Удобрение, композиция для его приготовления и способ его получения Российский патент 2022 года по МПК C05F11/02 

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

Положительное влияние сапропеля на плодородие и качество почвы общеизвестно, в связи с чем его широко используют в сфере производства удобрений. Например, из уровня техники известно удобрение по патенту РФ на изобретение RU 2588638 «САПРОПЕЛЬ-ПЕРЛИТОВОЕ УДОБРЕНИЕ» (МПК C05F 7/00; опубликован 10.07.2016). Изобретение обеспечивает повышение качественных характеристик удобрения, представляющего собой рыхлую неслипающуюся массу с содержанием сапропеля до 90%. Сапропель-перлитовое удобрение содержит сапропель естественной влажности и влагопоглощающий и формообразующий наполнитель. В качестве наполнителя используется вспученный перлит, содержание которого определяется в зависимости от влажности сапропеля, заданной влажности удобрения и водопоглощения перлита.

Из уровня техники известно удобрение по патенту РФ на изобретение RU 2407724 «ПРОДУКТ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВА ПОЧВЫ» (МПК C05F 7/00; опубликован 27.12.2010), выбранное в качестве ближайшего аналога. Продукт выполнен в виде гранул размером от 250 мк до 104 мк и содержит измельченный сухой торф и сапропель естественной влажности. Каждая гранула имеет внутреннее ядро, выполненное из торфа или сапропеля и, по крайней мере, один внешний слой, выполненный соответственно из сапропеля или торфа.

Известные аналоги позволяют улучшить свойства почвы и повысить её качество, однако не обеспечивают длительного действия. В отличие от известных решений, удобрение и композиция для его приготовления включают сапропелесодержащий коллоидный раствор с концентрацией сапропеля 15-20%, а заявляемый способ предполагает смачивание сапропелесодержащим коллоидным раствором сухую смесь сапропеля, вяжущего, фосфорной муки, поташа, серы, карбамида или селитры и формирование пористых гранул. Это позволяет получить удобрение пролонгированного действия с меньшим расходом.

Задачей заявляемого технического решения является создание удобрения, композиции для его приготовления и способа его получения, позволяющих получить эффективное удобрение длительного действия, обеспечивающее возможность вносить в почву меньшие дозы удобрения. Технический результат заключается в повышении эффективности удобрения, в частности, за счет увеличения длительности действия удобрения и снижения количества операций при его использовании.

Заявленный технический результат достигается тем, что композиция для приготовления удобрения включает сапропелесодержащий коллоидный раствор с концентрацией сапропеля 15-20% и сухую смесь, содержащую сапропель, вяжущее, фосфорную муку, поташ, серу, карбамид или селитру, при этом соотношение компонентов в композиции составляет, масс. %: сапропелесодержащий коллоидный раствор – 15-20, сухая смесь - 80-85. В качестве вяжущего композиция может содержать глину и/или известь. Заявленный технический результат также достигается тем, что в удобрении, выполненном в виде гранул, содержащих сухую смесь, включающую сапропель, гранулы выполнены пористыми и пропитаны сапропелесодержащим коллоидным раствором с концентрацией сапропеля 15-20%, а сухая смесь дополнительно содержит вяжущее, фосфорную муку, серу, поташ, карбамид или селитру. Сухая смесь в качестве вяжущего может содержать глину и/или известь. Гранулы могут иметь пористость 35-70%. Заявленный технический результат также достигается тем, что способ получения удобрения, характеризующийся тем, что в кавитационной установке приготавливают сапропелесодержащий коллоидный раствор с концентрацией сапропеля 15-20%, сапропелесодержащим коллоидным раствором смачивают сухую смесь сапропеля, вяжущего, фосфорной муки, поташа, серы, карбамида или селитры, формируют пористые гранулы. Гранулы в частности, высушивают при температуре ≤ 50 градусов. Пористые гранулы могут получать путем прессования или окатыванием.

Наличие сухой смеси, содержащей сапропель, вяжущее, фосфорную муку, поташ, серу, карбамид или селитру позволяет обогатить почву полезными элементами, в частности, сапропель является источником гуминовых и фульвовых кислот, аминокислот, минеральных компонентов, ферментов и витаминов, поташ – источник калия, карбамид или селитра – источник азота.

Выполнение удобрения в виде пористых гранул и смачивания сухой смеси сапропелесодержащим коллоидным раствором с концентрацией сапропеля 15-20% позволяет удобрению длительное время хранить в себе активные компоненты в порах гранул. А при каждом поливе часть поверхностного слоя гранул вместе с сапропелем и другими элементами сухой смеси постепенно смывается с водой в почву. Более того, такое исполнение снижает количество операций при применении удобрения, поскольку его не нужно заделывать в почву, достаточно лишь рассыпать на поверхность почвы. Однако в ходе исследований установлено, что при использовании сапропелесодержащего коллоидного раствора с концентрацией сапропеля менее 15% при поливе в почву поступает недостаточное количество сапропеля, что снижает эффективность удобрения, при концентрации же более 20% возникает недобор крепости гранул до товарного вида.

