Способ получения жидкого гуминового удобрения

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных удобрений из гуматсодержащего сырья. Способ включает приготовление водной суспензии гуматсодержащего сырья, в том числе торфа, внесение в суспензию вещества - источника элементов питания растений, обработку полученной смеси щелочным агентом при перемешивании, отстаивание суспензии и отделение жидкой фазы. В качестве гуматсодержащего сырья дополнительно используют биогумус, и/или сапропель, и/или дефекат или их смесь в любом соотношении, а в качестве вещества - источника элементов питания растений - золу отходов сельскохозяйственного производства в количестве, обеспечивающем содержание в готовом удобрении калия не менее 15 г/л, фосфора не менее 15 г/л. Способ позволяет повысить содержание гуминовых кислот и элементов питания, повысить эффективность удобрения, упростить процесс его получения, а также обеспечить его микробиологическую безопасность. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных удобрений из гуматсодержащего сырья.

В последние годы производству жидких гуминовых удобрений уделяется особое внимание. Гуминовые удобрения содержат соли гуминовых кислот, элементы питания растений - азот, калий, фосфор, а также микроэлементы.

Соли гуминовых кислот не только ускоряют рост и развитие растений, но и выполняют важные экологические функции: увеличивают коэффициент использования минеральных удобрений и предотвращают их поверхностный смыв с полей и фильтрацию в нижележащие водоносные горизонты; улучшают качество конечной продукции растениеводства (в растениях снижается содержание нитратов, повышается содержание белка и витаминов и возрастает кормовая ценность), то есть делают продукцию экологически безопасной; оказывают благоприятное воздействие на почвы и тем самым сохраняют их экологическую буферность; будучи комплексонами, связывают тяжелые металлы, находящиеся в почве, и тем самым выводят их из биологического круговорота. Таким образом, гуминовые вещества выступают как катализаторы процессов жизнедеятельности растений.

Применение гуминовых удобрений приводит к следующим положительным результатам при выращивании растений: усилению роста корней; увеличению содержания хлорофилла и усилению фотосинтеза; повышенному поглощению питательных веществ из почвы и минеральных удобрений; повышению урожайности и сопротивляемости растений при экстремальных воздействиях среды, в частности температуры; снятию токсичного действия избытка пестицидов, минеральных удобрений и засоления; уменьшению лучевых поражений растений; повышению устойчивости растений к различным заболеваниям, что позволяет отказаться от применения ядохимикатов; улучшению структуры почв и продуктивному использованию влаги из почвы и осадков; регулированию кислотности почвы.

Известен способ получения гуматсодержащих соединений (Патент РФ №2118632, 5 МПК C 05 F 11/02, публ. 1998 г.) путем диспергирования исходного сырья (торфа или угля) водным раствором смеси гидроксида калия или натрия и карбоната калия и натрия, взятых в количестве в мас.% соответственно 0,5-4,0 и 3,0-8,0. Осадок непрореагировавшего торфа или угля отделяют фильтрацией, фильтрат обрабатывают кислотой до рН 2-4, при этом гуминовые кислоты выпадают в осадок. Полученную пульпу отделяют и сгущенный продукт обрабатывают гидроксидом калия до рН 7-8. В фугат добавляют гидроксиды и карбонаты калия или натрия и полученным раствором обрабатывают новую порцию исходного сырья для повышения концентрации готового продукта.

Недостатками способа являются многостадийность и энергоемкость.

Известен способ получения жидкого торфогуминового удобрения из предварительно приготовленного сухого торфогуминового удобрения (Патент РФ №2075466, 6 МПК C 05 F 11/00, публ. 1997 г.) путем его разведения водой в определенном соотношении.

Недостатками данного способа является многостадийность, а также получение продукта с невоспроизводимым качеством из-за влияния состава воды на биологическую активность препарата.

