ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ ГРАНУЛИРОВАННОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2002 года по МПК C05F3/00 C05G3/04 

Изобретение относится к области получения удобрений н может быть использовано в сельском хозяйстве при переработке органических стоков животноводческих комплексов с целью получения удобрений.

Известна удобрительная смесь на основе навоза домашнего скота и цеолита в количестве 10-30 мас.% (патент США 4559073, кл. С 05 F 3/00, 11/02, 1984).

Смесь складывают в кучи и выдерживают для ее естественного высыхания. В результате на поверхности куч смесь имеет относительно низкое содержание воды, а внутри кучи содержание воды составляет более 55%, что ведет к увеличению потерь азота при хранении.

Известно органоминеральное удобрение на основе свиного навоза и калийзамещенного цеолита при их массовом соотношении 1,0:0,8-1,2 (авт. св. 1240757, МКИ 4 С 05 F 3/00, 1986, БИ 10, 1986).

Известно органическое гранулированное удобрение, ядро которых состоит из помета кур или свиней, а оболочка - из цеолита, смешанного с бентонитом и/или мелассой (патент Японии 6072074, кл. С 05 G 3/00, 1994).

Известно также гранулированное удобрение на органической основе, в котором в качестве органических компонентов используют, например, навоз, торф, ил, лигнин, отходы гидролизно-дрожжевых производств, сточные воды спиртовых и сахарных заводов, а в качестве минеральных веществ естественной природы используют минералы четвертичных отложений, например, цеолиты, глаукониты, бентониты в объеме 1-60% (патент РФ 2125548, МПК 6 С 05 F 3/00, 3/06, 1996, БИ 3, 1999).

Недостатками известных органоминеральных удобрений является то, что цеолит, глауконит, бентонит обладают меньшей удельной поверхностью и объемом пор, вследствие чего у них ниже адсорбционная способность по сравнению с заявляемой кремнистой цеолитсодержащей породой, что не позволяет полностью адсорбировать полезные компоненты из помета и определяет недостаточно высокую пролонгирующую способность органоминеральных удобрений.

Известно азотное удобрение, включающее нитрат аммония в количестве 76-94% и добавку в количестве 6-24%, при этом в качестве добавки используют природное цеолитовое сырье, которое содержит, мас.%: клиноптилолит 30-40, кальцит 3-40, монтмориллонит 5-20, гидромусковит 5-15, кристобалит 5-28, кварц 10-22 (патент РФ 2111937, МПК 6 С 05 С 1/02, С 05 G 3/04, 1996, БИ 15, 1998).

Известное природное цеолитовое сырье является узкопористым, основной полиминеральный тип которого цеолитовый, имеющий меньшую адсорбционную способность, а также содержит в своем составе в качестве источника азота нитрат аммония химического происхождения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению составом удобрения того же назначения по совокупности признаков является органоминеральное удобрение, включающее помет, суперфосфат и клиноптилолит с размером частиц менее 0,5 мм при их массовом соотношении 1:(0,03-0,15):(0,05-0,17) (патент РФ 2094410, МПК 6 С 05 F 3/00, 1991, БИ 30, 1997).

Недостатком известного органоминерального удобрения являются потери азота при хранении.

Задачей изобретения является получение гранулированных органоминеральных удобрений с использованием местного природного минерального сырья и помета птицеводческих комплексов.

Технический результат - получение гранулированного органоминерального удобрения с высокими прочностными свойствами при одновременном улучшении его агрохимических свойств за счет снижения потерь азота при хранении.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в органоминеральном гранулированном удобрении, включающем помет и природную минеральную составляющую, отличие состоит в том, в качестве природной минеральной составляющей используют кремнистую цеолитсодержащую породу (КЦП) следующего минерального состава, мас.%:
Опал-кристобалит - 15-70
Клиноптилолит - 6-45
Глинистые минералы - 4-36
в т.ч.

Монтмориллонит - 2-18
Кальцит - 3-36
Обломочный, преимущественно кварцевый материал - 2-22
Полевые шпаты - 0,8-5,0
при этом суммарное содержание опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита в породе составляет 55-80 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Природная кремнистая цеолитсодержащая порода (КЦП) - 60-80
Помет - 20-40
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое органоминеральное гранулированное удобрение отличается от известного использованием нового нетрадиционного природного минерального сырья - природной КЦП, адсорбционная способность которой характеризуется суммарной адсорбционной активностью и содержанием опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита в количестве 55-80 мас.%.

Тогда как в известном способе, принятом за прототип, используют клиноптилолит, адсорбционная активность которого характеризуется только минералом клиноптилолитом.

Величины удельной поверхности по толуолу и объем пор по бензолу природной КЦП в 1,5-2 раза выше, чем у клиноптилолита в основном за счет опал-кристобалита, содержание которого составляет от 15 до 70%.

