Агрохимикат для почвенной мелиорации, способ его производства и способ применения Российский патент 2023 года по МПК C05D3/04 C05D9/02 C05G3/80 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к агрохимикатам для обогащения почв и может быть использовано при создании почвенных мелиорантов из металлургического шлака.

Применение металлургических шлаков в качестве мелиорантов почвы возможно за счет высокого содержания в них оксидов кремния, серы, фосфора, магния и железа, а также извести и диоксида кремния. Представленный химический состав может оказать благотворное влияние на состояние растений и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Кроме того, металлургические шлаки демонстрируют высокие мелиоративные свойства и применяются при известкования кислых почв, уменьшая тем самым показатели их закисления [Литвинович А.В., Небольсина З.П., Лаврищев А.В., Павлова О.Ю., Ковлева А.О., Кузёмкин И.А. Некоторые результаты изучения мелиоративных свойств тонкодисперсных фракций доломитовой муки и доменного шлака Череповецкого металлургического комбината // Агрофизика. – 2013. – №2. – С. 44-51].

Известен способ обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур и декоративных растений, заключающийся в том, что в почву вносят солевые отсевы алюминиевого шлака, полученные из металлургического шлака, которые вносят в почву весной под культивацию, в количестве 1-5 т/га в зависимости от типа почвы и возделываемых культур. Способ позволяет повысить урожай сельскохозяйственных культур, устойчивость растений к болезням, способствует улучшению питательного режима растений и агрофизических свойств почвы. Недостатком изобретения является высокое содержание алюминия в составе, который при переходе в ионную форму негативно влияет на процессы жизнедеятельности растений, в том числе на водный режим, метаболизм азота, минеральное питание, фотосинтез и окислительно-восстановительные реакции [патент RU 2294076, МПК A01B 79/02, C05D 3/04, C05D 9/00, опубл. 27.02.2007].

Известен способ рекультивации почв с помощью органоминерального удобрения из сталеплавильного шлака конвертерного производства и осадка сточных вод станций аэрации в соотношении 1:3, позволяющий заменить вулканический пепел и другие экзотические продукты при проведении рекультивационных работ. Недостатком данного удобрения является ограниченных ресурс осадка сточных вод станции аэрации, непостоянство его химического состава и необходимость постоянного контроля его биобезопасности, препятствующие широкому внедрению такого рекультиванта [патент RU 2685152, МПК C05G 3/00, C05F 7/00, A01C 21/00, опубл. 16.04.2019].

Известен также способ получения комплексного удобрения на основе фосфоритов, отходов металлургического производства в виде шлаков, отработанных травильных растворов серно-кислотного травления черных металлов и отработанных электролитов гальванических производств, включающий обработку твердых компонентов при последующем перемешивании с жидкими компонентами. Недостатком изобретения является высокая себестоимость получаемого удобрения, большая трудоемкость и многостадийность процесса обработки, необходимость грануляции полученного микроудобрения и потребность в сушке [патент RU 2313510, МПК C05D 9/02, C05G 3/04, C05F 5/00, опубл. 27.12.2007].

Наиболее близким является способ производства удобрений или мелиорантов из металлургического шлака для химического удобрения и мелиорации почв, который включает дробление исходного материала на фракции, извлечение металлических компонентов, сортировку по крупности и выделение необходимых для удобрений и мелиорантов фракций и последующее обогащение шлака органическими и неорганическими добавками, в т.ч. торфом, навозом, пометом, известью, суперфосфатом, мочевиной и др. Недостатками способа являются многостадийность производства и относительно высокая себестоимость, поскольку при обогащении используются органические и неорганические добавки [патент RU 2195440С1, МПК C05D 3/04, C05G 3/04, опубл. 27.12.2002].

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении эффективности шлакопереработки, улучшение качества мелиорантов на основе металлургических шлаков, а также в улучшении структурного состояния почвы и повышении урожайности сельскохозяйственных культур.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый агрохимикат используют в качестве почвенного мелиоранта, который вносят в количестве от 2700 до 3800 кг на 1 га площади посевной почвы.

Применение в качестве почвоудобрительного материала агрохимиката на основе конвертерного шлака и шлака внепечной обработки позволяет улучшить свойства почвы, повысить содержание основных элементов питания растений, улучшить структурное состояние почвы, повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Конвертерный шлак в составе агрохимиката, в заявленном диапазоне, за счет высокого содержания оксидов кремния, серы, фосфора, магния и железа, а также извести и диоксида кремния, предотвращает закисление почвы и повышает содержание биологически значимых макро- и микроэлементов.

Шлак внепечной обработки, в заявленном диапазоне, за счет высокого содержания кальция способствует регуляции водного баланса, связывает кислоты почвы, обеспечивает нормальные условия для развития корневой системы растений, улучшает растворимость многих соединений в почве, а также способствует поглощению растениями важных элементов питания, влияет на доступность растениям ряда макро- и микроэлементов. Кроме того, шлак внепечной обработки является источником серы, необходимой для синтеза серосодержащих органических соединений тканями растений.

Агрохимикат получают следующим образом.

Конвертерный шлак и шлак внепечной обработки сливают на шлаковом поле. Далее осуществляют охлаждение конвертерного шлака водой до температуры 15 – 60 °С и механически разрушают на фракции 150 – 300 мм.

Шлак внепечной обработки охлаждают водой до 10 – 40 °С и подвергают силикатному распаду на фракции не более 50 мм.

