Гуминовое удобрение для органического земледелия и способ его получения


 


Владельцы патента RU 2477264:

Богословский Владимир Николаевич (RU)
Левинский Борис Владимирович (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гуминового удобрения для органического земледелия, предназначенного для обработки почвы и вегетирующих растений, причем получение указанного удобрения осуществляют в две стадии: на первой стадии природные гуминовые кислоты, содержащиеся в буром угле, переводят в водный раствор в виде гумата аммония путем обработки 1.5-2.0% водным раствором гидроксида аммония до значения рН 6.9-7.1 при отношении жидкого компонента к твердому, составляющем 7-7.5:1, и отделяют полученный раствор от не связанного химически с гуминовыми кислотами минерального балласта; и на второй стадии из раствора гумата аммония удаляют химически связанные с ним катионы металлов путем обработки катеонитом до значения рН=4.0-4.2. Изобретение позволяет получить водорастворимые гуминовые кислоты, не содержащие как минерального балласта, так и катионы металлов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 8 пр.

 

Изобретение относится к органическим гуминовым удобрениям, предназначенным для использования в «органическом земледелии», и способам их получения.

«Органическое земледелие» - это агротехнология, основанная на отказе от химических и биологических средств повышения урожайности и возврате к природным ресурсам. Одним из эффективных природных источников повышения урожая являются гуминовые кислоты. Однако природные гуминовые кислоты почв, торфа, бурого угля, сапропеля биологически не активны, так как нерастворимы в воде, а их функциональные группы связаны ионами, кальция, магния или железа. Для их перевода в биологически активное состояние природный источник гуминовых кислот обрабатывают щелочами, в результате чего образуются водорастворимые соли - гуматы натрия, калия или аммония. Этот процесс лежит в основе многочисленных способов производства гуминовых удобрений, защищенные патентами России ( №№2001038, 2015931, 2058279, 2083537, 2178737, 2181710), США (№№6204396, 431941, 3985536) и других стран. Все перечисленные патенты могут служить аналогами настоящего изобретения. Несмотря на определенные различия способов и достигнутых результатов их объединяет один общий недостаток: все полученные гуминовые удобрения относятся к классу органо-минеральных удобрений, включают минеральный балласт, а биологически активная часть содержит ионы натрия, калия, кальция и других металлов. Поэтому эти препараты не могут получить разрешения для использования в «органическом земледелии» (organic farming).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ по патенту РФ № 1763437, (класс С05F 11/02), предусматривающий измельчение сильно окисленного бурого угля, обработку его раствором щелочи с последующей аммонизацией раствором аммиака и получением продукта влажностью 30-55% и общим содержанием гуматов натрия, калия и аммония 33-38% на сухую массу.

Недостатком указанного способа является наличие 62-57% минерального балласта (на сухую массу) в конечном продукте, наличие избыточной щелочи (11%) катионов металла в составе действующего вещества, что в совокупности не позволяет использовать данный препарат в качестве удобрения для органического земледелия.

Технической задачей изобретения является получение водорастворимых гуминовых кислот, не содержащих как минерального балласта, так и катионов металлов в качестве противоионов биологически активной части препарата, и разработка способа получения продукта, удовлетворяющего указанным требованиям.

Поставленная задача достигается тем, что сильно окисленный бурый уголь после предварительного измельчения подвергают двухстадиальной обработке.

На первой стадии отделяют минеральный балласт, не связанный химически с гуминовыми кислотами. С этой целью измельченный уголь обрабатывают разбавленным до концентрации 1-2% раствором гидрата окиси аммония при температуре 70-80°С, Ж:Т (отношение жидкого к твердому) (7-8):1, при перемешивании в течение 4-5 часов при постоянном контроле рН среды. При этом значение рН среды в конце обработки должно находиться в пределах 7-7.5, а концентрация гумата аммония должна находится в пределах 11-13%. В результате гуминовые кислоты угля переходят в раствор в основной массе в виде гуматов аммония с небольшой примесью гуматов других металлов, а минеральный балласт остается в осадке, который удаляют центрифугированием или отстаиванием.

На второй стадии отделяют катионы металлов и аммония, перешедшие в раствор на первой стадии. С этой целью полученный раствор гумата аммония обрабатывают катионитом, например сульфоуглем, который порционно вводят в раствор гумата аммония при постоянном контроле рН среды до тех пор, пока рН не достигнет значения 4.0-4.2. После этого катионит удаляют, а полученный раствор чистых гуминовых кислот с содержанием 10-12% используют как товарный продукт или подвергают сушке до влажности 30-35%.

