Способ удобрения почвы и удобрение для почвы

 

Изобретение относится к способу получения удобрения из алюминиевого скрапа, а также к способам удобрения почвы с использованием отработанного флюса из процесса восстановления алюминия. Способ удобрения почвы включает внесение в нее минеральной питательной смеси, состоящей из солей калия и микроэлементов. В качестве питательной смеси используют алюминийсодержащие отходы, предварительно обработанные расплавленным флюсом с последующим разделением алюминиевой и солевой фаз, при этом солевую фазу дробят до размера частиц, не превышающих 10 мм. Алюминиевые отходы содержат оксид алюминия, соли, оксиды или нитриды бария, кальция, меди, железа, магния, марганца и титана, а также нитрид алюминия, а расплавленный флюс содержит 90-95 мас.% хлорида калия. Удобрение же для почвы представляет собой калийсодержащую смесь. Удобрение получают путем обработки алюминийсодержащих материалов расплавленным флюсом. Во флюс можно добавлять другие соли и другие материалы. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 10 табл.

Изобретение относится к способу удобрения почвы и к получению удобрения для почв.

При постоянном и даже возрастающем интересе к извлечению материалов из бытовых и промышленных отходов отрасль промышленности производства вторичного алюминия продолжает рассматриваться как важный и значительный источник сохранения и получения максимальной прибыли из ценных природных ресурсов. В промышленности, производящей вторичный алюминий, применяют различные способы и технологии для восстановления пригодного металла алюминия из различных видов алюминиевого скрапа и других отходов, содержащих алюминий.

Одним таким способом является плавка алюминия, содержащегося в отходах, при которой материал контактирует с флюсом в виде расплавленной соли. В качестве соли применяют 100% NaCl либо NaCl и до 60% KCl. Предпочтение, отдаваемое NaCl, можно отнести за счет его низкой стоимости, причем включение КСl представляет средство уменьшения температуры плавления флюса. В любом случае при удовлетворительном перемешивании и достаточно жидком флюсе расплавленная соль смачивает примеси в отходах и таким образом заставляет алюминий отделяться как от флюса, так и от примесей, первоначально присутствующих в алюминии. Флюс также защищает расплавленный алюминий, защищая его от окисления в самой печи. Отделенный алюминий образует капли, которые укрупняются, образуя ванну жидкого алюминия под расплавленной солью, причем эта ванна легко удаляется в виде высокочистого алюминия для применения в прокатных станах для производства листового алюминия, сплавов и для любых других видов обработки алюминия.

Остающийся флюс совместно с остаточными примесями обычно размещают в отвалах, которые соответствуют стандартам по охране окружающей среды. Однако все же остается возможность загрязнения окружающей среды, поскольку NaCl может загрязнять водоносные слои и грунтовые воды. Кроме того, количество соответствующих мест для отвалов уменьшается, а стоимость использования этих мест продолжает повышаться.

Известен способ получения гранулированного удобрения из солевых отходов магниевого производства, содержащих хлорид калия, магния, натрия, кальция. Недостатком известного удобрения является плохая усвояемость элементов сельскохозяйственными культурами и, следовательно, не способствует повышению урожайности последних (1).

Известен также способ повышения урожайности сельскохозяйственных культур путем внесения в почву минеральных удобрений на основе солей калия и микроэлементов, необходимых для растений (2).

Однако в условиях песчаных, оподзоленных и легких суглинистых почв эти удобрения малоэффективны, так как ионы хлора, содержащиеся в этом удобрении, оказывают вредное действие на культуры и вызывают снижение урожайности этих культур.

Задачей изобретения является обеспечение возможности использования отходов производств в качестве калийного удобрения без нанесения вреда культурам и соответственно повышение урожайности сельскохозяйственных культур, создание способа получения удобрения из отработанных флюсов, которое бы было безопасно и являлось бы полезным с точки зрения охраны окружающей среды.

