КОМПЛЕКСНОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК C05F3/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к удобрениям, способствующим восстановлению гумуса в пахотном слое и повышению продуктивности сельскохозяйственных культур.

Известно удобрение для почвы, которое основано на применении медузы в качестве удобрения для почвы (см, SU, авторское свидетельство №986907, М. кл.³ C 05 F 1/00. Удобрение для почвы / Э.В.Макаров, В.В.Гуськов, И.Е.Елсуков и В.П.Размазин (СССР). - Заявка №3278802/30-15. Заявлено 19.05.1981. Опубл. 07.01.1983. Бюл. №1 // Открытия. Изобретения. - 1983. - №1).

Обширный регион Нижнего Поволжья находится на значительном удалении от акваторий Каспийского, Азовского и Черного морей. Затраты на добычу и переработку медуз не окупаются прибавкой урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур.

Известно азотсодержащее удобрение, получаемое на применении отработанного маточника производства метилового эфира метакриловой кислоты - акрилатные отходы в качестве азотсодержащего удобрения (SU, авторское свидетельство №800173, М. кл.³ C 05 C 3/00. Азотсодержащее удобрение / В.Д.Голубев, И.П.Глебов, Н.Д.Калиниченко и К.А.Лобашов (СССР). - Заявка №2724706/23-26. Заявлено 02.02.1979. Опубл. 30.01.1981. Бюл. №4 // 0ткрытия. Изобретения. - 1989. - №4).

К недостаткам данного удобрения, полученного на основе отходов химической промышленности, несмотря на существенное содержание до 20-40% сульфата аммония, относятся жидкая форма (от 43 до 72% воды). Это связано с большими транспортными затратами и требующими специальных емкостей для хранения.

Известно органоминеральное удобрение, включающее азотную, фосфорную, калийные соли и гидролизный лигнин, в котором, с целью увеличения устойчивости элементов минерального питания растений к вымыванию, оно дополнительно содержит торф, а в качестве азотной соли содержит карбамид, в качестве фосфорной соли - двойной суперфосфат, а в качестве калийной соли - хлористый калий, при этом компоненты берут в следующем соотношении, считая сухое вещество, мас.%:

Карбамид15-20Двойной суперфосфат20-30Хлористый калий15-20Гидролизный лигнин20-40Торф10-20

(см. авторское свидетельство №952831, М. кл.³ C 05 F 11/02. Органоминеральное удобрение / Г.П.Вирясов, М.Н.Лойко, Г.В.Наумова и А.В.Тишкович (СССР). - Заявка №2926613/30-15. Заявлено 20.05.1980. Опубл. 23.08.1982. Бюл. №31 // Открытия. Изобретения. - 1982. - №31).

К недостаткам данного изобретения, несмотря на длительный срок его сохранности, относятся отсутствие в нем необходимых микроэлементов для произрастания всех видов растений.

Известно также органоминеральное удобрение, используемое в качестве питательной фазы при гидропонике, включающее минеральные соединения и водный настой биоперегноя, в котором, с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур, снижения их стоимости и экономичности расхода удобрения, оно содержит 20-30%-ный водный настой биоперегноя, а в качестве минерального соединения содержит нитрофоску, сернокислую медь и борную кислоту при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Нитрофоска16,3-19,5Сернокислая медь0,02-0,03Борная кислота0,5-0,720-30%-ный водный настой биоперегноя Остальное

(SU, авторское свидетельство №996406, М. кл.³ C 05 D 9/02. Органоминеральное удобрение / В.И.Вальков, В.Н.Зубков, Г.М.Макарова и А.А.Фрадгер (СССР). - Заявка №3272119/23-26. Заявлено 02.04.1981. Опубл. 15.02.1983. Бюл. №6 // Открытия. Изобретения. - 1983. - №6).

К недостаткам данного органоминерального удобрения относятся ограниченная область применения - только при возделывании кормовых культур.

Известно органическое удобрение, включающее продукты брожения, в котором, с целью расширения ассортимента органических биологически активных удобрений, стимулирующих рост растений и полностью перерабатываемых микроорганизмами, в качестве продуктов брожения оно содержит микробную биомассу, полученную из углеродсодержащего сырья; с целью повышения его питательной ценности и депрессионных свойств против испарения влаги почвой, оно содержит Н-парафины в количестве от 5 до 12 вес.% (SU, авторское свидетельство №539018, М. кл.² C 05 F 5/00. Органическое удобрение // А.П.Попов, Н.К.Надирво и З.Д.Садырменов (СССР). - Заявка №1975786/15. Заявлено 14.12.1973. Опубл. 15.12.1976. Бюл. №46 // Открытия. Изобретения. - 1976. - №46).

