Способ получения гуминовых препаратов


 


Владельцы патента RU 2594535:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) (RU)

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам получения гуминовых препаратов из угля для применения их в качестве органо-минеральных удобрений. Способ заключается в сверхтонком измельчении смеси окисленного угля и песка в присутствии гидроксида щелочного металла и фосфорсодержащего компонента. Измельчение смеси угля с песком проводят в шаровых мельницах в течение 2-4 минут в воздушной среде. В качестве фосфорсодержащего компонента используют дигидрофосфат аммония NH4H2PO4, в качестве щелочного металла - твердый гидроксид калия KOH или гидроксид натрия NaOH, в качестве добавок - пирофасфат натрия Na2P2O7, перкарбонат натрия Na2CO3·1.5H2O2 и негашеную известь СаО. Изобретение обеспечивает упрощение способа получения гуминовых препаратов с повышенным содержанием растворимых гуматов в готовом продукте, обогащенном калием, кальцием, фосфором и кремнием. 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам получения гуминовых препаратов из угля для применения в качестве органо-минеральных удобрений.

Известен способ получения гуминовых удобрений (пат. РФ №2104988), согласно которому угли, содержащие гуминовые кислоты, смешивают с карбамидом и/или гидроксидами щелочных металлов в соотношении 1:0,2-0,35, затем смесь подсушивают до 6-12 мас. % влаги и подвергают сверхтонкому измельчению до 10 мкм. При этом содержание основного вещества в продукте составляет 81-87 мас. %. Основным недостатком данного способа является сниженное содержание гуматов в готовом продукте, обусловленное использованием в технологическом процессе подсушенного угля, в котором при сушке происходят усадочные явления за счет сжатия его пористой структуры и уменьшения внешней и внутренней реагентной поверхности.

Известен способ получения гуматов щелочных металлов (пат. РФ №2036190), в котором смесь, состоящую из угля и карбонатов калия и/или натрия в соотношении 1:0,8-1,2, подвергают диспергированию. Полученный продукт выдерживают в течение суток. Содержание растворимого вещества в готовом продукте составляет 87,0-94,5 мас. %. Недостатком данного способа является то, что наряду с водорастворимым гуматом в конечном продукте находятся водорастворимые карбонаты калия и/или натрия, а содержание гуматов в получаемом продукте не превышает 80%.

Известен способ получения гуматов щелочных металлов, предусматривающий механоистирающее воздействие на реагенты, включающие уголь, карбонаты калия и/или натрия и окислитель (пат. РФ №2275348). Затем при перемешивании добавляют гидроксиды щелочных металлов и раствор карбамида в качестве пластификатора. Содержание основного вещества в получаемом продукте повышается с 80 до 90,0-95,5 мас. %. Недостатком данного способа является то, что продукт получается в несколько стадий и в нем отсутствует фосфор и кальций, способствующие нормальному росту и развитию растений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (пат. РФ №2057105), предусматривающий измельчение бурого угля до получения фракции менее 100 мкм, обработку его 2-10%-ным водным раствором КОН при постоянном перемешивании. Полученную массу далее перемешивают сначала с фосфорсодержащим компонентом в течение 30-60 мин, а затем с пластификатором, формируют в гранулы, выдерживают гранулы при 35-45°C в течение 1-3 ч и сушат при 85-95°C до достижения необходимой влажности. В качестве фосфорсодержащего компонента рекомендуется использовать фосфориты, двойной суперфосфат и/или аммофос, предварительно измельченные до размеров частиц менее 100 мкм, а в качестве пластификатора - 4-5%-ный раствор мочевины. Приготовленные таким образом удобрения содержат 0.5-1,2% N, 3-4,5 PO, 1,5-2,6 KO и не менее 10% гумата калия. Недостатком данного способа является многостадийность способа получения готового продукта и небольшое содержание гуматов в готовом продукте.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа получения гуминовых препаратов с повышенным содержанием растворимых гуматов в готовом продукте, обогащенном калием, кальцием, фосфором и кремнием.