В соответствии с данным изобретением NaCl, обычно применяемый в флюсе, заменяют на КCl, причем KCl служит в качестве главного компонента флюса. В конкретных исполнениях изобретения KCl используют для исключения NaCl, хотя он может включать в себя другие соли, которые нерастворимы в воде либо приемлемы с точки зрения охраны окружающей среды. В любом случае после использования флюса для извлечения примесей из алюминия отработанный флюс (или "шлак") можно использовать в качестве удобрения для почвы, при этом содержание калия во флюсе служит в качестве источника питательного калийного вещества для почвы. В примерах конкретного его применения в качестве удобрения отработанный флюс измельчают до частиц соответствующего размера, причем, когда это требуется, его соединяют совместно с обычными носителями, активизирующими присадками, растворителями или другими присадками, обычно добавляемыми в удобрение.

Калий в отработанном флюсе имеет высокую водорастворимость при любых значениях рН, тогда как алюминий не является таковым. Поскольку обычно считают, что растворимость алюминия повышается по мере уменьшения pH, то было удивительно обнаружить, что алюминий в том виде, в каком он присутствует в отработанном флюсе, имеет в сущности нулевую растворимость при значениях рН свыше 6,0 и остается с ограниченной растворимость даже при исключительно кислотных условиях, значительно ниже любых уровней, которые привели к повышению фитотоксичных эффектов в почве. Таким образом, несмотря на известное вредное влияние алюминия на определенные растения и его присутствие в отработанном флюсе, согласно изобретению отработанный флюс пригоден в качестве удобрения для растений с максимальной пользой от калия и минимальным каким-либо эффектом алюминия.

С другой стороны, преимущество заключается в том, что соли, которые обычно непригодны для применения в удобрении для почвы, могут теперь присутствовать благодаря их включению в флюс, без нанесения вреда, который они иначе могли бы нанести. Эти соли представляют собой водорастворимые хлориды металлов, которые при контакте с влагой в почве образуют HCl, который вреден для жизни растений. Однако согласно изобретению эти соли присутствуют вместе с азотом, который содержится в отработанном флюсе в виде нитридов. При контакте в этих соединениях N₂ превращается в форму, в которой он может быть полезным в качестве азотного удобрения, причем до уровня, который совершенно достаточен для нейтрализации HCl, т.е. достаточен для исключения возможности нанесения вреда.

Таким образом, изобретение относится к новому удобрению, представляющему собой калийсодержащую смесь, а также к способам получения удобрения из алюминиевого скрапа, способам удобрения почвы с использованием отработанного флюса из процесса восстановления алюминия.

Способ удобрения почвы включает внесение в нее минеральной питательной смеси, состоящей из солей калия и микроэлементов, а именно алюминийсодержащих отходов, предварительно обработанных расплавленным флюсом с последующим разделением алюминиевой и солевой фаз, при этом солевую фазу дробят до размера частиц, не превышающих 10 мм. Алюминиевые отходы содержат оксид алюминия, соли, оксиды или нитриды бария, кальция, меди, железа, магния, марганца и титана, а также нитрид алюминия.

В соответствии с изобретением KCl служит в качестве заменителя NaCl и он может полностью замещать NaCl в флюсе. Однако изобретение также относится к флюсам, содержащим незначительное количество NaCl при условии, что присутствует достаточное количество KCl, эффективно действующего в качестве питательного вещества для растений при последовательном вводе отработанного флюса в почву, а также, что уровень NaCl достаточно низкий для исключения нанесения любого значительного ущерба почве. В общем, для смесей солей, в которых присутствуют как KCl, так и NaCl предпочтительными смесями являются те, в которых КСl содержится в количестве по меньшей мере примерно 90 мас. от общего содержания NaCl и KCl и наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 95 мас.

Другие соли и другие материалы можно также включать в флюс в соответствии с их добавкой в обычных флюсах. Эти материалы предпочтительно являются нерастворимыми или материалами, ввод которых в почву не вызывает возражений с точки зрения охраны окружающей среды. Примерами таких материалов является криолит и другие природные минералы.

