ПРОДУКТ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВА ПОЧВЫ Российский патент 2010 года по МПК C05F7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для улучшения свойств почвы, восстановления почв и плодородия почвы.

Известен продукт для улучшения свойств почвы (удобрения), содержащий торф, сапропель и цеолит (патент UA 24973, 25.07.2007).

Недостатком известного продукта является то, что он выполнен в виде измельченной до порошкообразного состояния смеси сухого торфа, высушенного сапропеля и цеолита. Высушенный сапропель с потерей влаги теряет растворенные в воде очень ценные органические соединения - водорастворимые витамины, аминокислоты, полезные бактерии. Использованный в данном удобрении сапропель при сушке теряет свою активность и до 20% органики, растворенной в воде. Кроме того, при внесении сухой порошкообразной смеси в почву, при поливе, происходит впитывание влаги и дисперсная смесь сапропеля, торфа и цеолита становится похожа на глину, на вязкий клей, через слой которого затруднена фильтрация воздуха.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является продукт, получаемый способом получения, раскрытым в патенте RU 2336253 С1, 20.10.2008.

Недостатком известного продукта является невозможность получения рассыпчатой структуры продукта, обеспечивающей равномерное его распределение в почвенном слое. Торф имеет длинные волокна длиной до 10-12 см, что мешает получить однородный продукт. При смешивании сапропеля естественной влажности с сухим торфом, для получения рассыпчатости продукта с влажностью 60-65% (рассыпчатость продукта необходима для его более легкого и равномерного перемешивания при внесении в грунт) необходимо внести большое количество сухого торфа. Получаемый при этом продукт представляет собой пласты, в которых неравномерно распределены торф и сапропель. Для внесения такого продукта в грунт требуется последующее его измельчение, для получения однородной массы. Кроме того, за счет неравномерного распределения в пластах получаемого продукта торфа и сапропеля, после измельчения получаемые измельченные частицы не обладают одинаковой структурой, одинаковым содержанием органических веществ, в связи с чем не обеспечивают при внесении их в почву равномерного распределения органики в почвенном слое, способствующей улучшению его качественных характеристик во всем объеме. Такой продукт получается в виде крупных комьев различной величины и различной влажности. Это затруднит его внесение в грунт и равномерное перемешивание с грунтом, затруднит его хранение, т.к. большие комья будут сильно слеживаться, будет происходить отстой (отдавливание воды), структура продукта будет неустойчивой, неравномерной, некачественной. Кроме того, наличие дополнительных операций по измельчению пластов приводит к потере части органических веществ, поскольку измельчение продукта в виде платов за счет их определенной влажности затруднено, пласты предварительно нуждаются в подсушке, которая приводит к потере органических веществ, присущих сапропелю естественной влажности.

Задача изобретения - устранение указанных недостатков продуктов из торфа и сапропеля и сохранение сапропелевой влаги в продукте путем перераспределения ее на добавляемый адсорбент - торф.

Технический результат - повышение качественных характеристик продукта за счет повышения количества органических веществ, обеспечение равномерного распределения продукта в почвенном слое за счет выполнения его в виде гранул, повышение плодородия почвы.

Это достигается тем, что продукт для улучшения свойств почвы, содержащий измельченный сухой торф и сапропель естественной влажности, согласно изобретению выполнен в виде гранул размером от 250 мк до 10⁴ мк в следующем соотношении компонентов, мас.%: торф - 40-70, сапропель - 30-60, при этом каждая гранула имеет внутреннее ядро и, по крайней мере, один внешний слой, причем ядро выполнено из торфа или сапропеля, а внешний слой соответственно из сапропеля или торфа. Кроме того, каждый последующий после внешнего слоя нечетный внешний слой гранулы с ядром из торфа выполнен из торфа, а четный - из сапропеля или каждый последующий после внешнего слоя нечетный внешний слой гранулы с ядром из сапропеля выполнен из сапропеля, а четный - из торфа. Таким образом, каждый последующий нечетный внешний слой гранулы с ядром из торфа выполнен из сапропеля, а четный - из торфа или каждый последующий нечетный внешний слой гранулы с ядром из сапропеля выполнен из торфа, а четный - из сапропеля.

На фиг.1 показаны гранулы;

на фиг.2 показана гранула с ядром из торфа;

на фиг.3 - то же, с ядром из сапропеля;

на фиг.4 показаны многослойные гранулы.

Продукт выполнен в виде гранул 1. Каждая гранула 1 содержит измельченный сухой торф и сапропель естественной влажности. Гранулы имеют размер от 250 мк до 10⁴ мк. При размере гранул менее 250 мк их трудно равномерно распределить в почвенном слое, поскольку они имеют размер меньше размеров почвенных агрегатов, размер которых составляет 250 мк - 10⁴ мк (Халанский В.М. и др. Сельскохозяйственные машины, Москва, Колос, 2003, с.9-10). Гранулы размером менее 250 мк просыпаются между почвенными агрегатами и размещаются на дне слоя почвы, в который они вносятся. Все питательные вещества проходят в нижние слои почвы, не оказывая влияния на оструктуривание почвы верхнего слоя почвы, в котором располагаются корни культурных растений, не оказывают влияние на улучшение свойств почвы за счет обогащения ее органическими веществами. При размере гранул более 10⁴ мк они имеют неустойчивую структуру, сильно деформируются при хранении, крошатся, теряют свои свойства, т.к. не успевают разлагаться в почве во время вегетационного периода (таблица 1). Каждая гранула имеет соотношение компонентов, мас.%: торф - 40-70, сапропель - 30-60.