Несмотря на то, что в зоне Нижнего Поволжья работает ряд перерабатывающих и газоконденсатных заводов, начиная от г.Саратова и кончая г.Астраханью, само по себе получение микробной биомассы в качестве продукта брожения не является проблемой. Однако большие затраты воздуха (до 80 м³ на 1 м³ питательной среды) требуют больших и материалоемких установок. В этом удобрении даже имеются следы микроэлементов: марганца, меди, никеля, стронция, хрома, железа, цинка, кобальта, бора. Большие затраты на производство удобрений по описанной рецептуре практически сводят на нет экономию от прибавки урожайности сельскохозяйственных культур.

Наиболее близким объектом к заявленному изобретению по совокупности признаков является комплексное удобрение и способ его получения, включающее высушенный навоз, азот, фосфор и калий, в котором, с целью повышения эффективности восстановления плодородия почвы, оно дополнительно содержит микроэлементы при следующем количественном соотношении компонентов, вес.%:

Высушенный навоз80-90Азот1,5-7,5Фосфор1-5Калий1,5-1,0МикроэлементыОстальное

Способ получения комплексного удобрения, включающий переработку навоза и введение минеральных удобрений, в котором, с целью упрощения переработки и хранения навоза, навозную гидросмесь обрабатывают воздухом в турбулентном потоке, содержащем по объему к гидросмеси 1:10-15 воздуха, с последующим добавлением гипса в количестве 1,5-6 вес.% (от общего веса гидросмеси), сушкой полученной массы в кипящем слое при 300-500°С, введением минеральных удобрений и микроэлементов (SU, авторское свидетельство №588218, М. кл.² C 05 F 3/00. Комплексное удобрение и способ его получения / Г.Г.Джанаев и В.В.Хубаев (СССР). - Заявка №2176670/30-26. Заявлено 29.09.1975. Опубл. 15.01.1978. Бюл. №2 // Открытия. Изобретения. - 1978. - №2).

Это удобрение и способ его получения приняты в качестве наиближайших аналогов.

К недостаткам этого удобрения относятся высокая себестоимость 1 т удобрений и низкая усвояемость корнями растений питательных веществ и микроэлементов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное удобрение, - создание дешевых комплексных удобрений, насыщенных микроэлементами на базе природных ресурсов и продуктов разложения органики и помета животных.

Технический результат - повышение урожайности сельскохозяйственных культур и сохранение плодородия почв.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном комплексном удобрении, включающем высушенный навоз, минеральные удобрения и микроэлементы, согласно изобретению навоз представлен в виде шрота переработки корней и корневищ солодки на густой экстракт и продуктов четырехлетнего разложения помета свиней в количестве 15-20 мас.%, крупного рогатого скота двухлетнего разложения 50-55 мас.%, а в качестве микроудобрений - рассол природного минерала бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂·6·Н₂О плотностью 1,20-1,35 т/м³ - остальное количество.

Описанное комплексное удобрение получают переработкой шрота солодки, навоза и введением минеральных удобрений и микроэлементов, согласно изобретению продукты разложения помета свиней, птицы и крупного рогатого скота 2-4-летней давности измельчают и сепарируют на фракции с размером 2-5 мм, добавляют шрот и перемешивают в указанных долях и смешивают с рассолом бишофита путем мелкодисперсного распыления капель на компоненты в фракциях навоза, далее смесь высушивают до влажности 16-22%, удобрения упаковывают в мелкую фасовку для дачников и насыпью отправляют в крупные сельскохозяйственные предприятия.

За счет того, что в комплексном удобрении содержатся основные микроэлементы и в усвояемой форме азот, калий, фосфор, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями - авторами анализ способов приготовления комплексных удобрений и по содержанию питательных веществ, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявители провели дополнительный патентный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники и технологий (способов), определенного заявителями, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Почвенный покров Волгоградской области за десять последних лет по данным научных учреждений сельскохозяйственного профиля неуклонно ухудшается. Большая часть территории нашей области подвержена водной, ветровой и солнечным эрозиям. В области много солонцовых и солонцеватых почв с низким содержанием гумуса в пахотном (корнеобитаемом) слое. Наряду с низкой продуктивностью пашни характерны процессы опустынивания почвенного плодородия, прежде всего дегумификации. Это и другие негативные явления можно свести до минимума внесением комплексных удобрений на основе органики, отходов переработки корней солодки и минерального компонента, в частности бишофита с большим содержанием макро- и микроэлементов в усвояемой форме растений. В таблице 1 представлены сведения о необходимом количестве органических удобрений для расширенного воспроизводства плодородия почвы на землях Волгоградской области Российской Федерации.