Технический результат достигается путем сверхтонкого измельчения смеси окисленного угля влажностью 14-16% и песка в присутствии гидроксида щелочного металла и фосфорсодержащего компонента, при этом измельчение смеси угля с песком проводят в шаровых мельницах в течение 2-4 минут в воздушной среде в присутствии в качестве фосфорсодержащего компонента - дигидрофосфата аммония NH4H2PO4, в качестве щелочного металла - твердого гидроксида калия KOH или гидроксида натрия NaOH и добавок: пирофасфата натрия Na2P2O7, перкарбоната натрия Na2CO3·1.5H2O2 и негашеной извести CaO при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Гидроксид натрия (NaOH) или гидроксид калия (KOH) 7,0
Пирофасфат натрия (Na2P2O7) 3,0
Перкарбонат натрия (Na2CO3*1.5Н2О2) 5,0
Дигидрофосфат аммония (NH4H2PO4) 1-5
Негашеная известь (CaO) 0,5-2,0
Смесь угля и песка при соотношении уголь : песок 3-4:1 остальное

Сверхтонкое измельчение смеси окисленного угля и песка проводят в шаровых мельницах, обеспечивающих ускорение воздействующих тел, например шаров, 300 м/с2 в течение 2-4 минут в воздушной среде. Использование песка при сверхтонком измельчении окисленного угля необходимо для предотвращения слипания частиц угля, содержащего цементирующие элементы. При сверхтонком измельчении смеси угля и песка в шаровых мельницах образуется водорастворимая форма кремния и часть кремния входит в состав гуминовых кислот. Присутствие водорастворимого кремния в почве играет значимую роль в процессах почвообразования и формировании плодородия почв.

Для получения водорастворимых гуматов необходимы щелочные реагенты. Действие гидроксида натрия усиливает добавка пирофасфата натрия Na2P2O7. Перкарбонат натрия Na2CO3·1.5Н2О2 выполняет роль окислителя, снижая осмоление угля. Фосфор вводится в готовый продукт в виде фосфатов натрия (Na2P2O7) и дигидрофосфата аммония NH4H2PO4. Фосфаты - необходимый компонент клеточных мембран, играют ключевую роль в метаболических процессах, входя в состав многих коферментов, нуклеиновых кислот и фосфопротеинов, вторичных посредников и макроэргических соединений.

Введение добавки негашеной извести СаО обусловлено необходимостью получения кальция в течение всего периода развития растений. Для нормального хода жизненных процессов очень важно оптимальное соотношение калия и кальция. Кальций участвует в физиологических процессах только в ионизированном виде, а поскольку многие соли кальция нерастворимы в воде, предложенный способ предполагает проведение интенсивного сверхтонкого измельчения угля совместно с СаО.

Анализ свободных ионов Na+, K+, Са2+, PO43-, HPO42- в готовом продукте проводят методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 105». Содержание кремния в гуминовых кислотах определяют на рентгенофлуоресцентном энергодисперсионном анализаторе «БРА-18».

Получаемый гуминовый препарат представляет собой сбалансированное органо-минеральное удобрение, которое позволяет существенно повысить качественные и количественные показатели выращиваемой сельскохозяйственной продукции в условиях устойчивого земледелия.

Пример 1. Сверхтонкое измельчение смеси окисленного угля влажностью 14-16% с песком проводят в шаровой мельнице в течение 2 мин в воздушной среде при соотношении уголь : песок 4:1 с добавками 7% NaOH, 3% Na2P2O7, 5% N2CO3·1.5H2O2 и 1% NH4H2PO4, 0,5% СаО. Содержание водорастворимого продукта в готовой форме препарата составляет 90,3%. Кремния в гуминовых кислотах содержится 0,3% мас. Содержание Na+, Са2+, РО43-, НРО42- в готовом продукте представлено в таблице.

