Гранулированное удобрение на основе порошкообразной серы

 

Изобретение относится к серосодержащему почвокорригирующему или структурообразующему химическому продукту, изготовленному в виде гранул и предназначенному для использования в сельском хозяйстве, который включает летучий порошок серы, 3 - 10 мас.% инертного продукта, выбранного из группы, содержащей глину, бентонит, каолин и их смеси, и 0,5 - 2 мас.% смачивающего агента. Компоненты смешивают друг с другом и подвергают экструзии из раствора с последующей осушкой, в результате получают механически прочные гранулы, которые, будучи пористыми по своей структуре, легко подвергаются распаду при взаимодействии с влагой почвы. 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к серосодержащему химическому удобрению для применения в сельском хозяйстве, которое изготавливается в виде гранул, в частности к гранулированному серосодержащему структурообразующему химическому удобрению, основная функция которого заключается в исправлении структурной недостаточности пахотных почв, гранулы которого, являясь достаточно прочными для сопротивления механическим нагрузкам, в то же время не подвержены агрегированию и быстро растворяются при соприкосновении с влажной почвой, так чтобы порошок серы был доступен для усвоения в короткий период времени.

Серу добавляют в почву с целью коррекции ее щелочности и регулирования натрий-кальциевого ионного обмена. В пахотные земли такие элементы, как азот, фосфор или калий, обычно добавляют в количествах порядка тонн на гектар (макроэлементы) в зависимости от вида культивации, другие элементы, такие как медь, цинк, марганец, железо и другие (микроэлементы) требуются лишь в количествах порядка граммов или килограммов гектар. Сера, используемая в качестве удобрения, считается мезоэлементом и добавляется в почву в количестве нескольких сотен килограммов на гектар в зависимости от вида культивации, если сера используется в качестве корригирующего подкисляющего агента, то она считается макроэлементом и может быть введена в почву в количестве нескольких тонн на гектар в зависимости от щелочности почвы или количества присутствующего в ней натрия.

Поскольку сера присутствует в почве в тонкоизмельченном состоянии, она превращается в ионы сульфата под действием сульфоокисляющих микроорганизмов, таких как бактерии вида тиобактерий.

До настоящего времени в основном не применялось непосредственное введение серы в почву, поскольку потребность в ней в достаточной степени удовлетворялась введением серосодержащих удобрений, кислотными дождями, а также использованием естественных органических удобрений с высоким содержанием серы. Однако в связи с сокращением использования органических удобрений и понижением концентрации серной кислоты в кислотных дождях дефицит серы в почвах за последнее время значительно увеличился.

Лучшей формой для быстрой усваиваемости серы бактериями является водонерастворимый порошок, средний размер гранул которого предпочтительно составляет не менее 80 меш. Однако порошкообразная сера не в состоянии легко распределяться по почве, так как она легко диспергируется в воздухе, поэтому она является неудобным и небезопасным средством для рабочих, занятых обработкой почв, особенно раздражающе серный порошок действует на глаза.

Для устранения указанных недостатков были получены гранулированные продукты, которые легко распределялись по почве при ручной и механической обработке, не диспергируя при этом в воздух. При получении таких продуктов серу смешивали с бентонитовой глиной путем тепловой обработки, причем глина способствовала более легкой дизагрегации гранул при их взаимодействии с водой, поскольку под действием влаги глина разбухает. Действительно, гранулы могут размельчаться до очень малых размеров в основном за счет того, что сера, которая является нерастворимой и спрессованной в гранулах, "защищает" глину таким образом, что последняя может взаимодействовать с водой только после того, как часть серы благодаря бактериальному воздействию будет удалена из гранул.

Известно серосодержащее гранулированное удобрение на основе серосодержащего порошка, содержащее частицы хлористого калия в количестве более 35% от массы продукта и мочевину в количестве 5-40% от массы продукта (Патент США N 3501282, кл. С 05 D 5/02, С 05 G 1/00, 1970).

Очевидно, что компактные гранулы диаметром в несколько миллиметров имеют ограниченную поверхность для достаточного бактериального воздействия по сравнению с тем же самым количеством порошка или даже серосодержащих пористых гранул. Причиной этого недостатка является тот факт, что рассматриваемый гранулированный продукт получают с помощью горячей обработки, используя расплавленную серу. Полученные таким образом гранулы, даже если они содержат до 10% разбухающей глины, являются жесткими и плотными, и затвердевшая сера препятствует распаду гранул под действием воды. Вследствие этого рассматриваемый продукт требует длительного времени для его усвоения почвой.

