Способ получения гуминового препарата и технологическая линия для его осуществления



Способ получения гуминового препарата и технологическая линия для его осуществления
Способ получения гуминового препарата и технологическая линия для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2573358:

Сухов Александр Иванович (RU)
Салимов Баходир Маратович (RU)
Сорокин Константин Николаевич (RU)

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гуминового препарата включает предварительную гидродинамическую обработку воды, измельчение торфа и приготовление водно-торфяной суспензии, озонирование водно-торфяной суспензии, воздействие щелочным реагентом, кавитацию, гидратацию и отделение жидкой фракции, причем количество щелочного реагента, необходимого для обработки торфо-водяной суспензии, определяется реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) калийной щелочью до pH 6,5-7,5. Также описана технологическая линия для осуществления способа получения гуминового препарата. Изобретения позволяют улучшить качество конечного продукта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области переработки торфа с целью получения водорастворимых гуминовых веществ, используемых в качестве стимуляторов роста и развития растений.

Гуминовые вещества - высокомолекулярные природные органические образования, характеризующиеся нестабильностью химического состава и являющиеся составной частью органического вещества почвы и торфов. Использование гуминового препарата для предпосевной обработки семян или вегетирующих растений оказывает положительное влияние на урожайность всех сельскохозяйственных и декоративных культур, ускоряет сроки их вегетации и повышает устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды: засухе, заморозкам, поражению болезнями и вредителями, улучшает качество получаемой продукции, инактивирует действие тяжелых металлов и радионуклидов.

Наиболее распространенные методы извлечения гуминовых веществ, находящихся в водонерастворимом состоянии в природных гумифицированных материалах, основаны на обработке последних щелочными реагентами с целью получения водорастворимых солей-гуматов.

Щелочная водная экстракция лежит в основе различных способов производства водорастворимых гуматов [1-5]. Общим недостатком вышеупомянутых технических решений является присутствие в конечном продукте остаточной щелочи, оказывающей отрицательное действие на растения, а также наличие значительного минерального балласта, снижающего биологическую ценность получаемого препарата. Кроме того, такие решения предполагают использование сравнительно большого объема щелочи, что увеличивает себестоимость конечного продукта.

Для повышения выхода гуминовых веществ используют окисление неразложившейся органической части торфа пероксидом водорода [6]. Известен способ получения средства для защиты растений от болезней, включающий обработку торфа гидроксидом натрия с окислением полученной массы перекисью водорода в течение 1,5 ч в присутствии цеолитового туфа в качестве катализатора, с последующим отделением жидкой фазы и добавлением в нее водного раствора аммиака [7]. Использование кавитационной обработки торфа в водном растворе щелочи в присутствии пероксида водорода позволяет снизить температуру от 120°С до 60°С и уменьшить продолжительность обработки от 1,5 ч до 30-75 мин.

Известен также способ получения оксигуматов из торфа [8], выбранный в качестве ближайшего аналога и заключающийся в том, что торф сначала обрабатывают 2-10%-ным водным раствором щелочи в течение 15 мин в роторном кавитационном аппарате, а затем в этом же аппарате окисляют пероксидом водорода в количестве от 5 до 20% от массы сухого торфа в течение 15-60 мин при температуре 60°С.

Недостатком вышеуказанных способов является использование перекиси водорода - нестойкого окислителя, быстро разлагающегося при хранении, что требует дополнительных затрат на его транспортировку и хранение. В целом, использование кавитации в технологиях получения гуминовых препаратов дает возможность достижения их высокой физиологической активности, большого выхода водорастворимых органических веществ, протекания реакций гидротермального синтеза.

Известна технологическая установка для приготовления жидких кормов на основе гумифицированных материалов [9], включающая линию для приготовления гуминовых кислот и гуматов, состоящую из весового дозатора, ленточного конвейера, смесителей, кавитационного диспергатора, емкостей для гуминовых веществ.

