Способ получения гуматов щелочных металлов



Владельцы патента RU 2275348:

Общество с ограниченной ответственностью "Гумат" (ООО "Гумат") (RU)

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологии получения гуминового удобрения из твердых горючих ископаемых. Способ получения гуматов щелочных металлов включает сверхтонкое измельчение углей, содержащих гуминовые кислоты в смеси с химической присадкой, содержащей соединения щелочных металлов, при этом в смесь, поступающую на измельчение, дополнительно вводят окислитель, например перманганат калия, в соотношении к углю, равном 0,04-0,05:1, а химическую присадку на технологический процесс подают в два этапа: на первом этапе - при измельчении с углем и окислителем вводят карбонаты натрия и/или калия, а на втором - при перемешивании до получения однородной массы с продуктом, полученным после измельчения, вводят гидроксиды калия и/или натрия, затем полученную однородную массу обрабатывают под давлением, равном 3·105-4·105 Па, раствором пластификатора и смачивателя. Техническим результатом изобретения является повышение содержания основного вещества в готовом продукте, а также получение непылящего, окомкованного продукта, удобного для фасовки, транспортировки и внесения в почву. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологии получения гуминового удобрения из твердых горючих ископаемых.

Известен способ получения гуминовых удобрений (пат. РФ №2104988, 6 C 05 F 11/02, 20.02.98), согласно которому угли, содержащие гуминовые кислоты, смешивают с карбамидом и/или гидроксидами щелочных металлов в соотношении 1:0,2-0,35, затем смесь подсушивают до 6-12 мас.% влаги и подвергают сверхтонкому измельчению до 10 мкм. При этом содержание основного вещества в продукте составляет 81-87 мас.%.

Недостатки данного способа сводятся к следующему:

1. Значительные энергетические затраты на сушку шихты с влажностью 25-30% до влажности 10-12%.

2. Сниженное содержание гуматов в готовом продукте, обусловленное использованием в технологическом процессе подсушенного угля, в котором при сушке происходят усадочные явления за счет сжатия его пористой структуры и уменьшения внешней и внутренней реагентной поверхности.

3. Повышенное содержание пыли при производстве гумата, которое создает высокую запыленность помещения, в связи с этим повышает затраты на создание специальной системы вентиляции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гуматов щелочных металлов (пат. РФ №2036190, 6 C 05 F 11/02, 08.12.92), согласно которому готовят смесь, состоящую из угля и карбонатов калия и/или натрия, в соотношении 1:0,8-1,2 и подвергают ее диспергированию. Полученный продукт выдерживают в течение суток. В результате получают готовый продукт, содержание растворимого вещества в котором составляет 87,0-94,5 мас.%.

Однако заявляемое соотношение угля и химической присадки (0,8-1,2) в известном техническом решении превышает стехиометрию образования гуматов. В результате в получаемом продукте наряду с водорастворимым гуматом находятся водорастворимые карбонаты калия и/или натрия, а содержание гуматов в получаемом продукте не превышает 80%.

Недостатком способа также является низкая производительность измельчающего аппарата, который необходимо периодически останавливать на чистку рабочего отверстия, зарастающего осмоленным углем и продуктами реакции.

Кроме того, получаемый продукт представляет собой сильно пылящий тонкодисперсный порошок, что затрудняет его фасовку, транспортировку и внесение в почву.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение потребительских свойств получаемого продукта.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение содержания основного вещества в получаемом продукте.

Другим техническим результатом является получение непылящего окомкованного готового продукта.

Технический результат достигается тем, что в способе получения гуматов щелочных металлов, включающем сверхтонкое измельчение углей, содержащих гуминовые кислоты в смеси с химической присадкой, содержащей соединения щелочных металлов, в смесь, поступающую на измельчение, дополнительно вводят окислитель в соотношении к углю, равном 0,04-0,05:1, а химическую присадку на технологический процесс подают в два этапа: на первом этапе - при измельчении с углем и окислителем, а на втором - при перемешивании до получения однородной массы с продуктом, полученным после измельчения, затем под давлением 3·105-4·105 Па смесь обрабатывают раствором пластификатора и смачивателя. При этом в качестве окислителя используют сухой перманганат калия, на сверхтонкое измельчение подают химическую присадку в виде карбонатов калия и/или натрия в соотношении к углю, равном 0,01-0,1:1, а на перемешивание с продуктом, полученным после сверхтонкого измельчения, подают гидроксиды щелочных металлов в виде гидроксидов калия и/или натрия в соотношении к углю, равном 0,13-0,15:1, в качестве пластификатора используют 30% раствор карбамида, который в соотношении к углю составляет 0,003-0,03:1, а в качестве смачивателя используют 0,001% раствор ПАВ, который в соотношении к углю составляет 0,0001-0,00015:1.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

