Способ получения водорастворимого гумата

Изобретение относится к способу получения гуматосодержащих соединений из торфа и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и медицине. Способ включает фасовку торфа в пакеты, плотную укупорку и загрузку пакетов в герметично закрываемую емкость. Пакеты выполняют из тканого или перфорированного материала. Емкость заполняют водным раствором КОН и периодически вращают с нагревом. Обработку пакетов с торфом щелочным раствором осуществляют при температуре 6±5°С в течение 45-50 минут. Целевой продукт сливают в накопительную емкость, а содержимое пакетов отжимают путем центрифугирования при скорости вращения центрифуги 700-1000 об/мин. После центрифугирования содержимое пакетов используют в качестве органического удобрения и/или рекультиванта почв. Способ обеспечивает безотходную технологию получения водорастворимого гумата с сохранением его полезных свойств при использовании содержимого пакетов после отжима. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способу получения водорастворимого гумата калия из природного сырья, а именно из торфа, и может быть использовано в сельском хозяйстве - растениеводстве, животноводстве, птицеводстве, садоводстве, пищевой промышленности, медицине.

Известен способ получения гуматсодержащих соединений из торфа при воздействии водных растворов гидроксида калия или натрия с отделением водной фазы и обработки ее фосфорной кислотой до рН-4 с немедленным центрифугированием и выделением готового продукта (Патент №2118632, RU, 1998 г.).

Также известен способ получения органического реагента, состоящий в смешивании торфа с раствором гидроксида натрия, термообработке полученной смеси, отделении раствора органического реагента фильтрацией. Термообработку смеси ведут при температуре 115-130°С. Выщелачивание металлов из сырья органическим реагентом проводят при давлении 0,3-0,5 атм, при температуре до 130°С в течение 10-30 минут (Патент №2025515, RU, 1992 г.).

Известен способ подготовки торфа для его комплексной переработки на химические продукты путем экстракции торфа бензином БР (бензин ректификационный) для получения воска и гуминовой кислоты. Торф предварительно перед экстракцией подвергают термообработке при температуре 225-275°С в среде газов разложения с последующим резким охлаждением до температуры окружающей среды (№1460036, RU, 1987).

Известен способ получения гуминовых кислот из торфа, включающий подсушивание торфа, измельчение, обработку щелочью NaOH, выделение целевых продуктов. Измельченный подсушенный торф подвергают термообработке при температуре 225-275°С в среде газов его разложения. Твердый остаток термолиза подвергают обработке бензином БР для экстракции воска, а затем остаток обрабатывают раствором щелочи и выделяют гуминовые кислоты подкислением (А.С.№1509393, СССР, 1986).

Известен способ концентрирования растворов солей гуминовых кислот выпариванием, при котором выпаривание осуществляется путем образования жидкостной пленки раствора солей гуминовых кислот на внешней поверхности полого барабана при воздействии на нее воздушного потока теплоносителя до необходимой концентрации солей гуминовых кислот. Каждый теплообработанный слой пленки удаляют с поверхности, фасуют горячим в емкости и охлаждают при температуре окружающей среды (Патент №2179163, RU, 2000 г.).

Также известен способ получения безбалластного гумата аммония, включающий обработку землистого бурого угля водным раствором аммиака в течение 25-30 минут при соотношении твердой и жидкой фаз 1:8 в присутствии 8% аммиака от массы сухого угля при одновременном тонком активационном диспергировании-перемешивании. При последующем центрифугировании отделяется жидкая фаза - раствор гумата аммония (Патент №2015951, RU, 1991 г.).

Известен способ получения низкобалластного гумата аммония путем обработки землистого бурого угля водным раствором аммиака при одновременном тонком активационном диспергировании и последующего отделения раствора гумата аммония. На первой стадии обработку угля раствором аммиака ведут в мельнице-активаторе непрерывного действия, к полученной суспензии добавляют воду и проводят процесс экстракции в смесителе с интенсификацией физико-химических процессов в течение заданного времени. Отделение жидкой фазы осуществляют центрифугированием, а оставшуюся твердую фазу дополнительно подвергают обработке на второй и третьей стадиях, на каждой из которых проводят измельчение в мельнице активаторе, затем добавляют воду и проводят процесс экстракции и отделение жидкой фазы при тех же условиях, что и на первой стадии (Патент №2083537, RU, 1992 г.).