С целью повышения эффективности восстановления плодородия почвы и упрощения переработки и хранения навоза, утилизации отходов переработки корней и корневищ солодки, предлагаемое комплексное удобрение дополнительно содержит микроэлементы при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:

- продукты четырехлетнего разложения помета свиней в иловатой форме - 15-20;

- помета птицы трех-четырехлетнего разложения - 15-20;

- помета и подстилки органического происхождения крупного рогатого скота двухлетнего разложения 50-55;

- микроэлементы - рассол природного минерала бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂·6·Н₂О с плотностью 1,20-1,35 т/м³ - остальное.

Для достижения технического результата - повышения урожайности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв - компоненты комплексного удобрения подвергают механической подработке и вводят микроэлементы. Продукты разложения двух-четырехлетней давности от помета свиней, птицы и крупного рогатого скота сначала измельчают, например, измельчителем кормов ИБК-5, затем сепарируют на фракции 2-5 мм на решетном стане или вибростоле. Компоненты удобрения в заданных количественных (массовых) соотношениях [(15-20)+(15-20)+(50-55)], добавляют в качестве связующего вещества шрот корней солодки и перемешивают, а затем из дозаторов направляют на ленточный конвейер. Штанговым опрыскивателем тонкодисперсными распылителями на ниппелях на поверхность гранул в виде дисперсных капель с размерами 100...300 мкм наносят бишофит в количестве 5-20 мас.%. Тонкий распыл бишофита при подаче под давлением 0,05-0,08 мПа обеспечивает равномерное распределение рассола бишофита на компоненты комплексного удобрения. Для увеличения срока сохранности удобрения и уменьшения его веса при дальней транспортировке полученную смесь высушивают до влажности 16-22%.

В качестве источника микроэлементов применяют бишофит - природный минерал в виде бесцветной соли, либо белого, либо розового цветов. На вкус рассол бишофита - жгуче горький. Минерал гигроскопичен. На воздухе минерал, поглощая молекулы воды, быстро тает, переходя в раствор (рассол).

На территории Волгоградской области залежи минерала бишофита образуют уникальное скопление. Основу этого минерала составляет бишофит формулы MgCl₂·6·Н₂О примерно 87-99%. В состав примесей входят: мас.% KCl, MgCl₂·6·Н₂О - 0,10-6,50; MgSO₄·4·H₂O - 0,10-2,50; MgBr₂ - 0,45-0,95, CaSO₄ 0,10-0,70; NaCl - 0,10-0,40

В рассоле бишофита содержатся жизненно необходимые для растений микроэлементы: В - 0,002-0,8; Са - 0,103-0,005; Bi - 0,0005-0,001; Mg - 0,0005-0,001; Fe - 0,003-0,03; Al - 0,001-0,02; Ti - 0,005-0,001; Cu - 0,0001-0,003; Si - 0,02-0,20; Ba - 0,0001-0,0006; Sr - 0,0001-0,02; Rb - 0,0001-0,001; Cs - 0,0001-0,001; Li - 0,0001-0,0003.

Бишофит добывают из скважин методом подземного растворения, а на поверхность выкачивается хлормагниевый рассол с концентрацией хлористого магния 420-430 г/л. Вместе с минералом бишофит в водный раствор полностью переходят все примеси в виде солей макро- и микроэлементов. Если из рассола испарить воду, то получится исходная природная соль. Ресурсы природного минерала бишофита в Нижнем Поволжье оцениваются в миллиардах тонн. По прогнозной оценке запасы бишофита составляют свыше 200 млрд. тонн и являются неисчерпаемой базой для получения магния и брома. Технология добычи отработана. Извлечение минерала ведется через скважины путем выщелачивания с глубин 1500-1700 м. Мощность продуктивных слоев составляет 30-50 м.

Бишофит (магний хлористый, технический Magnesium chlode technical bishofit) с молекулярной массой 203, 303, добытый в месторождениях Волгоградской области, соответствует требованиям стандарта ГОСТ 7759-73.