Целью изобретения является получение серосодержащего почвокорригирующего средства, который также легко поддается обработке, как и известный гранулированный продукт, но в то же время легко разлагается во влаге почвы, так чтобы сера имела большую поверхность для достаточного воздействия на нее почвенных микроорганизмов.

С этой целью, продукт представляющий собой новый вид гранул на основе летучего серосодержащего порошка, в состав которого также входят глина, смачивающий/диспергирующий агент, получают путем смешивания трех указанных компонентов друг с другом, изготовления из полученной смеси с помощью добавления воды пастообразной массы и экструзии полученной массы с последующей ее осушкой. Полученные гранулы являются механически прочными и не подвержены легкому агрегированию при сушке, а после соприкосновения с водой эти гранулы быстро разлагаются, таким образом высвобождая за короткое время серу в виде порошка.

Преимущество этого продукта заключается в том, что благодаря присутствию в нем дополнительных ингредиентов, смешанных друг с другом, и особой влажной обработке, применяемой при изготовлении продукта из порошка серы, способ его получения не включает стадии плавления и последующего отверждения частиц серы.

Глина, которая может быть частично или полностью заменена бентонитом и/или каолином, играет роль связывающего агента в смеси и в конечном продукте, т.е. осуществляет функцию разбухания после взаимодействия с водой, способствуя тем самым разложению гранул. В смеси вместе с серой, смачивающим агентом и водой глина также играет роль замасливателя для экструзии, поскольку благодаря присутствию глины смесь значительно легче поддается обработке.

Кроме того, при осушке полученных таким образом гранул, смесь в целом не ссыхается, но при испарении воды глина способствует образованию по всем гранулам сетки пор, которые облегчают проникновение воды в гранулы, тем самым значительно ускоряя их распад.

Смачивающий/диспергирующий агент выполняет свою обычную функцию, облегчающую смачивание гидрофобного серосодержащего порошка, и, кроме того, он действует в качестве адгезива в смеси после ее осушки, предохраняя тем самым смесь от шелушения.

В соответствии с предлагаемым изобретением серосодержащее почвокорригирующее средство изготавливают в виде гранул, предназначенных для использования в сельском хозяйстве, причем оно содержит летучий порошок серы, по крайней мере 3 мас. инертного вещества, выбранного из группы, состоящей из глины, бентонита, каолина и их смеси, и по крайней мере 0,5% мас. смачивающего агента и изготавливается путем смешивания указанных компонентов друг с другом с последующей экструзией из раствора и осушкой полученных гранул.

Смачивающий агент предпочтительно выбирают из лигнинсульфонатов или отходов сахарного производства, например остатков при перегонке или кубовых остатков, в противном случае такими агентами могут быть любые подходящие твердые или жидкие поверхностно-активные вещества, либо смесь двух или нескольких упомянутых выше агентов.

Предпочтительным продуктом предлагаемого изобретения является продукт, содержащий около 93 мас. летучего порошка серы, 5 мас. глины и 2 мас. лигнинсульфоната.

Кроме того, к смеси могут быть добавлены и другие органические соединения, такие как гипс, сульфат магния или сульфат калия. В этом случае содержание элементной серы в смеси может быть снижено так как часть серы уже присутствует в ионе сульфата. Введение гипса имеет еще то преимущество, что он содержит ион кальция, который необходим для Са-Na-ионного обмена в почве.

К смеси могут быть также добавлены другие удобрения в виде порошков, так чтобы они дополняли композицию. В частности, могут быть добавлены соединения, содержащие макро- и/или мезо- и/или микроэлементы, или другие органические удобрения, или корректирующие вещества, и/или отходы пищевой промышленности, такие как шелуха отработанных продуктов, например кожа винограда, кожура цитрусов, шкурка от томатов, побочные продукты, образующиеся при перегонке и т.п.

Может быть также использовано добавление микроэлементов, таких как медь, цинк, марганец, магний, железо, бор, молибден и другие к продукту изобретения, который служит наполнителем для указанных микроэлементов, с тем чтобы потом не вносить отдельно эти требуемые в минимальных количествах элементов.

