Способ получения комплексного микроудобрения и микроудобрение
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных микроудобрений на основе лигнина. Способ получения комплексного микроудобрения включает перемешивание гуминосодержащих компонентов с водным раствором щелочи. В качестве щелочи используют водный раствор едкого натрия (калия). Вводят в раствор микроэлементы питания растений, в том числе медь сернокислую и вспомогательные вещества - элементы минерального питания, в том числе цинк сернокислый или магний сернокислый. Дополнительно используют марганец сернокислый, прилипатель, в качестве которого взят поливиниловый спирт, и комплексообразователь трилон Б. В качестве гуминосодержащего компонента используют лигнин, который добавляют порциями в раствор щелочи при постоянном перемешивании, доводят до кипения, переводят в состояние стабильной суспензии и выдерживают в течение 50-60 минут. Затем доливают воду, доводят до кипения и выдерживают в течение 20 минут, после чего суспензию смешивают с раствором нагретой до 50°С воды и цинка сернокислого, марганца сернокислого, аммония молибденово-кислого, меди сернокислой, кобальта сернокислого и трилона Б. Перемешивание проводят в течение 20 минут с последующим добавлением в микроудобрение органического прилипателя в виде раствора воды, предварительно нагретой до 70°С, и поливинилового спирта, причем поливиниловый спирт выдерживают до полного растворения. Получаемое микроудобрение в качестве прилипателя содержит поливиниловый спирт в 5%-ом растворе при следующем соотношении компонентов в мас.%: цинк сернокислый 0,44, медь сернокислая 0,05, кобальт сернокислый 0,02, марганец сернокислый 0,05, аммоний молибденово-кислый 0,04, трилон Б 1,0, прилипатель 5,0, гуминовые кислоты 93,0. Изобретение позволит повысить качество микроудобрения, снизить себестоимость, исключить выделение вредных веществ в окружающую среду, увеличить выход готового продукта. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных микроудобрений на основе лигнина.
Известен способ получения жидкого комплексного гуминового удобрения, включающий приготовление водно-торфяной суспензии, обработку ее щелочным реагентом при перемешивании, отстаивание суспензии и отделение жидкой фракции, добавление вещества - источника элементов питания растений (используют сухой куриный помет), который добавляют в водно-торфяную суспензию перед обработкой ее щелочным реагентом (См. патент РФ № 2015949, кл. С 05 F 3/00, 1994).
Недостатком данного способа является то, что использование куриного помета требует санитарно-бактериологических исследований и соответствующего контроля, а также строгого соблюдения технологических параметров получения удобрения, включающего дорогостоящие операции по обеззараживанию куриного помета.
Известен способ получения комплексного удобрения, заключающийся в проведении микробиологической ферментации полученной водной суспензии при 25-30°С и при непрерывном обогащении кислородом в течение 150-170 часов с последующим отделением жидкой фракции методом фильтрации. При необходимости проводят обезвоживание отфильтрованной жидкой фракции при пониженном давлении и температуре 30-35°С (См. патент РФ 2107054, МКИ С 05 F 11/00, 1998).
Недостатком данного способа является то, что при осуществлении известного способа необходима подача подогретого до 35-40°С воздуха в течение 150-170 часов. Это связано со значительными затратами энергии.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип является способ получения жидкого гуминового удобрения, заключающийся в том, что расчетное количество биогумуса смешивают с торфом, обрабатывают раствором гидроокиси калия, смесь отстаивают дважды в течение 18-24 часов, затем смешивают с набором микроэлементов (См. патент РФ № 2181710, F 11/02, 3/00, 2002).
Недостатком данного способа является то, что процесс приготовления раствора, содержащего гуминовые кислоты очень длителен, что может являться невыгодным для потребителя.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению качества микроудобрения, снижению себестоимости, исключению выделения вредных веществ в окружающую среду, увеличению производительности и выходу готового продукта.
Технический результат достигается за счет способа получения комплексного микроудобрения, включающего перемешивание гуминосодержащих компонентов с водным раствором щелочи, причем в качестве щелочи используют водный раствор едкого натрия (калия), введение в него микроэлементов питания растений, в том числе меди сернокислой и вспомогательных веществ - элементов минерального питания, в том числе цинка сернокислого, или магния сернокислого при этом в способ получения дополнительно введен прилипатель (поливиниловый спирт, 5% раствор), марганец сернокислый и трилон Б, а в качестве гуминосодержащего компонента используют лигнин, при этом лигнин добавляют порциями в 3,5-4% раствор щелочи при постоянном перемешивании, доводят смесь до кипения, переводя в состояние стабильной суспензии, и выдерживают в течение 50-60 минут, затем доливают воду, доводят до кипения и выдерживают в течение 20 минут, затем суспензию смешивают с раствором предварительно нагретой до 50°С воды и цинка сернокислого, аммония молибденово-кислого, кобальта сернокислого, марганца сернокислого, меди сернокислой и трилона Б, причем перемешивание проводят в течение 30 минут с последующим добавлением в микроудобрение прилипателя в виде раствора, воды предварительно нагретой до 70°С, и поливинилового спирта, причем поливиниловый спирт выдерживают до полного растворения.