Известен также способ получения стимулятора роста «Гумикс» (Патент РФ №2007376, 5 МПК C 05 F 11/00, публ. 1994 г.), включающий добычу, сортировку и измельчение гуматсодержащих веществ (торф, бурый уголь, сапропель, растительный компост и т.д.) с последующей их обработкой щелочным агентом (КОН, NH₄OH, NaOH, сода), отделением жидкой, суспензированной или кашеобразной среды и обработкой полученной фракции азотосодержащими солями с последующим выпариванием. Перед использованием готовят базовый раствор из сухого препарата и воды.

Недостатком данного способа является энергоемкость и многостадийность.

Ближайшим по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения жидкого комплексного гуминового удобрения (Патент РФ №2015949, 5 МПК C 05 F 3/00; 11/02, публ. 1994 г.), предусматривающий приготовление водно-торфяной суспензии, обработку ее щелочным агентом при перемешивании, отстаивание суспензии и отделение жидкой фракции, добавление в последнюю вещества - источника элементов питания растений, в качестве последнего предлагается использовать сухой куриный помет и добавлять его в водно-торфяную суспензию перед ее обработкой щелочным агентом.

В способе, принятом за прототип, торф является источником, в основном, гуминовых кислот, хотя в нем содержится калия до 0,2%, азота до 3,8%, фосфора до 2%, а куриный помет - источником элементов питания, в нем содержится калия до 1,6%, азота до 4,9% и фосфора до 3,5%. В результате предложенного способа получения приготовленное жидкое торфогуминовое удобрение имеет следующий состав (г/л): азота (в пересчете на N-NH₄) - 5,2; фосфора (в пересчете на P₂О₅) - 14; калия (в пересчете на К₂О) - 14; гуминовых кислот - 4-6; остальное - вода.

Недостатками способа по прототипу является, во-первых, низкое содержание гуминовых кислот, что снижает биологическую эффективность получаемого удобрения, а во-вторых, использование в качестве вещества - источника элементов питания растений сухого куриного помета. Куриный помет - сырье, получаемое с птицефабрик, содержит посторонние примеси, кроме того, его элементный состав изменяется в зависимости от условий содержания и рациона кормления птицы, что усложняет процесс получения удобрения. Кроме того, использование куриного помета сопряжено с опасностью сохранения жизнеспособных форм сальмонелл, а также наличием семян сорняков (до 1000 шт/кг), яиц гельминтов (от 100 до 1000 шт/кг), яиц и личинок насекомых (например, мухи-медведки), нельзя полностью исключить и присутствие пестицидов

Технической задачей, положенной в основу предлагаемого изобретения, является увеличение содержания гуминовых кислот в удобрении, упрощение процесса, а также обеспечение микробиологической безопасности удобрения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения жидкого гуминового удобрения путем приготовления водной суспензии гуматсодержащего сырья, в том числе торфа, внесения в суспензию вещества - источника элементов питания растений, обработки полученной смеси щелочным агентом при перемешивании, отстаивании суспензии и отделении жидкой фазы в качестве гуматсодержащего сырья дополнительно используют сапропель, и/или дефекат, и/или биогумус или их смесь в любом соотношении, а в качестве вещества - источника элементов питания растений - золу отходов сельскохозяйственного производства: золу лузги подсолнечника, или лузги гречихи, или костры льна в количестве, обеспечивающем получение в готовом продукте калия не менее 15 г/л, фосфора не менее 15 г/л.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Гуматсодержащее сырье смешивают с водой при интенсивном перемешивании, добавляют в суспензию золу лузги подсолнечника, лузги гречихи или костры льна и твердую щелочь. Перемешивание полученной реакционной массы продолжают 10-12 часов, поддерживая рН суспензии 11,0-12,0 путем внесения (при необходимости) дополнительного количества щелочи. При этом происходит щелочная экстракция гуматсодержащего сырья с образованием гуминовых кислот и различных продуктов распада (полураспада) органических составляющих сырья. Затем суспензию отстаивают в течение 2-2,5 суток, жидкую фракцию отделяют от осадка. В предлагаемом способе гуматсодержащее сырье является не только основным источником гуминовых соединений. Торф, сапропель, биогумус, дефекат являются сложными многокомпонентными образованиями, содержащими целый комплекс минералов, органических соединений, микроэлементов.

