Способ получения известкового мелиоранта для кислых почв Российский патент 2023 года по МПК C05F5/00 C05D3/00 

Область применения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к известковым химическим мелиорантам, вырабатываемым в свеклосахарном производстве при дефекации свекловичного сока. Предназначен для применения в качестве органо­минерального удобрения почв, для известкования кислых почв, для обработки всех сельскохозяйственных культур на песчаных и супесчаных почва, всех сельскохозяйственных культур на глинистых и торфяно-болотных почвах.

Уровень техники.

Мелиоранты – вещества промышленного или ископаемого происхождения, предназначенные для улучшения физико-химических свойств и повышения плодородия кислых, солонцевых и других почв.

Мелиоранты для известкования кислых почв известны.

Известно удобрение для кислых почв черноземной зоны, содержащее 84-90 мас.% карбоната кальция, находящегося в мелкодисперсной форме со средними размерами частиц 17 мкм (Шиян П.Н. и др. Новое известковое удобрение. - Журнал "Сахарная свекла". - Колос, N 6, 1993, с.13). Мелкодисперсная структура карбоната кальция обеспечивает высокую начальную скорость взаимодействия с почвой, а именно ее раскисления, то есть происходит резкое снижение величины гидролитической кислотности при соответствующем возрастании pH солевое в первой половине ротации севооборота, что позволяет на этой ступени получать по годам высокие прибавки урожайности, но во второй половине ротации севооборота это удобрение действует малоэффективно, так как оно уже провзаимодействовало с почвой на первой ступени ротации севооборота.

Известно также известковое удобрение, содержащее пористую известковую породу (SU №1239129, C05D 3/02, 1986) [1]. Это удобрение в отличие от приведенного выше состоит из более крупных (до 0,25 мм) кристаллических малорастворимых частиц, что позволяет ему быстро взаимодействовать с почвой на первой ступени ротации севооборота и, наоборот, его эффективность проявляется только ближе к середине и в конце ротации севооборота.

В связи с дефицитом и повышением рыночной стоимости традиционных мелиорантов в настоящее время все более актуальным вопросом является применение группы мелиорантов нетрадиционного происхождения, к которым в том числе относятся мелиоранты на основе отходов производства и потребления. Их основное преимущество заключается в низкой стоимости сырья,в пролонгированном действии и в доступности. Кроме того, превосходство этих мелиорантов относительно классических удобрений состоит в улучшении физико-химических показателей грунтов, оказывая долговременный эффект воздействия, что в свою очередь приводит к повышению почвенного плодородия. При этом зачастую эти мелиоранты по питательным свойствам и эффективности воздействия не уступают традиционным (https://fermer.ru/files/v2/forum/182721/rud.pdf Опубликовано 31.01.2002). К таким мелиорантам относятся и мелиоранты на основе отходов свеклосахарного производства.

Краснодарский край – крупнейший регион России по производству свекловичного товарного белого сахара. Поэтому здесь актуальна проблема утилизации отходов сахарного производства. Дефекат - фильтрационный осадок, образующийся на стадии очистки (сатурации) диффузионного сока сахарной свеклы, в результате фильтрации соков на пресс-фильтрах. В основном он состоит из CaCO₃ (до 75%), некоторого количества сахара, адсорбционных органических веществ, несахаров, которые в процессе обработки соков образуют с кальцием нерастворимые соединения или адсорбируются на поверхности CaCO₃. Дефекат является отходом свеклосахарного производства и нуждается в утилизации.

Общий выход дефеката составляет 10-12% от массы переработанной свеклы. Химический состав дефеката дает возможность рассматривать его не только как известковое, но и как комплексное удобрение. С 40 т/га дефеката вносится: N₁₂₀P₁₀₀K₁₈₀; 0,06-0,12 кг/га цинка, что при средней обеспеченности почвы этим элементом питания удовлетворяет ее потребность только на 30%; 0,44-0,48 кг/га меди. При недостатке этого элемента в почве эта доза составляет 1/4 рекомендуемой нормы. Больше с 40 т/га дефеката поступает Mn, Co, Pb, что превышает рекомендуемую норму и требует контроля за их накоплением в почве.

Известно известковое удобрение, включающее 50 мас.% карбоната кальция химического синтеза и 50 мас.% дефеката (Шиян П.Н. и др. «Новое известковое удобрение» // Сахарная свекла, 1993 - 6 - стр.13-15).

Недостатком известного удобрения является то, что количественное соотношение компонентов в известном удобрении не обеспечивает положительного сочетания преимуществ, имеющихся у отдельно применяемых компонентов, - быстрое начальное действие карбоната кальция химического синтеза и сильное последействие дефеката.

