Органоминеральное удобрение (варианты)

Изобретение относится к области промышленного производства удобрений для сельского хозяйства, в частности к производству органоминеральных удобрений. Органоминеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, в качестве минерального удобрения включает карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовую породу или глауконитовую породу, содержащую Са и Mg в пересчете на СаО и MgO в количестве, соответственно равном 13,38 и 2,41 мас.%, предварительно измельченные и просушенные при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая порода или глауконитовая порода смешана с куриным пометом в соотношении, равном 1-3: 1-2. Кроме того, в качестве минерального удобрения могут быть использованы карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая и глауконитовая породы, предварительно измельченные и просушенные при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом глауконитовая и карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая породы смешаны с куриным пометом в соотношении, соответственно равном 1-2:1-2:1:3. Размер гранул карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовой и глауконитовой пород должен быть не более 2 мм. Предлагаемые варианты составов органоминерального удобрения позволяют очистить помещения и территорию птицеводческих предприятий от стоков и получить ценное органоминеральное удобрение, которое содержит все необходимые компоненты для эффективного улучшения почвы, условий роста растений, а также снизить кислотность почвы. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

 

Изобретение относится к области промышленного производства удобрений для сельского хозяйства, в частности к производству органоминеральных удобрений, и может быть использовано для получения комплексного удобрения, содержащего все необходимые компоненты для эффективного улучшения почвы, условий роста растений и создания благоприятных условий для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.

Известен способ обработки куриного помета и продукт обработки (см. патент РФ №2114093, кл. C05F 3/00, опубл. 1998.06.27), сущность изобретения заключается в том, что в способе обработки куриного помета, включающем предварительное отделение жидкости отстаиванием до влажности массы 80-85%, отделение жидкости прессованием, гранулирование и последующую сушку в кипящем слое при подаче теплоносителя с температурой 300-350°С, при прессовании жидкость отделяют до влажности массы 30-39%, а сушку осуществляют до влажности продукта 0,84-0,89%. В полученном продукте содержание эффективных питательных веществ составляет, мас.% (на сухое вещество): азот аммонийный 0,35, азот общий 10,5-10,9, фосфор (на P₂ O₅) 1,49-1,54, калий (на К₂О) 3,75, протеин 35-38.

Известен способ обработки птичьего помета и продукт обработки (см. патент РФ №2115587, кл. C05F 3/00, опубл. 2000.02.20), способ заключается в одновременном отделении жидкости и сушке исходного продукта в вакууме, обеспечивающем температуру кипения и испарения жидкости менее 100°С до влажности 1%. Полученный таким образом продукт содержит, мас.% (на сухое вещество): азот аммонийный 1,35, азот общий 1,0, фосфор (на Р₂O₅) 5-6, калий (на К₂O₅) 1,5-2,5.

Известно органоминеральное удобрение и способ его получения (см. патент РФ №2191764, кл. C05F 3/00, опубл. 2002.10.27), удобрение содержит влажное безазотистое вещество птичьего, преимущество куриного, помета, при этом оно дополнительно содержит кальциевые соли азотсодержащих органических кислот и гидрат окиси кальция. Удобрение получают путем добавления к птичьему помету вещества, поглощающего влагу и связующего азотсодержащие кислоты, и последующего перемешивания, при этом к 10 весовым частям свежего птичьего помета добавляют от 10 до 5 весовых частей молотой негашеной извести.

Известно полное комплексное органоминеральное удобрение (см. патент РФ №2223250, кл. C05D 9/02, опубл. 2004.02.10), которое состоит из органического удобрения, минерального NPK удобрения и природного цеолитсодержащего компонента, при этом в качестве цеолитсодержащего компонента удобрение содержит природный цеолитсодержащий трепел, включающий макро- и микроэлементы, кальций и магний - раскислители почв, цеолиты-адсорбенты, в следующем соотношении: минеральный компонент NPK: органический компонент торф: природный цеолитсодержащий трепел как 1,7-1,5:0,65-0,75 при следующем содержании действующих веществ в удобрении, мас.%: азот 6,5-8, фосфор 8-10,5, калий 8,5-11, кальций 4-5, магний 0,4-0,5, органическое вещество торф с гуминовыми соединениями 20-25, цеолиты-адсорбенты 6-7, микроэлементы, мг/кг: марганец 100-125, бор 1,5-2, медь 100-110, цинк 4-5, кобальт 0,1-0,2, молибден 0,5-0,6.