Параметры процесса первой стадии определяются следующим образом. Концентрация раствора гидроксида аммония, в отличие от прототипа, выбирается в интервале от 1 до 2%, что позволяет использовать ее практически полностью, не допуская избытка. В результате в конце первой стадии мы получаем продукт со значением рН, близким к нейтральному. Это подтверждается примерами, представленными ниже. Выбранный интервал температуры реакционной смеси и значений отношения Ж:Т, равного (7-8):1, обусловлены необходимостью сокращения времени протекания первой стадии и получения оптимальной концентрации гумата аммония. При более низком отношении Ж:Т концентрация гумата аммония достигает 18-20% и раствор приобретает пастообразную консистенцию, что затрудняет отделение осадка и проведение второй стадии. При более высоких значениях Ж:Т концентрация раствора составляет 8-9%, что осложняет условия сушки конечного продукта.

Вторая стадия процесса - обработка гумата аммония катионитом, например сульфоуглем, контролируется по единственному параметру - значению рН среды. Это обусловлено тем, что расход катионита и время процесса могут колебаться в зависимости от партии катионита, его типа и концентрации раствора гумата аммония, а конечное значение рН среды - это постоянная величина, характеризующая степень очистки гуминовых кислот от противоионов.

Учитывая, что данное изобретение, в отличие от прототипа, позволяет получить чисто органический продукт, свободный от минеральных компонентов, предлагаемое техническое решение отвечает критерию «изобретательский уровень».

Осуществление способа получения гуминового удобрения для органического земледелия иллюстрируется следующими примерами.

Пример № 1

К 500 мл 0.75%-ного раствора гидроксида аммония при нагревании до 80-85°С и перемешивании добавляли 100 г бурого угля (табл. 1) при Ж:Т=5:1 в течение 6 час, контролируя значение рН до достижения его постоянного значения. После этого отделяли осадок от раствора на центрифуге и определяли в растворе содержание гумата аммония.

Таблица 1
Характеристика бурого угля
Наименование показателей Содержание, %
Общая минеральная масса 9.5
Общая органическая масса 90.5
Массовая доля угля, растворимая в NaOH 74.5
Массовая доля угля, нерастворимая NaOH 25.5
Массовая доля гуминовых кислот и их солей после осаждения при рН 2 65.9
Массовая доля металлов, связанных с гуминовыми кислотами 3.5
Массовая доля минеральной части кислотами, не связанной с гуминовыми 5.9

К полученному раствору гумата аммония при перемешивании добавляли порциями по 2-3 г сульфоуголь (табл.2) до того момента, когда значение рН среды достигало 4.0-4.2.

Таблица 2
Показатели качества сульфоугля (ТУ 2162-078-05015182-2001)
Наименование показателя Норма Факт
Динамическая обменная емкость, ммоль/ дм3, не менее 180 208
Гранулометрический состав:
Массовая доля зерен размером 1.25 мм, % не менее
10 20
менее 0.25 мм, %, не более 5 2
Массовая доля воды, % 30-40 34
Насыпная масса, т/ м3 Не нормируется 0.638
Способность к пептизации Фильтрат не должен давать мути и окрашиваться Соответ.

После этого сульфоуголь отделяли процеживанием смеси через сито с диаметром ячеек 0.1 мм, а полученный раствор направляли на элементный анализ. Результаты эксперимента, а также других примеров осуществления данного изобретения представлены в таблице 3.

Пример 2. Опыт проводили аналогично примеру 1, используя 1% раствор гидроксида аммония.

Пример 3. Опыт проводили аналогично примерам 1 и 2, используя 2% раствор гидроксида аммония.

Пример 4. Опыт проводили аналогично примерам 1-3, используя 3% раствор гидроксида аммония.

Пример 5. Опыт проводили аналогично примеру 4, добавляя 70 г бурого угля при Ж:Т=7:1.

Пример 6. Опыт проводили аналогично примеру 2, добавляя 50 г бурого угля при Ж:Т=10:1.

Пример 7. Опыт проводили аналогично примеру 5, используя 2% раствор гидроксида аммония.

Пример 8. Опыт проводили аналогично примерам 5 и 7, используя 1.5% раствор гидроксида аммония.

Таблица 3
Результаты аналитического контроля процесса получения органического гуминового удобрения по примерам 1-8
№ примера Первая стадия процесса Вторая стадия
NH4OH, % Ж:Т рН конечное Конц. гумата аммония (конечн.) Время реакции, час Расход сульфо-угля, кг/л рН конечное
1 0.75 5:1 6.76 12.8 6 0.1 4.1
2 1.0 5:1 7.07 15.3 5 0.25 4.2
3 2.0 5:1 7.61 12.1 6 0.2 4.2
4 3.0 5:1 7.23 18.9 5 0.3 4.0
5 3.0 7:1 6.85 16.7 6 0.3 4.1
6 1.0 10:1 7.5 6.9 3 0.08 4.2
7 2.0 7:1 7.0 14.2 4 0.1 4.1
8 1.5 7:1 6.9 14.0 5 0.1 4.1

