КАПСУЛИРОВАННОЕ ГРАНУЛИРОВАННОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2025 года по МПК C05G5/00 C05C9/00 C05D9/00 C05D3/00 

Группа изобретений относится к удобрениям и их производству, а именно, к гранулированию азотных удобрений, в частности к удобрениям, характеризуемым своей формой, и может быть использована при возделывании сельскохозяйственных культур.

Из существующего уровня техники известен способ получения медленнодействующих капсулированных удобрений (Патент RU 2224732 C1, 27.02.2004, C05G5/35), характеризующийся тем, что путем обработки гранул мочевины растворами силиката натрия и хлористого кальция при стехиометрическом соотношении компонентов с добавлением ингибитора уреазной активности, причём, в качестве ингибитора уреазной активности используют или гумат натрия, или гидрохинон, причем ингибитор уреазной активности вводят в количестве 0,002-0,08 мас.% в водный раствор силиката натрия, используемый в композиции для покрытия гранул.

Также из уровня техники известен способ способ получения медленнодействующих капсулированных удобрений (Патент RU 2732446 C1, 16.09.2020, C05G3/90, C05C9/00), характеризующийся тем, что путем обработки гранул мочевины растворами силиката натрия и хлористого кальция при стехиометрическом соотношении компонентов с добавлением ингибитора уреазной активности, причём, в качестве ингибитора уреазной активности используют парааминофенол, причем ингибитор уреазной активности вводят в количестве 0,002-0,08 мас. % в водный раствор силиката натрия, используемый в композиции для покрытия гранул.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения медленнодействующих удобрений (патент SU 1353767 A1, 23.11.1987, C05G3/00), характеризующийся тем, что путем обработки гранул раствором силиката натрия целью снижения скорости растворения и повышения прочности гранул, их дополнительно обрабатывают раствором хлористого кальция при стехиометрическом соотношении компонентов до образования покрытия в количестве 2,5-6,0% от массы удобрения, обработку ведут при 30-40°С.

Основным недостатком вышеописанных технических решений является повышенная скорость растворения и вероятность эффекта слёживания гранул удобрений между собой.

Техническим результатом заявляемой группы изобретений является повышение качественных характеристик гранулированных удобрений по обеспечению снижения скорости их растворения в почве, а также прочности и эффекта антислёживания упомянутых удобрений посредством получения капсулированием труднорастворимой оболочки для любых типов гранулированных удобрений.

Для достижения указанного технического результата предлагается способ производства капсулированного гранулированного удобрения и капсулированное гранулированное удобрение.

Способ производства капсулированного гранулированного удобрения состоит из следующих этапов: орошения исходного материала 26%-ным раствором силиката натрия; обработки материала водными растворами веществ; орошения материала раствором 33%-ным раствором хлорида кальция; сушки материала при температуре от 65 до 90°С; обработки материала поверхностными антислеживающими добавками.

В частности, упомянутые процессы орошения могут осуществляться механическим или пневматическим способом при интенсивном механическом перемешивании материала, а процесс сушки - в псевдоожиженном состоянии с наложением механических вибраций или без них.

Причем, упомянутый процесс сушки материала с наложением механических вибраций может осуществляться виброконвективным способом, а процесс сушки материала без наложения механических вибраций - сушкой в кипящем слое.

При этом в качестве исходного материала могут быть использованы гранулированные азотные или калийные удобрения, а в качестве водных растворов веществ могут быть использованы ингибиторы активности уреазы, или пестициды, или парааминофенол.

Кроме этого, после обработки материала поверхностными антислеживающими добавками могут осуществляться следующие этапы: его фасовка, упаковка и складирование.

Причем, процессы орошения и обработки материала водными растворами веществ могут осуществляться в аппарате псевдоожиженного слоя для периодических процессов, а процесс сушки с наложением механических вибраций - в вибросушилке.

Капсулированное гранулированное удобрение, полученное указанным способом, содержит в массе при расходе сырья на 1 кг неупакованной продукции 100-150 мг жидкого натриевого стекла, 20-50 мг хлористого кальция и 1000 мг поверхностных антислеживающих добавок.

Частный случай реализации способа производства капсулированного гранулированного удобрения и капсулированного гранулированного удобрение может быть выполнен следующим образом.

Способ производства капсулированного гранулированного удобрения, осуществляющийся при выполнении следующих этапов: орошения исходного материала 26%-м раствором силиката натрия; обработки материала водными растворами веществ; орошения материала раствором 33%-м раствором хлорида кальция; дополнительной обработки материала водными растворами веществ; сушки материала при температуре от 65 до 90°С; обработки материала поверхностными антислеживающими добавками.