Пример 2. Сверхтонкое измельчение смеси окисленного угля влажностью 14-16% с песком проводят в шаровой мельнице в течение 4 мин в воздушной среде при соотношении уголь : песок 3:1 с добавками 7% NaOH, 3% Na2P2O7, 5% Na2CO3·1.5H2O2 и 3% NH4H2PO4, 0,5% СаО. Полученный порошок является готовой формой гуминового препарата. Содержание водорастворимого продукта в готовой форме препарата составляет 92,7%. Кремния в гуминовых кислотах содержится 0,4% мас. Содержание Na+, Са2+, PO43-, HPO42- в готовом продукте представлено в таблице.

Пример 3. Сверхтонкое измельчение смеси окисленного угля влажностью 14-16% с песком проводят в шаровой мельнице в течение 2 мин в воздушной среде при соотношении уголь : песок 3:1 с добавками 7% KOH, 3% Na2P2O7, 5% Na2CO3·1.5H2O2 и 5% NH4H2PO4, 0,5% СаО. Содержание водорастворимого продукта в готовой форме препарата составляет 98,1%. Кремния в гуминовых кислотах содержится 0,4% мас. Содержание Na+, K+, Са2+, РО43-, HPO42- в готовом продукте представлено в таблице.

Пример 4. Сверхтонкое измельчение смеси окисленного угля влажностью 14-16% с песком проводят в шаровой мельнице в течение 2 мин в воздушной среде при соотношении уголь : песок 4:1 с добавками 7% KOH, 3% Na2P2O7, 5% Na2CO3·1.5H2O2 и 1% NH4H2PO4, 2% СаО. Полученный порошок растворяется в холодной воде на 98,1%. Кремния в гуминовых кислотах содержится 0,3% мас. Содержание Na+, K+, Са2+, РО43-, HPO42- в готовом продукте представлено в таблице.

Пример 5. Сверхтонкое измельчение смеси окисленного угля влажностью 14-16% с песком проводят в шаровой мельнице в течение 4 мин в воздушной среде при соотношении уголь : песок 4:1 с добавками 7% KOH, 3% Na2P2O7, 5% Na2CO3·1.5H2O2 и 1% NH4H2PO4, 2% СаО. Содержание водорастворимого продукта в готовой форме препарата составляет 97,5%. Кремния в гуминовых кислотах содержится 0,3% мас. Содержание Na+, K+, Са2+, PO43-, HPO42- в готовом продукте представлено в таблице.

Отличие от существующих способов предлагаемого технического решения заключается в том, что уголь подвергается сверхтонкому измельчению в присутствии твердых реагентов, что обеспечивает протекание твердофазных механохимических реакций. Содержание водорастворимого продукта в готовой форме гуминового препарата увеличивается. Процесс осуществляется в одну стадию. Экспериментальные результаты показали, что увеличение времени реакции с 2 до 4 минут снижает выход водорастворимого готового продукта. Применение в качестве щелочного реагента KOH вместо NaOH повышает выход водорастворимого продукта и обогащает его ионами калия.

Способ получения гуминовых препаратов путем сверхтонкого измельчения угля в присутствии гидроксида щелочного металла и фосфорсодержащего компонента, отличающийся тем, что измельчение смеси окисленного угля с песком проводят в шаровых мельницах в течение 2-4 минут в воздушной среде в присутствии в качестве фосфорсодержащего компонента - дигидрофосфата аммония NH4H2PO4, в качестве щелочного металла - твердого гидроксида натрия NaOH или гидроксида калия KOH и добавок: пирофасфата натрия Na2P2O7, перкарбоната натрия Na2CO3·1.5H2O2 и негашеной извести СаО при следующем соотношении компонентов, % масс.:

Гидроксид натрия (NaOH) или гидроксид калия (KOH) 7,0
Пирофасфат натрия (Na2P2O7) 3,0
Перкарбонат натрия (Na2CO3·1.5Н2О2) 5,0
Дигидрофосфат аммония (NH4H2PO4) 1-5
Негашеная известь (СаО) 0,5-2,0
Смесь угля и песка при соотношении уголь:песок 3-4:1 остальное



 

Похожие патенты:
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 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.

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.
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 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 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.

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.
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.
Наверх