Недостатком технологической установки является отсутствие оборудования для измельчения исходных гумифицированных материалов, а также использование гидроксидов и карбонатов натрия и калия для окисления торфо-водяной суспензии, повышающих объем минерального балласта в конечном продукте.

Предлагаемый способ, включающий три важные составляющие, позволяет устранить недостатки аналогичных процессов и улучшить качество конечного продукта. Предварительная подготовка воды, заключающаяся в интенсивной гидродинамической обработке, приводит к изменению ее физико-химических свойств, обеспечивая тем самым качественное извлечение из торфа гуматов с высокой биологической активностью. Минимальное количество калийной щелочи, используемое в технологическом процессе и определяемое реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) до рН 6,5-7,5, позволяет избежать наличия избытка щелочного реагента в продукте. Замена в реакции окисления торфяной суспензии пероксида водорода озоном позволяет получить безопасный и качественно новый продукт.

Целевым продуктом предлагаемого способа является гуминовый препарат, содержащий смесь гуминовых кислот, солей гуминовых кислот и минеральные компоненты исходных продуктов.

Заявляемый способ включает следующие основные этапы:

предварительную подготовку исходных продуктов и их механико-химическую обработку.

Подготовка воды состоит в ее кавитационной обработке, в ходе которой происходит активация воды, что является следствием изменения ее физико-химических свойств. Подготовленная таким образом вода способствует более полному выходу гуминовых кислот.

Этап подготовки сухой щелочи (КОН) предполагает взвешивание необходимого ее количества для проведения технологической операции. Необходимое количество щелочного реагента определяется реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) калийной щелочью до рН 6,5-7,5.

Перед началом технологического процесса торф просеивают на виброгрохоте для удаления крупных включений и подают в весовой дозатор. Из весового дозатора отмеренное количество торфа поступает в реактор-смеситель, где, в ходе диспергирования водо-торфяной суспензии механическим диспергатором, происходит предварительное измельчение торфа.

Технологическая линия для получения гуминового препарата содержит приемный бункер с решеткой, виброгрохот, весовые дозаторы для торфа, воды и сухой щелочи, ленточный конвейер, емкость для воды, реактор-смеситель, кавитатор-активатор воды, озонатор, вихревой гидродинамический кавитационный диспергатор, емкость для гидратации, насос высокого давления, насосы для перекачивания гуминового препарата, грязевой насос для перекачивания осадка, фильтры тонкой и грубой очистки, накопительные емкости, фасовочное оборудование для готового гуминового препарата, оборудование для измерения и контроля физико-химических параметров изготавливаемого продукта.

Базовая функциональная схема технологической линии для осуществления заявляемого способа получения гуминового препарата представлена на Фиг. 1:

1 - приемный бункер с решеткой;

2 - виброгрохот;

3- ленточный конвейер;

4 - дозатор торфа;

5 - дозатор сухого щелочного реагента;

6 - емкость для воды;

7 - насос высокого давления;

8 - кавитатор-активатор воды;

9 - озонатор;

10 - реактор-смеситель;

11 - насос высокого давления;

12 - вихревой гидродинамический кавитационный диспергатор;

13 - емкость гидратации;

14 - грязевой насос;

15 - емкость для осадка;

16 - насос для подачи гуминовых веществ;

17- фильтр грубой очистки;

18 - фильтр тонкой очистки;

19 - накопительные емкости;

20 - насос для подачи гуминового препарата на фасовку;

21 - фасовочно-упаковочное оборудование.

Начинается процесс механо-химической переработки гумифицированного материала с подготовительных операций. Из приемного бункера 1 фрезерный низинный торф со степенью разложения не менее 30% и влажностью не менее 50%, для удаления крупных включений, поступает на виброгрохот 2 с просеивающей поверхностью в виде плоских сит с размером ячеек не более 5 мм. По ленточному конвейеру 3 подготовленный торф поступает в дозатор 4. В дозатор 5 загружается необходимое количество сухой щелочи КОН. Из емкости 6 вода при помощи насоса 7 закачивается в кавитатор-активатор 8, где проходит предварительную гидродинамическую обработку.