Известно органоминеральное удобрение Рокшаль цеолитовый (см. заявка №2004113286, кл С01В 21/00, опубл. 2005.10.10.), состоящее из смеси органического компонента, минерального азотно-фосфорно-калийного удобрения и природного цеолитсодержащего трепела, причем в качестве органического компонента в него включено удобрение Рокшаль в следующем соотношении: органический компонент Рокшаль : минеральный компонент азотно-фосфорно-калийный : природный цеолитсодержащий трепел как 1:1:1-2 при следующем содержании действующих веществ в удобрении, мас.%: азот 9-6, фосфор 8-6, калий 9-7, кальций 7-5, магний 0,5-0,8, органическое вещество - белок 23-17, цеолиты-адсорбенты 8-12, глауконит 1,5-2,5 и микроэлементы: марганец, бор, медь, цинк, кобальт, молибден.

Известно удобрение «Цеолит-флора», которое представляет собой комплексное удобрение, состоящее из природного минерала цеолита и азотно-фосфоро- и калийсодержащих удобрений в количестве, г/кг: цеолит 900-960, азотное удобрение 20-3,5; фосфорное удобрение 10-3; калийное удобрение 20-3,5; вода 50 (см. заявка №2001126498, кл С01В 21/00, опубл. 2003.07.20).

Известно гранулированное удобрение на основе торфа (см. патент РФ №2121489, кл. C10F 7/00, опубл. 1998.11.10), которое состоит из торфа и минерального удобрения и дополнительно содержит сорбент - природный цеолит - при соотношении торфа и цеолита 2,5:1,0-10,0:1,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%: торф (сухого вещества) 44-65, цеолит 5-22, минеральные удобрения 23-45. Гранулированное удобрение получали следующим образом: торф низинный степени разложения 29,0%, зольности 17,0, влажности 60-70% в количестве 61 мас.% (на сухое вещество), мочевину, двойной суперфосфат и сернокислый калий в соотношении 1:1:1 по действующему веществу в количестве 27,0 мас.%, природный цеолитный туф пегасин фракции 0,5-1,0 мм в количестве 12,0 мас.% смешивали в течение 8-10 мин, затем однородную смесь гранулировали в шнековом экструдере под давлением 0,55 кг/см и высушивали полученные гранулы до влажности 20-22%.

Недостатками полученного таким образом удобрения являются сложный компонентный состав, сложность технологического процесса.

Наиболее близким к предлагаемым вариантам органоминерального удобрения является органоминеральное гранулированное удобрение, которое включает помет птицеводческих комплексов и природную кремнистую цеолитсодержащую породу. Порода имеет следующий минеральный состав, мас.%: опал-кристобалит 15-70, клиноптилолит 6-45, глинистые минералы 4-36, в том числе монтмориллонит 2-18, кальцит 3-36, обломочный, преимущественно кварцевый материал 2-22, полевой шпат 0,8-5,0. При суммарном содержании опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита 55-80 мас.% удобрение содержит компоненты, мас.%: природная кремнистая цеолитсодержащая порода 60-80, помет птицеводческих комплексов 20-40 (см. патент РФ №2184102, кл. C05F 3/00, опубл. 2002.06.27).

Основными недостатками известных органоминеральных удобрений и способов их получения являются невысокая производительность, многооперационность подготовки сырья и невозможность получения удобрения в виде, пригодном для хранения и последующего использования, а также сложный компонентный состав.