Удельная поверхность клиноптилолита порядка 45-95•10³ м²/кг, у КЦП 75-180•10³ м²/кг, соответственно объем пор у клиноптилолита 0,07-0,20•10^-3 м³/кг, а у заявляемой КЦП 0,15-0,25•10^-3 м³/кг, что позволяет более полно адсорбировать полезные компоненты из помета.

В таблице 1 приведены варианты природных КЦП с различным минеральным составом. Кроме того, положительное влияние на свойства удобрений оказывает и высокое содержание в заявляемой породе кальцита от 3 до 36 мас.% и наличие в ее составе микрокомпонентов Be, Mn, Sn, V, Li, Сu, Ti, Co, Ni, Na, К, В, Mg, Fe, Al. В клиноптилолитах же кальцит отсутствует.

Полученное органоминеральное удобрение пролонгирующего действия на основе природной КЦП является одновременно средством улучшения почвы, при помощи которого необходимые растению вещества, вносимые в почву, улучшают структуру почвы и фосфатный, калийный и азотный режим почвы, являются легко усвояемыми, поскольку попадая в почву, сразу же диссоциируются до ионных форм элементов питания, которые непосредственно поглощаются корневой системой растений, обеспечивая пролонгирующее действие и повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом органоминеральном гранулированном удобрении, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Дня проверки соответствия заявленного изобретения уровню "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Выполнение предложенного удобрения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 приготовления органоминерального гранулированного удобрения.

В качестве природной КЦП используют породу следующего минерального состава, содержащую, мас.%: опал-кристобалит 15; клиноптилолит 22; глинистые минералы 36; в том числе монтмориллонит 18; кальцит 19; обломочный преимущественно кварцевый материал 5; полевые шпаты 3 при суммарном содержании, мас.%: опал-кристобалит+клиноптилолит+монтмориллонит 55 (табл.1).

Отходы птицеводческих комплексов имеют следующий химический состав, мг/л: К⁺ - 1800, Fe³⁺ - 6, Mg²⁺ - 400, Са²⁺ - 2200, Sr²⁺ - 4, Na⁺ - 8, Р₂О₅ - 12,5, NH₄ ⁺ - 3000, NO₃ ^- - 50.

Природную КЦП в соотношении порода : помет - 70:30 загружают в бетономешалку и тщательно перемешивают в течение 0,5 часа до влагосодержания 35-70%. Полученную формовочную смесь оставляют при комнатной температуре на 2 часа для набухания, затем пропускают на роторном грануляторе (ГАР-250). Полученные гранулы раскладывают тонким слоем и сушат сначала при комнатной температуре, а затем в сушильной камере с принудительной вентиляцией (скорость подачи воздуха 2 тыс. м³/час) при температуре 40-50^oС в течение 5 часов.

Получают удобрение с характеристиками, приведенными в таблице 2.

Пример 2. Приготовление удобрения ведут аналогично примеру 1, но с тем отличием, что используют природную КЦП с суммарным содержанием опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита 70 мас.% при следующем минеральном составе породы, мас.%: опал-кристобалит 60; клиноптилолит 6; глинистые минералы 8, в том числе монтмориллонит 4, кальцит 23; обломочный, преимущественно кварцевый материал 2,2; полевые шпаты 0,8 при соотношении природная КЦП : помет - 70:30. Характеристика полученного удобрения представлена в табл.2.

Пример 3. Проводят по примеру 1, но с тем отличием, что используют природную КЦП с суммарным содержанием опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита 80 мас.%, при следующем минеральном составе породы, мас.%: опал-кристобалит 70; клиноптилолит 8; глинистые минералы 4, в том числе монтмориллонит 2, кальцит 14; обломочный, преимущественно кварцевый материал 3; полевые шпаты 1 при соотношении природная КЦП : помет - 70:30. Характеристика полученного гранулированного удобрения представлена в табл.2.

Примеры 4-8 проводят по примеру 1, но с тем отличием, что используют породу с минеральным составом по примеру 2 с суммарным содержанием опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита 70 мас.% и меняют соотношение КЦП : помет. Полученные данные приведены в таблице 3.

В примере 4, табл.3, показано, что в органоминеральном гранулированном удобрении увеличение природной КЦП до 90 мас.% приводит к снижению механической прочности гранул до 17•10⁴ кг/м². Величина удельной поверхности удобрения в данном случае составляет 110,4•10³ м²/кг.

В примере 8, табл.3, показано, что снижение содержания породы в удобрения до 50% также приводит к снижению механической прочности гранул до 16,0•10⁴ кг/м² и увеличению потерь азота при хранении до 0,18%. Удельная поверхность удобрения снижается до 70,3•10³ м²/кг и в данном случае не влияет на потери азота вследствие увеличения отходов птицеводческих комплексов до 50%.

