Способ получения сапропелевого удобрения

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при получении органических удобрений с использованием сапропеля. Способ включает извлечение сапропеля из озера, смешивание его с натуральным органическим наполнителем, в качестве которого используют высушенный и измельченный торф с размером частиц до 100 мкм и влажностью до 10%. Извлеченный из озера сапропель с естественной влажностью смешивают с упомянутым высушенным и измельченным торфом, взятым в объеме, определяемом по формуле: , где: W_np - заданная влажность получаемого удобрения, %, W_c - естественная влажность извлеченного сапропеля, %, W_a - влажность торфа, %, Q_c - объем сапропеля с естественной влажностью, подаваемого в единицу времени, в м³/мин, Q_a - объем торфа, подаваемого в единицу времени, в м³/мин до получения готового продукта с заданной влажностью. Изобретение позволит получить высококачественное удобрение со стабильными свойствами и регулируемой влажностью при ускорении технологического процесса. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области получения органических удобрений, а более конкретно к способу получения сапропелевого удобрения.

Известно, что сапропель обладает достаточно высокой естественной влажностью, порядка 90-100%, и поэтому при использовании его для получения удобрений из него удаляют излишнюю влагу. Удаление влаги осуществляют или сушкой сапропеля на открытом воздухе в открытых картах намыва или картах-отстойниках с периодическим перемешиванием, как это описано в патенте RU №2041866, или обезвоживанием гигроскопическим способом, как это описано в патенте RU №2233821. Оба метода ориентированы на удаление лишней воды из сапропеля. Связанная и свободная вода содержит все питательные компоненты, содержащиеся в сапропеле, - это гуминовые кислоты, микроэлементы, витамины. Естественно, вместе с удаляемой водой из сапропеля удаляется часть перечисленных питательных веществ. Поэтому для восстановления необходимого уровня питательных веществ в сапропель необходимо вводить наполнители - или минеральные, или органические.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявленному способу является способ получения сапропелевого удобрения, описанный в патенте RU №2041866. Этот известный способ предусматривает извлечение сапропеля из озера, последующую сушку сапропеля с периодическим его перемешиванием и введением в процессе сушки наполнителя и дальнейшую расфасовку готового продукта (удобрения). Сушку сапропеля производят на открытом воздухе в открытой карте намыва в течение длительного времени порядка 2-х и более месяцев, очистку от посторонних примесей осуществляют после сушки сапропеля.

В описанном способе сушка сырого сапропеля с введенным в него наполнителем на открытом воздухе в открытой карте намыва приводит к потере сапропелем своих питательных свойств. На открытом воздухе происходит быстрое окисление сапропеля, улетучивается большое количество азота, как было сказано выше - происходит вымывание питательных веществ вместе с водой. При высыхании на поверхности сапропеля образуется твердая корка, которую необходимо дробить. Кроме того, этот процесс требует достаточно много времени (несколько месяцев) для того, чтобы готовой продукт (удобрение) имел необходимую влажность порядка 60%, так как в сырой сапропель добавляют торф с влажностью 50-55%. Время сушки будет зависеть от погодных условий, от количества осадков. При сушке на открытом воздухе в сапропель, как правило, заносится ветром пыль, семена сорных и других растений, что ухудшает качество готового продукта. Поскольку торф имеет неоднородный состав и его фракционный состав не регулируется, то готовая смесь будет иметь посторонние включения, а именно комки, волокна, древесные включения.

В подтверждение лучшего качества свежедобытого, чем вылежавшегося сапропеля является метод введения свежедобытого сапропеля непосредственно в почву с последующим запахиванием. Но он применим лишь в непосредственной близости озера и сельхозугодий.

Технической задачей настоящего изобретения является получение высококачественного сапропелевого удобрения со стабильными физико-химическими свойствами, не уступающего по своим питательным свойствам сырому сапропелю, с регулируемой влажностью при ускорении технологического процесса.

Техническая задача решается тем, что в способе согласно изобретению в качестве названного наполнителя используют высушенный и измельченный торф с размером частиц до 100 мкм и влажностью до 10%, и извлеченный из озера сапропель с естественной влажностью смешивают с высушенным и измельченным торфом, взятым в объеме, определяемом по формуле:

где W_np - заданная влажность получаемого удобрения, %;

W_c - естественная влажность извлеченного сапропеля, %;

W_a - влажность торфа, %;

Q_c - объем сапропеля с естественной влажностью, подаваемого в единицу времени, в м³/мин;

Q_a - объем торфа (адсорбента), подаваемого в единицу времени, в м³/мин;

до получения готового продукта с заданной влажностью.

