Способ получения гуминового удобрения и технологическая линия для его осуществления Российский патент 2019 года по МПК C05F11/02 

Группа изобретений относится к области переработки торфа с целью получения водорастворимых гуминовых веществ, используемых в качестве стимуляторов роста и развития растений.

Щелочная водная экстракция лежит в основе различных способов производства водорастворимых гуматов [см., например, Кравченко Р.Н. и др. Технологический режим получения гуматов из торфа и некоторые характеристики препарата. Сборник ″Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения″. Изд. ″Днепропетровский сельскохозяйственный институт″, 1983, с. 62-67.].

Известен способ получения гуминового удобрения, включающий предварительную гидродинамическую обработку воды, измельчение торфа и приготовление водно-торфяной суспензии, озонирование водно-торфяной суспензии, воздействие щелочным реагентом, кавитацию, гидратацию и отделение жидкой фракции, причем количество щелочного реагента, необходимого для обработки торфо-водяной суспензии, определяется реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) калийной щелочью до pH 6,5-7,5. Также описана технологическая линия для осуществления способа получения гуминового препарата. Изобретения позволяют улучшить качество конечного продукт (см. RU 2573358 С1 опубликована 20.01.2016).

Недостатками ранее известных гуминовых удобрений и их линий производства является засор форсунок вследствие того, что конечный продукт имеет более густую консистенцию, а так же недостаточный окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) воды (+70 – (+100), который далек от клеточного уровня растений, в связи с чем при использовании ранее известных удобрений содержат низкое количество натуральных биологически активных веществ, солей фульвовых и гуминовых кислот, макро- и микро элементов в хелатной форме, удобной для усвоения растениями.

Задачей настоящей группы изобретений является устранение вышеуказанных недостатков, предотвращение засора форсунок, а также повышение ОВП воды от -150 до – 180, что наиболее близко к клеточному уровню растений, что улучшает усвояемость растениями микроэлементов и способствует их активному росту. Кроме того, полученное гуминовое удобрение содержит большое количество натуральных биологически активных веществ, соли фульвовых и гуминовых кислот, макро- и микро элементов в хелатной форме.

Технический результат настоящей группы изобретений заключается в возможности получения двух конечных продуктов: гуминового удобрения, которое получается такой консистенции, что предотвращает засор форсунок на полевых и капельных поливальных установках; и пасты (частиц торфа), которую используют как почвомодификатор для озеленения пустынь, кроме того улучшает усвояемость растениями микроэлементов и способствует их активному росту.

Жидкое гуминовое удобрение вырабатывается из фрезерного низинного торфа и специально подготовленной воды, (подготовка воды описана ниже).

Предназначен для предпосевной (предпосадочной) обработки семян и посадочного материала, а также для внекорневых и корневых подкормок.

Указанный технический результат реализуется за счет следующих приемов способа получения гуминового удобрения на определенной технологической линии, которые включают следующее.

Способ получения гуминового удобрения включающий подготовку торфа и воды. При этом способ осуществляется в несколько этапов. На первом этапе выполняют подготовку воды, для чего подают воду насосом высокого давления в 15 атм. через кавитационную головку с электро-магнитным клапаном, изменяя окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) с +100 до + 400 мв. до - 150 до -180 мв.. На втором этапе выполняют смешивание торфа, подготовленной воды и реагентов: калийная щелочь (КОН) или куриного помета. На третьем этапе выполняют отстаивание продукта. На четвертом этапе выполняют центрифугировние отстоенного продукта с разделением его на густую фракцию в виде пасты, которую затем фасуют и использую в качестве почвомодификатора, а жидкую часть подают на следующий пятый этап. На пятом этапе в жидкую фракцию добавляют микроэлементы и фасуют полученное жидкое гуминовое удобрение.