Известно известковое удобрение для кислых почв и осолодевающих солонцовых почв (патент №2446133, заявка: 2010127517; МПК C05D 3/02, C05D 5/00, C05F 5/00. Опубликовано 27.03.2012) [2], представляющее собой мелиорант в виде содержащего карбонат кальция дефеката. Дефекат представляет собой фильтрационный осадок свеклосахарного производства. Используют дефекат химической формулы CaCO₃+MgCO₃ в виде рассыпчатого порошка с фракцией до 5,0 мм и 45 мас.% и с содержанием органического вещества 20 мас.% при влажности 20%; pH 7,8-9,0.

Известный мелиорант в указанном составе находится в порошковом рассыпчатом состоянии с фракцией до 5,0 мм.

Известно, что, если частицы CaCO₃ измельчены слишком крупно, они не растворяются в почве вместе с питательными веществами сельскохозяйственных удобрений. Если CaCO₃ измельчить до состояния, необходимого для растворения, из-за его гигроскопических свойств он затвердевает или слеживается. В то же время порошковое, рассыпчатое состояние известного мелиоранта приводит к его распылению и уносу частиц в ветренную погоду при внесении в почву или при хранении.

Кроме того, известный мелиорант содержит 20 мас.% органического вещества, в котором бульшую часть составляет сахар (сахароза), что свидетельствует о недостаточной фильтрации продукта сахарного производства, в результате чего в осадок-дефекат переходит значительное количество сахарозы.

При этом такая высокая доля органического вещества в составе мелиоранта не свидетельствует о высоких питательных свойствах известного мелиоранта как удобрения, поскольку сахароза не является удобрением. Известно, что корнями растения усваивают ионы (катионы и анионы) из почвенного раствора, а также из почвенных коллоидов. При этом азот поглощается в виде анионов NO3 - и катионов NH4 + (бобовые способны усваивать из атмосферы и молекулярный азот). Фосфор и сера поглощаются в форме анионов НРО4 -2, РО4 -3, Н2РО4 -, SO4 -2; калий, кальций, магний, натрий, железо – в виде катионов К+, Са2+, Mg2+, Na+, Fe3+, микроэлементы – в виде анионов и катионов. Кроме этих элементов корни растений способны поглощать из почвы СО₂ (до 5 % от общего его потребления).

Известен способ получения известкового удобрения по патенту№ 2446133 [2] путем измельчения исходного сырья, полученного из фильтрационного осадка свеклосахарного производства, до порошкового рассыпчатого состояния. Пример производства известкового удобрения на конкретной линии приведен в описании изобретения.

Влажный материал (дефекат - фильтрационный осадок) подается в расходный бункер по ленточному конвейеру, а затем в топочно-сушильный агрегат. Из сушилки сухой материал попадает в приемную воронку охладителя, где происходит снижение температуры материала. Отходящий воздух (пары) из охладителя отводится с помощью вытяжного вентилятора. Из охладителя, элеватором через распределитель с перекидным клапаном материал подается на грохота, где разделяется на фракции: размером 0,0-5,0 мм и размером более 5,0 мм. Некондиционный материал возвращается на досушку. Рабочая фракция размером 0,0-5,0 мм накапливается в бункере-накопителе. Фракция более 5,0 мм сбрасывается в отвал. Управление линией сушки для приведения конечного продукта до влажности не более 20%, охлаждения и классификации материала осуществляется оператором с пульта управления. Из бункера-накопителя материал поступает на установки для затаривания мешков типа биг-бэг. Установки оборудованы автономными пультами управления.

Таким образом, отличительными признаками способа получения известного мелиоранта [1] являются: сушка влажного исходного материала с pH 7,8-9,0 до влажности не более 20%, охлаждение, разделение на фракции высушенного материала до порошкового рассыпчатого состояния с фракцией до 5,0 мм, накопление материала с рабочей фракцией до 5,0 мм, выгрузка и транспортировка, при этом управление линией сушки для приведения конечного продукта до влажности не более 20%, охлаждения и классификации материала осуществляется оператором с пульта управления.

Известен способ получения отхода-дефеката свеклосахарного производства (см. https://promzn.ru/pishhevaya-promyshlennost/proizvodstvo-sahara-iz-saharnoj-svekly.html. Опубликовано 12.08.2017) [3].

Изготовление сахара-песка является технологическим процессом, состоящим из нескольких ступеней.

На заводе происходит финишная мойка сырья с последующей обработкой раствором хлорной извести – 150 гр. на 1 т свеклы. Вода используется холодная (до 18°С), чтобы не допустить потери сахарозы из плодов. Корнеплоды ленточным конвейером, на которых они обдуваются воздухом для удаления влаги, взвешивают и направляют в сборные бункера.

Стружку из свеклы после взвешивания направляют в диффузионную установку для обессахаривания горячей водой. В результате получается жом и диффузионный сок, содержащий около 15% сахара, 2% «несахаров» и до 3 гр./л мезги. Сок фильтруют от мезги и с помощью извести очищают от осадка (солей кислот, белков и пектина).