Алюминийсодержащие материалы, обработанные флюсом до их применения в качестве удобрения, в соответствии с изобретением могут включать в себя широкий диапазон алюминийсодержащих отходов или скрапа из различных источников, включая как промышленные, так и бытовые отходы. Примерами промышленных отходов являются скрап с листопрокатных станов, например стружка от поверхностного слоя при операциях прокатки или плакирования, и отходы плавильных печей, например куски, дросс или шлак. Основными примерами бытовых отходов являются использованные банки для напитков. Скрап любого вида часто содержит дополнительные материалы, например грязь, песок, отходы и пыль с пола печей и установок, и различные посторонние включения. Для улучшения процесса восстановления скрап до загрузки его в печь можно обработать различными способами, например предварительно нагрев его или обработав растворителем для удаления типографских красок и покрытий и уменьшив его размер для ускорения плавки.

Способ восстановления, в котором сначала используют флюс, обычно осуществляют в емкости, которая предусмотрена для нагрева и перемешивания материалов в расплавленном состоянии и которая позволяет расплавленному алюминию осаждаться в виде отдельной фазы под флюсом и удаляться без смешивания фаз. Оборудование для осуществления способа и рабочие режимы для использования обычного флюса с NaCl или NaCl/KCl известны в технике и пригодны также для использования в изобретении. Нагрев можно осуществлять непосредственно внутри емкости для восстановления либо в емкости для предварительного нагрева посредством газовых или мазутных горелок, индукционных нагревателей или нагревателей сопротивления. Смешение может достигаться при помощи смесителей или мешалок либо за счет вращения самой емкости. Операцию можно осуществлять на периодической или непрерывной основе.

Можно применять печи различных типов. Примерами являются отрицательные, вращающиеся печи, печи для вытопки и плавильные печи с боковой загрузкой. Вращающаяся барабанная печь раскрыта Эвансом и др. в патенте США N 4 337 929, выданном 6 июля 1982 г. Типичная печь имеет емкость между 3000 и 25000 фунтов в зависимости от места ее размещения, источников газа и мазута и других факторов, причем печь соответственно устанавливают и соединяют с системами сбора и вытяжки отходящих газов, которые отвечают экологическим требованиям.

Можно также применять такие рабочие условия, которые обычно используют в известных способах извлечения алюминия флюсом NaCl или NaCl/KCl. Рабочая температура может изменяться в зависимости от применяемых материалов, их относительного количества, формы, в которой их подают, и степени загрязнения. Фактически температура может быть ниже той, которую обычно применяют в известных способах, в которых используют только NaCl, из-за низкой температуры плавления KCl, но выше той, которую применяют в известных процессах при использовании смеси NaCl и KCl из-за эффекта эвтектики этой комбинации. В большинстве применений наилучшие результаты достигаются при температурах в интервале от примерно 1000^oF до ≈ 1700^oF (538 927^oС), предпочтительно ≈ 1600^oF (649 671^oС), а лучше всего при ≈ 1300 1500^oF (704 816^oС).

Время контакта материалов при рабочей температуре может также изменяться в зависимости от многих аналогичных факторов. Время контакта должно быть достаточное для достижения полного расплавления этих ингредиентов, которые будут плавиться при рабочей температуре. В обычных процессах время контакта будет составлять между примерно 10 мин и 1 ч на порцию шихты.

Во время процесса восстановления алюминия снижение вязкости флюса предпочтительно уменьшают или исключают, поскольку это может привести к спеканию взвешенных частиц. Этот эффект известен в промышленности как "сушка" или "высушивание" и его легко можно обнаружить. Если происходит сушка, то процесс все же можно продолжить, хотя и возможно снижение выхода или эффективности восстановления. В любом случае сушку легко предупредить или исключить, если применять соответствующее отношение содержания флюса к скрапу, ввести дополнительную соль в флюс, когда это требуется, выбрать и регулировать другие рабочие параметры, а также исключить другими способами, известными специалистам в данной области техники.

Способ восстановления можно проводить различными путями. Например, в периодических процессах одну загрузку флюса можно использовать повторно без удаления примесей. Таким образом, одну порцию флюса можно применять с несколькими загрузками скрапа.

