Удобрение и способ его получения Российский патент 2019 года по МПК C05C3/00 C05B17/00 C05D1/00 C05F11/02 C05G1/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к производству гранулированных минеральных удобрений, обладающих низкой стоимостью, выраженной агрохимической эффективностью и почвопротекторными свойствами. Внесение удобрения в почву способствует восстановлению плодородия и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Известен способ получения гранулированных известково-калимагниевых удобрений, включающий смешение сырья, содержащего магний, хлорид калия и доломит, и гранулирование смеси, при этом в качестве сырья используют размолотый электролит, являющийся отходом производства магния, или хлористого калия, или мелкодисперсный хлорид калия, который смешивают с размолотым доломитом-доломитовой мукой и доломит гидратом (см. Патент RU на изобретение №2149152, М. Кл.: C05D 3/00, 2000).

Данный способ позволяет получать известково-калимагниевые удобрения с содержанием окиси магния порядка 7% и окиси кальция порядка 8,5%. Полученные по данному способу удобрения предназначены для кислых, песчаных, торфяных, подзолистых, а также тропических почв, для подкормки любых культур. Основным недостатком этих удобрений является несбалансированный минеральный состав (отсутствие азота и фосфора), т.е. внесение этих удобрений в почву не позволяет удовлетворить потребность растений во всех основных элементах питания. Выраженный эффект от использования таких удобрений возможен только при достаточном обеспечении почвы азотом и фосфором.

Известен способ получения сложного удобрения, включающий получение нитро фосфатного или нитрофосфатно-калийного плава, введение в плав магнийсодержащей добавки, грануляцию, при этом в плав с содержанием влаги не более 1,5% вводят порошкообразную добавку, содержащую водонерастворимые соединения магния и имеющую рН водной вытяжки более 7,0. а смешение с плавом ведут при рН не менее 4,2, предпочтительно 4,2-5,8 (см. Патент RU на изобретение №2233819, М.Кл.: C05D 3/00, 2003).

Данный способ позволяет получать азотно-фосфорные и азотно-фосфорно-калийные удобрения с повышенным содержанием MgO на базе оборудования по производству NPK-удобрений методом приллирования. Содержание магния в таком удобрении составляет примерно 0,3%. Произведенные по данному способу удобрения содержат основные элементы минерального питания растений, однако низкое содержание доломитовой муки не позволяет получить выраженный мелиорирующий эффект в части снижения кислотности и улучшения структуры почвы. Напротив, химический состав данного удобрения будет способствовать повышению кислотности и деградации почвы. Кроме того, предлагаемая для получения данного удобрения технология, требует больших энергетических затрат.

Известно удобрение, содержащее массовую долю сульфата аммония, массовую долю нитрата аммония и массовую долю, включающую в себя известь и/или карбонат и/или гидрокарбонат магния и/или кальция, при этом массовая доля, включающая в себя известь и/или карбонат и/или гидрокарбонат магния и/или кальция, составляет, по меньшей мере, от 10 до 20 мас. %, и массовая доля сульфата аммония 30-50 мас. % удобрения.

Способ получения выше описанного удобрения, заключается в том, что расплав или раствор нитрата аммония и сульфата аммония смешивают в смесительном устройстве с известью и/или карбонатом и/или гидрокарбонатом магния и/или кальция, а затем за счет гранулирования известьсодержащей суспензии получают удобрение (см.: Патент RU на изобретение №2478087, М.Кл.: C05D 3/00, 2013).