Технический результат достигается тем, что влажность готового продукта будет определяться не временем его сушки, измеряемым в прототипе несколькими месяцами, а соотношением объемов и влажностей торфа и сапропеля, подаваемых на смешивание, рассчитываемых по выведенной авторами формуле.

Получаемый по способу продукт содержит 100% питательных веществ, содержащихся в сыром сапропеле, т.к. при приготовлении продукта сушка отсутствует и сапропелевая влага 100% сохраняется в готовом продукте.

Влажный сапропель имеет мелкодиспресную структуру (размер частиц сапропеля менее 5 мкм) и находится в желеобразной консистенции. Измельченный сухой торф имеет пылеватую структуру (размер частиц менее 100 мкм). Смешивание этих двух компонентов обеспечивает получение готового продукта с однородной мелкозернистой рассыпчатой структурой (размер получаемых зерен составляет до 1 мм, или до 1000 мкм).

Рассыпчатость зерен готового продукта обеспечивается тем, что частицы торфа предельно малы и максимально гигроскопичны. Из-за своих малых размеров они "глубже" и всеобъемлюще вступают в контакт с большим количеством частиц сапропеля, поглощая при этом часть связанной воды из сапропеля и образуя более крупные зерна. Набухшие частицы торфа не позволяют частицам сапропеля слипаться между собой, таким образом создавая рыхлую, сыпучую мелкозернистую структуру удобрения.

Насыпной вес получаемого продукта равен около 0,5-0,6 т/м³, т.е. получается подчеркнуто «воздушная структура», что обеспечивает хорошую аэрацию почвы, особенно тяжелых (глинистых) типов.

Получаемая стабильно мелкозернистая и однородная фракция удобрения удобна в применении его не только в сельском хозяйстве, но и на приусадебных участках, в домашнем цветоводстве.

Готовый продукт характеризуется высокой влагоемкостью. Пересушенный чистый сапропель теряет способность впитывать и удерживать влагу.

За счет простоты технологического процесса и независимости от погодных условий достигается высокая производительность с возможностью производства удобрений на одной линии до 2000 тонн в месяц с отгрузкой готовой продукции в кратчайшие сроки (готовый продукт отгружается потребителю в день добычи сапропеля).

Способ позволяет строго выдерживать пропорции смешиваемых компонентов (торфа и сапропеля) согласно их исходных влажностей. Несмотря на то что используется высушенный торф со стабильной влажностью (8-10%), влажность сапропеля может колебаться в зависимости от глубины разрабатываемого слоя.

Влажность готового продукта регулируется за счет установления (изменения) пропорции компонентов.

Главная идея изобретения состоит в том, что в отличие от общепринятых методов обработки сапропеля, направленных на удаление из него лишней воды всеми возможными методами, заявленный способ состоит в том, чтобы всю имеющуюся в сапропеле влагу сохранить с помощью органического наполнителя с высокой адсорбирующей способностью, взятого в заранее заданном объеме. Такой наполнитель можно приготовить из торфа, подвергнув его глубокому измельчению и сушке до заданных параметров. Способ позволяет обеспечить быстрое получение готового продукта влажностью от 55 до 65%.

Для ускорения технологического процесса предлагается процесс смешивания заданных объемов названных компонентов проводить в непрерывном режиме путем введения высушенного и измельченного торфа в сапропель с естественной влажностью.

Для повышения качества сапропелевого удобрения сапропель с естественной влажностью очищают от посторонних включений перед смешиванием с торфом.

Предлагаемый способ осуществляют устройством, принципиальная схема которого представлена на сопроводительном чертеже.

Это устройство содержит земснаряд 1, снабженный ковшом, или грейфером, или пневматическим камерным насосом, посредством которого со дна 2 озера осуществляют выемку сапропеля с естественной влажностью от 90 до 100% на берег 3 по трубопроводу 4. Также устройство содержит накопительный бункер 5, в верхней части которого установлена сетка-фильтр (не показана), через которую пропускают сырой сапропель для очистки от посторонних включений, при этом бункер 5 оснащен шнековым дозатором 6, осуществляющим подачу очищенного сапропеля с естественной влажностью в двухвальный смеситель непрерывного действия 7.

Подача сапропеля в накопительный бункер исключает возможность попадания в него различных примесей, заносимых ветром, что имело место в прототипе, и предотвращает значительное окисление сапропеля за счет уменьшения его контактной поверхности с воздухом.

В устройстве имеется складское помещение 8 для торфа, которое снабжено транспортером 9 для подачи торфа в дезинтегратор 10. В этом дезинтеграторе происходит измельчение и сушка торфа до однородной сухой измельченной массы торфа крупностью 100 мкм и влажностью до 10%. Измельченный до нужных размеров торф накапливается в бункере (накопителе) дезинтегратора 10, из которого шнековым дозатором 11 подается в смеситель 7. Дезинтегратор обеспечивает быстрое и качественное измельчение торфа одновременно с его сушкой до заданной крупности и влажности.