В обычной операции футерованную барабанную печь, оснащенную горелкой, работающей на природном газе и/или пропане, загружают алюминиевым скрапом (например окалина с листового металла или использованные алюминиевые контейнеры для напитков) и флюсом на основе соли KCl. После завершения процесса отработанный флюс получают в виде черного шлака, который включает в себя хлористый калий и такие компоненты, как, например, окись алюминия, хлорид алюминия, двуокись кремния, нитрид алюминия, карбид алюминия и инертные вещества, которые были примесями в алюминиевом скрапе. Этот черный шлак удаляют из печи и обрабатывают дальше для его использования в качестве удобрения для почвы. Алюминий, который осадился на поду печи, удаляют отдельно и передают на станы прокатки алюминиевых листов или для использования в качестве сырья.

Cреди компонентов черного шлака вместе с исходными материалами флюса также присутствует алюминий, который обычно в форме окиси алюминия, хлорида алюминия и металлического алюминия не сконцентрирован в жидкой фазе алюминия. Как было указано, алюминий является обычно фитотоксичным, однако его включение в смесь твердых материалов в соответствии с этим изобретением не оказывает вредного слияния на пригодность этой смеси в качестве удобрения для почвы, поскольку алюминий, когда он присутствует в этой смеси, имеет низкую растворимость в воде. Это является уникальными свойствами смеси. Таким образом, отсутствует необходимость в отделении KCl от алюминия в смеси до применения смеси в качестве удобрения для почвы.

Шлак также содержит другие металлы, которые имеют ценность в качестве микропитательных или вторичных питательных веществ. Они включают в себя магний, медь, марганец и цинк. Как было указано, азот в нитриде алюминия медленно превращается в аммиак, который также является ценным питательным веществом для растений помимо его значения в нейтрализации любой кислоты, образующейся при гидролизе хлоридных солей.

Пример 1. Он иллюстрирует типичное применение изобретения для извлечения алюминия из использованных банок для напитков (UBC) хлоридом калия (KCl) в качестве замены всего NaCl в флюсе на основе солей.

Применяют вращающуюся барабанную печь с газовым обогревом емкостью 15000 фунтов, в которую загружают следующие материалы Измельченные корпуса Банки Алюминий марки 3004, длиной 0,25-1,5 дюймов и шириной (0,6-3,8) см и толщиной 0,0045-0,011 дюйма (0,011-0,03 см) Измельченные крышки От банок Алюминий марки 5042\5182, длиной и шириной 0,25-1,5 дюймов (0,6-3,8 см) и толщиной 0,010-0,013 дюйма (0,025-0,033 см) Общая загрузка 15000 фунтов, разделенная на три равные порции KCl В общем 3400 фунтов; частями для каждой порции использованных банок для напитков.

Печь сначала очищают 500 фунтами KCl, затем загружают флюсом KCl, нагревают до температуры на 100-200^oF (55-110^oC) выше чем нормальная температура внутренней газовой горелкой и вращают печь в течение примерно 20 мин. Затем добавляют первую порцию алюминиевого скрапа и смесь вращают в печи в течение примерно 1500 мин для смешения ее содержимого во время плавки скрапа. После этого газовую горелку выключают и удаляют из печи, а ванну металла алюминия, которая собралась на поду печи, сливают. Затем добавляют последующие порции алюминиевого скрапа, применяя оставшиеся порции флюса, примерно в течение одного периода времени и почти при той же температуре.

Алюминиевые ванны, извлеченные из печи, составляют 85,0% металлического скрапа, загруженного для первой партии, и 90,0% металлического скрапа, загруженного для второй и третьей партий.

Пример 2. Он показывает типичное применение изобретения для извлечения алюминия из скрапа класса I, который не был декорирован (т.е. без напечатанных надписей) и не находился в контакте с продуктом.

Содержание загрузки следующее Алюминиевые скрап Класс l 15000 фунтов, разделенных на две порции примерно равного размера KCl В общем 2700 фунтов; частями для каждой порции скрапа
Цикл загрузки и рабочие условия те же, что и в примере 1. В этом случае объем всех ванн алюминия составляет 94,5% загруженного металлического скрапа.