Линия производства получения гуминового гуминового удобрения содержит узел подготовки воды, который содержит насос высокого давления 15 атм., кавитационную головку с электро-магнитным клапаном. Узел смешивая, содержащий кавитационную уставновку с насосом высокого давления 15 амт., и резервуар для смешивания продуктов. Узел отстоя продукта, представленного 6 кубовыми реакторами. Узел цетрифугирования, представленный центрифугой со скоростью вращения 4000 об/мин. Узел добавления микроэлементов и фасовки полученного жидкого гуминового удобрения.

На первом этапе выполняют подготовку воды. Для чего осуществляют ее кавитационную обработку, изменяя ОВП воды для лучшего усвоения на клеточном уровне, например, белка, аминокислот и микроэлементов, находящихся в торфе. ОВП воды из-под крана +100 до + 400 мв., после процесса кавитации ОВП становиться от-150 до -180 мв., что позволяет улучшить усвояемость растениями микроэлементов и способствует их активному росту. Кроме того, полученное гуминовое удобрение содержит большое количество натуральных биологически активных веществ, соли фульвовых и гуминовых кислот, макро- и микро элементов в хелатной форме.

На первом этапе выполняют подготовку воды в узле для подготовки вода. Для чего воду насосом высокого давления 15 атм. перегоняют через кавитационную головку с электро-магнитным клапаном.

Следующий этап второй включает: смешивание торфа, подготовленной воды и реагентов: калийная щелочь (КОН) или куриного помета, для более полного выделения гуминовых веществ и насыщения удобрения азотом узле для сшивания продуктов, содержащий кавитационную установку с насосом высокого давления 15 атм. и емкость для смешивания. Этап смешивания проводят в узле смешивания указанных продуктов. При этом и на втором этапе происходит изменение ОВП воды, поскольку на данном этапе также используют кавитационную установку с насосом 15 амт.

На третьем этапе выполняют отстаивание продукта, указанный этап осуществляют в узле отстоя продукта, представленного 6 кубовыми реакторами.

На четвертом этапе: в узле цетрифугирования, выполняют центрифугировние со скоростью вращения 4000 об/мин., что позволит разделить отстоенный продукт на густую фракцию в виде пасты, которую затем фасуют и использую в качестве почвомодификатора для озеленения пустынь. Жидкую часть подают на следующий пятый этап, где в жидкую фракцию добавляют микроэлементы и фасуют полученное жидкое гуминовое удобрение, полученная жидкая консистенция гуминового удобрения позволит предотвратить засор форсунок на полевых и капельных поливальных установках.

Таким образом, полученное заявленным способом гуминовое удобрение, за счет изменения ОВП воды на этапе его производства обладает стимулирующим эффектом и фунгицидной активностью. Улучшает структуру почвы, увеличивает содержание в ней органического вещества и легкоусвояемых питательных элементов.

Неоценимо влияние гуматов на состав и структуру почвы. Благодаря их применению предотвращается деградация почв, обеспечивается постепенное накопление и восстановление гумуса в почве, восстанавливается плодородие истощенных земель. Также они благотворно влияют на структуру почвы, повышая газопроницаемость и показатели влагозадержания, снижая эрозию почвы. При систематическом использовании гуматов улучшается структура почвы, ее буферные и ионообменные свойства, становятся активнее почвенные микроорганизмы.

Применение гуматов необходимо:

1) на щелочных почвах с низким содержанием железа;

2) на песчаных, супесчаных почвах с низким содержанием органики (гумуса);

3) на кислых, подзолистых почвах с низким содержанием гумуса одновременно с известкованием;

4) на засоленных почвах (солончаки);

5) на известковых почвах.

При внесении гуминовых препаратов снижается подвижность тяжелых металлов. Так, например, подвижность меди уменьшается на 15 %, цинка на 50%, свинца на 25%, кадмия на 15%.