Принцип работы дезинтегратора состоит в том, что поступающий в него влажный торф попадает в тороидальную рабочую полость, в которой с околозвуковой окружной скоростью вращается ротор-измельчитель в виде металлических прутков. Эти прутки, ударяя по частицам торфа, разрушают их, измельчая и придавая им высокую окружную скорость. Центробежными силами масса торфа отбрасывается на стенки тора, где частицы торфа трутся друг о друга, за счет чего происходит выделение тепла и испарение влаги. Самые сухие и мелкие частицы становятся легче после отдачи влаги и уносятся воздушным потоком в циклон, из которого ссыпаются в накопитель дезинтегратора.

Скорости вращения шнековых дозаторов сапропеля 6 и торфа 11 имеют возможность регулировки (оснащены вариаторами или частотными регуляторами вращения) для точного составления пропорции поступающих в смеситель 7 компонентов.

В двухвальном смесителе 7, в котором загрузка компонентов происходит в одном конце удлиненной камеры, а выгрузка готовой смеси происходит в противоположном конце камеры, происходит непрерывное перемешивание сырого сапропеля с сухой измельченной массой торфа. По мере прохождения компонентов от одного конца камеры до другого за счет вращающихся валов происходит непрерывное смешивание поступающих компонентов и непрерывная выгрузка готового продукта (удобрение) с влажностью от 55 до 65%.

Смеситель 7 снабжен транспортером 12, обеспечивающим подачу готового продукта на склад 13 или на линию упаковки (не показана).

При этом для предотвращения возможного окисления сырого сапропеля на пути от залежи до смесителя контактные поверхности оборудования, включая насос, трубопровод, сетку-фильтр, бункер, шнек-дозатор и смеситель, были выполнены из нейтрального к окислению материала, например нержавеющей стали (за исключением напорного трубопровода, который выполняют из ПЭВП-полиэтилена высокой плотности).

Наличие накопительного бункера 5, смесителя 7 и дезинтегратора 10, соединенных шнековыми дозаторами, обеспечивает непрерывность процесса добычи и получения сапропелевого удобрения, сокращает время приготовления продукта до 1 часа с момента выемки сапропеля до его упаковки и при этом обеспечивается сохранение питательных свойств сапропеля и высокое качество готового продукта. При таком способе сапропель не контактирует с открытым воздухом (исключается попадание посторонних примесей), не требуется больших площадок для его хранения и исключается вымораживание сапропеля в зимних условиях.

Благодаря тому, что сырой очищенный сапропель (с влажностью до 100%) смешивают в закрытом объеме (смесителе) с сухой измельченной массой торфа (влажность до 10%), влага, содержащаяся между органическими частицами сапропеля, не исчезает, а перераспределяется на весь объем нового двухкомпонентного продукта, включая объем торфа, выступающего в качестве адсорбента. Необходимая влажность готового продукта (удобрения) порядка 60% достигается не за счет его дальнейшей сушки с потерей (удалением) влаги (как это было в прототипе), а за счет добавления расчетного объема адсорбента (торфа) с низкой влажностью и перераспределения влаги в увеличенном объеме получаемого готового продукта (удобрения). При этом все питательные свойства сапропеля сохраняются и получаемое удобрение имеет лучшие физико-механические свойства.

1. Способ получения сапропелевого удобрения, включающий извлечение сапропеля из озера, смешивание его с натуральным органическим наполнителем, отличающийся тем, что в качестве названного наполнителя используют высушенный и измельченный торф с размером частиц до 100 мкм и влажностью до 10%, и извлеченный из озера сапропель с естественной влажностью смешивают с упомянутым высушенным и измельченным торфом, взятым в объеме, определяемом по формуле:

где W_np - заданная влажность получаемого удобрения, %;

W_c - естественная влажность извлеченного сапропеля, %;

W_a - влажность торфа, %;

Q_c - объем сапропеля с естественной влажностью, подаваемого в единицу времени, м³/мин;

Q_a - объем торфа (адсорбента), подаваемого в единицу времени, м³/мин;

до получения готового продукта с заданной влажностью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс смешивания заданных объемов названных компонентов проводят в непрерывном режиме путем введения упомянутого высушенного и измельченного торфа в сапропель с естественной влажностью.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед смешиванием сапропель с естественной влажностью очищают от посторонних включений.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что названную очистку сапропеля с последующим смешением с упомянутым торфом проводят в изолированном от окружающей среды объеме.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение названных компонентов проводят до получения готового продукта с однородной мелкозернистой рассыпчатой структурой с размером частиц до 1 мм и/или до 1000 мкм.