Также известен способ получения гумино-минерального концентрата путем осуществления электролиза жидкофазной щелочной среды солей гуминовых кислот, экстрагированных щелочным реагентом из природных гумитов и каустобиолитов угольного ряда с образованием на поверхности анода гуминовых кислот и последующим выводом целевого продукта из электролита. В качестве щелочной среды применяется водная суспензия солей гуминовых кислот, полученная щелочной экстракцией гумитов и каустобиолитов угольного ряда и содержащая соли гуминовых кислот, а также тонкодисперсные гумино-минеральные частицы и комплексы. Электролиз водной суспензии солей гуминовых кислот проводят с протеканием электрофореза тонкодисперсных гумино-минеральных частиц и комплексов с образованием на поверхности анода гумино-минеральных веществ, составляющих совместно с гуминовыми кислотами, выделяющимися при электролизе, целевой продукт (Патент №2175651, RU, 2000 г.).

Недостатками известных способов является сложность технологического процесса и малая эффективность процесса получения целевого продукта.

Известен способ получения водорастворимого гумата, включающий фасовку торфа в пакеты, их плотную укупорку и загрузку в герметично закрываемую цилиндрическую емкость с горизонтальной осью вращения, заполняемую щелочным раствором и периодически вращаемую с нагревом, слив целевого продукта в накопительную емкость и последующий отжим содержимого пакетов путем центрифугирования (Патент №2177021, RU, 2000 г.).

Недостатком известного способа получения гуматов является трудоемкость и энергозатратность процесса подготовки торфа, что в конечном итоге снижает эффективность процесса получения гуматов. Более того, используемый при центрифугировании температурный и временной режимы не позволяют в полной мере сохранить полезные свойства гуминовых препаратов. Кроме того, использование пакетов из нетканого гигроскопического термостойкого и кислотоустойчивого материала приводит к тому, что во внутреннем пространстве фильтрующей стенки происходит накопление зольного остатка, что в свою очередь уменьшает проницаемость стенки и приводит к снижению интенсивности протекания обменных процессов между исходным торфом и жидкой фазой. Более того, данная технология (использующая водный раствор NaOH) не позволяет использовать содержимое пакетов после отжима в качестве удобрений вследствие того, что это приведет к эффекту засаливания почвы.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение эффективности процесса получения гуматов за счет снижения трудоемкости и энергозатратности процесса подготовки торфа, сохранения в большей степени полезных свойств гуминовых препаратов, увеличения интенсивности протекания обменных процессов между исходным торфом и щелочным раствором, а также последующего использования содержимого пакетов после отжима в качестве органического удобрения, рекультивантов почв или после соответствующей обработки - в качестве питательно-рекультивирующей смеси.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе получения водорастворимого гумата, включающем фасовку торфа в пакеты, их плотную укупорку и загрузку в герметично закрываемую цилиндрическую емкость с горизонтальной осью вращения, заполняемую щелочным раствором и периодически вращаемую с нагревом, слив целевого продукта в накопительную емкость и последующий отжим содержимого пакетов путем центрифугирования, в качестве щелочного раствора используют 3,2%-ый водный раствор КОН, пакеты выполняют из тканого или перфорированного материала и загружают во вращаемую емкость в количестве не менее двух, максимальный суммарный объем пакетов составляет не более 0,5 объема вращаемой емкости, обработку пакетов с торфом щелочным раствором ведут при массовом соотношении торф: жидкость, равном 1:3,1-3,5, и температуре 60±5°С в течение 45-50 минут, а отжим пакетов производят при скорости вращения центрифуги 700-1000 об/мин.

Кроме того, после центрифугирования содержимое пакетов используют в качестве органического удобрения и/или рекультиванта почв и/или питательно-рекультивирующей смеси.

Кроме того, отверстия тканого или перфорированного материала выполняют размером 0,5-0,7 мм.

Способ получения водорастворимого гумата состоит в том, что осуществляют фасовку торфа в пакеты, их плотную укупорку и загрузку в герметично закрываемую цилиндрическую емкость с горизонтальной осью вращения, заполняемую щелочным раствором и периодически вращаемую с нагревом, слив целевого продукта в накопительную емкость и последующий отжим содержимого пакетов путем центрифугирования. В качестве щелочного раствора используют 3,2%-ый водный раствор КОН, пакеты выполняют из тканого или перфорированного материала и загружают во вращаемую емкость в количестве не менее двух, максимальный суммарный объем пакетов составляет не более 0,5 объема вращаемой емкости. Обработку пакетов с торфом щелочным раствором ведут при массовом соотношении торф: жидкость, равном 1:3,1-3,5, и температуре 60±5°С в течение 45-50 минут, а отжим пакетов производят при скорости вращения центрифуги 700-1000 об/мин. После центрифугирования содержимое пакетов используют в качестве органического удобрения, и/или рекультиванта почв, и/или питательно-рекультивирующей смеси. Отверстия в тканом или перфорированном материале выполняют размером 0,5-0,7 мм. При этом отверстия в перфорированном материале могут иметь различную форму, например, форму окружности, квадрата, треугольника, ромба и т.д. Форма отверстия в тканом материале определяется характеристиками ткани, например, толщиной нитей, шагом их расположения и т.д., а также способом ее изготовления.