Включение извести в состав азотных удобрений позволяет скомпенсировать эффект закисления почвы при использовании этих удобрений. Недостатком удобрений, произведенных по указанной технологии, является недостаточная стабильность гранул при хранении, приводящая к необходимости использования добавок железа или алюминия. Как известно, эти добавки приводят к неблагоприятным экологическим последствиям. Кроме того состав известьсодержащих азотно-серных удобрений не является сбалансированным и полноценным, в удобрениях отсутствуют калий и фосфор.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является удобрение, содержащее массовую долю сульфата аммония коксохимического в порошкообразном виде, массовую долю доломитовой (известняковой) муки, дополнительно содерще массовую долю фосфоритной муки, массовую долю порошкообразного хлорида калия при следующем соотношении, масс. %:

сульфат аммония коксохимический в порошкообразном виде - 14,5-33,5 фосфоритная мука - 13,5-39,5 хлорид калия в порошкообразном виде - 7,5-30 доломитовая (известняковая) мука - 15,5-64,5

Получение вышеуказанного удобрения заключается в смешивании и измельчении компонентов с последующим получением удобрения за счет гранулирования, после смешивания и измельчения компонентов их подают в смеситель-гранулятор с одновременной подачей нагретого до 40-50°С 35% раствора сульфата аммония, полученная увлажненная крупка из смесителя-гранулятора подается на тарельчатый гранулятор для укрупнения и получения гранул овальной формы, при этом образовавшиеся гранулы подаются на барабанную сушилку для сушки до остаточной влажности 1…1,5% (см.: Патент RU на изобретение №2629215, М. Кл.: C05D 3/00, 2017).

Недостатком этого удобрения является низкая эффективность для весенне-летнего внесения из-за отсутствия гуматов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание комплексного универсально сбалансированного KPKудобрения с гуматами для весенне-летнего внесения и технологии производства комплексного гранулированного минерального удобрения с целью восстановления плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Поставленный технический результат достигается тем, что удобрение, содержащее массовую долю сульфата аммония коксохимического в порошкообразном виде, массовую долю фосфорной муки, массовую долю хлорида калия, дополнительно содержит массовую долю порокообразногогумата калия при следующем соотношении массовых доль:

сульфат аммония коксохимический в порошкообразном виде - 41,8-46,2 мас. %; фосфоритная мука - 38.4-42,4 мас. %; порошкообразный хлорид калия - 14,6-16,2 мас. %:, порошкообразный гумат калия - 0,12-0,14 мас. %..

Производство удобрения заключается в смешивании и измельчении компонентов, с последующим получением удобрения за счет гранулирования, после смешивания и измельчения компонентов, указанных выше, фосфорная мука - 100%, порошкообразный хлорид калия - 100%, порошкообразный гумат калия - 100%, сульфат аммония коксохический в порошковом виде - 80-85% их подают в смеситель-гранулятор с одновременной подачей нагретого до 40-50°С 35% раствора сульфата аммония в количестве 15-20%, полученная увлажненная крупка из смесителя-гранулятора подается на тарельчатыйгранулятор для укрупнения и получения гранул овальной формы, при этом образовавшиеся гранулы подаются на барабанную сушилку для сушки до остаточной влажности 1…1,5%.

Для производства предлагаемого удобрения из готовых компонентов методом окатывания используются следующие виды сырья:

- сульфат аммония коксохимический - источник азота, содержит 20,5-21% азота, широко используется в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения. Сульфаты, входящие в состав сульфата аммония, позволяют восполнить дефицит серы; азот, находящийся в аммонийной форме, имеет ряд преимуществ перед нитратной: снижает потери азота при внесении, легко усваивается растениями, подавляет почвенные болезни. Основными достоинствами сульфата аммония как удобрения являются его низкая стоимость, способность легко усваиваться почвой, долгое время не вымываться из почвы (возможно внесение под зиму, а также не слеживаться при хранении);

- фосфоритная мука - источник фосфора, содержит 19-30% фосфора (в расчете на P2O5) и ряд ценных микроэлементов (кальций, магний, железо и др.). Высокая дисперсность фосфоритной муки значительно повышает ее способность к растворению и переходу в доступную для растений форму; примесь глинистых включений, содержащихся в фосфоритной муке, способствует образованию стабильных гранул. Основными достоинствами фосфоритной муки как удобрения являются ее низкая стоимость, экологическая безвредность, пролонгированное действие, а также способность к улучшению физико-химических свойств и структуры почвы;