Сапропель (донные отложения водоемов) состоит из воды - не менее 60 мас.%, зольной части (песок, глина, карбонаты, фосфаты, кремнезем, соединения железа и др.) - до 25 мас.% и органического вещества очень сложного и неоднородного состава (не менее 15 мас.%). Кроме кремния и кальция, минеральная часть сапропелей может содержать соединения железа, магния, калия, алюминия, серы, фосфора и микроэлементы - Со, Mn, Cu, В, Zn, I, Br, Мо, Cr, Ni. По сравнению с торфами органическая масса сапропелей отличается более высоким содержанием легкогидролизуемых веществ, включающих гемицеллюлозу, азотсодержащие соединения. Многие микроорганизмы, заселяющие сапропелевые отложения, синтезируют витамины, ферменты, антибиотики и другие биологически активные вещества. В сапропелях имеются витамины группы В (В1, В12, В3, В6), Е, С, В, Р, каротиноиды. В сапропелях найдено много ферментов, например, каталазы, пероксидазы, редуктазы, протеазы (Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Сапропели: состав, свойства, применение. - М.: РОМА, 1998. - 120 с.: табл. - Библиогр.: с.109-118 (144 назв.)).

Дефекат получается при промывании корнеплодов сахарной свеклы в процессе ее мойки и представляет собой продукт, идентичный сапропелю.

Биогумус (продукт жизнедеятельности компостных червей) представляет собой сухую органическую, рыхло-сыпучую, мелко гранулированную массу почти черного цвета со средним химическим составом (мас.%): гуминовые кислоты - 6-18, азот общий - 0.9-3; фосфор - 0.9-2.5; калий - 0.6-2.5; кальций - 4.5-8; магний - 0.5-2.3; железо - 0.5-2.5; медь - 3,5-5,1 мг/кг; марганец - 60-80 мг/кг; цинк - 28-35 мг/кг; рН - 6.5-7.2; бактериальная флора - до 20 000 миллиардов колоний в 1 грамме биогумуса; влажность - 30-50%; сухое органическое вещество (по составу близкое к гумусу почвы) - 30-70%. Особую ценность биогумусу придают гуминовые кислоты, биогумус обладает бактерицидными свойствами, содержит биостимуляторы и ферменты, отличается особой биологической чистотой.

Торф низинный высокозольный, используемый для получения удобрений, содержит до 20 мас.%. гуминовых кислот, 40 мас.% влаги, 20 мас.% несгораемого остатка (главным образом, кальций и магний), а также от 0,8 до 3,3 мас.% азота, 0,06-0,5 мас.% фосфора, 0,1-0,15 мас.% калия (Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения, Минск, 1976, 329 с.).

Продукты обработки вышеприведенных веществ щелочью (щелочные экстракты) содержат гуминовые кислоты, азот, фосфор, калий, кальций, магний, почти весь спектр микроэлементов, содержание которых варьируется от 0,001 до 0,00001 мас.%, а также аминокислоты, в том числе: L-α-аланин, лейцин, пролин, тронин, серин, гистидин, лизин, фенилаланин, глутаминовая и аспарогиновая кислоты, волин, тирозин, цистеин, метионин; углеводы - D-глюкоза, D-галактоза, ксилоза, L-арабиноза, L-рамноза, манноза; водорастворимые карбоновые кислоты: щавелевая, янтарная, бензойная, салициловая, коричная, яблочная, лимонная, о-фталевая, фумаровая, галловая.

Такой состав щелочного экстракта сырья позволяет обогатить получаемые жидкие удобрения биологически активными веществами и микроэлементами.

В предлагаемом способе получения жидких гуминовых удобрений в качестве компонента - источника элементов питания растений используют золу лузги гречихи или подсолнечника или костры льна. Количество вносимой золы определяется исходя из необходимости содержания в готовом удобрении калия - не менее 15 г/л, фосфора - не менее 15 г/л.

В предлагаемом способе зола отходов сельскохозяйственного производства служит источником таких элементов питания, как фосфор и калий, а также микроэлементов.