Пример 3. Он показывает типичное применение изобретения для алюминиевого скрапа класса III. Скрап класса III также состоит из лома алюминиевого корпуса и каркаса, который был декорирован (т.е. имел напечатанные надписи), но не был в контакте с продуктом.

Содержание загрузки следующее
Алюминиевый скрап
Класс III 30000 фунтов, разделенных на три порции примерно одинакового размера
KCl 2800 фунтов в общем, частями для каждой порции скрапа
Цикл загрузки и рабочие условия те же, что и в примере 1. В этом случае ванны алюминия из трех партий составляют 91,3% 96,6% и 93,7% соответственно металлического скрапа, загруженного для этих партий.

Сульфаты натрия, полученные из плавок, осуществляемых способами, подобными тем, которые применяли в примерах 1 3, проанализировали методом ICAP. Результаты анализа на содержание выбранных металлов указаны в табл. 1. Натрий, присутствующий в сульфате, представляет собой остаточный хлорид натрия, оставшийся в печи после предыдущих плавок, в которых в качестве флюса применяли хлорид натрия. Как можно увидеть, уровень содержания натрия, указанный в табл. 1, уменьшается от высокого уровня во время извлечения алюминия из использованных банок для напитков, при котором первую плавку осуществляли с флюсом, состоящим из 100% КСl до извлечения алюминия из скрапа класса III, который был последним из трех. Это является результатом очистки печи, а не присутствия какого-либо натрия в процессе извлечения алюминия.

Эти данные вместе с данными по восстановлению алюминия в примерах 1, 2 и показывают, что КСl действует эффективно в качестве флюса при отсутствии.

Пример 4. Растворимость компонентов сульфата в воде определяли в зависимости от значений рН как показателя поведения сульфата в качестве удобрения для почвы. В качестве анализируемого сульфата применяли типичный образец, взятый из способов восстановления алюминия, описанных в примерах 1 - 3, который имел размер в пределах 0,15-3 мм.

Для определения растворимости в воде образцы добавляли в деионизированную воду, отрегулированную до выбранного значения рН в пределах 0,6-5,6. Применяемыми отношениями были 50 мл воды с отрегулированным значением рН к 1 г измельченного сульфата, который встряхивали на роторном встряхивателе со скоростью 170 об/мин в течение 16 ч и фильтровали через фильтр с порами размером 2 мк. Определили конечное значение рН фильтрата. Для определения общих концентраций каждого компонента в сульфате дополнительные образцы варили в HNO₃ и HClO₄.

Анализ на содержание калия и натрия осуществляли посредством атомной эмиссионной спектрометрии, тогда как анализ на содержание алюминия и магния осуществляли посредством атомной абсорбционной спектрометрии. Общая из концентрация в образце указана в табл. 2 вместе с значением рН фильтрата, полученного посредством подвергания образца деионизированной воде и фильтрования в соответствии с описанным способом.

Уровни содержания этих четырех металлов в фильтратах, которые являются показателями растворимости в воде при различных уровнях рН, указаны в табл. 3.

Данные, представленные в табл. 3, показывают, что растворимость натрия и калия не зависит от рН и что соли натрия и калия являются в общем водорастворимыми в пределах всего диапазона рН, причем отклонения просто представляют допустимый предел ошибок. В отличие от натрия и калия растворимость алюминия и магния зависит от значения рН, причем растворимость увеличивается с уменьшением значения рН. Однако даже при наиболее высококислотных условиях (рН 0,8), растворимость магния достигает только 18% от общего содержания магния, а растворимость алюминия только 43%
Эти данные растворимости показывают, что материал можно применять в качестве удобрения для почвы. Весь калий является растворимым и, следовательно, он доступен для поглощения растениями, тогда как алюминий имеет такую растворимость, что она увеличивается мало, если существует какая-либо опасность фитотоксичности.

