкм) природных составляющих удобрений с участием почвенной влаги длительное время в течение 2-4 лет, чем обеспечивается прологированность действия удобрений и тонкая естественная дозировка их составных элементов.

Описанные процессы не могут происходить при использовании в качестве минеральной составляющей в известном органоминеральном удобрении химических минеральных солей, так как они быстро растворяются в почвенной влаге и не участвуют в дальнейших процессах восстановления гумуса и микроэлементов в почве.

Кроме того, в известном удобрении в почвенных условиях образуется незначительное количество гуматов кальция и магния из-за низкого содержания последних.

Соотношения исходных компонентов в заявляемом изобретении подобраны с целью обеспечения в удобрении сбалансированного содержания основных компонентов и микроэлементов, необходимого для осуществления процессов восстановления почвы по содержанию гумуса и микроэлементов.

В конечном итоге постоянное применение данных удобрений позволяет не только восстановить в почве содержание гумуса и микроэлементов, но и, например, за 3-4 года повысить содержание гумуса даже в черноземных землях на 0,3-0,5 мас.

Кроме того, за счет образования гумата кальция происходит комкование почвы и существенное улучшение ее структуры и физико-механических свойств.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Удобрение, включающее 70 мас. подмосковного бурого угля, содержащего в среднем, мас. гуминовые кислоты 21, углерод 39 и зола 40, в том числе SiO₂ 18, Al₂O₃ 12, Fe₂O₃ 6, CaO 4;
20 мас. природных фосфоритов, содержащих, мас. Al₂O₃ 7; SiO₂ 35; Fe₂O₃ 7; CaO 30; MgO 2,5; P₂O₅ 12; K₂O 1,8; микроэлементы 1,4-32, и 10 мас. кварц-глауконитовых песков, содержащих, мас. SiO₂ 60; Al₂O₃ 1; Fe₂O₃ 9; CaO 20; MgO 0,5; P₂O₅ 1; K₂O 5 и микроэлементы 1,1-27.

Данное удобрение получают следующим образом.

После сушки и измельчения до размера частиц 50-80 мкм смешивают в сухом виде 700 кг бурого угля, 200 кг природных фосфоритов и 100 кг кварц-глауконитовых песков до получения однородной смеси, которую далее увлажняют до влажности 28% пластифицируют в присутствии глин типа каолинита [Al₂(Si₂O₅)•(OH)₇] в количестве 1-3 мас. и гранулируют. Наличие пластификатора в данном количестве обеспечивает лучшее скрепление частиц при гранулировании, повышает прочность композиции и способствует удержанию влаги при использовании. Полученные гранулы сушат при температуре не выше 80^oС до остаточной влажности 14% Получают 1163 кг готового продукта состава, указанного в табл. 1.

Пример 2. Удобрение, включающее 30 мас. бурого угля, 40 мас. фосфоритов, содержащих мас. SiO₂ 30; Al₂O₃ 11; Fe₂O₃ 5; CaO 20; MgO 1,5; P₂O₅ 18; K₂O 1,2 и микроэлементы 1,2-32 и 30 мас. кварц-глауконитовых песков, содержащих, мас. SiO₂ 55; Al₂O₃ 2; Fe₂O₃ 6; CaO 10; MgO 0,8; P₂O₅ 1,6; K₂O 7 и микроэлементы 1,0-27, получают по примеру 1 при использовании соответствующих количеств сырья 300, 400 и 300 кг. Состав готового продукта приведен в табл. 1.

Пример 3. Удобрение, включающее 50 мас. угля, 30 мас. фосфоритов, содержащих, мас. SiO₂ 25; Al₂O₃ 9; Fe₂O₃ 4; CaO 40; MgO 0,5; P₂O₅ 6; K₂O 0,6 и микроэлементы 1,3-32 и 20 мас. кварц-глауконитовых песков, содержащих, мас. SiO 50; Al₂O₃ 3; Fe₂O₃ 3; CaO 30; MgO 0,2; P₂O₅ 0,4; K₂O 3 и микроэлементы 1,1-27, получают по примеру 1 при использовании соответствующих количеств сырья 500, 300 и 200 кг. Состав готового продукта в табл. 1.