Наиболее массовым потребителем природных цеолитов является сельскохозяйственная отрасль, в первую очередь, земледелие. Эффективность применения «сырых» цеолитсодержащих пород не настолько высока, чтобы компенсировать себестоимость их добычи и подготовки.

Очистка промышленных стоков птицеводческих комплексов имеет крайне актуальное значение. На каждом птицеводческом предприятии накапливается большое количество отходов, которое нельзя сбрасывать в открытые водоемы и вывозить на поля, что строго регламентируется нормативными актами. Применяемые в настоящее время способы очистки не позволяют достичь показателей, дающих возможность удовлетворять санитарным нормам содержания животных, птиц в помещениях, которые задыхаются от газов, исходящих от промстоков. Так как при гниении, брожении помета выделяются NH₃, H₂S, SO₂, CO₂, меркаптаны и др. газы.

Предлагаемое изобретение направлено на создание полного комплексного органоминерального удобрения для полноценного сбалансированного обеспечения сельскохозяйственных культур всеми основными питательными веществами и микроэлементами, снижение кислотности почвы, дающее возможность применения его адресным способом без допущения ожога корней и угнетения растений и без ухудшения качества урожая, при малых затратах, а также направлено на упрощение технологического процесса, повышение его производительности и экономичности, улучшение экологичности процесса переработки и качества продукта обработки птичьего помета.

Поставленная задача по первому варианту достигается тем, что органоминеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, в качестве минерального удобрения включает карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовую породу, предварительно измельченную и просушенную при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая порода смешана с куриным пометом в соотношении, равном 1-3:1-2, а размер гранул карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовой породы должен быть не более 2 мм.

Поставленная задача по второму варианту достигается тем, что органоминеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, в качестве минерального удобрения включает глауконитовую породу, содержащую Са и Mg в пересчете на СаО и MgO в количестве, соответственно равном 13,38 и 2,41 мас.%, предварительно измельченную и просушенную при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом глауконитовая порода смешана с куриным пометом в соотношении, равном 1-3:1-2, а размер гранул глауконитовой породы должен быть не более 2 мм.

Поставленная задача по третьему варианту достигается тем, что органоминеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, в качестве минерального удобрения включает карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовую и глауконитовую породы, предварительно измельченные и просушенные при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом глауконитовая и карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая породы смешаны с куриным пометом в соотношении, соответственно равном 1-2:1-2:1:3, а размер гранул карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовой и глауконитовой пород должен быть не более 2 мм.

Для получения органоминерального удобрения в качестве исходного сырья взяты: цеолитсодержащая и глауконитовые породы Атяшевского проявления (Республика Мордовия) и сырой куриный помет птицеводческого комплекса «Атемарский» (Республика Мордовия). В результате анализа установлено, что цеолитосодержащая порода (природный цеолит) Атяшевского проявления относится к смешанному типу осадочных цеолитовых руд и представляет собой карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовую породу. Содержание цеолита в породе составляет 30-32%. По вещественному составу и свойствам Атяшевские цеолитсодержащие породы аналогичны осадочным породам Среднего Поволжья. При этом они отличаются повышенной влагоемкостью, повышенным содержанием калия и резко пониженным содержанием токсичных элементов.

В табл.1 приведен химический состав цеолитсодержащих и перекрывающих их глауконитовых пород Атяшевского цеолитпроявления.

Изучен состав куриного помета птицеводческого комплекса «Атемарский, влажность которого составляет 60-75%, в помете содержится азот 1,6-2,66%, протеин 10-17%. Содержание азота в помете является важным фактором при получении органоминерального удобрения. Содержание клетчатки составляет 9-11%. В составе помета содержится также фосфор, кальций, калий, магний, натрий. Куриный помет является не просто отходами, а ценным сырьем для получения органоминерального удобрения.

В табл.2 приведен состав куриного помета птицефабрики ОАО «Атемарская».