Гумат применяется также и для раскисления почв. При внесении гуматов кислотность почвы снижается в среднем на 0,3-0,5 ед. рН, содержание подвижных соединений калия возрастает на 30-40 % (на некоторых вариантах на 90% по сравнению с контролем), содержание подвижного фосфора возрастает на 20-40 %, содержание общего азота на 20-30 %.

Совместное применение гуматов с минеральными удобрениями и средствами защиты растений позволяет сократить расход минеральных удобрений до 30-40%, пестицидов — до 20-30%, что значительно снижает техногенную нагрузку на окружающую среду.

Использование гуматов, обеспечивая ощутимое улучшение экологического состояния обрабатываемых земель, позволяет заметно повысить погодно-климатическую устойчивость и урожайность культивируемых растений и зеленых насаждений.

Преимущество полученного гуминового удобрения указаны в таблице 1.

ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЙСТВИЕ минеральные удобрения Патентуемое удобрение Назначение Действуют только для подкормки растений, являясь элементами питания
(в основном NPK) Обеспечивают оптимальный рост и развитие растений в любой фазе вегетации, что приводит к повышению урожайности на 15-50 %, сокращению сроков созревания урожая, к отсутствию гнилостных заболеваний на растениях и почве, ускоряют процесс адаптации растений к конкретным почвенно-клима-тическим условиям Усваиваемость растениями Усваиваются на 18-22%, остальное количество действующих веществ остается в недоступной для растений форме, являясь своеобразным оплаченным балластом. Способствуют улучшению питания растений. Гуминовые кислоты, входящие в состав, образуют комплексные соединения с фосфором, калием, азотом и микроэлементами, которые легко усваиваются растениями. При этом задействованы те элементы, которые ранее находились в недоступной форме, а ППК не затрагивается. Действие с точки зрения повышения плодородия почвы Бесполезны, так как не содержат органической части. В короткие сроки восстанавливают плодородие почвы даже в экстремальных условиях: после разлива нефти, пожаров, наводнений, схода селевых потоков, в пустынях Воздействие на почвенную микрофлору Уничтожают значительную часть полезной почвенной микрофлоры, нарушая природные биохимические и микро-биологические процессы в почве. Кроме того, уничтожение полезной микрофлоры приводит к росту количества патогенной, что дает вспышки заболеваний. Нарабатывают в почве численность Azotobactera, Fosfobactera и Bacillus subtilis, восстанавливая единый биохимический и микробиоло-гический процесс. Уничтожают патогенную микрофлору, вызывающую заболевания в почве и на растениях Борьба заболеваниями в почве и на растениях Бесполезны Борятся с заболеваниями бактериальной, грибковой, вирусной природы: фитофтороз, фомоз, фузариоз, мучнистая роса, ложная мучнистая роса, черная ножка, табачная пятнистая мозаика, ризоктониоз и др. Нейтрализация химических средств защиты растений Бесполезны Нейтрализуют действие хим. средств защиты, восстанавливая иммунитет и снижая концентрацию ядов в растениях и плодах Действие в неблагоприятных погодных условиях Действуют должным образом в определенном интервале температур и значении влажности, при избытке влаги или при засухе не работают.
На устойчивость растений к неблагоприятным погодным условиям не влияют. Предназначены для любых климатических зон и любых видов культур. Воздействие на гумус почв Разрушают гуминовые кислоты почв, снижая процентное содержание гумуса и, как следствие, их плодородие. Резко увеличивают концентрацию гуминовых кислот в почве, что со временем приводит к повышению процентного содержания гумуса. Действие на вкусовые качества и питательную ценность сельскохозяйственной продукции При избытке дают продукцию ухудшенного качества. Улучшают вкусовые качества и лежкость сельскохозяйственной продукции. Экологическая безопасность Злоупотребление минеральными приводит к экологической катастрофе, снижению урожайности, ухудшению экологической чистоты сельскохозяйственной продукции. Переводят тяжелые металлы и другие вредные или радиоактивные элементы, включая ядовитые промышленные отходы и опасные для окружающей среды химикаты, в инертную, недоступную для растений форму, повышая экологические свойства почвы. Продукция экологически безопасна.