После этого, два вида шлаков смешивают в заявленных пропорциях, дробят, проводят магнитную сепарацию и отбирают фракции менее 10 мм. В результате получают агрохимикат для почвенной мелиорации, состоящий из смеси конвертерного шлака и шлака внепечной обработки стали фракцией до 10 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Конвертерный шлак 65 – 85 Шлак внепечной обработки стали 15 – 35

При этом, химический состав агрохимиката состоит из, мас.%:

CaO 49,5-50,0 Fe 14,5-15,0 P₂O₅ 1,0-1,50 SiO₂ 14,5-15,0 S 0,60-1,0 Al₂O₃ 14,5-15,0 MnO 2,5-3,0

Осуществление изобретения.

В качестве практического примера были проведены полевые эксперименты на однолетних сельскохозяйственных культурах.

Пример 1.

Согласно заявленному способу был получен агрохимикат для почвенной мелиорации.

Был проведен эксперимент по выращиванию ярового ячменя (сорт Сонет) на дерново-подзолистой почве в условиях слабокислой реакции почвенной среды (pH_KCl =5,4) и среднекислой реакции почвенной среды (pH_KCl =4,8-4,9). Агрохимикат вносился перед посевом в количестве 2700 и 3800 кг на гектар площади посевной почвы. Контролем служил посев ярового ячменя без внесения агрохимиката. В Таблице 1 приведены результаты урожайности ярового ячменя (сорт Сонет)

Таблица 1 - Урожайность ярового ячменя сорта Сонет при разных условиях выращивания

Вариант эксперимента Урожайность, ц/га Почва слабокислая (pH_KCl =5,4) Прибавка к контролю Почва среднекислая (pH_KCl =4,8-4,9) Прибавка к контролю Контроль 19,02 - 17,2 - Агрохимикат 2700 т/га 21,21 2,19 18,18 0,98 Агрохимикат 3800 т/га 27,84 8,82 25,21 8,01

Из результата видно, что предпосевное внесение агрохимиката позволило увеличить урожайность на 10-47% в слабокислой почве и на 6-47 в среднекислой почве, что позволяет считать применяемый агрохимикат высокоэффективным.

Пример 2.

Был проведен эксперимент по выращиванию яровой пшеницы (сорт Злата) на дерново-подзолистой почве в условиях слабокислой реакции почвенной среды (pH_KCl =5,4) и среднекислой реакции почвенной среды (pH_KCl =4,8-4,9). Агрохимикат вносился перед посевом в количестве 2700 и 3800 кг на гектар площади посевной почвы. Контролем служил посев яровой пшеницы без внесения агрохимиката. В Таблице 1 приведены результаты урожайности яровой пшеницы (сорт Злата)

Таблица 1

Урожайность яровой пшеницы сорта Злата при разных условиях выращивания

Вариант эксперимента Урожайность, ц/га Почва слабокислая (pH_KCl =5,4) Прибавка к контролю Почва среднекислая (pH_KCl =4,8-4,9) Прибавка к контролю Контроль 14,2 - 12,21 - Агрохимикат 2700 т/га 16,21 2,01 14,2 1,99 Агрохимикат 3800 т/га 18,46 4,26 16,21 4

Из результата видно, что предпосевное внесение агрохимиката позволило увеличить урожайность пшеницы на 14-30% в слабокислой почве и на 16-33% в среднекислой почве, что позволяет считать применяемый агрохимикат высокоэффективным.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Агрохимикат для почвенной мелиорации характеризуется тем, что агрохимикат состоит из смеси конвертерного шлака и шлака внепечной обработки стали фракцией до 10 мм. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Способ производства агрохимиката включает слив конвертерного шлака и шлака внепечной обработки на шлаковом поле, последующее охлаждение конвертерного шлака до 15–60°С, а шлака внепечной обработки до 10–40°С, разрушение конвертерного шлака на фракции 150–300 мм, силикатный распад шлака внепечной обработки на фракции не более 50 мм, смешивание, дробление, магнитную сепарацию и сортировку указанных видов шлака с выделением фракции до 10 мм. Применение агрохимиката в качестве почвенного мелиоранта путем внесения агрохимиката перед посадкой сельскохозяйственных растений в почву, при котором расход агрохимиката составляет от 2700 до 3800 кг на гектар площади посевной почвы. Изобретения позволяют повысить эффективность шлакопереработки, улучшить качества мелиорантов на основе металлургических шлаков, а также улучшить структурное состояние почвы и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

1. Агрохимикат для почвенной мелиорации, характеризующийся тем, что агрохимикат состоит из смеси конвертерного шлака и шлака внепечной обработки стали фракцией до 10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Конвертерный шлак 65–85 Шлак внепечной обработки стали 15–35

2. Агрохимикат, по п. 1, отличающийся тем, что химический состав агрохимиката состоит из, мас.%:

CaO 49,5-50,0 Fe 14,5-15,0 P₂O₅ 1,0-1,50 SiO₂ 14,5-15,0 S 0,60-1,0 Al₂O₃ 14,5-15,0 MnO 2,5-3,0

3. Способ производства агрохимиката по п. 1, включающий слив конвертерного шлака и шлака внепечной обработки на шлаковом поле, последующее охлаждение конвертерного шлака до 15–60°С, а шлака внепечной обработки до 10–40°С, разрушение конвертерного шлака на фракции 150–300 мм, силикатный распад шлака внепечной обработки на фракции не более 50 мм, смешивание, дробление, магнитную сепарацию и сортировку указанных видов шлака с выделением фракции до 10 мм.

4. Применение агрохимиката по п. 1 в качестве почвенного мелиоранта путем внесения агрохимиката перед посадкой сельскохозяйственных растений в почву, при котором расход агрохимиката составляет от 2700 до 3800 кг на гектар площади посевной почвы.