Так, зола лузги подсолнечника содержит (мас.%) легко усваиваемые формы фосфора 0,065, калия 9,36 и микроэлементы Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Зола лузги гречихи содержит (мас.%) К - 4,1; Са - 5,6; Cu - 0,02; Fe - 0,3; Zn - 0,4, Р - 4,6.

Зола льняной костры содержит элементы в несгораемом остатке, мас.%: Si - 12,2; Р - 6,0; S - 6,0; Са - 42,3; Cl - 2,8; К - 29,4; Fe - 0,90; Cu - 0,21.

Использование в качестве вещества-источника элементов питания растений золы отходов сельскохозяйственного производства позволяет не только увеличить содержание в готовом удобрении фосфора и калия, но также азота и гуминовых кислот (в примере №9 - контрольном - получение удобрения осуществляют в условиях, аналогичных примеру №1, но без внесения золы). Кроме того, использование золы позволяет снизить количество щелочи, а также обеспечить микробиологическую безопасность готового продукта.

Полученное жидкое комплексное гуминовое удобрение содержит в г/л: азота (в пересчете на N-NH₄) - 6,0-12,0 г/л; фосфора (в пересчете на Р₂O₅) - 15,0-17,0 г/л; калия (в пересчете на К₂О) - 15,0-25,0 г/л; гуминовых кислот - 8,0-12,0 г/л; а также микроэлементы, преимущественно Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Т.о., отличительными признаками предлагаемого изобретения являются:

- использование в качестве гуматсодержащего сырья наряду с торфом биогумуса, сапропеля, дефеката или их смеси, что позволило повысить выход гуминовых кислот и увеличить биологическую активность удобрения;

- использование в качестве вещества - источника элементов питания растений золы отходов сельскохозяйственного производства - лузги гречихи или подсолнечника или костры льна, что позволило повысить содержание не только фосфора и калия, но и азота, а также гуминовых кислот в готовом удобрении и обеспечить его микробиологическую безопасность.

Совокупность предлагаемых существенных отличий позволяет получить следующий технический результат:

- увеличение эффективности получаемого удобрения за счет повышения содержания в нем гуминовых кислот и элементов питания;

- упрощение процесса получения удобрения за счет использования золы отходов сельскохозяйственного производства взамен куриного помета;

- обеспечение микробиологической безопасности удобрения.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В смеситель заливают 800 л воды, добавляют при перемешивании 100 кг торфа (с влажностью 50%), твердой щелочи - гидроксида натрия 15 кг и 20 кг золы лузги гречихи. При периодическом перемешивании через 10-12 часов вносят дополнительно 5 кг NaOH, поддерживая рН полученной суспензии 11,0-12,0, после чего смесь отстаивают в течение 2-2,5 суток, жидкую фракцию отделяют от осадка. Получают жидкое гуминовое удобрение следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 10,0 г/л; фосфор (в пересчете на Р₂O₅) - 15,0 г/л; калий (в пересчете на К₂O) - 15,2 г/л; гуминовые кислоты - 10,0 г/л; а также микроэлементы, преимущественно Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Пример 2. Способ проводят аналогично способу 1, но в качестве гуматсодержащего сырья используют сапропель в количестве 100 кг, а в качестве золы сельскохозяйственного производства - золу лузги подсолнечника в количестве 18 кг.

Получают жидкое гуминовое удобрение следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 11,8 г/л; фосфор (в пересчете на Р₂O₆) - 16,0 г/л; калий (в пересчете на К₂О) - 17,0 г/л; гуминовые кислоты - 10,5 г/л; микроэлементы, преимущественно Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Пример 3. Способ проводят аналогично способам 1 и 2, но в качестве вещества - источника элементов питания вводят золу костры льна в количестве 20 кг, а в качестве гуматсодержащего сырья - биогумус в количестве 100 кг. Получают удобрение следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 10,4 г/л; фосфор (в пересчете на P₂O₅) - 17,0 г/л; калий (в пересчете на К₂O) - 15,6 г/л; гуминовые кислоты - 11,0 г/л; а также микроэлементы - Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Пример 4. Способ получения жидкого гуминового удобрения, отличающийся от примера 1 тем, что в качестве твердой щелочи берут гидроксид калия в количестве 28 кг.