Прошедшие предварительную подготовку вода, торф и щелочь в ходе технологического процесса загружаются в реактор-смеситель 10 в пропорции 3:1:0,015-0,020 кг.

Непосредственно процесс переработки гумифицированного материала в гуминовый препарат начинается с загрузки в реактор-смеситель 10 через дозатор 4 подготовленного торфа и воды из кавитатора-активатора 8. В реакторе-смесителе 10, оснащенном механической мешалкой со специальными насадками, а также контрольно-измерительным оборудованием, происходят процессы измельчения торфа, окисление неразложившихся органических веществ, переход гуминовых кислот торфа в соли (гуматы). Процесс перемешивания торфо-водяной суспензии проводится при комнатной температуре в течение 15-20 минут до достижения однородного состава. В ходе предварительного диспергирования торфо-водяная суспензия подвергается обработке озоном при помощи озонатора 9 в течение 5-10 минут, в результате чего происходит окисление неразложившейся органики, насыщение смеси кислородом и ее стерилизация.

После озонирования водно-торфяная смесь подвергается обработке щелочным реагентом, поступающим в реактор-смеситель 10 из дозатора 5. Далее торфо-водяная суспензия подается при помощи насоса высокого давления 11 в вихревой гидродинамический кавитационный диспергатор 12. Вихревой гидродинамический кавитационный диспергатор обеспечивает механическое дробление, эмульгирование, тепловой разогрев и разрушение межклеточных и межмолекулярных связей органического вещества с одновременным обеззараживанием торфа. Во время протекающих кавитационных процессов торфо-водяная суспензия перемешивается и разогревается до 40°С, при этом гуминовые кислоты вступают в реакцию со щелочами с образованием солей гуматов. При необходимости суспензию прогоняют через вихревой гидродинамический кавитационный диспергатор в течение нескольких циклов.

Далее полученная суспензия поступает в емкость для гидратации 13, где выдерживается в течение 72 часов. Процесс гидратации способствует более полному выходу гуминовых веществ и связыванию их молекул в комплексы, оказывающие положительное влияние на растения. Осадок откачивается грязевым насосом 14 в накопительные емкости 15 и утилизируется, а гуминовые вещества при помощи насоса 16 подаются на поэтапную очистку фильтрами грубой очистки 17 и тонкой очистки 18.

Полученный продукт темно-бурого или черного цвета, обладающий высокой сорбционной, ионообменной, комплексообразующей, хелатообразующей, флоккулирующей, коагулирующей и биологической активностью, поступает в накопительные емкости 19. Из накопительных емкостей препарат подается насосом 20 на фасовочно-упаковочное оборудование 21.

Для повышения агрохимической активности, в зависимости от потребностей обрабатываемых почв и выращиваемых культур, в базовый гуминовый препарат добавляются микроэлементы, необходимые для роста и развития растений (кремний, селен, сера, бор и другие) в хелатной форме.

Осуществление заявляемого способа иллюстрируется следующим примером.

Пример. Торф низинный фрезерный со степенью разложения 25-35%, влажностью 55-65% очищается от крупных механических включений и просеивается на виброгрохоте до размера частиц не более 5 мм; 50 кг подготовленного торфа подается в реактор-смеситель. С целью подготовки воды ее заливают в емкость и при помощи насоса высокого давления прогоняют через кавитатор-активатор в течение 5-10 минут (в зависимости от объема жидкости). В ходе такой обработки достигается изменение физико-химических свойств воды, в частности изменение ее окислительно-восстановительного потенциала в щелочную сторону, что способствует увеличению выхода гуминовых веществ торфа. Дозирующее устройство подает 150 л подготовленной воды в реактор-смеситель. После завершения загрузки торфа и воды в реактор-смеситель начинается механическое дробление торфа. В ходе такого предварительного диспергирования суспензия обрабатывается озоном, подающимся под давлением из озонатора в течение 3-5 минут, в результате чего суспензия обогащается кислородом и стерилизуется. Далее в реактор-смеситель вводят 750 г сухой калийной щелочи KOH.