Как следует из представленных результатов, оптимальное течение процесса протекает в условиях примеров 7 и 8, т.е. при начальной концентрации гидроксида аммония 1.5-2.0% и Ж:Т=7.0-7.5:1. Снижение концентрации гидроксида аммония ниже указанного уровня приводит либо к неполному использованию угля (пример 1), либо к повышенному расходу катионита (пример 2). Увеличение концентрации выше указанных пределов также приводит к резкому возрастанию расхода катионита. Отклонение отношения Ж:Т от оптимального в сторону более низких значений приводит либо к неполному использованию угля (пример 1), либо к повышенному расходу катионита (примеры 2-4). При чрезмерном увеличении Ж:Т (пример 6) конечная концентрация гумата аммония и, соответственно, гуминовой кислоты после второй стадии получается слишком низкой. Химическая характеристика органического гуминового удобрения, полученного в условиях примеров 7-8, представлена в таблице 4.

Таблица 4
Данные элементного анализа органического гуминового удобрения
№ примера Содержание элементов, мас.%
С Н N 0 S
7 52.09 5.08 4.26 38.12 0.45
8 48.72 4.58 3.04 42.78 0.88

Как следует из данных таблицы 4, полученное органическое гуминовое удобрение не содержит минеральных примесей и полностью отвечает требованиям для продуктов, применяемых в «органическом земледелии».

1. Способ получения гуминового удобрения для органического земледелия, предназначенного для обработки почвы и вегетирующих растений, отличающийся тем, что получение указанного удобрения осуществляют в две стадии:
на первой стадии природные гуминовые кислоты, содержащиеся в буром угле, переводят в водный раствор в виде гумата аммония путем обработки 1,5-2,0%-ным водным раствором гидроксида аммония до значения рН 6,9-7,1 при отношении жидкого компонента к твердому, составляющем 7-7,5:1, и отделяют полученный раствор от не связанного химически с гуминовыми кислотами минерального балласта; и
на второй стадии из раствора гумата аммония удаляют химически связанные с ним катионы металлов путем обработки катионитом до значения рН 4,0-4,2.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионит представляет собой сульфоуголь.