Упомянутые процессы орошения могут осуществляться механическим или пневматическим способом при интенсивном механическом перемешивании материала, а процесс сушки - в псевдоожиженном состоянии с наложением механических вибраций или без них.

Причем, упомянутый процесс сушки материала с наложением механических вибраций может осуществляться виброконвективным способом, а процесс сушки материала без наложения механических вибраций - сушкой в кипящем слое.

При этом в качестве исходного материала могут быть использованы гранулированные азотные или калийные удобрения, а в качестве водных растворов веществ могут быть использованы ингибиторы активности уреазы, или пестициды, или парааминофенол.

Кроме этого, после обработки материала поверхностными антислеживающими добавками могут осуществляться следующие этапы: его фасовка, упаковка и складирование.

Причем, процессы орошения и обработки материала водными растворами веществ могут осуществляться в аппарате псевдоожиженного слоя для периодических процессов, а процесс сушки с наложением механических вибраций - в вибросушилке.

Капсулированное гранулированное удобрение, полученное указанным способом, содержит в массе при расходе сырья на 1 кг неупакованной продукции 100-150 мг жидкого натриевого стекла, 20-50 мг хлористого кальция и 1000 мг поверхностных антислеживающих добавок.

Предлагаемая группа изобретений используется следующим образом. Сам процесс получения капсулированного гранулированного удобрения может быть реализован с использованием известных конструкций аппаратов псевдоожиженного слоя для периодических процессов с вибросушилками. Вначале, на первом этапе осуществляют орошение исходного материала (гранулированные азотные, калийные удобрения) раствором силиката натрия с концентрацией 26% масс. Далее идёт обработка материала водными растворами веществ, например, ингибиторами активности уреазы, пестицидами и др., в зависимости от природно-климатических условий района применения продукта и баланса питательных веществ. После этого материал орошается 33%-ным раствором хлорида кальция, который, взаимодействуя с силикатом натрия, образует силикат кальция. Орошение ведётся механическим или пневматическим способом при интенсивном механическом перемешивании материала. На последнем этапе полученный материал высушивается при температуре от 65 до 90°С, избыточная влага удаляется и на поверхности гранул создается труднорастворимая в воде оболочка на основе силиката кальция. Сушка осуществляется в псевдоожиженном состоянии с наложением механических вибраций (виброконвективная сушка) либо без них (сушка в кипящем слое). На последней стадии продукт обрабатывается антислеживающими добавками. Расход сырья на 1 кг неупакованной капсулированного гранулированного удобрения представлен в таблице 1.

Указанный технический результат достигается за счет того, что, посредством упомянутого способа на материале удобрения получается труднорастворимая в воде оболочка на основе силиката кальция, в связи с чем, в 1,4-1,7 раза снижается скорость растворения полученного продукта, повышаются его прочностные характеристики и обеспечивается эффект антислёживания. Таким образом, реализуется пролонгированное высвобождение макро-микроэлементов удобрения, что в свою очередь обеспечивает постепенное - размеренное питание растений. Что в целом, позволяет снизить затраты на приобретение азотных удобрений в 2 раза, повысить урожайность на 10-15%, снизить уровень нитратов и нитритов (в готовом продукте - в 1,5 раза).

Рассмотрим реализацию заявляемого изобретения на примере капсулирования карбамида композиционными оболочками.

Приготовили раствор жидкого натриевого стекла с плотностью 1,268 г/см³, концентрация силиката натрия в растворе составила 26 % масс. Плотность водного раствора хлористого кальция 1,27 г/см³, концентрация хлорида кальция 33 % масс.

На тарельчатый гранулятор загрузили 2500 гр. гранул карбамида сорта 1 по ГОСТ 2081-2010. После установки скоростного режима вращения гранулятора включалась подача водного раствора жидкого натриевого стекла в механические форсунки. Общее время распыления раствора жидкого натриевого стекла составило 112 секунд. Объем раствора пошедшего на распыление составил 262 мл. Затем производили обработку гранул карбамида раствором хлористого кальция аналогично покрытию жидким натриевым стеклом. Общее время распыления раствора хлористого кальция составило 137 секунд. Объем раствора хлористого кальция составил 65 мл.

Общее количество внесенной влаги составило 246 гр. Доля растворенного карбамида составила 11,8%.

Процесс сушки гранул карбамида проводили следующим образом.

Лабораторную установке кипящего слоя разогревали до рабочей температуры (65°С), затем загружали гранулы карбамида. Масса загрузки составила 2500 гр. После загрузки гранул устанавливали рабочую скорость воздуха, обеспечивающую взвешивание слоя. Время сушки оценивалось по изменению температуры и влагосодержания газов на выходе из сушилки КС и составило 16 минут.