Пример 5. Он пример иллюстрирует применение сульфата, полученного в соответствии с изобретением, в качестве удобрения для почвы. В качестве испытываемой сельскохозяйственной культуры применяли яровую пшеницу, причем во время испытаний сульфатные удобрения сравнивали с обычными калиевыми удобрениями марки 0-0-60. Среди проведенных измерений были измерения на пригодность сульфата для пшеницы, на фитотоксичность алюминия и поглощение элементов. Как будет продемонстрировано, объяснено подробно и показано в табл. 4 10, результаты были очень положительными. В этих таблицах образец просеянного сульфата называют "побочным продуктом".

Образец сульфата, применяемый в этих испытаниях, просеяли до размера 0,15-3 мм и проанализировали на содержание элементов в жидкой фазе путем варки в HNO₃ и HClO₄. Анализ твердой фазы проводили с применением системы дифракции рентгеновских лучей, а анализ обеих твердой и жидкой фаз осуществляли на поляризованном оптическом микроскопе Никон Оптофот.

В качестве образца почвы для этих испытаний взяли наносную суглинистую почву из Виннивилла, обработанную известью до рН, равного 6,5 и 7,6, посредством добавки 0,8 и 3 г извести на 1 кг почвы соответственно. Применяемой известью была смесь СаСО₃ MgCO₃ в соотношении 4 1, наносимая на 200 кг почвы для каждого значения рН. После внесения извести в почву ее смочили до уровня способности поля для осаждения извести в течение одной недели, после чего почву поместили в горшки 8 кг почвы в каждый горшок. В каждый горшок добавили азот и фосфор в виде NH₄NO₃ и cуперфосфат (ТSP) соответственно, при этом количество азота составило 225 мг/кг азота, фосфора 250 кг/кг. В качестве микропитательной среды применяли смесь солей сульфата и бората в количестве 4,7 мг Mg, 4,7 мг Fe, 3,7 мг Mn, 4,3 мг Zn, 1,2 мг Cu, 0,5 мг В и 21,7 мг S на кг почвы. Поскольку почва уже содержала значительное количество калия, то пшеницу выращивали в почве для извлечения калия и снижения содержания имеющегося калия, таким образом увеличивали эксперименты для достижения результатов восприимчивости. Это достигалось посредством выращивания двух последующих культур пшеницы в почве - 8 растений пшеницы в каждом горшке в течение 44 и 34 дней. После получения первой культуры пшеницы вводили дополнительное количество азота в виде раствора NH₄NO₃ для добавки 62,5 мг азота на 1 кг почвы.

Количество извлеченного из почвы калия определяли экстрагентом Mehlich, который содержал 0,025 N H₂SO₄ и 0,05N HCl. Это было получено посредством добавки 12,5 кг образца почвы в 50 мл экстрагента Mehlich, встряхивания смеси на вращающемся смесителе в течение 5 мин, затем фильтрования. Калий в фильтрате проанализировали посредством атомной эмиссионной спектроскопии. Количество извлекаемого из почвы калия, определенное этим способом, составило 63 мг/кг и 68 мг/кг при значении рН почвы, равном 6,5 и 7,6 соответственно, до выращивания культуры. После снятия первого урожая пшеницы содержание извлекаемого калия уменьшилось до 11 мг/кг и 22 мг/кг соответственно. После второго урожая эти значения дополнительно уменьшились до 5 мг/кг и 15 мг/кг и рН 5,5 и 7,2 соответственно.

После выращивания пшеницы почву из горшков удалили и гомогенизировали для каждого значения рН. Чтобы продолжить испытание пшеницы, смешали 1 кг почвы с 0,73 г песка для каждого горшка. Песок добавили для уменьшения содержания калия и максимизации объема среды, применяемой для роста растения. Питательные вещества N, P и S добавляли в горшки в количестве 280 мг/горшок азота (добавлен в форме NH₄MO₃), 120 мг/горшок фосфора (в форме ТSР) и 23,6 мг/горшок серы (в форме CaSO₄).

В некоторые горшки добавили измельченный сульфат, как было определено выше, в качестве источника калия, тогда как в другие горшки не добавляли калийное удобрение марки 0-0-60 (на основе окиси калия). Последнее содержало 552,3% калия, как было определено кислотной варкой и атомной эмиссионной спектроскопией. Почвенную смесь в каждом горшке тщательно смешали и приготовили идентичным способом контрольный образец, в который не добавляли источник калия.