При этом соотношение компонентов в композиции для приготовления удобрения составляет, масс. %: сапропелесодержащий коллоидный раствор - 15-20, сухая смесь - 80-85. Такое соотношение компонентов позволяет получить удобрение с концентрацией, достаточной для обеспечения длительного эффекта и постепенного, порционного вымывания полезных элементов в почву с каждым поливом. Экспериментально установлено, что при содержании в грануле сапропелесодержащего коллоидного раствора менее 15% и сухой смеси более 85% удобрение теряет свою эффективность, поскольку раствора недостаточно, чтобы полностью пропитать сухую смесь, а также, при использовании удобрения, в почву с каждым поливом вымывается недостаточное количество сапропеля. Если в грануле коллоидного раствора будет выше 20%, а сухой смеси ниже 80%, при использовании удобрения за один полив в почву будет вымываться слишком большое количество сапропеля, что ведет к её перенасыщению и уменьшению срока использования удобрения.

Приготовление сапропелесодержащего коллоидного раствора в кавитационной установке позволяет добиться необходимой консистенции.

Гранулы могут иметь пористость 35-70%, при этом экспериментально установлено, что при пористости менее 35% гранулы удобрения сохраняют в своих порах недостаточное количество активных компонентов, которые в процессе поливов должны постепенно вымываться в почву, что снижает эффективность удобрения. В ходе экспериментов на сжатие и качение установлено, что при пористости более 70% гранулы обладают недостаточной прочностью и могут разрушиться, высвободив сразу все его активные компоненты без достижения пролонгированного эффекта.

Пористые гранулы могут получать путем прессования или окатыванием, без усложнения процесса производства.

Для формирования основы гранул сухая смесь дополнительно содержит вяжущее, в частности глину и/или известь, которые обладают клеящими свойствами, а также насыщают почву питательными элементами, глина является источником кремния, известь - источник кальция.

Высушивание гранул при температуре ≤ 50 градусов позволяет максимально сохранить полезные свойства удобрения, в том числе имеющегося в сапропеле богатого набора аминокислот и витаминов, в отличие от применения более высоких температур.

Один из возможных вариантов приготовления удобрения с использованием заявляемого способа и композиции продемонстрирован далее на примере.

Сапропелесодержаий коллоидный раствор изготавливают путем кавитационного диспергирования сапропеля при использовании раствора щелочи едкого калия, при этом в движущийся поток воды подают фосфорную муку с размером частиц не более 20 мкм, сапропель, едкий калий, при соотношении в мас. %: сапропель (15-20), фосфорная мука (1,2-1,5), едкий калий (0,5-0,6), карбамид (0,1-0,15), вода - остальное, полученный раствор подвергают кавитационному диспергированию.

Процесс осуществляют в кавитационной установке, представляющей собой пульсационный насос, рабочее колесо которого имеет внутреннюю полость, снабженную лопатками, и каналами, соединяющими полость с внешней боковой поверхностью колеса. На внешней боковой поверхности колеса расположен вихревой излучатель, в качестве которого на внешней боковой поверхности колеса выполнены тангенциальные, сужающиеся в направлении выхода жидкости, щелевидные каналы, которые относительно направления вращения ротора имеют передние и задние стенки, при этом на передних стенках со стороны выхода жидкости выполнена фаска.

В одном из примеров осуществления для приготовления 1 тонны коллоидного раствора используют 820 л воды, 159 кг сапропеля с размером частиц 100 мкм, 15 кг фосфорной муки, 5 кг едкого калия, 1 кг карбамида. Сапропель изготавливают с использованием вибросита, в частности, с ячейкой 1 мм, c последующей обработкой вихревой мельницей до получения частиц не более 100 мкм. В бак-мешалку при комнатной температуре заливают воду и включают двигатель пульсационного насоса. В движущийся поток воды порциями подают сапропель. Через 10 минут после полной загрузки загружают фосфорную муку. После 5 минут обработки смеси при скорости потока 12 м/с вводят едкий калий и далее, через 5-6 минут - карбамид. Такая последовательность введения компонентов в воду предпочтительна, интервалы времени подбираются экспериментально. Смесь сапропеля с добавками подвергают кавитационной обработке до температуры 50°С. При вращении рабочего колеса обрабатываемая жидкотекучая среда поступает во внутреннюю полость колеса, где, взаимодействуя с рабочими лопатками, получает вращательное движение. Под действием центробежных сил поток среды получает значительное приращение радиальной скорости, зависящее от частоты вращения колеса и его диаметра. При движении по щелевидным каналам жидкотекучая среда получает дополнительное приращение скорости как за счет действия центробежных сил, так и за счет сужения поперечного сечения каналов. При выходе из каналов жидкотекучая среда за счет фаски направляет поток в сторону заданного вращением колеса движения. Дальнейшая трансформация исходных компонентов происходит за счет кавитационного воздействия в водно-щелочной среде, при гидромодуле 1:4 1:4,5. Последующий процесс дегазации, катализа проходит в промежуточной емкости в течение часа.