- хлорид калия (отход электролизного производства магния) - источник калия, содержит до 75% KCl. Хлорид калия является наиболее концентрированным калийным удобрением, способствующим повышению урожайности и зимостойкости сельскохозяйственных культур. Основным достоинством хлорида калия является его низкая стоимость, а также способность активировать фосфоритную муку;

- гумат калия - универсальное органическое удобрение, помогающее повысить плодородие почвы. Производят гуматы из торфа, сапропеля, некоторых видов бурого угля. Органическое происхождение и экологичность гумата калия позволяют при его применении получать стабильные урожаи даже при неблагоприятных условиях: жара-заморозки, засуха-переувлажнение, недостаток солнечной радиации. Основными достоинствами гумата калия являются способность влиять на все части растения, стимулировать фотосинтез, увеличивать наземную часть и корневую систему, укреплять иммунитет растений, снижать токсичное действие хлоридов, а также в несколько раз увеличивать шансы всхожести и темпы прорастания семян.

Компоненты, включенные в состав предлагаемого комплексного гранулированного минерального удобрения, обеспечивают взаимный синергетический эффект: физиологически кислые сульфат аммония и хлорид калия способствуют повышению растворимости и биодоступности фосфатов.

При создании предлагаемого удобрения использовались особенности сырья: фосфоритной муки - ее дисперсность (основной размер частиц менее 100 микрон), наличие в ее составе глинистых включений (до 5% масс), которые позволяют провести гранулирование смеси азотной, фосфорной и калийной составляющей; сульфата аммония коксохимического, который обычно методом окатывания не гранулируются.

Также использование дезинтегратора для измельчения компонентов перед смешением позволяет механически активировать поверхность твердых частиц перед обработкой жидким связующим, минимизировать негативное воздействие гидрофобных органических включений в коксохимическом сульфате аммония, получить однородные по геометрии твердые частицы.

Использование в качестве жидкого связующего раствора сульфата аммония (часть азотной составляющей вводится в сухом виде - 80-85%, а часть в растворе - 15-20%) позволяет химически активировать поверхность фосфоритной муки с образованием сульфата кальция дигидрата (реакция между карбонатом кальция, содержащимся в фосфоритной муке, и раствором сульфата аммония, имеющим кислую реакцию), который является скелетом и, наряду с глинистой суспензией, получаемой набуханием глины, содержащейся вфосмуке, скрепляет частицы фосфорита, сульфата аммония, хлористого калия и между собой. При высушивании полученных гранул каркас из сульфата кальция дигидрата и глины обеспечивает прочность полученных гранул.

Для получения предлагаемого удобрения исходные компоненты - сульфат аммония коксохимический в порошкообразном виде, фосфоритная мука, порошкообразный хлорид калия, гумат калия - дозируются в заданных для марки соотношениях в расходный бункер перед дезинтегратором. В дезинтеграторе компоненты измельчаются, перемешиваются и далее подаются элеватором в турболопастной смеситель-гранулятор, в который также подается нагретый до 40…50°С 35% раствор сульфата аммония. Раствор сульфата аммония получается растворением порошкообразного сульфата аммония в воде в реакторе с мешалкой и водяной рубашкой. Полученная увлажненная крупка из смесителя-гранулятора подается на тарельчатыйгранулятор для укрупнения и получения гранул овальной формы. Образовавшиеся гранулы далее подаются на барабанную сушилку для сушки до остаточной влажности 1…1,5%. В тарельчатомгрануляторе продолжается реакция образования сульфата кальция дигидрата и набухания глинистых включений из фосфоритной муки. Для сушки гранул может использоваться, например, топочный газ, получаемый методом пиролиза древесных отходов-отсева из торфа, используемого для получения почвогрунтов, и сжиганием получаемого синтез-газа взамен природного газа. Высушенные гранулы охлаждаются в барабанной сушилке, проходят дробление от агломератов и контрольный рассев. Товарная фракция направляется на расфасовку.

Предлагаемое комплексное удобрение-мелиорант содержит полный сбалансированный набор основных элементов питания и важнейших микроэлементо; обладает комплексом свойств, способствующих восстановлению и поддержанию плодородия почвы; не вызывает отрицательных экологических последствий; имеет низкую стоимость; производится по энергосберегающей технологии.