Процесс перемешивания проводится при комнатной температуре в течение 15-20 минут до достижения однородного состава.

Полученную суспензию насосом высокого давления пропускают через кавитационный диспергатор в емкость гидратации. При этом происходит усиленное измельчение частиц торфа и его дополнительная стерилизация (за счет высоких температур, возникающих в кавитационной камере при переработке суспензии). В емкости гидратации торфо-водяную суспензию выдерживают в течение 72 часов для прохождения химических реакций, в ходе которых образуются активные комплексы гуминовых веществ, а также осаждение механических примесей в виде песка и неразложившейся органики. Отделенную жидкую фракцию гуминового препарата перекачивают насосом через фильтры грубой и тонкой очистки в накопительные емкости. Полученный черный с бурым оттенком концентрированный раствор является базовым жидким гуминовым препаратом с содержанием гуминовых кислот не менее 50 г/л и рН 6,5-7,5. Выход готовой продукции составляет 80-95% от объема суспензии. Полужидкий осадок из реактора грязевым насосом перекачивается в емкость для осадка. Осадок торфа (15-20% от объема суспензии) в дальнейшем может быть использован для активации работы микрофлоры при компостировании и ферментации навоза, подготовки субстрата для вермикультуры, улучшения почв и грунтов.

Источники информации

1. Кравченко Р.Н. и др. Технологический режим получения гуматов из торфа и некоторые характеристики препарата. Сборник ″Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения″. Изд. ″Днепропетровский сельскохозяйственный институт″, 1983, с. 62-67.

2. Патент РФ на изобретение №2501304, заявка №2012134932 от 15.08.2012 г., опубл. 20.12.2013 г.

3. Патент РФ на изобретение №2001038, заявка №4940012 от 30.05.1991 г., опубл. 15.10.1993 г.

4. Патент РФ на изобретение №2216528, заявка №2002111888 от 08.05.2002 г., опубл. 20.11.2003 г.

5. Патент РФ на изобретение №2083537, заявка №5063453 от 04.08.1992 г., опубл. 10.07.1997 г.

6. Бамбалов Н.Н., Смычник Т.П. Деструкция гуминовых кислот торфа пероксидом водорода.//Вестник АН БССР. Сер. Химическая. - 1986.

7. Патент РФ на изобретение №2216172, заявка 2002105461 от 28.02.2002 г., опубл. 20.11.2003 г.

8. Патент РФ на изобретение №2370478, заявка №2007134557 от 17.09.2007 г., опубл. 10.04.2009 г.

9. Патент РФ на изобретение №2316227, заявка №2006113749 от 21.04.2006 г., опубл. 10.02.2008 г.

1. Способ получения гуминового препарата, включающий предварительную гидродинамическую обработку воды, измельчение торфа и приготовление водно-торфяной суспензии, озонирование водно-торфяной суспензии, воздействие щелочным реагентом, кавитацию, гидратацию и отделение жидкой фракции, отличающийся тем, что количество щелочного реагента, необходимого для обработки торфо-водяной суспензии, определяется реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) калийной щелочью до pH 6,5-7,5.