В каждый горшок посадили пятнадцать семян яровой пшеницы Thatcher на глубину 0,5 дюйма (12,7 мм). Через 6 дней растения в каждом горшке прорядили, оставив 8 растений. Растения выращивали под лампами с высокой лучеиспускающей способностью, причем, когда это требовалось, добавляли воду для поддержания уровня воды в каждом горшке 230 г/кг сухой почвы. Максимальная температура составляла ежедневно 75 85^oF (23,89 28,89^oС), а минимальная температура от 65^oF (15,56 21,11^oC).

Через 42 дня после посадки получили урожай со стеблем растений. Корни собрали, отделив их от почвы и промыв в растворе 0,05 М НNO₃. Стебли и корни высушили в сушилке с принудительной циркуляцией воздуха, взвесили и измельчили для проведения химического анализа. Почву высушили на воздухе, просеяли через сита с размером ячеек 2 см и поместили в полиэтиленовые контейнеры для хранения до проведения химического анализа.

Стебли и корни варили посредством сухого озоления в течение 6 ч при температуре 475^oС, растворения в 2 N HNO₃ и фильтрования. Фильтраты из стеблей проанализировали на содержание K, Al, P, Ca, Mg, Ti, Fe, Zn, Pb, Cu, Ni и Cr, а фильтраты корней проанализировали на содержание К и Al. Способы анализа включали в себя атомную эмиссионную спектроскопию на содержание К и Ti, колориметрию на содержание Р, атомную абсорбционную спектроскопию на содержание элементов Аl, Са, Mg, Fe, Zn, Pb, Cu, Ni и Cr и способ Kjeldahl (с модификацией тиосульфатом салициловой кислоты) на общее содержание азота. Поглощение растениями питательных веществ или элементов было вычислено посредством умножения массы сухого вещества из корней или стеблей растений на концентрацию питательных веществ или элементов в этих частях растения.

Помимо способа Mehlich для определения содержания извлекаемого калия также измеряли содержание извлекаемого калия попеременно посредством 0,01 М СаСl₂ и 1 М КСl. Способ определения с применением СаСl₂ дает показание содержания алюминия, доступного для растений, тогда как способ с применением КСl показывает содержание обмениваемого алюминия. Для способа с применением СаСl₂ 20 мл раствора СаСl₂ добавляют к 10 мг почвы, встряхивают в течение 5 мин, затем фильтруют. Для способа с применением КСl 50 мл раствора КСl добавляют к 5 г почвы, встряхивают в течение 30 мин, затем фильтруют. Содержание алюминия в фильтратах определяют колориметрическим способом, применяя 8-оксихинолин. Состав сульфата указан в табл. 4, а результаты различных экспериментов представлены в табл. 5 10.

Табл. 5 показывает, что на поглощение азота, калия и магния стеблями пшеницы не оказывало влияние ни значение рН почвы, ни количество вводимого калия или источник калия.

Табл. 6 показывает, что поглощение калия стеблями и корнями пшеницы было одинаковое независимо от источника калия, когда в почве присутствовал извлекаемый калий Mehluch I. Хотя различие, по-видимому, заключено в значениях связи между извлекаемых калием Mehlich I и рН почвы между двумя источниками К, однако присутствие калия в значениях поглощения калия и калия Mehlich I в почве было одинаковое.

Исследование поглощения алюминия, показанное в табл. 7, демонстрирует то, что не существует различия между двумя источниками калия, и это означает, что алюминий не имеет биодоступности из сульфата. Это также справедливо для извлекаемого алюминия в почве.

Также измеряли поглощение элементов, результаты этих измерений представлены в табл. 8. Здесь снова видно, что нет значительного различия между двумя источниками калия.