Реакция раствора при этом достигает значений рН 12,2 – 12,4, то есть раствор становится щелочным. При этом нейтрализуются органические кислоты, выпадают в осадок белки. Прочие нежелательные примеси также вступают в реакцию. Продукты реакции либо осаживаются тут же, либо удаляются на следующем этапе – этапе сатурации, то есть насыщения раствора углекислым газом. При этом образуется мелкодисперсная взвесь карбоната кальция (обычного мела), который поглощает окрашивающие примеси.

Этот процесс проходит в два этапа – преддефекация и дефекация.

Чтобы дефекованный сок очистить от извести, он направляется на первую сатурацию. В сатураторе его обрабатывают углекислым газом. Известь переходит в углекислый кальций и осаждается вместе с несахарами. Сатурированный сок освобождают от осадка с помощью механических фильтров, в результате получают дефекат.

Диффузионный сок направляют на дальнейшую обработку до получения сахара.

По совокупности признаков известный способ [3] является наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению: Способ получения известкового удобрения - мелиоранта для кислых почв, полученного из фильтрационного осадка -дефеката свеклосахарного производства первой стадии сатурации.

Технической задачей является наиболее полная утилизация доступного отхода-дефеката свеклосахарного производства с возможностью его полезного использования в сельском хозяйстве.

Техническим результатом является расширение ассортимента известковых удобрений-мелиорантов для кислых почв, полученных из фильтрационного осадка -дефеката свеклосахарного производства первой стадии сатурации в виде влажной однородной массы, с низким содержанием органического вещества.

Технический результат достигается тем, что известковый мелиорант для кислых почв в виде содержащего карбонат кальция дефеката-отхода свеклосахарного производства первой стадии сатурации, полученного в виде влажной, однородной массы, с массовой долей влаги -не менее 30%; при значении рН 10,8-11,0; с химической формулой CaCO₃+MgCO₃, причем суммарная массовая доля карбонатов кальция и магния (CaCO₃+MgCO₃ ) в пересчете на СаСО₃ -не менее 40%; с содержанием активного действующего вещества карбоната кальция (СаСО₃₎ - не менее 28%; массовая доля органического вещества -не менее 8,6%; массовая доля азота (N), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,21 %; массовая доля фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,89%; массовая доля калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,06%.

Техническим результатом является также способ получения известкового мелиоранта для кислых почв из фильтрационного осадка -дефеката свеклосахарного производства первой стадии сатурации в виде влажной однородной массы, с низким содержанием органического вещества.

Технический результат достигается тем, что способ получения известкового удобрения-мелиоранта для кислых почв из фильтрационного осадка -дефеката свеклосахарного производства первой стадии сатурации включает в себя:

получение диффузного сока из сахарной свеклы, очистку диффузного сока известью, сатурацию, сгущение диффузного сока, отделение дефеката от сахара, при этом согласно изобретению дополнительно включает:

обработку нагретого до 55-58 °С диффузионного сока известью в виде известкового молока с плотностью 1,18-1,22 г/см³, и сатурацией полученного раствора газом СО₂ с доведением щелочности до 0,15-0,20% СаО, соответствующей рН 10,8-10,9;

с последующей обработкой диффузионного сока известковым молоком в холодном дефекаторе с показателем щёлочности сока 0,7-0,8 % СаО к массе свеклы;

с последующим подогревом сока до 87-90 °С и подачей на горячую дефекацию и обработкой известковым молоком для доведения щелочности до 1,0-1,2 %СаO;

с последующей дополнительной нейтрализацией извести дефекованного сока сатурационным газом (СО₂) до щелочности 0,08-0, 11 %СаO, соответствующей рН 10,8-11,0, с последующей подачей сока в дегазатор, где происходит удаление остатка СО₂, откуда сок распределяется на декантаторы-отстойники, где осуществляется разделение очищенного сока на осветленный сок-декантат и сгущенную суспензию осадка очищенного сока и сгущенную суспензию осадка с рН 10,8-11,0, при этом суспензия непрерывно отбирается в сборник суспензии, и насосом подаётся на пресс-камерные фильтры, работающие в автоматическом режиме;

с последующей промывкой суспензии водой с целью получения низкого содержания органических веществ в осадке;

с последующим прессованием и продувом сухим сжатым воздухом до установленного содержания сухих веществ и влажности выгружаемого из фильтр-пресса осадка;

с получением на выходе известкового мелиоранта с органолептическими показателями:

внешний вид - однородная, влажная пластичная масса с массовой долей влаги не менее 30 %,

цвет - серый,

запах - специфический, без посторонних запахов,

с рН 10,8-11,0, с химической формулой CaCO₃+MgCO₃, с суммарной массовой долей карбонатов кальция и магния (CaCO₃+MgCO₃ ) в пересчете на СаСО₃, не менее 40%; с содержанием активного действующего вещества карбоната кальция(СаСО₃₎ -не менее 28%; массовой долей органического вещества -не менее 8,6%; массовой долей азота (N), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,21 %; массовой долей фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,89%; массовой долей калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,06%.