2. Технологическая линия для осуществления способа получения гуминового препарата, включающая приемный бункер с решеткой, виброгрохот, ленточный конвейер, дозатор торфа, дозатор сухого щелочного реагента, емкость для воды, насос высокого давления, кавитатор-активатор воды, озонатор, реактор-смеситель, оснащенный механической мешалкой и контрольно-измерительным оборудованием, насос высокого давления, вихревой гидродинамический кавитационный диспергатор, емкость гидратации, грязевой насос, емкость для осадка, насос для подачи гуминовых веществ, фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки, накопительные емкости, насос для подачи гуминового препарата на фасовку, фасовочно-упаковочное оборудование.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гуминового препарата включает измельчение торфа, смешивание его с водой и обработку водно-торфяной смеси ультразвуком, причем торф, измельченный до фракции 200-250 мкм, смешивают с водой в соотношении торф/вода от 1/6 до 1/10 мас.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения жидкого торфо-гуминового удобрения включает приготовление смеси раствора с высоким рН с гуматосодержащим веществом, последующее кавитационное диспергирование гуматосодержащих веществ из расчета удельной мощности 1-4 Вт/см3 зоны обработки смеси в течение 5-10 мин, причем в процессе приготовления смеси раствора с гуматосодержащим веществом воду предварительно обрабатывают посредством электролиза, полученную таким образом воду с высоким рН смешивают с торфяной суспензией влажностью 75-85%, приготовленной на активированной воде, перемешивают и затем смесь активированной посредством электролиза воды и торфяной суспензии подвергают кавитационной обработке в ультразвуковом поле.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ борьбы с эрозией почв содержит этапы, на которых заранее получают биогель, представляющий собой водоторфяной гель с размерами частиц торфа не более 40-60 нм, диспергированного с помощью ультразвуковой кавитации в водной среде при высоком статическом давлении, опрыскивают поверхность почвы после ее сельскохозяйственной обработки 10-30%-ным раствором полученного биогеля из расчета от 50 до 200 кг биогеля на один гектар.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ некорневой подкормки зерновых культур включает обработку вегетирующих растений раствором органо-минерального удобрения, которое представляет собой смесь гумата калия с борной кислотой в соотношении 1:1, причем подкормка проводится совместно с химической прополкой гербицидами.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения включает обработку угля путем химического воздействия и смешивания его с питательными компонентами, причем сажистый уголь берут фракцией 1,1-7,8 мм и при температуре окружающей среды смешивают с питательными компонентами в виде монтмориллонитовой и фосфатной глин фракцией 1,1-7,8 мм каждая и в массовом соотношении 2:0,5:1, в смесь вводят 12-15% раствор сульфата аммония, затем смесь обрабатывают кавитационным диспергированием при температуре 10-55°C в течение 10-20 минут, полученную суспензию помещают в закрытую емкость на 14-30 суток для завершения химического взаимодействия.

Изобретение относится к области получения удобрений на основе отходов переработки растительного сырья. Предложен способ биоконверсии отходов промышленного производства сапонинов из корня Saponaria Officinalis.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в производстве торфо-гуминового препарата, применяемого для корневой и внекорневой подкормки различных культур в открытом и закрытом грунте, а также как биологически активная добавка для животных и рыб.
Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Сухой торфо-гуминовый препарат содержит смешанную композицию на торфяной основе предварительно измельченных торфа и биологически активной органической добавки, причем в качестве биологически активной органической добавки используют растительную композицию, состоящую из хвои сосны обыкновенной, корня родиолы розовой, травы и корня пиона уклоняющегося, травы рапса и эхинацеи пурпурной в стадии цветения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании различных сельскохозяйственных культур, в частности пшеницы. Стимулятор роста пшеницы, обогащенный микроэлементами с повышенной биологической активностью, содержит (г/л): гуминовые кислоты 0.005-0.05, сульфат кобальта 0.2-1.5, сульфат меди 0.05-0.5, сульфат марганца 1.0-2.0, аммоний молибденовокислый 0.5-1.5, сульфат цинка 0.5-1.5 и борную кислоту 0.1-1.0.