Каждая гранула 1 имеет внутреннее ядро и, по крайней мере, один внешний слой.

Гранула 1 может быть выполнена с ядром 2 из торфа или с ядром 3 из сапропеля. Внешний слой 4 гранулы с ядром 2 выполнен из сапропеля. Внешний слой 5 гранулы с ядром 3 из сапропеля выполнен из торфа. Гранулы могут иметь несколько слоев (многослойные). При выполнении гранул многослойными, каждый последующий, после внешнего слоя 4, нечетный внешний слой 41 и т.д. гранулы с ядром 2 из торфа выполнен из торфа, а четный - из сапропеля. Каждый последующий после внешнего слоя 5 нечетный внешний слой 51 и т.д. гранулы с ядром 3 из сапропеля выполнен из сапропеля, а четный - из торфа. Таким образом, каждый последующий нечетный внешний слой гранулы с ядром из торфа выполнен из сапропеля, а четный - из торфа или каждый последующий нечетный внешний слой гранулы с ядром из сапропеля выполнен из торфа, а четный - из сапропеля.

Сапропель, который используют в заявленном продукте, является свежим, только что вынутым из сапропелевой залежи. Сапропель в залежи является устойчивым коллоидом в виде геля, в котором вода растворена в сапропеле, частицы которого имеют размер менее 1 микрона (0,001÷0,1 мкм, или 0,000001÷0,0001 мм, или 10^-9÷10^-7 м). За счет такой малости размера частицы сапропеля обладают очень большой адсорбционной способностью, т.е. суммарная поверхность малых частиц очень велика (активная поверхность частиц 1 см³ сапропеля может составлять до 600 м²), поэтому они очень сильно взаимодействуют с молекулами воды. Сила взаимодействия такова, что влажность сапропеля в залежи составляет 84-97% (чем выше % органики в сапропеле, тем больше адсорбирующая поверхность частиц, тем больше молекул воды они связывают, тем выше естественная влажность сапропеля). Эту межмолекулярную воду нельзя отжать прессом или удалить центрифугированием, т.к. она связана с частицами сапропеля на молекулярном уровне. Поэтому, смешивая сырой сапропель дозированно с сухим адсорбентом (торфом), можно получить рыхлую рассыпчатую смесь.

Измельчение торфа до 250 мк в несколько десятков раз увеличивает его суммарную поверхность, делает его однородным. Это позволяет при смешивании его с влажным сапропелем равномерно распределить его по объему сапропеля, обеспечить возможность впитать в себя часть влаги из объема сапропеля, получить однородный гранулированный рассыпчатый продукт.

Пример изготовления продукта

Устройство для изготовления гранул может быть выполнено следующим образом. Устройство имеет горизонтальный транспортер. Над транспортером расположены насадки для дозированной подачи сапропеля естественной влажности. На транспортеры подают сухой измельченный торф. При движении транспортера из насадок на торф подают дозированно (по капле) сапропель естественной влажности. Торфяная крошка окружает каплю сапропеля, впитывая влагу сапропеля. Таким образом, образуется гранула, ядро которой выполнено из сапропеля, а внешняя оболочка - из торфа. Для изготовления гранул с ядром из торфа на верхний транспортер тонким слоем подается влажный сапропель, а из расположенных над ним насадок дозированно подается торфяная крошка. При попадании торфяной крошки в сапропель торф впитывает влагу сапропеля, а частицы глины и песка, имеющиеся в сапропеле естественной влажности, обволакивают торфяную крошку. Образуется гранула с ядром из торфа и внешней оболочкой из частиц песка и глины сапропеля.

Для изготовления многослойных гранул устройство дополнительно оснащают расположенными под первым транспортером с некоторым смещением в горизонтальной плоскости дополнительные транспортеры. Полученные гранулы с одним внешним слоем подают на следующий транспортер, над которым также размещены насадки для дозированной подачи торфа или сапропеля. Например, при выполнении гранул с ядром из торфа на следующем транспортере подается измельченный торф. Поскольку внешний слой гранулы с ядром из торфа покрыт сапропелем (влажным от сапропелевой влаги), торфяная крошка вновь прилипает к грануле, образуя следующий внешний слой из торфа. На следующий транспортер подается сапропель. Гранулы, имеющие ядро из торфа и две внешних оболочки, соответственно из сапропеля и торфа, попадая на транспортер, внешним торфяным слоем впитывают влагу сапропеля, образуя новый внешний слой из сапропеля. Между транспортерами смонтированы сита с размерами ячеек, равными размерам гранул, получаемых на каждом из транспортеров, и отводной транспортер, который отводит излишнюю торфяную крошку или сапропель. Из сита гранулы попадают на следующий транспортер.