В примерах 5-7, табл. 3, показаны заявленные соотношения КЦП : помет птицеводческих комплексов 80-60:20-40 мас.%, при этом потери азота при хранении уменьшаются незначительно до 0,08-0,09% за счет изменения величин удельной поверхности гранул, сформованных при данных соотношениях, до 83,25•10³ м²/кг. Механическая прочность их повышается от 23 до 30,6•10⁴ кг/м².

Пример 9 по прототипу.

В реактор, снабженный мешалкой, емкостью 1 л вводят птичий помет, суперфосфат и клиноптилолит, измельченный и предварительно просеянный через сито с отверстием 0,2 мм при соотношении компонентов 1:0,03:0,17 соответственно. Перемешивание продолжают 20-30 мин. Затем реакционную массу выдерживают в течение 2 часов для набухания, затем пропускают на роторном грануляторе (ГAP-250). Полученные гранулы раскладывают тонким слоем, сушат при комнатной температуре, затем в сушильной камере с принудительной вентиляцией (скорость подачи воздуха 2 тыс. м³/час) при температуре 40-50^oС в течение 5 часов.

Полученное удобрение имеет механическую прочность на раздавливание 3•10⁴ кг/м² и удельную поверхность по толуолу 61,3•10³ м²/кг, потерн азота при хранении через 6 месяцев составляют 0,18% (табл.3).

В таблице 4 приведены сравнительные данные по степени вымывания из органоминерального гранулированного удобрения (при соотношении порода : отходы - 70: 30) ионов Р₂О₅, NH₄ ⁺, NO₃ ^- и К₂О дистиллированной водой со скоростью подачи 0,3 л в час. Из приведенных данных следует, что за 8 часов из органоминерального удобрения полностью вымываются только ионы NО₃ ^- (пример 1). Ионы калия в меньшей степени (на 2,84%) за 14 часов переходят в дистиллированную воду (пример 2). Фосфор вымывается из удобрения на 35,7% и время вымывания увеличивается до 16 часов (пример 3). Медленнее всех ионов (в течение 20 часов) и более полно на 64% из удобрений вымывается NН₄ ⁺ (пример 4).

Таким образом, предлагаемое органоминеральное гранулированное удобрение можно считать пролонгирующим удобрением.

Заявляемое органоминеральное удобрение при внесении в почву из расчета 10-20 т/га способствует, наряду с улучшением агрохимических показателей почвы, увеличению урожая зеленой массы кукурузы на 55-75% и зерна на 44-63%, повышает урожай яровой пшеницы на 31-70% и улучшает качество полученной продукции, а также позволяет улучшить экологическую обстановку вокруг животноводческих комплексов и населенных пунктов.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий.

Заявленное органоминеральное гранулированное удобрение предназначено для использования в сельском хозяйстве. Для заявленного состава органоминерального гранулированного удобрения, в том виде как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке примеров.

Средство, воплощающее заявленное удобрение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно повышение прочности гранул и снижение потерь азота при хранении, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Широкое применение органоминеральных гранулированных удобрений позволит расширить сырьевую базу природного минерального сырья и утилизировать отходы птицеводческих и животноводческих комплексов, а также повысить плодородие почв, увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, улучшить качество продукции и экологическую обстановку, возможность транспортировать на различные расстояния в фасованном виде (мешках, бочках), и в процессе хранения предотвращается слеживаемость удобрений.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно к получению удобрений на основе природного минерального сырья и помета птицеводческих комплексов. Удобрение включает помет птицеводческих комплексов и природную кремнистую цеолитсодержащую породу. Порода имеет следующий минеральный состав, мас.%: опал-кристобалит 15-70, клиноптилолит 6-45, глинистые минералы 4-36, в том числе монтмориллонит 2-18, кальцит 3-36, обломочный, преимущественно кварцевый материал 2-22, полевой шпат 0,8-5,0. При суммарном содержании опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита 55-80 мас.% удобрение содержит компоненты, мас.%: природная кремнистая цеолитсодержащая порода 60-80, помет птицеводческих комплексов 20-40. Изобретение позволяет получить удобрение с высокими прочностными свойствами и улучшить его агрохимические свойства за счет снижения потерь азота при хранении. 4 табл.

Органоминеральное гранулированное удобрение, включающее помет и природную минеральную составляющую, отличающееся тем, что в качестве природной минеральной составляющей используют природную кремнистую цеолитсодержащую породу следующего минерального состава, мас. %:
Опал-кристобалит - 15 - 70
Клиноптилолит - 6 - 45
Глинистые минералы - 4 - 36
в т. ч.

Монтмориллонит - 2 - 18
Кальцит - 3 - 36
Обломочный, преимущественно кварцевый материал - 2 - 22
Полевой шпат - 0,8 - 5,0
при этом суммарное содержание опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита в породе составляет 55-80 мас. % при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Природная кремнистая цеолитсодержащая порода - 60 - 80
Помет птицеводческих комплексов - 20 - 40