Предлагаемый способ получения гуматов щелочных металлов предусматривает механоистирающее воздействие на реагенты, в результате которого происходит образование активных центров на поверхности истираемых материалов и осуществление твердофазной реакции между углем, содержащим гуминовые кислоты, и химической присадкой.

Однако, наряду с процессом образования солей гуминовых кислот при измельчении усиливается процесс осмоления углей, который снижает количество активных центров и выход гуматов в готовый продукт.

С добавлением окислителя процесс осмоления угля снижается, что, соответственно, повышает выход гуматов.

Исследованиями установлено, что кроме перманганата калия в качестве окислителя могут быть также использованы некоторые перекиси (гидроперит, К2О2, Na2O2, СаО2, MgO2) и надперекиси (КО2, NaO2).

Кроме того, применяемый высокоскоростной режим обработки, а также подача химической присадки в два этапа позволяют обеспечить надежную высокопроизводительную работу измельчающего оборудования, КПИ которого, по сравнению с прототипом, увеличивается в ˜4 раза.

Завершение реакции образования гуматов осуществляют в смесителе, куда подают сухую неизмельченную химическую присадку в виде щелочи.

После получения однородной смеси в смеситель под давлением подают раствор пластификатора и смачивателя.

При этом заявляемый интервал давления обеспечивает подачу раствора пластификатора и смачивателя через ороситель в виде аэрозоля. Давление ниже заявляемого предела не обеспечивает образования аэрозоля, давление выше заявляемого предела нецелесообразно, т.к. качество получаемого продукта не улучшается, а энергозатраты увеличиваются.

Пластификатор обеспечивает влажное высококачественное смешение, что позволяет получать на выходе из смесителя непылящий продукт с размером частиц 2-4 мм с хорошей сыпучестью, а водный раствор смачивателя снижает поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз Ж-Т, что обеспечивает более полное проникновение раствора в глубь частицы.

Следует отметить, что образованию кондиционного продукта также способствует экзотермическая реакция образования гуматов. Теплоты, выделяемой при реакции, достаточно для испарения влаги, получаемой с водным раствором смачивателя, что позволяет получать сыпучие, непылящие гуматы, пригодные для затаривания.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что:

- в смесь, поступающую на сверхтонкое измельчение, дополнительно вводят окислитель в соотношении к углю, равном 0,04-0,05:1;

- химическую присадку подают в технологический процесс в два этапа: на первом этапе - в виде карбонатов калия и/или натрия подают при сверхтонком измельчении, на втором этапе - в виде гидроксидов калия и/или натрия при перемешивании с продуктом, полученным после сверхтонкого измельчения;

- в полученную массу под давлением 3·105-105 Па вводят раствор пластификатора и растворенного в нем смачивателя;

- на сверхтонкое измельчение подают химическую присадку в виде карбонатов калия и/или натрия в соотношении к углю, равном 0,01-0,1:1;

- в качестве гидроксидов щелочных металлов используют гидроксиды калия и/или натрия в соотношении к углю, равном 0,13-0,15:1;.

- в качестве пластификатора используют 30% раствор карбамида, который в соотношении к углю составляет 0,003-0,03:1;

- в качестве смачивателя используют 0,001% раствор ПАВ, который в соотношении к углю составляет 0,0001-0,00015:1.

Таким образом, заявляемое техническое решение отличается от прототипа и соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений, полученных их общедоступных сведений, показал, что не обнаружена информация о признаках:

- использования в твердой фазе окислителя при сверхтонком измельчении с углем и химической присадкой;

- использования раствора пластификатора и смачивателя под давлением, равным 3·105-4·105 Па;

- использования химических присадок в два этапа.