Изобретение относится к биотехнологии и к сельскохозяйственной микробиологии. Предложен способ получения биоудобрения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Технологическая линия по производству твердых и жидких гуминовых препаратов с содержанием солей гуминовых кислот до 95% включает узел дробления и рассева бурого угля, узел твердофазной конверсии бурого угля, узел получения жидкого гуминового препарата, узел сушки, при этом узел дробления и рассева бурого угля имеет две последовательно соединенные дробилки грубого и мелкого помола, узел сушки оснащен центробежным циклоном для улавливания инертных частиц, а узел получения жидкого гуминового препарата дополнительно содержит шнековую центрифугу. Изобретение позволяет подобрать аппараты в заявляемую технологическую линию таким образом, что достигается синергетический эффект, который, в свою очередь, позволяет повысить содержание солей гуминовых кислот до 95%. 4 ил., 1 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Жидкий водный агрохимикат имеет в качестве активного компонента калиевые и/или натриевые соли гуминовых кислот, причем агрохимикат содержит не более 16% по массе калиевых и/или натриевых солей гуминовых кислот, не более 1,0% по массе нерастворимых в воде механических примесей, имеет pH 9,0-10,5, исключается загеливание продукта при хранении в течение не менее 2-х лет, агрохимикат имеет следующий элементный состав в расчете на беззольную пробу, % по массе: С - 57,46; Н - 4,72; N - 2,97; О - 34,85. Изобретение позволяет получить жидкий водный агрохимикат, имеющий оптимальный для практического использования в качестве удобрения и стимулятора роста растений состав и длительный срок годности при хранении. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гуминовых стимуляторов роста включает измельчение природного гумифицированного материала, обработку щелочью в присутствии мочевины и экологически безопасного комплексона - иминодиянтарной кислоты в соотношении 1:1-5:0,1-2,5, выдерживание в течение 6-12 часов при нормальных условиях и отделение раствора, содержащего гуминовые вещества от осадка. Изобретение позволяет повысить концентрацию биологически активных гуминовых веществ, оказывающих явный стимулирующий эффект на рост растений, в готовом полностью биологически разлагаемом продукте, который может применяться в качестве эффективного удобрения без увеличения токсической нагрузки на агросистемы. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гуматов калия включает измельчение бурого угля, смешивание его с гидроксидом калия с получением рабочей смеси, перемешивание рабочей смеси и разделение ее на твердую и жидкую фазы путем отстаивания, причем бурый уголь измельчают до размера не более 200 мкм в присутствии воды с получением угольно-водной пульпы, которую смешивают с гидроксидом калия. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Установка для получения гуматов калия включает последовательно установленные молотковую мельницу со средством подачи в нее бурого угля и шаровую мельницу для получения водно-угольной пульпы со средством подачи в нее предварительно измельченного бурого угля и средством подачи в нее воды, реактор для получения рабочей смеси со средством подачи в него водно-угольной пульпы, снабженный мешалкой, средством поступления в него гидроксида калия, а также осадительную ванну со средством поступления в нее рабочей смеси и средством удаления раствора гуматов калия. Изобретения позволяют создать способ получения гуматов калия, простой при реализации и с более низкими затратами энергии. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения комплексного биопрепарата из гумусосодержащих веществ путем щелочной экстракции, отделением щелочного экстракта и его нейтрализацией, причем их подвергают щелочной экстракции 0,1 М раствором пирофосфата калия в 0,1 н. растворе КОН или в 0,1 М раствором пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе KOH или 0,1 М раствором пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе NaOH при температуре 80°C, а затем после отделения щелочного экстракта нейтрализуют его азотной кислотой HNO3 до значений pH 7,0-8,0, перемешивают, отстаивают и получают жидкий целевой продукт. Изобретение позволяет увеличить в конечном целевом продукте содержание гуминовых веществ, регулировать количество и соотношение в конечном продукте натрия и калия, а также калиевых и натриевых солей гуминовых веществ, повысить содержание в конечном целевом продукте за счет введения в экстрагент пирофосфата натрия общего фосфора, а при использовании пирофосфата калия и общего фосфора, и общего калия. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ гумификации растительного сырья заключается в том, что навеску исходного растительного сырья - кору сосны обыкновенной - подвергают механохимической обработке в водном растворе гидроксида калия концентрацией 0,5 моль/л в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин, где производят гидродинамическое воздействие на смесь в течение 25 минут при температуре 60°С и гидромодуле 1:50, затем отделяют жидкую фазу центрифугированием и выделяют гуминовые кислоты из жидкой фазы при подкислении минеральной кислотой до рН 2. Изобретение позволяет получить качественный продукт. 3 табл., 21 пр.
Наверх