На приведенной схеме показана технологическая линия для получения заявляемого известкового мелиоранта.

1. Мешалка чистого известкового молока.

2. Насос известкового молока.

3. Гребенка (коллектор) известкового молока.

4. Преддефекатор.

5. Дефекосатуратор.

6. Холодный дефекатор.

7. Насос с холодного дефекатора.

8. Подогреватель сока перед горячей дефекацией.

9. Горячий дефекатор.

10. Аппарат I сатурации.

11. Сборник-дегазатор.

12. Декантатор сока 1 сатурации

13. Сборник осветленного сока

14. Сборник суспензии.

15. Насос суспензии на пресс-камерный фильтр (ПКФ).

16. Пресс-камерный фильтр ПКФ.

17. Транспортер дефеката.

Осуществление изобретения.

Известковый мелиорант, являясь побочным продуктом производства сахара из сахарной свёклы, представляет собой химический мелиорант, насыщающий почву азотом, фосфором, калием, ионами кальция.

Заявляемый известковый мелиорант, полученный из фильтрационного осадка- дефеката свеклосахарного производства первой стадии сатурации представляет собой влажную, однородную массу, с массовой долей влаги не менее 30%; рН 10,8-11,0, с химической формулой CaCO₃+MgCO₃, с суммарной массовой долей карбонатов кальция и магния в пересчете на CaCO₃, составляющей не менее 40%; с содержанием активного действующего вещества карбонат кальция -не менее 28%, массовой долей органического вещества -не менее 8,6%; %; массовой долей азота (N), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,21 %; массовой долей фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,89%; массовой долей калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,06%.

Дефекат - фильтрационный осадок, образующийся на стадии очистки (сатурации) диффузионного сока сахарной свеклы, в результате фильтрации соков на пресс-фильтрах. В основном он состоит из CaCO₃, некоторого количества сахара, адсорбционных органических веществ, несахаров, которые в процессе обработки соков образуют с кальцием нерастворимые соединения или адсорбируются на поверхности CaCO₃.

Пример конкретного выполнения заявляемого известкового мелиоранта приведен ниже.

Известковый мелиорант вырабатывается однородной, влажной массой и соответствует органолептическим показателям:

внешний вид - однородная масса; цвет- серый; запах - специфический, без посторонних запахов.

По физико-химическим показателям известковый мелиорант соответствует значениям, указанным в таблице 1.

Таблица 1

№пп Определяемый показатель и единицы измерения количество 1 Массовая доля влаги, %, не менее 30,0 2 Суммарная массовая доля карбонатов кальция и магния, %, не менее 40,0 3 Активно действующее вещество (АДВ - карбонат кальция) дефеканта, %, не менее 28,0 4 массовая доля органического вещества, % не менее 8,6 5 массовая доля азота (N), в пересчете на сухое вещество, % не менее 0,21 6 массовая доля фосфора (Р₂О₅), в пересчете на сухое вещество, % не менее 0,89 7 массовая доля калия (К₂О ), в пересчете на сухое вещество, % не менее 0,06

Процесс производства известкового удобрения-мелиоранта для кислых почв в общем случае включает в себя получение диффузного сока из сахарной свеклы, очистку диффузного сока известью, сатурацию, сгущение диффузного сока, отделение дефеката от сахара. Для получения известкового удобрения-мелиоранта – дефеката с заявляемыми признаками обработку нагретого до 55-58 °С диффузионного сока известью в виде известкового молока с плотностью 1,18-1,22 г/см³, и сатурацией полученного раствора газом СО₂ с доведением щелочности до 0,15-0,20% СаО;

с последующей обработкой диффузионного сока известковым молоком в холодном дефекаторе с показателем щёлочности сока 0,7-0,8 % СаО к массе свеклы;

с последующим подогревом сока до 87-90 °С и подачей на горячую дефекацию и обработкой известковым молоком для доведения щелочности до 1,0-1,2 %СаO;

с последующей дополнительной очисткой от извести дефекованного сока сатурационным газом (СО₂) до щелочности 0,08-0, 11 %СаO;

с последующей подачей очищенного от извести сока в дегазатор, где происходит удаление СО₂, откуда сок распределяется на два декантатора-отстойника, где осуществляется разделение очищенного сока на осветленный сок-декантат и сгущенную суспензию осадка очищенного сока, при этом суспензия непрерывно отбирается в сборник суспензии, и насосом подаётся на пресс-камерные фильтры, работающие в автоматическом режиме;

с последующей промывкой суспензии водой с целью получения низкого содержания органических веществ в осадке;

с последующим прессованием и продувом сухим сжатым воздухом до установленного содержания сухих веществ и влажности выгружаемого из фильтр-пресса осадка;

с получением на выходе известкового мелиоранта с органолептическими показателями:

внешний вид - однородная, влажная пластичная масса с массовой долей влаги не менее 30 %,

цвет - серый,

запах - специфический, без посторонних запахов,

с рН 10,8-11,0, с химической формулой CaCO₃+MgCO₃, с суммарной массовой долей карбонатов кальция и магния (CaCO₃+MgCO₃ ) в пересчете на СаСО₃, не менее 40%; с содержанием активного действующего вещества карбоната кальция(СаСО₃₎ -не менее 28%; массовой долей органического вещества -не менее 8,6%; массовой долей азота (N), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,21 %; массовой долей фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,89%; массовой долей калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,06%.