Таблица 2 – Влияние патентуемого гуминового удобрения на урожайность ячменя ярового при обработке в фазу кущения

Вариант Урожайность, ц/га Разница с контролем ц/га % контроль 16,1 - - Патентуемое гуминовое удобрение 20,3 4,2 26,1

Как видно из имеющихся данных, обработка ячменя ярового в фазу кущения гуминовыми удобрениями, полученными на технологической линии по переработке торфа, позволила увеличить урожайность на 26 %.

Удобрение показало отличные результаты на полевых испытаниях и зарегистрировано в Министерствах сельского хозяйства России, Сербии и Грузии. Проходит этапы регистрации в Египте и Италии.

Группа изобретений относится к области переработки торфа с целью получения водорастворимых гуминовых веществ, используемых в качестве стимуляторов роста и развития растений. Способ осуществляют в несколько этапов. На первом этапе выполняют подготовку воды, для чего подают воду насосом высокого давления в 15 атм через кавитационную головку с электромагнитным клапаном, изменяя окислительно-восстановительный потенциал ОВП с +100 до + 400 мВ до -150 до -180 мВ. На втором этапе выполняют смешивание торфа, подготовленной воды и реагентов: калийной щелочи КОН или куриного помета. На третьем этапе выполняют отстаивание продукта. На четвертом этапе выполняют центрифугирование отстоенного продукта с разделением его на густую и жидкую фракции. Густую фракцию виде пасты фасуют и используют в качестве почвомодификатора. Жидкую часть подают на следующий пятый этап, где в жидкую фракцию добавляют микроэлементы и фасуют полученное жидкое гуминовое удобрение. Линия получения гуминового гуминового удобрения включает: узел подготовки воды, который содержит насос высокого давления 15 атм, кавитационную головку с электромагнитным клапаном, узел смешивания, узел отстоя продукта, узел центрифугирования, узел добавления микроэлементов и фасовки полученного жидкого гуминового удобрения. Техническим результатом является получение двух конечных продуктов: жидкого гуминового удобрения, улучшающего усвояемость растениями микроэлементов и способствующего их активному росту, такой консистенции, которая предотвращает засор форсунок на полевых и капельных поливальных установках, и пасты, которую используют как почвомодификатор для озеленения пустынь. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения гуминового удобрения, включающий подготовку торфа и воды, отличающийся тем, что способ осуществляют в несколько этапов: на первом этапе выполняют подготовку воды, для чего подают воду насосом высокого давления в 15 атм через кавитационную головку с электромагнитным клапаном, изменяя окислительно-восстановительный потенциал ОВП с +100 до + 400 мВ до -150 до -180 мВ, на втором этапе выполняют смешивание торфа, подготовленной воды и реагентов: калийной щелочи КОН или куриного помета, на третьем этапе выполняют отстаивание продукта, на четвертом этапе выполняют центрифугирование отстоенного продукта с разделением его на густую фракцию в виде пасты, которую затем фасуют и используют в качестве почвомодификатора, а жидкую часть подают на следующий пятый этап, где в жидкую фракцию добавляют микроэлементы и фасуют полученное жидкое гуминовое удобрение.

2. Линия получения гуминового гуминового удобрения по п. 1, отличающаяся тем, что содержит узел подготовки воды, который содержит насос высокого давления в 15 атм, кавитационную головку с электромагнитным клапаном, узел смешивая, содержащий кавитационную установку с насосом высокого давления в 15 атм, и резервуар для смешивания продуктов, узел отстоя продукта, представленный 6 кубовыми реакторами, узел центрифугирования, представленный центрифугой со скоростью вращения 4000 об/мин, узел добавления микроэлементов и фасовки полученного жидкого гуминового удобрения.