В ниже приведенной таблице дан состав предлагаемого комплексного сбалансированного NPK удобрения с гуматами для весенне-летнего внесения (9,3:9,3:9,3)

Кроме основных ДВ, удобрение будет содержать S (в сульфате аммония), Са(в фосфоритной муке), Mg(B фосфоритной муке), кремнезем (в фосфоритной муке).

Всякое изменение количественных показателей составляющих ингредиентов приведет к разбалансировке удобрений - уменьшению его эффективности. Но при этом удобрение остается работоспособным в широком диапазоне изменения количественных показателей ингредиентов.

Предлагаемое техническое решение позволяет:

- получить марки дешевых комплексных удобрений пролонгированного действия с микроэлементами, пригодных для использования на разных типах почв, характерных для территории РФ, и под различные сельскохозяйственные культуры: овощные, зеленые, плодовые, плодово-ягодные, цветочные, декоративные, газонные травы.

- оптимизировать компонентный состав минеральных удобрений таким образом, чтобы готовый продукт проявлял выраженный агрохимический эффект и почвопротекторные свойства (защиту почвы от закисления и разрушения);

- рационально утилизировать ценный отход электролизного производства магния - хлорид калия;

- расширить область практического использования ценной агроруды - фосфоритной муки;

-обеспечить отечественных сельхозпроизводителей и рынок доступными по цене и эффективными, за счет проявления синергетического эффекта входящих компонентов, комплексными минеральными удобрениями.

Это является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Удобрение содержит массовую долю сульфата аммония коксохимического в порошкообразном виде, массовую долю фосфоритной муки, массовую долю хлорида калия, причем дополнительно содержит массовую долю порошкообразного гумата калия. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Способ получения удобрения заключается в смешивании и измельчении компонентов с последующим получением удобрения за счет гранулирования, причем после смешивания и измельчения компонентов, фосфоритная мука - 100%, порошкообразный хлорид калия - 100%, порошкообразный гумат калия - 100%, сульфат аммония коксохический в порошковом виде - 80-85%, подают в смеситель-гранулятор с одновременной подачей нагретого до 40-50°C 35% раствора сульфата аммония в количестве 15-20%, полученная увлажненная крупка из смесителя-гранулятора подается на тарельчатый гранулятор для укрупнения и получения гранул овальной формы, при этом образовавшиеся гранулы подаются на барабанную сушилку для сушки до остаточной влажности 1…1,5%. Изобретения позволяют создать комплексные универсальные сбалансированные удобрения с гуматами для весенне-летнего внесения, восстановить плодородие почвы и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Удобрение, содержащее массовую долю сульфата аммония коксохимического в порошкообразном виде, массовую долю фосфоритной муки, массовую долю хлорида калия, отличающееся тем, что дополнительно содержит массовую долю порошкообразного гумата калия при следующем соотношении, мас.%:

сульфат аммония коксохимический в порошкообразном виде 41,8-46,2 фосфоритная мука 38,4-42,4 порошкообразный хлорид калия 14,6-16,2 порошкообразный гумат калия 0,12-0,14

2. Способ получения удобрения по п. 1, заключающийся в смешивании и измельчении компонентов с последующим получением удобрения за счет гранулирования, отличающийся тем, что после смешивания и измельчения компонентов, указанных в п. 1, фосфоритная мука - 100%, порошкообразный хлорид калия - 100%, порошкообразный гумат калия - 100%, сульфат аммония коксохический в порошковом виде - 80-85%, их подают в смеситель-гранулятор с одновременной подачей нагретого до 40-50°C 35% раствора сульфата аммония в количестве 15-20%, полученная увлажненная крупка из смесителя-гранулятора подается на тарельчатый гранулятор для укрупнения и получения гранул овальной формы, при этом образовавшиеся гранулы подаются на барабанную сушилку для сушки до остаточной влажности 1…1,5%.