Более детально получение заявляемого известкового мелиоранта описано ниже, в разделе «Способ получения известкового удобрения-мелиоранта для кислых почв в виде содержащего карбонат кальция дефеката-отхода свеклосахарного производства первой стадии сатурации».

Способ получения известкового удобрения-мелиоранта для кислых почв в виде содержащего карбонат кальция дефеката-отхода свеклосахарного производства первой стадии сатурации.

Получение известкового удобрения-мелиоранта в виде дефеката-отхода свеклосахарного производства в общем случае включает в себя получение диффузного сока из сахарной свеклы, очистку диффузного сока известью, сатурацию, сгущение диффузного сока, отделение дефеката от сахара.

Для производства заявляемого известкового мелиоранта применяют следующее сырьё:

- сахарная свекла по ГОСТ 33884-2016;

- камень известняковый (известняк) Хаджохского месторождения ТУ 5744- 003-00499086-2006 с изм.1;

- уголь антрацит, марки АО по ТУ завода-производителя.

Ниже рассматривается пример способа производства известкового мелиоранта на конкретной линии свеклосахарного производства (фиг.1).

Одной из основных стадий производства сахара является очистка сырого свекловичного сока от различных примесей, которые препятствуют дальнейшей концентрации и кристаллизации сахарозы, что необходимо для получения белого сахара. Одну из стадий очистки называют «дефекацией» в случае использования негашёной извести, которая используется в подавляющем большинстве случаев.

На диффузионных установках происходит основной процесс – вымывание сахара из измельченного материала. Стружка сахарной свеклы обрабатывается горячей водой и отдает в раствор сахар и другие растворимые вещества. Диффузионный сок, который получен после диффузии, представляет собой поликомпонентную систему, содержащую сахарозу и несахара, представленные редуцирующими сахарами, аминокислотами, амидами кислот, слабыми азотными основаниями, солями органических и неорганических кислот, а также растворимыми белковыми, пектиновыми веществами.

Известь (СаО) и сатурационный газ, используемые при очистке диффузионного сока, получают непосредственно на сахарном заводе путем обжига известкового камня в вертикальных известково-обжигательных печах, обожженную известь отбирают снизу, а сатурационный газ ­ из верхней части печи через коллектор. Известь добавляется в виде известкового молока. Гашение извести, очистку известкового молока производят следующим образом: в известегасильный аппарат подаются обожженная известь и вода, при контакте извести с водой происходит экзотермическая реакция, в результате которой куски обожженной извести превращаются сначала в рыхлую массу гидроксида кальция, а при избытке воды в суспензию. Далее гашеную известь разбавляют водой и получают известковое молоко. Оптимальная плотность известкового молока составляет 1,18-1,22 г/см3. Полученное известковое молоко поступает в мешалку чистого известкового молока (1), а затем насосом (2) через коллектор (3) известкового молока распределяется по дальнейшим устройствам (фиг.1).

Диффузионный сок со сборника насосом подают через скоростные подогреватели (не показаны) для повышения его температуры до 55-58 °С в преддефекатор (4). При данной температуре белки сворачиваются и не выделяются из свеклы.

Известковое молоко с плотностью 1,18-1,22 и диффузионный сок подаются раздельно. Известковое молоко имеет невысокую плотность, т.к. слишком большая концентрация приводит к быстрой коагуляции коллоидных веществ и образованию трудно отделимых осадков. Щёлочность диффузионного сока после преддефекатора (4) составляет 0,2- 0,25 % СаО по фенолфталеину, соответствующая рН 10,8-11,2.

В заявляемом способе контроль наличия СаО в соке ведут по щёлочности, как наиболее информативном контроле, характеризующем наличие СаО.

Из преддефекатора (4) сок самотёком поступает в дефекосатуратор (5). Дефекосатуратор (5) предназначен для обработки преддефекованного сока, предварительно подщелоченного известковым молоком, сатурационным газом (СО₂).

В результате воздействия углекислоты на свободную известь щелочность сока на этом этапе сатурации снижается до 0,15-0,20% СаО на выходе из дефекосатуратора (5) (рН 10,8-10,9). При этом происходит постепенная нейтрализация извести.

Количество подаваемого известкового молока в дефекосатуратор (5) на подщелачивание, определяется разностью щёлочности сока после дефекосатуратора и преддефекованного сока, по метилоранжу и должна составлять 0,2-0,30 %.