Характеристики конечного продукта:

Общая доля силиката кальция 3,01% масс;

Влажность - не более 0,22%;

Механическая прочность 350 г/гранулу.

Растворимость оценивалась содержанию аммиачного азота и нитрат-ионов в фильтрате по методике, приведенной в источнике: Козел Е.Г. Эффективность применения новой формы капсулированной мочевины под столовую свеклу на выщелочены черноземах Тюменской области. Дис. канд. с.-х. наук. Тюмень, 2004. - 143 с.

Снижение скорости растворения составило 43…56% по сравнению с некапсулированным карбамидом.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».

Таблица 1 Расход сырья для получения капсулированного гранулированного удобрения Наименование сырья Расход сырья на 1 кг неупакованной продукции, мг. Жидкое натриевое стекло 100-150 Хлористый кальций 20-50 Поверхностные антислеживающие добавки 1000

Пример реализации.

Процесс капсулирования карбамида композиционными оболочками проводили следующим образом.

Приготовили раствор жидкого натриевого стекла с плотностью 1,268 г/см³, концентрация силиката натрия в растворе составила 26% масс. Плотность водного раствора хлористого кальция 1,27 г/см³, концентрация хлорида кальция 33% масс.

На тарельчатый гранулятор загрузили 2500 гр. гранул карбамида сорта 1 по ГОСТ 2081-2010. После установки скоростного режима вращения гранулятора включалась подача водного раствора жидкого натриевого стекла в механические форсунки. Общее время распыления раствора жидкого натриевого стекла составило 112 секунд. Объем раствора пошедшего на распыление составил 262 мл. Затем производили обработку гранул карбамида раствором хлористого кальция аналогично покрытию жидким натриевым стеклом. Общее время распыления раствора хлористого кальция составило 137 секунд. Объем раствора хлористого кальция составил 65 мл.

Общее количество внесенной влаги составило 246 гр. Доля растворенного карбамида составила 11,8%.

Процесс сушки гранул карбамида проводили следующим образом.

Лабораторную установке кипящего слоя разогревали до рабочей температуры (65 °С), затем загружали гранулы карбамида. Масса загрузки составила 2500 г. После загрузки гранул устанавливали рабочую скорость воздуха, обеспечивающую взвешивание слоя. Время сушки оценивалось по изменению температуры и влагосодержания газов на выходе из сушилки КС и составило 16 минут.

Характеристики конечного продукта:

Общая доля силиката кальция 3,01% масс;

Влажность - не более 0,22%;

Механическая прочность 350 г/гранулу.

Растворимость оценивалась содержанию аммиачного азота и нитрат-ионов в фильтрате по методике, приведенной в источнике: Козел Е.Г. Эффективность применения новой формы капсулированной мочевины под столовую свеклу на выщелочены черноземах Тюменской области. Дис. канд. с.-х. наук. Тюмень, 2004. - 143 с.

Снижение скорости растворения составило 43-56% по сравнению с некапсулированным карбамидом.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Капсулированное гранулированное удобрение характеризуется тем, что оно содержит в качестве исходного материала гранулированный карбамид, а в качестве покрытия силикат натрия, хлорид кальция и поверхностные антислеживающие добавки, при расходе сырья на 1 кг карбамида используют 100-150 мг силиката натрия, 20-50 мг хлорида кальция и 1000 мг поверхностных антислеживающих добавок, при этом капсулирование карбамида осуществляют путем орошения 26%-ным раствором силиката натрия, обработки водными растворами веществ, в качестве которых используют ингибиторы активности уреазы, или пестициды, или парааминофенол, орошения 33%-ным раствором хлорида кальция, высушивания при температуре от 65 до 90°С, обработки поверхностными антислеживающими добавками. Изобретение позволяет повысить качественные характеристики гранулированных удобрений по обеспечению снижения скорости их растворения в почве, а также прочности и эффекта антислёживания упомянутых удобрений. 1 табл., 2 пр.

Капсулированное гранулированное удобрение, характеризующееся тем, что оно содержит в качестве исходного материала гранулированный карбамид, а в качестве покрытия силикат натрия, хлорид кальция и поверхностные антислеживающие добавки, при расходе сырья на 1 кг карбамида используют 100-150 мг силиката натрия, 20-50 мг хлорида кальция и 1000 мг поверхностных антислеживающих добавок, при этом капсулирование карбамида осуществляют путем орошения 26%-ным раствором силиката натрия, обработки водными растворами веществ, в качестве которых используют ингибиторы активности уреазы, или пестициды, или парааминофенол, орошения 33%-ным раствором хлорида кальция, высушивания при температуре от 65 до 90°С, обработки поверхностными антислеживающими добавками.