В обнаруженной информации имеются сведения об использовании перманганата калия при получении комплексного удобрения (пат. РФ №2000110975, C 05 F 11/02, 28.04.2000).

Однако раствор перманганата калия в известном техническом решении используется как источник микроэлементов для комплексного микроудобрения и на достижение технического результата в заявляемом способе не влияет.

Известны также способы получения гранулирования гуминосодержащих удобрений, в которых в качестве пластификатора используют растворы карбамида (пат. РФ №2051884, 6 C 05 F 11/02, 1995 г.; №2052439, 6 C 05 F 11/02, 1995 г.; №2057105, 6 C 05 F 11/02, 1995 г.).

Таким образом, в заявляемом техническом решении имеются отличительные признаки, не совпадающие с отличительными признаками известных технических решений в обнаруженной технической информации.

Совокупность отличительных признаков в заявляемом техническом решении как совпадающих, так и не совпадающих с признаками известных технических решений позволяет повысить содержание основного вещества в получаемом продукте, повысить КПИ измельчающего оборудования, а также получить непылящий окомкованный продукт.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Возможность осуществления способа подтверждается следующими примерами.

100 кг бурого угля смешивали с 10 кг Na2СО3, 5 кг К2СО3 и 0,5 кг перманганата калия. Полученную однородную смесь подвергали ударно-механической обработке в дезинтеграторе при окружной скорости встречно-вращающихся роторов, равной 150 м/сек.

Полученную измельченную до крупности 0,005-0,008 мм смесь помещали в V-образный смеситель, снабженный оросителем, добавляли 15 кг NaOH и перемешивали до получения однородной массы (-12 мин). Затем через ороситель под давлением 4·105Па в смеситель подавали при перемешивании 10 л 30% раствора мочевины с добавлением в него 0,01 г ПАВ (ОП-10) до образования сыпучего окомкованного продукта (˜4 мин) с размером частиц, равным 2-3 мм.

В таблице помещены результаты опытных данных и прототипа других примеров предлагаемого способа.

Как следует из таблицы, по сравнению с прототипом содержание основного вещества в получаемом продукте повышается с 80 до 90,0-95,5 мас.%, размер гранул увеличивается с 0,04 до 2-4 мм.

Проведенные испытания по использованию перманганата калия в качестве окислителя на этапе измельчения показали, что при соотношении его к углю ниже заявляемого предела (№№2, 6, 10) показатели содержания основного вещества находятся ниже уровня прототипа.

При использовании окислителя в соотношении к углю выше заявляемого предела повышения содержания основного вещества в продукте не наблюдается (№5).

При использовании некоторых перекисей и надперекисей в качестве окислителей (№№19-22) показатели содержания основного вещества в продукте находятся на том же уровне, что и при использовании перманганата.

Изменение соотношения пластификатора к углю в сторону ниже заявляемого предела (№9) приводит к уменьшению размера гранул.

Изменение соотношения пластификатора к углю в сторону выше заявляемого предела (№12) не улучшает достигнутые показатели.

Отсутствие смачивателя (№11) значительно ухудшает гранулометрический состав готового продукта.