После дефекосатурационной обработки сок самотёком поступает в холодный дефекатор (6). Сюда же подаётся известковое молоко в соотношении с количеством поступающего сока. Щёлочность сока после холодного дефекатора (6) составляет 0,7-0,8 % СаО к массе свеклы.

После холодного дефекатора (6) сок насосом (7) подается на подогреватели (8), где подогревается до температуры 87-90 °С, а затем - на горячую дефекацию в горячий дефекатор (9). На всасывающий насос подводится известковое молоко в количестве, необходимом для доведения щелочности до 1,0-1,2 %СаO. В результате белки и другие вещества, которые находятся в диффузионном соке, выпадают в осадок. На данном этапе проводится более глубокая очистка от примесей, после чего сок снова отправляется на фильтрацию.

Дефекованный сок из котла горячей дефекации (9) поступает в котел первой сатурации (10), где обрабатывается сатурационным газом (СО₂) до щелочности
0,08-0, 11 %СаO, соответствующей рН 10,8-11,0.

Таким образом нейтрализуется известь, сок насыщается диоксидом углерода, который вступает в химическую реакцию с известью, образуя углекислый кальций, который и выпадает в осадок, поглощая при этом различные загрязнители.

Затем сок поступает в сборник- дегазатор (11), где происходит дегазация – удаление остатка СО₂, оттуда распределяется на два декантатора-отстойника (12), где осуществляется разделение сока после сатурации на осветленный сок (декантат) и сгущенную суспензию осадка.

Осветленный сок после декантаторов (12) поступает в сборник фильтрованного (осветленного) сока (13) и идет на дальнейшую обработку, а осадок в виде суспензии с рН 10,8-11,0 непрерывно отбирается в сборник суспензии (14).

Осадок-суспензия насосом (15) подаётся на пресс-камерные фильтры (16) в количестве, не менее трех, работающие в автоматическом режиме. Пропускная способность каждого фильтра по суспензии 20 м3/час.

Суспензия под напором подается внутрь пакета плотно прижатых друг к другу фильтровальных плит, обтянутых фильтровальной тканью. В образовавшихся камерах на поверхности ткани накапливается твердый осадок, а жидкий фильтрат просачивается сквозь ткань и отводится из фильтра. Периодически производится раскрытие пакета плит и осадок удаляется.

Суспензия промывается водой с целью получения по возможности низкого содержания органических веществ, не менее 8,6%, в т. ч. сахарозы в осадке. Промой направляется в сборник промоя (не показан) и на дальнейшую обработку. Далее осадок обезвоживается за счёт окончательного прессования и за счёт сухого продува сжатым воздухом до установленного содержания сухих веществ: %; массовая доля азота (N), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,21 %; массовая доля фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,89%; массовая доля калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,06%, и понижения влажности выгружаемого из фильтр-пресса осадка до 30%.

На выходе из пресс-камерного фильтра (16) получают известковый мелиорант с органолептическими показателями:

внешний вид - однородная масса; цвет- серый; запах - специфический, без посторонних запахов,

влажная пластичная масса с массовой долей влаги не менее 30 %,

с рН 10,8-11,0,

с химической формулой CaCO3+MgCO3,

с суммарной массовой долей карбонатов кальция и магния в пересчете на СаСО₃, составляющей не менее 40%;

с содержанием активного действующего вещества карбонат кальция-не менее 28%; массовой долей органического вещества -не менее 8,6%;

массовой долей азота (N), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,21 %;

массовой долей фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,89%; массовой долей калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,06%.

Фильтр-прессовый осадок (дефекат) выгружается на транспортер (17) из пресс-камерного фильтра (16).

Транспортёром мелиорант-дефекат поступает в автотранспорт, после чего перевозится автотранспортом на площадку хранения мелиоранта-дефеката.

Заявляемым изобретением достигается технический результат:

полученное известковое удобрение- мелиорант предназначено для использования на кислых почвах:

содержит повышенное содержание влаги- до 30%, что не позволяет ему затвердевать или слеживаться при хранении или внесении в почву, и в то же время представлять собой однородную массу, исключающую возможность ее распыления и уноса частиц в ветренную погоду;

имеет рН 10,8-11,0, который находится в оптимальном диапазоне pH для известкования кислых почв, для обработки всех сельскохозяйственных культур на песчаных и супесчаных почвах, глинистых и торфяно-болотных почвах;

химический состав дефеката позволяет использовать его не только как известковое, но и как комплексное удобрение с высокой суммарной массовой долей карбонатов кальция и магния в пересчете на СаСО₃, составляющей не менее 40%, причем содержание активного действующего вещества карбонат кальция-не менее 28%;

с массовой долей азота (N), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,21 %;

с массовой долей фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,89%;

с массовой долей калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество -не менее 0,06%;

с низким содержанием органического вещества, преимущественно сахарозы - массовой долей не менее 8,6%, что свидетельствует о качественной очистке продукта свеклосахарного производства.