Гигроскопичный минерал бишофит с формулой MgCl₂·6·Н₂О добывают методом подземного растворения в Волгоградской области более 40 лет. На поверхность земли выкачивают рапу - рассол хлористого магния с концентрацией 420-430 г/л. В состав рассола входят все содержащиеся в pane соли, макро- и микроэлементы в доступной форме для растений возделываемых сельскохозяйственных культур. Этим доказывается его высокая эффективность для подкормки растений и получения при введении в органику комплексного удобрения.

Состав проб рассола выщелачивания бишофита, добытого в месторождениях Волгоградской области, в солевой форме представлен в таблице 2. Количественный и поэлементный анализ проб рассолов бишофита, добытого в Наримановском и Городищенском месторождениях Волгоградской области, показан в таблице 3. Содержание макро- и микроэлементов в рассоле бишофита, извлеченного из скважины №4 Городищенского месторождения, отражено в таблице 4. Состав рассола бишофита, добытого из скважин в черте г.Волгограда, приведен в таблице 5 для сравнения с вышеприведенными результатами и известными данными из научно-технической и справочной литературы. Скважины в черте г.Волгограда функционируют безостановочно в целях исключения забивания солями русла. На территории Волгоградской и Астраханской областей, Республики Калмыкии скопились сотни тысяч тонн шрота солодки после переработки на густой и сухой экстракты. Волокнистый материал шрота солодки является хорошим связующим материалом для производства гранулированных органоминеральных удобрений.

Заявленное комплексное удобрение вносят в почву также, как, например, гранулированный суперфосфат. Этому способствует то, что волокна шрота корня солодки являются связующим материалом. Одноосными разбрасывателями минеральных удобрений 1 РМГ - 4 это удобрение рассевают на полосу шириной 6-12 м при непрерывном движении агрегата. При локальном внесении удобрения используют туковысевающие аппараты АТТТ - 2 или АТД - 2 в комплекте либо сеялок СУПН - 8 или культиваторов КРН - 8,4.

Агрохимические показатели качества заявленного комплексного удобрения представлены таблицей 6. Валовое содержание нормируемых металлов в органоминеральном удобрении, произведенном по заявленному способу, показано в таблице 7. Вносимые элементы питания с органической частью компонентов комплексного удобрения приведены в таблице 8, а в пересчете на сухое вещество в таблице 9. Химический анализ проб комплексного удобрения представлен данными в таблице 10. Эффективность использования комплексного удобрения приведена в таблицах 11 и 12. Результаты испытаний на гибридах и гибридных композициях кукурузы, возделываемых в условиях орошаемого земледелия Волгоградской области, показывает убедительную прибавку зерна кукурузы как среднеранней группы (ФАО 200...300), так и раннеспелой группы (ОАО 100...150).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при реализации существенных отличительных признаков заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- способ получения комплексных удобрений, воплощающий часть заявленного изобретения при его осуществлении, предназначен для использования в сельском хозяйстве и, в частности, в орошаемом и неорошаемом земледелии при возделывании сельскохозяйственных культур;

- для заявленного изобретения в части комплексного удобрения, как оно охарактеризовано в нижеизложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- комплексное удобрение и способ его получения, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, обеспечивают достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованиям "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Таблица 1
Среднегодовой объем органических удобрений для обеспечения расширенного воспроизводства плодородия почв на 2001-2005 гг., тыс.тонн№ п/пНаименование районаПотребность, Органические удобренияКорневые остаткиСоломаИтого  всегоОбъем накоп.Объем внесен. тыс.гат 1.Алексеевский630503580201953102.Быковский700251580201302253.Городищенский52024017090151353954.Даниловский760856070252503805.Дубовский600856070201903206.Еланский75012085120303105157.Жирновский760906570202053408.Иловлинский60020014090201704009.Калачевский63090651201514032510.Камышенский590170110801010029011.Киквидзенский6309065802024038512.Клетский85095701302020040013.Котельниковский60045301403030047014.Котовский600705050108518515.Кумылженский6506545451513022016.Ленинский3503020100107019017.Михайловский1000150100953544063518.Нехаевский5606040652022032519.Николаевский65090651302017537020.Новоаннинский87080551103035552021.Новониколаевский6307050902531545522.Октябрьский70080551802017040523.Ольховский7606545802018531024.Палласовский88070502203524551525.Руднянский5003020601515023026.Светлоярский4901007090108024027.Серафимовичский7606545803030042528.Среднеахтубинский24090654553014029.Староплтавский72090652102015042530.Суровикинский700120851002525043531.Урюпинский80085601003538554532.Фроловский800120851002527045533.Чернышковский600856010030330490 Итого по Волгоградской области РФ21880300021003270700690012270