Пример 4. Удобрение, включающее 30 мас. угля, 40 мас. фосфоритов состава по примеру 1 и 30 мас. кварц-глауконитовых песков состава по примеру 1, получают по примеру 1 при использовании соответствующих количеств сырья - 300, 400 и 300 кг. Состав удобрения в табл. 1.

Пример 5. Удобрение, включающее 50 мас. угля, 30 мас. фосфоритов и 20 мас. кварц-глауконитовых песков составов по примеру 2, получают по примеру 1 при использовании соответствующих количеств сырья 500, 300 и 200 кг. Состав удобрения в табл. 1.

Пример 6. Удобрение, включающее 70 мас. угля, 20 мас. фосфоритов и 10 мас. кварц-глауконитовых песков составов, указанных в примере 3, получают по примеру 1 при использовании соответствующих количеств сырья 700, 200 и 100 кг. Состав продукта в табл. 1.

Пример 7. Удобрение, включающее 50 мас. угля, 30 мас. фосфоритов и 20 мас. кварц-глауконитовых песков составов, указанных в примере 2, получают по примеру 1 при использовании соответствующих количеств сырья 500, 300 и 200 кг. Состав продукта в табл. 1.

Пример 8. Удобрение, включающее 70 мас. угля, 20 мас. фосфоритов и 10 мас. кварц-глауконитовых песков составов, указанных в примере 3, получают по примеру 1 при использовании соответствующих количеств сырья 700, 200 и 100 кг. Состав удобрения в табл. 1.

Пример 9. Удобрение, включающее 30 мас. угля, 40 мас. фосфоритов и 30 мас. кварц-глауконитовых песков составов, указанных в примере 3, получают по примеру 1 при использовании соответствующих количеств сырья 300, 400 и 300 кг. Состав удобрения в табл. 1.

В табл. 2 представлены сравнительные характеристики известного и заявляемого органоминеральных удобрений.

Из табл. 2 видны преимущества заявляемого органоминерального удобрения за счет использования природных руд в указанных соотношениях по экологической чистоте, способности восстанавливать в почве содержание гумуса и микроэлементов.

Использование: изобретение используют при получении органоминерального удобрения пролонгированного действия, способного восстанавливать почву по содержанию гумуса и микроэлементов. Сущность изобретения состоит в составе удобрения, содержащем, мас.%: фосфориты 20,0-40,0, кварц-глауконитовые пески 10,0-30,0, бурый уголь - остальное. Удобрение получают смещением природных фосфоритов, кварц-глауконитовых песков, бурого угля, измельченных до 50-80 мкм, при массовом соотношении компонентов уголь:фосфориты:пески, равном 6-8: 1,5-2,5:0,7-1,2, смесь увлажняют до остаточной влажности 28%, пластифицируют в присутствии глин, гранулируют, сушат при температуре не выше 80^oС до остаточной влажности 14% и тарируют. 2 н.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав комплексного фосфорсодержащего удобрения, включающий бурый уголь и минеральные добавки, отличающийся тем, что 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
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит природные фосфориты состава, мас.

SiO₂ 25 35
Al₂O₃ 7 11
Fe₂O₃ 4 6
CaO 20 40
MgO 0,5 2,5
P₂O₅ 6 18
K₂O 0,6 1,8
Микроэлементы Остальное
3. Состав по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он содержит природные кварц-глауконитовые пески состава, мас.

SiO₂ 5,0 6,0
Al₂O₃ 1,0 3,0
Fe₂O₃ 3,0 9,0
CaO 10,0 30,0
MgO 0,2 0,8
P₂O₅ 0,4 1,6
Микроэлементы Остальное
4. Способ получения комплексного фосфорсодержащего удобрения, включающий смешение бурого угля с минеральными фосфорсодержащими добавками, отличающийся тем, что 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 кварцглауконитовые пески, равном 6 8 1,5 - 2,5 0,7 1,2, полученную однородную смесь увлажняют до остаточной влажности 28% пластифицируют в присутствии глин типа каолинита с формулой Al₂(Si₂O₅) • (OH)₇ в количестве 1 3 мас. гранулируют, полученные гранулы сушат при температуре не выше 80^oС до остаточной влажности 14% и тарируют.