Для исследования потенциальной способности от ввода в почву большого количества калия или постоянных и повторных добавок на протяжении какого-то отрезка времени были проведены испытания с применением высокого содержания калия, например 750 мг/горшок. Результаты представлены в табл. 9 и 10. Данные в табл. 9 показывают, что не существует различия в массе корней на сухой основе или в скорости поглощения калия и алюминия стеблями и корнями растений между двумя источниками. То же самое можно сказать о поглощении растениями элементов, как указано в табл. 10, особенно при значении рН, равном 7,2.

В целом, данные указывают, что использование побочного продукта из процесса извлечения алюминия в качестве калийного удобрения является приемлемым с точки зрения агрономии. Калий в побочном продукте и калий в обычном калийном удобрении марки 0-0-60 является в равной степени водорастворимым и биодоступным, причем не существует доказательства повышенной биодоступности алюминия из побочного продукта, несмотря на тот факт, что побочный продукт содержит 12% Аl. Отсутствует какое-либо доказательство повышенного наличия элементов.

Шлак, образующийся из процесса восстановления алюминия, полученный при применении флюса КСl, в соответствии с этим изобретением, например, тот, который описан в примерах, можно дополнительно обработать любым из различных способов для того, чтобы он был пригоден для применения в качестве удобрения. Материал можно применять в разнообразной форме твердого удобрения, причем способы обработки материала, размер частиц, присутствие и содержание дополнительных ингредиентов и другие параметры, которые возможны в конечном применении до внесения удобрения в почву, будут изменяться в зависимости от конкретного способа внесения удобрения в почву, от типа сельскохозяйственной культуры, типа поля и расположения места, где будет вноситься удобрение.

Для большинства применений побочный продукт будут сначала измельчать до частиц обычно диаметром примерно 10 мм или меньше и предпочтительно 5 мм или меньше в зависимости от конечной формы. Среди различных типов форм, которые может принимать побочный продукт для применения в качестве удобрения, могут быть суспензии, порошки, гранулы и таблетки.

Для упрощения его распределения или для модификации его физических свойств побочный продукт, применяемый в качестве удобрения, может содержать добавки. Примерами таких добавок являются носители, разбавители, агенты против комкования и кондиционирующие присадки различных типов. Эти присадки могут включать в себя глину, гели, диатомовую землю, вермикулит, смачивающие вещества, увлажнители, органические вещества, например измельченные кочерыжки кукурузных початков, и многие другие такие известные добавки, применяемые в удобрениях. Побочный продукт можно также снабдить дополнительными питательными веществами для получения требуемых композиций различных типов питательных веществ.

После приготовления побочного продукта для применения в качестве удобрения его можно вводить в почву обычным способом. Способы внесения удобрения включают в себя распыление с самолета и ввод в почву на уровне земли, применяя такие способы, как, например, опудривание, разбрызгивание, разбрасывание во время боронования почвы, смешение или добавка состава в воду для ирригации.

Формула изобретения

1. Способ удобрения почвы, включающий внесение в нее минеральной питательной смеси, состоящей из солей калия и микроэлементов, отличающийся тем, что в качестве питательной смеси используют алюминийсодержащие отходы, предварительно обработанные расплавленным флюсом с последующим разделением алюминиевой и солевой фаз, при этом солевую фазу дробят до размера частиц, не превышающих 10 мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют алюминиевые отходы, содержащие оксид алюминия, соли, оксиды или нитриды бария, кальция, меди, железа, магния, марганца и титана, а также нитрид алюминия.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что используют расплавленный флюс с содержанием 90 95 мас. хлорида калия.

4. Удобрение для почвы, включающее питательную смесь на основе соли калия, отличающееся тем, что в качестве питательной смеси оно содержит алюминиевые отходы, предварительно обработанные расплавленным флюсом с последующим разделением алюминиевой и солевой фаз, при этом солевую фазу дробят до размера частиц, не превышающих 10 мм.

5. Удобрение для почвы по п. 4, отличающееся тем, что алюминиевые отходы содержат оксид алюминия, соли, оксиды или нитриды бария, кальция, меди, железа, магния, марганца и титана, а также нитрид алюминия.

6. Удобрение для почвы по пп. 4 и 5, отличающееся тем, что расплавленный флюс содержит 90 95 мас. хлорида калия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8