Таким образом, решена поставленная техническая задача наиболее полная утилизация доступного отхода-дефеката свеклосахарного производства с возможностью его полезного использования в сельском хозяйстве.

Промышленная применимость.

Известковый мелиорант предназначается к использованию в сельскохозяйственном производстве, рекомендуется к использованию на территории Российской Федерации в качестве органо­минерального удобрения почв, вырабатывается в свеклосахарном производстве при дефекации свекловичного сока.

Предназначен для применения в качестве химического мелиоранта для известкования кислых почв на территории Российской Федерации. Обрабатываемые кулътуры и объекты воздействия: все культуры (песчаные и супесчаные почвы), все культуры (глинистые и торфяно-болотные почвы).

Использование заявляемого мелиоранта в качестве питательной подкормки способствует улучшению физико-химических характеристик грунта, увеличению содержания в нем органических соединений. Увеличивает количество азота, кальция и магния, содержит в достаточных количествах цинк и медь, которые являются необходимыми микроэлементами для развития сельскохозяйственных растений. Данный агрохимикат увеличивает биологическую активность грунта, улучшает азотное питание сельхозкультур, способствует эффективному усвоению минеральных составов и органики.

Ориентировочные дозы, сроки и способы внесения заявляемого мелиоранта в сельскохозяйственном производстве: все культуры (песчаные и супесчаные почвы) - известкование кислых почв из расчета 7-13 т/га; все культуры (глинистые и торфяно-болотные почвы) - известкование кислых поч.в из расчета 9-16 т/га.

Дозы агрохимиката могут корректироваться в зависимости от показателя АДВ, вида культуры, технологии ее выращивания, планируемого урожая, показателей кислотности и механического состава почвы с учетом требований и рекомендаций, установленных ГОСТ 34102-2017 «Удобрения органические на основе органогенных отходов растениеводства и предприятий, перерабатывающих растениеводческую продукцию. Технические условия».

Препарат заделывают в грунт примерно на 0,2 м.

При внесении агрохимиката почва обогащается кальцием и магнием; потребность растений в этих элементах обеспечивается полностью. Улучшение питания растений азотом и зольными элементами связано также с тем, что на известкованных почвах растения развивают более мощную корневую систему, способную больше усваивать питательных веществ из почвы.

Эффективность применения заявляемого мелиоранта изучена заявителем в ходе отдельных испытаний на сельскохозяйственных культурах, в результаье которых установлено его позитивное влияние на агрохимические показатели почв, а также на урожайность сельскохозяйственных культур и качество выращенной продукции.

Эффективность известкования зависит от кислотности почв: чем выше кислотность, тем острее потребность в известковании и больше прибавки урожая. Агрохимические испытания показали, что при известковании возрастает не только урожайность зерновых, но и повышается качество урожая -увеличивается содержание крахмала, изменяется в позитивном направлении фракционный состав белков и качество клейковины, определяющий хлебопекарные качества муки.

Под влиянием известкования возрастает использование растениями питательных веществ почвы и удобрений и значительно повышается урожайность сельскохозяйственных культур. На основании многочисленных опытов установлено, что этот прием на средне- и сильнокислых дерново­подзолистых почвах увеличивает урожайность озимой пшеницы на 3-7 ц, ржи, яровой пшеницы, ячменя на 2-5 ц, клеверного сена на 8-15 ц и больше, сахарной, кормовой свеклы и капусты на 40-100 ц, кукурузы (зеленая масса) на 30-70 ц, картофеля на 10-20 ц на 1 га. При известковании сильнокислых почв урожайность повышается в большей степени, чем средне- и слабокислых, и прибавки урожая возрастают с повышением нормы извести.

Известь медленно растворяется и взаимодействует с почвой, действие ее проявляется постепенно, поэтому эффект от известкования достигает максимума на второй-третий год.

При внесении полной дозы положительное действие извести на урожай проявляется в течение 8-10 лет. За это время каждая тонна извести дает общую прибавку урожайности всех выращиваемых культур, равную в пересчете на зерно 12-15 ц на 1 га.

Изобретение позволяет снизить кислотность почв и утилизировать доступный отход с возможностью его полезного использования в сельском хозяйстве.

Источники информации.

1. Авторское свидетельство СССР №1239129. Известковое удобрение (заявка №3648631, C05D 3/02; опубликовано: 23.06.1986).

2. Патент РФ №2446133 Известковое удобрение (Заявка: 2010127517; МПК C05D 3/02, C05D 5/00, C05F 5/00. Опубликовано 27.03.2012) не действует.