В результате получают готовый коллоидный раствор, который за счет действия гуминосодержащих веществ - сапропеля, а также микроэлементов фосфорной муки оказывает ростостимулирующее действие на растения, не стимулируя при этом развитие патогенной инфекции в период роста растений.

Для приготовления сухой смеси сапропель сушат, смешивают с остальными компонентами, т.е. фосфорной мукой, поташом, серой, карбамидом или селитрой, глиной и известью, измельчают. Возможно добавление каолина, глауконита или органических красителей.

Гранулы удобрения изготавливают в гравитационной мешалке или в валковом смесителе грануляторе, куда подают сапропелесодержащий коллоидный раствор и происходит смачивание и окатывание, либо прессование гранул. При этом соотношение сухой смеси и сапропелесодержащего коллоидного раствора равняется 80-85:15-20 соответственно. Гранулы сушат при температуре ≤ 50 градусов, затем готовые гранулы вводят в вибрационное сито для отсеивания мелких частиц.

Удобрение используют следующим образом. Гранулы рассыпают по поверхности почвы. Затем, при каждом поливе из гранул в почву порционно вымываются питательные вещества удобрения, хранящиеся, в том числе, в порах гранул.

Таким образом, заявляемое удобрение не теряет свою эффективность длительное время и удобряет почву при каждом поливе.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для улучшения свойств почвы, её восстановления и плодородия. Композиция для приготовления удобрения включает сапропелесодержащий коллоидный раствор с концентрацией сапропеля 15-20% и сухую смесь, содержащую сапропель, вяжущее, фосфорную муку, поташ, серу, карбамид или селитру. Соотношение компонентов в композиции составляет, масс. %: сапропелесодержащий коллоидный раствор – 15-20, сухая смесь - 80-85. Удобрение выполнено в виде гранул, содержащих сухую смесь, включающую сапропель, гранулы выполнены пористыми и пропитаны сапропелесодержащим коллоидным раствором с концентрацией сапропеля 15-20%, а сухая смесь дополнительно содержит вяжущее, фосфорную муку, серу, поташ, карбамид или селитру. Изобретение касается также способа получения удобрения, согласно которому в кавитационной установке приготавливают сапропелесодержащий коллоидный раствор с концентрацией сапропеля 15-20%, сапропелесодержащим коллоидным раствором смачивают сухую смесь сапропеля, вяжущего, фосфорной муки, поташа, серы, карбамида или селитры, формируют пористые гранулы. Технический результат заключается в повышении эффективности удобрения, в частности, за счет увеличения длительности действия удобрения и снижения количества операций при его использовании.

1. Композиция для приготовления удобрения, включающая сапропелесодержащий коллоидный раствор с концентрацией сапропеля 15-20% и сухую смесь, содержащую сапропель, вяжущее, фосфорную муку, поташ, серу, карбамид или селитру, при этом соотношение компонентов в композиции составляет, масс. %:

сапропелесодержащий коллоидный раствор – 15-20,

сухая смесь – 80-85.

2. Композиция для приготовления удобрения по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве вяжущего содержит глину и/или известь.

3. Удобрение, выполненное в виде гранул, содержащих сухую смесь, включающую сапропель, отличающееся тем, что гранулы выполнены пористыми и пропитаны сапропелесодержащим коллоидным раствором с концентрацией сапропеля 15-20%, а сухая смесь дополнительно содержит вяжущее, фосфорную муку, серу, поташ, карбамид или селитру, при этом соотношение сухой смеси и сапропелесодержащего коллоидного раствора составляет, масс. %:

сапропелесодержащий коллоидный раствор – 15-20,

сухая смесь – 80-85.

4. Удобрение по п. 3, отличающееся тем, что сухая смесь в качестве вяжущего содержит глину и/или известь.

5. Удобрение по п. 3, отличающееся тем, что гранулы имеют пористость 35-70%.

6. Способ получения удобрения, отличающийся тем, что в кавитационной установке приготавливают сапропелесодержащий коллоидный раствор с концентрацией сапропеля 15-20%, сапропелесодержащим коллоидным раствором смачивают сухую смесь сапропеля, вяжущего, фосфорной муки, поташа, серы, карбамида или селитры, формируют пористые гранулы, при этом соотношение сухой смеси и сапропелесодержащего коллоидного раствора составляет, масс. %:

сапропелесодержащий коллоидный раствор – 15-20,

сухая смесь – 80-85.

7. Способ получения удобрения по п. 6, отличающийся тем, что гранулы высушивают при температуре ≤ 50°С.

8. Способ получения удобрения по п. 6, отличающийся тем, что пористые гранулы получают путем прессования или окатыванием.