Таблица
№ п/пСпособСостав смесиСоотношение массы компонентов к углюСодержание основного вещества, мас.%Размер гранул, мм
123456
1ПрототипБурый уголь 80,50,04
  Na2CO31:1  
  К2СО3-  
2ПредлагаемыйБурый уголь   
  Na2CO30,1:1  
  К2СО3-79,72-3
  KMnO40,03:1  
  NaOH0,15:1  
  КОН-  
  CO(NH2)20,03  
  ПАВ0,0001:1  
3 Бурый уголь   
  Na2СО30,1:1  
  К2СО3-94,52-4
  KMnO40,04:1  
  NaOH0,15:1  
  КОН-  
  CO(NH2)20,03:1  
  ПАВ0,0001:1  
4 Бурый уголь   
  Na2СО30,1:1  
  К2СО3-95,52-4
  KMnO40,05:1  
  NaOH-  
  КОН0,15:1  
  CO(NH2)20,03:1  
  ПАВ0,0001:1  
5 Бурый уголь   
  Na2CO30,1:1  
  К2СО3-95,52-4
  KMnO40,06:1  
  NaOH-  
  КОН0,15:1  
  CO(NH2)20,03:1  
  ПАВ0,0001:1  
6 Бурый уголь   
  Na2CO3-  
  К2СО30,1:1  
  KMnO40,03:179,82-3
  NaOH-  
  КОН0,15:1  
  CO(NH2)20,03:1  
  ПАВ0,0001:1  
7 Бурый уголь   
  Na2CO3-  
  К2СО30,1:1  
  KMnO40,04:195,32-4
  NaOH-  
  КОН0,15:1  
  СО(NH2)20,03:1  
  ПАВ0,0001:1  
8 Бурый уголь   
  Na2CO3-  
  К2СО30,1:1  
  KMnO40,05:195,42-4
  NaOH0,15:1  
  КОН-  
  CO(NH2)20,003:1  
  ПАВ0,0001:1  
9 Бурый уголь   
  Na2CO3-  
  К2СО30,01:1  
  KMnO40,04:195,50,1-1
  NaOH0,15:1  
  КОН-  
  CO(NH2)20,002:1  
  ПАВ0,0001:1  
10 Бурый уголь   
  Na2СО30,05:1  
  К2СО30,05:179,71-2
  KMnO40,03:1  
  NaOH0,06:1  
  КОН0,07:1  
  CO(NH2)20,002:1  
  ПАВ0,001:1  
11 Бурый уголь   
  Na2CO30.05:1  
  К2СО30,05:190,00,006-1
  KMnO40,04:1  
  NaOH0,05:1  
  КОН0,1:1  
  CO(NH2)20,003:1  
  ПАВ-  
      
12 Бурый уголь   
  Na2CO30,05:1  
  К2СО30,05:1  
  KMnO40,05:195,52-4
  NaOH0,1:1  
  КОН0.05:1  
  CO(NH2)20,04:1  
  ПАВ0,00015:1  
13 Бурый уголь   
  Na2CO30,5:1  
  К2СО30,5:1  
  KMnO40,06:195,02-3
  NaOH0,04:1  
  КОН0.08:1  
  CO(NH2)20,003:1  
  ПАВ0,0001:1  
14 Бурый уголь   
  Na2CO30,01:1  
  К2СО3-  
  KMnO40,05:194,92-3
  NaOH0,08:1  
  КОН0,03:1  
  CO(NH2)20,003:1  
  ПАВ0,0001:1  
15 Бурый уголь   
  Na2CO30,004:1  
  К2СО30,004:1  
  KMnO40,04:179,81-2
  NaOH0,06:1  
  КОН0,06:1  
  CO(NH2)20,002:1  
  ПАВ0,0001:1  
16 Бурый уголь   
  Na2CO30,008:1  
  К2СО3-  
  KMnO40,04:178,11-2
  NaOH0,1:1  
  КОН-  
  CO(NH2)20,002:1  
  ПАВ0,0001:1  
17 Бурый уголь   
  Na2CO30,05:1  
  К2СО30,05:1  
  KMnO40,04:195,52-3
  NaOH0,07:1  
  КОН0,1:1  
  CO(NH2)20,03:1  
  ПАВ0,0001:1  
18 Бурый уголь   
  Na2CO30,008:1  
  К2СО3-  
  KMnO40,04:179,22-3
  NaOH0,1:1  
  КОН-  
  CO(NH2)20,003:1  
  ПАВ0,0001:1  
19 Бурый уголь   
  Na2CO30,05:1  
  К2СО30,05:1  
  Гидроперит 95,42-4
  (Н2О2)0,04:1  
  NaOH0,06:1  
  КОН0,08:1  
  CO(NH2)20,004:1  
  ПАВ0,004:1  
20 Бурый уголь   
  Na2CO30,05:1  
  К2СО30,05:1  
  К2O20,05:195,42-4
  NaOH0,15:1  
  КОН-  
  CO(NH2)20,03:1  
21 Бурый уголь   
  Na2CO30,01:1  
  К2СО3-  
  CaO20,04:195,32-4
  NaOH-  
  КОН0,15:1  
  CO(NH2)20,003:1  
22 Бурый уголь   
  Na2CO3-  
  К2CO30,01:1  
  NaO20,05:195,42-4
  NaOH0,12:1  
  КОН-  
  CO(NH2)20,03:1  