3. Интернет- ресурс https://promzn.ru/pishhevaya-promyshlennost/proizvodstvo-sahara-iz-saharnoj-svekly.html. Процесс получения сахара. Опубликовано 12.08.2017.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к известковым химическим мелиорантам, вырабатываемым в свеклосахарном производстве при дефекации свекловичного сока. Способ получения известкового удобрения-мелиоранта для кислых почв из фильтрационного осадка - дефеката свеклосахарного производства включает получение диффузного сока из сахарной свеклы, очистку диффузного сока известью, сатурацию, сгущение диффузного сока, отделение дефеката от сахара. Обработку нагретого до 55-58 °С диффузионного сока ведут известью в виде известкового молока с плотностью 1,18-1,22 г/см³, с сатурацией полученного раствора газом СО₂, с доведением щелочности до 0,15-0,20% СаО, соответствующей рН 10,8-10,9. Осуществляют последующую обработку диффузионного сока известковым молоком в холодном дефекаторе с показателем щёлочности сока 0,7-0,8 % СаО к массе свеклы, подогрев сока до 87-90 °С, подачу на горячую дефекацию и обработку известковым молоком для доведения щелочности до 1,0-1,2 % СаO, дополнительную очистку от извести дефекованного сока сатурационным газом СО₂ до щелочности 0,08-0,11 % СаO, соответствующей рН 10,8-11,0, подачу сока в дегазатор, где происходит удаление остатка СО₂. После чего сок распределяется на декантаторы-отстойники, где осуществляется разделение очищенного сока на осветленный сок-декантат и сгущенную суспензию осадка с рН 10,8-11,0, при этом суспензия непрерывно отбирается в сборник суспензии и насосом подаётся на пресс-камерные фильтры, работающие в автоматическом режиме. Суспензию промывают водой, с последующим прессованием и продувом сухим сжатым воздухом до установленного содержания сухих веществ и влажности не менее 30 % выгружаемого из фильтр-пресса осадка. Получают на выходе известковое удобрение-мелиорант в виде однородной, влажной, пластичной массы, с рН 10,8-11,0, с химической формулой CaCO₃+MgCO₃, с суммарной массовой долей карбонатов кальция и магния, в пересчете на СаСО₃ - не менее 40 %, с содержанием активного действующего вещества карбоната кальция - не менее 28 %, массовой долей органического вещества - не менее 8,6 %, массовой долей азота (N), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,21 %, массовой долей фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,89 %, массовой долей калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,06 %. Техническим результатом является наиболее полная утилизация доступного отхода - дефеката свеклосахарного производства с возможностью его полезного использования в сельском хозяйстве. 1 ил., 1 табл.

Способ получения известкового удобрения-мелиоранта для кислых почв из фильтрационного осадка - дефеката свеклосахарного производства, включающий получение диффузного сока из сахарной свеклы, очистку диффузного сока известью, сатурацию, сгущение диффузного сока, отделение дефеката от сахара,

отличающийся тем, что

обработку нагретого до 55-58 °С диффузионного сока ведут известью в виде известкового молока с плотностью 1,18-1,22 г/см³, с сатурацией полученного раствора газом СО₂ с доведением щелочности до 0,15-0,20 % СаО, соответствующей рН 10,8-10,9;

с последующей обработкой диффузионного сока известковым молоком в холодном дефекаторе с показателем щёлочности сока 0,7-0,8 % СаО к массе свеклы;

с последующим подогревом сока до 87-90 °С и подачей на горячую дефекацию и обработкой известковым молоком для доведения щелочности до 1,0-1,2 % СаO;

с последующей дополнительной очисткой от извести дефекованного сока сатурационным газом СО₂ до щелочности 0,08-0,11 % СаO, соответствующей рН 10,8-11,0, с последующей подачей сока в дегазатор, где происходит удаление остатка СО₂, откуда сок распределяется на декантаторы-отстойники, где осуществляется разделение очищенного сока на осветленный сок-декантат и сгущенную суспензию осадка с рН 10,8-11,0, при этом суспензия непрерывно отбирается в сборник суспензии, и насосом подаётся на пресс-камерные фильтры, работающие в автоматическом режиме;

с последующей промывкой суспензии водой с целью получения низкого содержания органических веществ не менее 8,6 %, в осадке;

с последующим прессованием и продувом сухим сжатым воздухом до установленного содержания сухих веществ, %: массовая доля азота (N), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,21; массовая доля фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,89; массовая доля калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,06, и влажности не менее 30 % выгружаемого из фильтр-пресса осадка;

с получением на выходе известкового мелиоранта с органолептическими показателями:

внешний вид - однородная, влажная, пластичная масса с массовой долей влаги не менее 30 %,

цвет - серый,

запах - специфический, без посторонних запахов,

с рН 10,8-11,0, с химической формулой CaCO₃+MgCO₃, с суммарной массовой долей карбонатов кальция и магния, в пересчете на СаСО₃ - не менее 40 %; с содержанием активного действующего вещества карбоната кальция - не менее 28 %; массовой долей органического вещества - не менее 8,6 %; массовой долей азота (N), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,21 %; массовой долей фосфора (Р₂0₅), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,89 %; массовой долей калия (К₂О), в пересчете на сухое вещество - не менее 0,06 %.