Для первого варианта органоминерального удобрения были приготовлены различные соотношения компонентов куриный помет:

природный цеолит. Соотношение куриный помет: природный цеолит менялись 1:1, 1:2, 1:3; 2:3. Перед изготовлением первого варианта органоминерального удобрения природный цеолит измельчался и предварительно просушивался при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 часа. Известно с повышением температуры происходит понижение плотности природного цеолита, увеличение водостойкости, механической прочности и увеличение пористости. С увеличением температуры предварительного просушивания природного цеолита до 200°С повышается его пористость, он активнее впитывает фекалии куриного помета.

Различные комбинации природного цеолита и куриного помета влажностью 60-75% смешивали механическим путем и образовавшуюся пастообразную смесь направляли в шнековый гранулятор, в котором органоминеральное удобрение дополнительно перемешивалось и досушивалось до образования и получения гранул заданного размера.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что с увеличением природного цеолита с 1 до 3 в.ч. содержание общего азота, фосфора снижается в связи с неполной пропиткой природного цеолита куриным пометом. Увеличивается содержание кальция, особенно при соотношении природный цеолит : куриный помет, равном 3:1. Повышенное содержание кальция обусловлено увеличением доли природного цеолита в смесях.

Во всех примерах приготовления органоминерального удобрения использовали гранулированный природный цеолит с диаметром гранул, равным не более 2 мм, так как пропитка природного цеолита лучше происходит в случае использования гранул меньшего диаметра.

Для увеличения доли куриного помета природный цеолит смешивали с куриным пометом в соотношении 2:3. В таком соотношении смесь также легко поддается гранулированию. Химический анализ свидетельствует о том, что содержание азота, фосфора в этом случае увеличилось.

Результаты химического анализа указанных соотношений куриного помета и природного цеолита представлены в табл.3 - первого варианта органоминерального удобрения.

Динамическая емкость природного цеолита зависит от диаметра гранул, с повышением которых обменная емкость уменьшается. С увеличением температуры и продолжительности предварительного просушивания происходит также понижение динамической обменной емкости. Снижение азота в органоминеральном удобрении наблюдается после предварительного просушивания природного цеолита при температуре выше 200°С, что связано с изменением ионообменных свойств вследствие его дегидратации, уменьшения пористости и частичной аморфизации.

Органоминеральное удобрение из природного цеолита Атяшевского проявления и куриного помета птицеводческого предприятия целесообразнее получать из порошка природного цеолита, предварительно просушенного при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 часа, выбранные параметры: температуры и время просушивания, являются оптимальными для удаления влаги без разрушения структуры природного цеолита и выгодными для предприятия с точки зрения использования энергоносителей при получении предлагаемых вариантов органоминерального удобрения.

Пропитывают природный цеолит куриным пометом путем механического перемешивания. Результаты химического анализа предлагаемых соотношений куриного помета и природного цеолита в органоминеральном удобрении показывают, что наиболее оптимальным соотношением куриного помета и природного цеолита является 1-2: 1-3, при этом природный цеолит должен быть предварительно измельчен до гранул не больше 2 мм и просушен при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч.

В результате смесь природного цеолита и куриного помета с указанными параметрами легко поддается гранулированию, быстро высыхает на воздухе и показатели по азоту, фосфору значительно выше.

Необходимо отметить, что, выходя за рамки указанных соотношений компонентов органоминерального удобрения, ухудшается качественный и количественный химический его состав.

Аналогичным образом были приготовлены различные соотношения ингредиентов по второму варианту, в котором в качестве минерального удобрения использована глауконитовая порода, предварительно измельченная и просушенная при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, при этом куриный помет влажностью 60-75% и глауконитовую породу смешивали также путем механического перемешивания.

В табл.4 приведены различные соотношения куриного помета и глауконитовой породы и представлены результаты химического анализа примеров предлагаемого второго варианта органоминерального удобрения.

Как и в первом варианте, образовавшуюся пастообразную смесь направляли в шнековый гранулятор, в котором смесь дополнительно перемешивалась и досушивалась до образования и получения гранул заданного размера органоминерального удобрения.