1. Способ получения гуматов щелочных металлов, включающий сверхтонкое измельчение углей, содержащих гуминовые кислоты в смеси с химической присадкой, содержащей соединения щелочных металлов, отличающийся тем, что в смесь, поступающую на измельчение, дополнительно вводят окислитель в соотношении с углем, 0,04-0,05:1, а химическую присадку на технологический процесс подают в две стадии: на первой стадии - при измельчении с углем и окислителем, а на второй - при перемешивании до получения однородной массы с продуктом, полученным после измельчения, при этом в качестве химической присадки на стадии измельчения угля с окислителем используют карбонаты щелочных металлов, а на стадии перемешивания используют гидроксиды щелочных металлов, затем полученную однородную массу обрабатывают под давлением 3·105 - 4·105 Па раствором пластификатора и смачивателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют перманганат калия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют перекись водорода, или перекись калия, или перекись кальция, или надперекись натрия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве химической присадки на стадии сверхтонкого измельчения используют карбонаты калия и/или натрия в соотношении с углем 0,01-0,1:1.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве химической присадки на стадии перемешивания используют гидроксиды калия и/или натрия в соотношении с углем 0,13-0,15:1.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют 30%-ный раствор карбамида, который в соотношении с углем составляет 0,003-0,03:1.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве смачивателя используют 0,001%-ный раствор ПАВ, который в соотношении с углем составляет 0,0001-0,00015:1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при производстве гранулированных азотно-калийных минеральных удобрений. .
Изобретение относится к производству удобрений, а именно к способам получения гранулированных удобрений, в частности азотных и сложных удобрений, и может быть использовано при получении гранулированных удобрений с улучшенными свойствами.
Изобретение относится к технологии производства сложных водорастворимых азотнофосфорных минеральных удобрений на основе нитрата аммония и моноаммонийфосфата. .

Изобретение относится к производству минеральных удобрений. .

Изобретение относится к производству азотно-фосфорных минеральных удобрений. .

Изобретение относится к промышленности минеральных удобрений. .
Изобретение относится к производству органоминеральных удобрений с использованием бытовых сточных вод. .

Изобретение относится к получению гранулированного минерального азотнофосфорного удобрения. .

Изобретение относится к производству азотных удобрений, а более конкретно к технологическим линиям для производства смешанного удобрения из нитрата аммония с известняком или углекислым кальцием.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологиям использования минеральных удобрений. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам изготовления гранулированного органо-минерального удобрения. .
Изобретение относится к безотходному производству экологически чистых жидких комплексных удобрений для сельского хозяйства на основе торфа с содержанием гуминовых кислот, макро- и микроэлементов для повышения плодородия почвы, улучшения роста и развития растений, подкормки различных сельскохозяйственных культур.

Изобретение относится к переработке торфа, сельскому хозяйству и может быть использовано для получения экологически чистого удобрения, кормовой добавки для животных и птиц, лечебной грязи.
Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных удобрений из гуматсодержащего сырья.

Изобретение относится к переработке торфа и может найти применение в отраслях нефтеобработки, теплоэнергетики сельского хозяйства и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области экологии почв, а именно к производству средств на основе природных компонентов, ликвидирующих техногенные загрязнения почв, и может быть использовано при проведении мероприятия по снижению степени загрязнения и токсичности лесных, сельскохозяйственных и других земель с возобновлением биоты.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве удобрений, средств защиты растений и препаратов, снижающих отрицательные последствия техногенного воздействия на природу.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных микроудобрений на основе лигнина. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении стимуляторов роста и жидких комплексных органоминеральных удобрений из гумусосодержащих субстратов, содержащих живые почвенные микроорганизмы, а именно из вермикомпоста (биогумуса), зоокомпоста, компостов, бурого угля, торфа и сапропеля.
Изобретение относится к торфяной промышленности, а именно к производству питательных сред на основе торфа для выращивания сеянцев лесных культур и садовых пород деревьев и кустарников с закрытыми корневыми системами и экологически чистой овощной продукции в закрытом грунте.
Изобретение относится к технологическим процессам производства фосфорсодержащих удобрений и может быть использовано для получения органофосфорцеолитового удобрения
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2004-04-20 2013-03-19T13:36:38
Наверх