3. Гуминовое удобрение для органического земледелия, предназначенное для обработки почвы и вегетирующих растений, отличающееся тем, что оно получено способом по п.1 или 2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к области рекультивации земель. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к области экологии и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод, образующихся на городских станциях аэрации. .
Изобретение относится к области химической переработки древесины, торфяной промышленности и сельскому хозяйству и может быть использовано для получения поверхностно-активных веществ, стимуляторов роста растений и гуминовых удобрений на основе лигно-углеводного растительного сырья.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для изготовления гранулированного органоминерального удобрения. .
Изобретение относится к области производства углегуминовых препаратов, мелиорантов, сорбентов, удобрений, а также гумино-минеральных соединений с ионообменными, хелатообразующими, комплексообразующими, биологически активными, стимулирующими гумусообразование свойствами
Изобретение относится к сельскому хозяйству
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения структурированного торфо-сапропелевого концентрата включает кавитационное диспергирование гуматосодержащего вещества при использовании раствора щелочи едкого калия, при этом в движущийся поток воды подают торфяную крошку с размером частиц не более 5 мм, сапропель, едкий калий, белый шлам. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Полученный раствор подвергают кавитационному диспергированию до температуры 90°С. Изобретение позволяет упростить способ получения высококачественного органоминерального комплексного удобрения, снизить энергоемкость процесса при повышении его экологичности.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Кремнийсодержащее хелатное микроудобрение для внекорневой обработки растений, получаемое смешиванием и разбавлением в водопроводной воде в заданном соотношении двух маточных компонентных водных растворов: маточного раствора микроэлементов и маточного раствора, содержащего кремний, в котором маточный раствор микроэлементов содержит железо сернокислое, борную кислоту, марганец сернокислый, медь сернокислую, кобальт хлористый, цинк сернокислый, аммоний молибденовокислый и комплексообразователь в количестве, дающем pH раствора микроэлементов 2,5-3, причем маточный раствор микроэлементов содержит в качестве комплексообразователя гумусовые кислоты. Все компоненты взяты при определенном соотношении. В качестве маточного раствора, содержащего кремний, использован однопроцентный раствор силиката калия или натрия, а рабочий раствор кремнийсодержащего хелатного микроудобрения получен разбавлением и смешением маточных растворов в водопроводной воде. Все компоненты взяты при определенном соотношении. При этом pH рабочего раствора становится равным 5,5-6,0. Изобретение позволяет создать кремнийсодержащее хелатное микроудобрение с повышенными фитопротекторными и адаптогенными свойствами, увеличить срок хранения маточных растворов. 2 н.п. ф-лы, 11 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Состав включает инсектициды Актеллик и Моспилан, фунгицид Инфинито, прилипатель МиБАС, комплекс микроэлементов Аквамикс, имммуномодулятор Силк, стимулятор роста растений Гумат калия при следующих соотношениях компонентов, масс.%: Актеллик 33,90-36,23; Моспилан 6,78-7,25; Инфинито 16,95-17,30; МиБАС 28,98-33,90; Силк 3,39-4,35; Аквамикс 1,45-1,69; Гумат калия 3, 39-4,35. Используют состав в дозе 6,9 л/т семян. Изобретение позволяет защитить всходы льна масличного от его вредителей и болезней, в частности от крестоцветных блошек и фузариоза, и повысить его урожайность. 2 н.п. ф-лы, 5 табл., 2 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения жидкого гуминового удобрения включает перемешивание гуминосодержащего материала с 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия, отстаивание суспензии и отделение жидкой фракции, причем перемешивание гуминосодержащего материала с 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия и отстаивание суспензии осуществляют неоднократно, в качестве гуминосодержащего материала используют отход производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, действующим началом которого является углерод органического вещества Cорг - 30,0-40,0, масс.%, включающий макроэлементы: азот Nобщ. - 1,15-1,80, масс.%; фосфор P2O5 - 1,4-2,2, масс.%; калий K2O - 1,0-2,3, масс.%; кальций CaO - 1,1-1,6, масс.%; магний MgO - 0,2-0,8, масс.% и микроэлементы, по меньшей мере, бор, медь, кобальт, марганец, селен, кремний, при этом перемешивание гуминосодержащего материала с 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия производят трижды, каждый раз в соотношении 1:10 со скоростью 20 об/мин, при температуре 60°С не менее 1 часа, а отстаивание - после каждого перемешивания при температуре 60°С в течение 2 часов с последующим отделением и объединением надосадочной жидкости. Изобретение позволяет расширить ассортимент жидких гуминовых удобрений, улучшить рост и развитие растений, активировать почвенно-микробиологические процессы. 1 ил., 4 табл., 2 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству для переработки отходов животноводства, птицеводства и других пастообразных материалов. Способ приготовления компоста включает укладку навоза, помета в ферментер с последующей подачей кислорода воздуха внутрь ее. Исходная масса с нативной влажностью 76-78% укладывается в ферментер без предварительной подготовки и смешивания на слой органического углеродосодержащего компонента ферментации в количестве, обеспечивающим C:N=25:1, или без этого компонента, если масса навоза, помета за счет присутствия остатков корма и подстилки содержит вышеуказанное соотношение C:N. В качестве органического углеродосодержащего компонента ферментации используют солому, торф, опилки, измельченные растительные остатки. Способ позволяет снизить расход влагопоглощающих органических компонентов в процессе аэробной ферментации.

Изобретение относится к области экологии и природовосстановления, в частности к препаратам гуминовых веществ из природных органических субстратов, их получению и использованию для очистки загрязненных грунтов. Гуминово-минеральный реагент получают смешиванием гумифицированного органического сырья с раствором гидроксида щелочных или щелочно-земельных металлов с последующей экстракцией. Экстракцию гуминовых веществ проводят при 165-220°C и давлении 1,8-2,5 МПа с одновременной подачей воздуха с расходом не более 5 литров в минуту на 10 кг сырья в течение не более 3 часов. Полученный реагент содержит гуминовые кислоты и/или их соли, смесь минеральных компонентов, включающую оксид железа, оксид натрия, оксид магния, оксид алюминия, оксид кальция, и менее 1,5 мас.% примесей. Изобретение позволяет получить новый экологически и экономически эффективный гуминово-минерального реагент с высоким выходом из органических отходов, использование которого обеспечивает эффективную очистку загрязненных грунтов, и ускорить процессы рекультивации. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области природоохранных технологий, передовых аграрных технологий и химии кремнийорганических соединений и может быть использовано для восстановления структуры нарушенных почв путем стабилизации водопрочных агрегатов. В частности, предлагаемое изобретение использует водорастворимые гуминовые силанольные производные, которые были специальным образом модифицированы, чтобы придать им способность необратимо сорбироваться на поверхностях минеральных частиц и других гидроксилсодержащих носителей. Способ применения в агротехнологиях заключается в использовании гуминовых производных в качестве структурообразователей (мелиорантов почв) путем их закрепления на поверхностях почвенных агрегатов с целью придания последним водопрочных свойств. Вносят гуминовые производные в деградированные почвы в виде водных растворов. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил., 8 табл.
Наверх