Таблица 6
Агрохимические показатели качества заявленного комплексного удобренияПоказатель (химическая формула)РазмерностьВеличинаНорматив (агродо-пуск)Органическое вещество, включая шрот солодки% на сухое вещество35,76Не менее 20Азот общий (N)% на сухое вещество2,1Не менее 0,6Фосфор общий (Р₂O₅)% на сухое вещество3,2Не менее 1,5Калий общий (К₂O)% на сухое вещество1,4Не менее 0,15Реакция среды (рН сол)-7,965,5-8,5Таблица 7
Валовое содержание нормируемых металлов в органоминеральном удобренииПоказательРазмерностьВеличинаНорматив (агродо-пуск)Хроммг/кг5,3500-1200Цинкмг/кг312,51750-4000Медьмг/кг87,5750-1500Никельмг/кг6,8200-400Кадмиймг/кг0,0815-30Свинецмг/кг5,2250-1000Марганецмг/кг3252000Ртутьмг/кг0,02515Мышьякмг/кгОтсутствует20

Таблица 8
Вносимые элементы питания с органической частью комплексного удобрения из расчета 15 т/гаПоказательНавоз от помета птиц, кг/гаНавоз от помета свиней, кг/гаИловатая фракция свиного навоза, кг/гаОрганическое вещество536453645364Азот общий (N)315315305Фосфор общий (Р₂O₅)384384384Калий общий (К₂O)210210210Хром0,0790,0790,079Медь1.311,311,31Никель0,1020,1020,102Свинец0,0780,0780,078Цинк4,694,694,69Марганец4.8754,8754,875Таблица 9
Вносимые элементы питания с 10 т комплексного удобрения на 1 га посевовПоказательСухое вещество, %Фактическое количество, кг/гаОрганическое вещество36,763504Азот общий (N)2,1206Фосфор общий (Р₂О₅)3,2314Калий общий (К₂О)1,4137Хром5,3*0,052Цинк312,5*3,062Медь87,5*0,857Никель6,8*0,067Свинец5,2*0,051Марганец325*3,18* - размерность, мг/кг.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при возделывании сельскохозяйственных культур в орошаемом и неорошаемом земледелии в качестве комплексного удобрения. Комплексное удобрение включает высушенный навоз, минеральные удобрения и микроэлементы. Навоз представлен в виде шрота продуктов переработки корня и корневищ солодки голой и уральской на экстракты и продуктов двух-четырехлетнего разложения помета свиней 15-20 мас.%, помета птицы трех-четырехлетнего разложения 15-20 мас.%, помета и подстилки органического происхождения крупного рогатого скота двухлетнего разложения 50-55 мас.%. В качестве микроудобрений использован рассол природного минерала бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂·6·H₂O плотностью 1,20-1,35 т/м³ - остальное. Способ получения комплексного удобрения включает переработку навоза и введение минеральных удобрений и микроэлементов. Продукты разложения двух-четырехлетней давности помета свиней, птицы и крупного рогатого скота измельчают и сепарируют на фракции 2-5 мм, добавляют шрот корня солодки и перемешивают. Затем вводят рассол бишофита путем мелкодисперсного распыла капель на компоненты в фракциях навоза. Далее смесь высушивают до влажности 16-22%. Использование изобретения позволяет обеспечить повышение урожайности сельскохозяйственных культур и сохранение плодородия почв. 2 н.п. ф-лы, 12 табл.

1. Комплексное удобрение, включающее высушенный навоз, минеральные удобрения и микроэлементы, отличающееся тем, что навоз представлен в виде шрота продуктов переработки корня и корневищ солодки голой и уральской на экстракты и продуктов двух- четырехлетнего разложения помета свиней 15-20 мас.%, помета птицы трех- четырехлетнего разложения 15-20 мас.%, помета и подстилки органического происхождения крупного рогатого скота двухлетнего разложения 50-55 мас.%, а в качестве микроудобрений - рассол природного минерала бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂·6·H₂O плотностью 1,20-1,35 т/м³ остальное.2. Способ получения комплексного удобрения по п.1, включающий переработку навоза и введение минеральных удобрений и микроэлементов, отличающийся тем, что продукты разложения двух- четырехлетней давности от помета свиней, птицы и крупного рогатого скота измельчают и сепарируют на фракции 2-5 мм, добавляют шрот корня солодки и перемешивают, а затем вводят рассол бишофита путем мелкодисперсного распыла капель на компоненты в фракциях навоза, далее смесь высушивают до влажности 16-22%.