Также может быть полезным добавление фосфорсодержащих соединений, поскольку присутствие серы благоприятствует растворению нерастворимого фосфора, что облегчает абсорбцию этого элемента растениями.

Для получения корригирующего продукта компоненты в виде порошка смешивают друг с другом или предпочтительно их измельчают и вместе размалывают в мельнице для получения однородной смеси. Затем добавляют воду в количестве, равном массе глины и смачивающего агента, и полученную смесь подают в вытяжную форму с помощью роликов или шнекового питателя, которые также способствуют преобразованию смеси в пасту, делая ее еще более гомогенной. После экструзии продукт пропускают через струю воздуха для осушки и получают в результате гранулы.

Полугидратный сульфат кальция или безводный сульфат магния могут быть использованы в смеси в качестве осушающих агентов. Первое из этих соединений помимо его функции в качестве удобрения также обладает способностью к абсорбции одной части воды на пять частей материала, а второе соединение способно абсорбировать одну часть воды примерно на одну часть материала.

Полученные гранулы являются твердыми и прочными, они не измельчаются, и не крошатся во время обработки, но при этом их микроструктура является в высокой степени пористой, в результате чего при соприкосновении с влагой почвы эти гранулы быстро распадаются, высвобождая порошок серы, которая сразу подвергается воздействию бактерий почвы, благодаря чему она трансформируется в ионы сульфата.

П р и м е р 1. Чистую серу, смешанную с 3% чистого каолина и с 0,5 лигносульфоната, размалывают до тонины между 0 и 150 мкм с максимальным значением 5% остатка свыше 150 мкм. Смесь можно подвергать полностью сухому помолу и с 8-3 влаги для обеспечения большей безопасности в процессе работы.

После завершения стадии помола смесь смачивают приблизительно с 7% воды для получения пасты, по внешнему виду напоминающей пластичный мокрый песок. Если этого количества воды недостаточно, следует ее добавить, так чтобы пастообразная смесь стала пластичной. Затем с использованием экструдера низкого давления полученную смесь экструдируют через тарелку с отверстиями приблизительно 4-5 мм в диаметре, а выдавленные тонкие волокна нарезают длиной в 4-5 мм или в соответствии с требуемым размером.

Полученные гранулы направляют в сушилки, при этом температура горячего газа на выходе из сушилки не должна превышать 70-80^оС. Это предохраняет серу от избыточной сушки, а следовательно, и от спекания. Чтобы избежать изменений в конечном продукте, свойства которого состоят в том, что при контакте с водой он превращается в порошок, необходима остаточная влажность 1-3% П р и м е р 2. Проводимые операции аналогичны предыдущему примеру кроме следующих различий: тонина между 0 и 60 мкм при максимальном значении остатка свыше 60 мкм 5% 10% обычной глины вместо чистого каолина; количество воды приблизительно 10-11,5% экструдер высокого давления.

Формула изобретения

1. ГРАНУЛИРОВАННОЕ УДОБРЕНИЕ НА ОСНОВЕ ПОРОШКООБРАЗНОЙ СЕРЫ, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит инертный продукт, выбранный из группы, состоящей из глины, бентонита, каолина и их смеси, и смачивающий агент при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанный инертный продукт 3,0 10,0 Смачивающий агент 0,5 2,0 Порошкообразная сера Остальное 2. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что смачивающий агент выбран из группы, состоящей из лигнинсульфонатов, отходов перегонки или кубовых остатков сахарного производства и поверхностно-активных веществ.

3. Удобрение по п.2, отличающееся тем, что смачивающим агентом является лигнинсульфонат.

4. Удобрение по пп.1-3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит гипс, и/или сульфат калия, и/или сульфат магния.

5. Удобрение по пп.1-4, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит другие удобряющие компоненты.

6. Удобрение по пп.1-5, отличающееся тем, что в качестве других удобряющих компонентов используют макро-, и/или мезо-, и/или микроэлементы.

7. Удобрение по пп.1-6, отличающееся тем, что в качестве других удобряющих компонентов используют органические удобрения.

8. Удобрение по пп.1-7, отличающееся тем, что оно выполнено в виде гранул диаметром 1-10 мм и длиной 1-10 мм.