Угловая скорость вращаемой емкости является переменной и в общем случае представляет собой знакопеременную функцию.

За счет использования предложенных как температурных, так и временных режимов взаимодействия торфа и водного раствора КОН достигается в большей степени сохранение полезных свойств гуминовых препаратов. Загружаемое количество пакетов, выполненных из тканого или перфорированного материала, позволяет за счет сил инерции при ударных взаимодействиях пакетов производить самоочищение фильтрующих стенок пакетов, сохраняя постоянной проницаемость стенки как для выхода целевого продукта из пакета, так и для поступления в пакет новых порций щелочного раствора. Также технологический процесс получения водорастворимого гумата калия является безотходным, имеет меньшие удельные энергетические затраты, снижая тем самым себестоимость производства конечного целевого продукта.

Пример 1.

Для процесса производства используют торф Мельчевского месторождения со степенью разложения не менее 50% и влажностью не менее 60%. Предварительно подготавливают щелочной раствор, представляющий собой 3,2%-ый водный раствор КОН. Торф расфасовывают по 1 кг в пять пакетов из тканого материала с отверстиями 0,5-0,7 мм и плотно их закупоривают. После этого пакеты помещают в герметично закрываемую цилиндрическую емкость с горизонтальной осью вращения. В емкость наливают 15,5 кг подготовленного щелочного раствора. Процесс центрифугирования ведут 47 минут при температуре 62°С. По истечении данного времени прекращают процесс центрифугирования и производят слив целевого продукта в накопительную емкость. После этого включается режим центрифугирования, и при скорости вращения 800 об/мин происходит отжим содержимого пакетов. Остаточное содержимое пакетов используется в качестве органического удобрения.

Пример 2.

Для процесса производства используют торф Мельчевского месторождения со степенью разложения не менее 50% и влажностью не менее 60%. Торф расфасовывают по 1 кг в восемь пакетов из перфорированного материала и плотно их закупоривают. Подготавливают 3,2%-ый водный раствор КОН. После этого пакеты помещают в герметично закрываемую цилиндрическую емкость с горизонтальной осью вращения и наливают в нее 27,2 кг подготовленного щелочного раствора. Процесс центрифугирования ведут 48 минут при температуре 60°С. По истечении данного времени центрифугирование прекращают и производят слив целевого продукта в накопительную емкость. После этого включается режим центрифугирования, и при скорости вращения 950 об/мин происходит отжим содержимого пакетов. Остаточное содержимое пакетов используется в качестве рекультиванта почвы.

Предложенный процесс получения водорастворимого гумата калия обладает повышенной эффективностью вследствие сохранения в большей степени полезных свойств гуминовых препаратов, снижения трудоемкости и энергозатратности процесса подготовки торфа. Также данная технология является безотходной вследствие последующего использования отходов производства (содержимого пакетов после отжима) в качестве органического удобрения, рекультивантов почв, или после соответствующей обработки в качестве питательно-рекультивирующей смеси.

1. Способ получения водорастворимого гумата, включающий фасовку торфа в пакеты, их плотную укупорку и загрузку в герметично закрываемую цилиндрическую емкость с горизонтальной осью вращения, заполняемую щелочным раствором и периодически вращаемую с нагревом, слив целевого продукта в накопительную емкость и последующий отжим содержимого пакетов путем центрифугирования, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора используют 3,2%-ный водный раствор КОН, пакеты выполняют из тканого или перфорированного материала и загружают во вращаемую емкость в количестве не менее двух, максимальный суммарный объем пакетов составляет не более 0,5 объема вращаемой емкости, обработку пакетов с торфом щелочным раствором ведут при массовом соотношении торф: жидкость, равном 1:3,1÷3,5, и температуре 60±5°С в течение 45-50 мин, а отжим пакетов производят при скорости вращения центрифуги 700-1000 об/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после центрифугирования содержимое пакетов используют в качестве органического удобрения, и/или рекультиванта почв, и/или питательно-рекультивирующей смеси.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отверстия тканого или перфорированного материала выполняют размером 0,5-0,7 мм.