Получают жидкое гуминовое удобрение следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 10,0 г/л; фосфор (в пересчете на P₂O₅) - 15,6 г/л; калий (в пересчете на К₂O) - 25,0 г/л; гуминовые кислоты - 10,0 г/л; микроэлементы - Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Пример 5. Способ получения жидкого гуминового удобрения, отличающийся от примера 1 тем, что в качестве гуматсодержащего компонента берут смесь торфа и биогумуса в соотношении 50/50 по массе. Получают продукт следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 10,5 г/л; фосфор (в пересчете на Р₂O₅) - 15,2 г/л; калий (в пересчете на K₂O) - 15,5 г/л; гуминовые кислоты - 12,0 г/л: микроэлементы - Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Пример 6. Способ получения жидкого гуминового удобрения, отличающийся от примера 1 тем, что в качестве гуматсодержащего компонента берут смесь торфа и сапропеля в соотношении 70/30 по массе. Получают продукт следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 12,0 г/л; фосфор (в пересчете на P₂O₅) - 15,7 г/л; калий (в пересчете на K₂O) - 16,0 г/л; гуминовые кислоты - 11,0 г/л; микроэлементы - Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Пример 7. Способ получения жидкого гуминового удобрения, отличающийся от примера 1 тем, что в качестве гуматсодержащего компонента берут смесь торфа и дефеката в соотношении 70/30 по массе. Получают продукт следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 6,0 г/л; фосфор (в пересчете на Р₂O₆) - 15,0 г/л; калий (в пересчете на K₂O) - 15,6 г/л; гуминовые кислоты - 8,0 г/л; микроэлементы - Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Пример 8. Способ получения жидкого гуминового удобрения, отличающийся от примера 1 тем, что в качестве гуматсодержащего компонента берут смесь торфа, биогумуса, сапропеля и дефеката в соотношении 40/20/20/20 по массе. Получают продукт следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 7,0 г/л; фосфор (в пересчете на P₂O₅) - 15,2 г/л; калий (в пересчете на К₂O) - 16,0 г/л; гуминовые кислоты - 10,0 г/л; микроэлементы - Fe, Со, Mn, Cu, В, Zn, Mo.

Пример 9 (контрольный). В смеситель заливают 800 л воды, добавляют при перемешивании 100 кг торфа (с влажностью 50%), твердой щелочи - гидроксида натрия 15 кг. При периодическом перемешивании через 10-12 часов вносят дополнительно 5 кг NaOH, поддерживая рН полученной суспензии 11,0-12,0, после чего смесь отстаивают в течение 2-2,5 суток, жидкую фракцию отделяют от осадка. Получают жидкое гуминовое удобрение следующего состава: азот (в пересчете на N-NH₄) - 6,0 г/л; фосфор (в пересчете на Р₂O₅) - 15,0 г/л; калий (в пересчете на К₂О) - 5,0 г/л; гуминовые кислоты - 9,0 г/л.

Промышленная применимость. Предлагаемый способ получения жидкого гуминового удобрения может найти применение в сельском хозяйстве для производства экологически чистых гуминовых удобрений.

1. Способ получения жидкого гуминового удобрения путем приготовления водной суспензии гуматсодержащего сырья, в том числе торфа, внесения в суспензию вещества - источника элементов питания растений, обработки полученной смеси щелочным агентом при перемешивании, отстаивания суспензии и отделения жидкой фазы, отличающийся тем, что в качестве гуматсодержащего сырья дополнительно используют биогумус, и/или сапропель, и/или дефекат, или их смесь в любом соотношении, а в качестве вещества - источника элементов питания растений - золу отходов сельскохозяйственного производства в количестве, обеспечивающем содержание в готовом удобрении калия не менее 15 г/л, фосфора не менее 15 г/л.

2. Способ получения жидкого гуминового удобрения по п.1, отличающийся тем, что в качестве золы отходов сельскохозяйственного производства используют золу лузги подсолнечника, или лузги гречихи, или костры льна.