Гранулы с ядром из сапропеля изготавливают аналогичным образом при подаче в чередующемся порядке сапропеля и торфа.

Таким образом, получают многослойные гранулы с расположенными в чередующемся порядке внешними слоями из торфа или сапропеля.

Количество торфа и сапропеля, подаваемых на транспортеры, определено экспериментально и рассчитано для получения гранул с соотношением компонентов, мас.%: торф - 40-70, сапропель - 30-60. Смешивание сапропеля с торфом в указанном соотношении компонентов дает ряд преимуществ для повышения качества получаемого продукта (таблица 2) за счет максимального сохранения органических веществ в получаемых гранулах при оптимальной влажности готового продукта 60±10%.

Получение продукта с гранулами от 250 мк до 10⁴ мк делает продукт равномерно зернистым, упругим, рассыпчатым, не склеивающимся при длительном хранении.

Каждая гранула - это законченный по форме и по физическим свойствам новый продукт идеальной (сферической) формы, в котором определенному объему торфа соответствует определенный объем сапропеля и определенный объем влаги, которая закономерно распределена в объеме гранулы.

Капля воды в силу своего поверхностного натяжения стремится иметь форму шара. Смешивая торф и сапропель, формируется шарообразная форма гранул, эта форма идеальна для размещения в ней воды.

Если получаемую гранулу сжать пальцами, то на поверхности появится вода. Если не сжимать, то вода будет долго находиться внутри гранулы. Если гранулу поместить в сухой грунт, то после высыхания грунта (испарения влаги и при фильтрации ее в грунт) гранула будет постепенно отдавать влагу окружающему грунту, обогащая его органическими веществами.

Поскольку гранула имеет упругость, которую ей придает многослойность оболочки, внесенные и равномерно перемешанные в грунте, они придают грунту рыхлость, воздухопроницаемость, грунт дышит, что позитивно сказывается на развитии и росте растений.

Таблица 1 Размер гранул Время разложения 150 мк Образуют на дне пленку под слоем почвы, не обеспечивают улучшение свойств почвы 250 мк В течение одной недели, обогащают почву органикой на 10% 10³ мк В течение одного месяца, обогащают почву органикой на 20% 5·10³ мк В течение двух месяцев, обогащают почву органикой на 40% 10⁴ мк В течение вегетационного периода, обогащают почву органикой на 50% 15·10⁴ мк Не успевают разлагаться в течение вегетационного периода, теряют свои свойства

Таблица 2 Компоненты Мас.% Содержание влаги в продукте (W_пр), % при исходной влажности сапропеля W_с=95%, торфа W_т=40% (30%) Содержание органики в продукте (ОВ_пр),% при исходной органике торфа ОВ_торф=95%, сапропеля OB_caпp=70% (80%) Торф 30 78,5 (75,5) 77,5 (84,5) Сапропель 70     Торф 40 73 (69) 79,99 (86) Сапропель 60     Торф 50 67,5 (62,5) 82,5 (87,5) Сапропель 50     Торф 60 62 (56) 85 (89) Сапропель 40     Торф 70 56,5 (49,5) 87,5 (90,5) Сапропель 30    

При содержании в грануле количества торфа менее 30 и сапропеля более 70 получается высокий % содержания влаги. Влага плохо удерживается в гранулах, происходит выделение влаги из гранул и ее свободная фильтрация в нижние слои продукта при его хранении.

Если в грануле будет торфа выше 70, а сапропеля ниже 30, то влажность будет ниже 50%, что также нежелательно, т.к. ухудшит качество продукта, снизит его активность.

Продукт содержит измельченный сухой торф и сапропель естественной влажности. Продукт выполнен в виде гранул размером от 250 мк до 10⁴ мк. Каждая гранула имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: торф 40-70, сапропель 30-60. Каждая гранула имеет внутреннее ядро и, по крайней мере, один внешний слой. Ядро выполнено из торфа или сапропеля, а внешний слой соответственно из сапропеля или торфа. Изобретение обеспечивает равномерное распределение продукта в почвенном слое и повышение плодородия почвы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

1. Продукт для улучшения свойств почвы, содержащий измельченный сухой торф и сапропель естественной влажности, отличающийся тем, что продукт выполнен в виде гранул размером от 250 мк до 10⁴ мк в следующем соотношении компонентов, мас.%: торф - 40-70, сапропель - 30-60, при этом каждая гранула имеет внутреннее ядро и, по крайней мере, один внешний слой, причем ядро выполнено из торфа или сапропеля, а внешний слой соответственно - из сапропеля или торфа.

2. Продукт по п.1, отличающийся тем, что каждый последующий нечетный внешний слой гранулы с ядром из торфа выполнен из сапропеля, а четный - из торфа.

3. Продукт по п.1, отличающийся тем, что каждый последующий нечетный внешний слой гранулы с ядром из сапропеля выполнен из торфа, а четный - из сапропеля.