Оптимальными соотношениями куриный помет и глауконитовая порода являются соответственно 1-2:1-3, при этом размер гранул глауконитовой породы должен быть не более 2 мм.

Причем необходимо отметить, что, выходя за рамки указанного соотношения, ухудшается качественный и количественный химический состав органоминерального удобрения.

Расчетным и экспериментальным путем были получены результаты соотношений органоминерального удобрения третьего варианта, в котором в качестве минерального удобрения использованы глауконитовая порода и природный цеолит, которые предварительно измельчали и просушивали при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 часа. Получено оптимальное соотношение куриный помет влажностью 60-75%, природный цеолит и глауконитовая порода соответственно 1-3:1-2:1-2, размер гранулы глауконитовой породы и природного цеолита были использованы не более 2 мм. При этом, так же как в первом и во втором вариантах, образовавшуюся пастообразную смесь направляли в шнековый гранулятор, в котором смесь дополнительно перемешивалась и досушивалась до образования и получения гранул заданного размера органоминерального удобрения.

В табл.5 представлены результаты химического анализа различных соотношений куриного помета, глауконитовой породы и природного цеолита - третьего варианта органоминерального удобрения.

Необходимо отметить, что, выходя за рамки указанного соотношения 1-3:1-2:1-2, соответственно куриный помет, глауконитовая порода и природный цеолит, ухудшается качественный и количественный химический состав органоминерального удобрения.

Во всех вариантах в порах природного цеолита происходит накопление ионов NH₄ ⁺. Поэтому полученное удобрение можно рассматривать как комплексное с пролонгирующим действием. Осаждение ионов NH₄ ⁺ в структурных каналах цеолита предотвращает их окисление, способствует сокращению выщелачивания и потерь азота, устраняет токсичные концентрации.

Предлагаемые варианты составов органоминерального удобрения позволяют достаточно простым и дешевым способом получения гранулированного удобрения очистить помещения и территорию от стоков птицеводческие предприятия, значительно улучшить санитарно-гигиенические условия птицеводческих помещений и самое главное позволяют получить ценное органоминеральное удобрение, которое содержит все необходимые компоненты для эффективного улучшения почвы, условий роста растений.

Предлагаемые варианты органоминерального удобрения на основе природного цеолита и глауконитовой породы являются удобрениями пролонгированного действия, так как они действуют как ионообменники, постепенно обмениваются с почвой своими компонентами, обеспечивая тем самым растение азотом, фосфором, калием, кальцием, и относятся к комплексным удобрениям, обеспечивающим питание растений на протяжении всего периода роста и развития. Такие органоминеральные удобрения целесообразнее вносить осенью или весной в зависимости от почвенных и климатических условий.

1. Органоминеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, отличающееся тем, что в качестве минерального удобрения включает карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовую породу, предварительно измельченную и просушенную при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая порода смешана с куриным пометом в соотношении, равном 1-3:1-2.

2. Органоминеральное удобрение по п.1, отличающееся тем, что размер гранул карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовой породы должен быть не более 2 мм.

3. Органоминеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, отличающееся тем, что в качестве минерального удобрения включает глауконитовую породу, содержащую Са и Mg в пересчете на СаО и MgO в количестве, соответственно равном 13,38 и 2,41 мас.%, предварительно измельченную и просушенную при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом глауконитовая порода смешана с куриным пометом в соотношении, равном 1-3: 1-2.

4. Органоминеральное удобрение по п.3, отличающееся тем, что размер гранул глауконитовой породы должен быть не более 2 мм.

5. Органоминеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, отличающееся тем, что в качестве минерального удобрения включает карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовую и глауконитовую породы, предварительно измельченные и просушенные при температуре 100-200°С в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом глауконитовая и карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая породы смешаны с куриным пометом в соотношении, соответственно равном 1-2:1-2:1:3.

6. Органоминеральное удобрение по п.5, отличающееся тем, что размер гранул карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовой и глауконитовой пород должен быть не более 2 мм.