Микроудобрение, содержащее, по меньшей мере, гуминовые кислоты, микроэлементы питания растений, в том числе медь сернокислую, вспомогательные вещества - элементы минерального питания растений, в том числе цинк сернокислый, кобальт сернокислый, аммоний молибденово-кислый, при этом оно дополнительно содержит марганец сернокислый, трилон Б и прилипатель, при этом в качестве прилипателя используют поливиниловый спирт в 5%-ом растворе, при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Цинк сернокислый - 0,44
Медь сернокислая - 0,05
Кобальт сернокислый - 0,02
Марганец сернокислый - 0,05
Аммоний молибденово-кислый - 0,04
Трилон Б -1
Прилипатель (поливиниловый спирт) - 5
Гуминовые кислоты - 93
Сущность предлагаемого способа.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что комплексное микроудобрение представляет собой жидкую массу, полученную в результате переработки лигнина - отхода биохимического производства для сельскохозяйственных животных, с добавлением смеси растворимых солей цинка сернокислого, марганца сернокислого, кобальта сернокислого, аммония молибденово-кислого, меди сернокислой.
Микроэлементы цинк, марганец, кобальт, молибден, медь (бор, селен, йод, бром) вводятся в основу в виде хелатных комплексов или комплексонов, важным свойством которых является их способность образовывать прочные воднорастворимые циклические структуры с металлами и повышать подвижность и физиологическую активность многих микроэлементов.
Процесс получения микроудобрения осуществляется в четыре этапа:
1. В раствор гидроокиси натрия (калия), взятой в расчетном количестве от массы, необходимой для реакции, вводят лигнин, нагревают до 100°С, переводя в состояние стабильной суспензии, и выдерживают в течение 50-60 минут. В кипящую систему доливают воды и нагревают до кипения, выдерживают систему в течение 20 минут.
2. В нагретую до 50°С воду вводят смесь микроэлементов и комплексообразователь, выдерживают систему до полного растворения солей.
3. В готовый раствор лигнина вводится комплексон, тщательно размешивается и выдерживается в течение 30 минут,
4. В смеситель №3 с нагретой до 70°С водой всыпают 40 кг поливинилового спирта и при тщательном перемешивании выдерживают систему до полного растворения спирта. После чего раствор поливинилового спирта смешивают с готовым удобрением.
Примеры конкретного выполнения предлагаемого способа получения комплексного микроудобрения.
Пример № 1
В смеситель №1 заливают 300 м3 воды и засыпают 3,2 кг натрия едкого (калия едкого) (3,5-4% раствор), тщательно перемешивают до полного растворения щелочи. Лигнин, предварительно просеянный через крупное сито в количестве 32 кг небольшими порциями загружают в раствор свежеприготовленной щелочи при постоянном перемешивании, доводят систему до кипения и выдерживают в течение 1 часа до образования однородной массы, затем доливают еще 500 м3 воды, доводят систему до кипения и выдерживают в течение 20 минут. В смеситель № 2 с нагретой до 50°С водой всыпают цинк сернокислый 44 кг, аммоний молибденово-кислый 0,2 кг, кобальт сернокислый 0,15 кг, марганец сернокислый 0,5 кг, медь сернокислая 0,4 кг и 0,5 кг трилона Б, систему тщательно вымешивают до полного растворения солей. После чего готовый раствор солей смешивают с раствором гуминовых кислот, тщательно перемешивают в течение 30 минут. В смеситель № 3 с нагретой до 70°С водой всыпают 40 кг (5% раствор) поливинилового спирта и при тщательном перемешивании выдерживают систему до полного растворения спирта. После чего раствор поливинилового спирта смешивают с готовым удобрением, и полученное микрооборудование фасуется в потребительскую тару.
При проведении испытания способа получения микроудобрения и микроудобрения по указанному примеру показало, что в образце недостаточное количество комплексообразователя трилона Б, не все соли связываются в хелатный комплекс, из-за этого рН системы слишком кислая и совместить растворы гуминовых кислот и солей невозможно.
Пример № 2
В смеситель № 1 заливают 300 м3 воды и засыпают 6 кг натрия едкого (калия едкого) (3,5-4% раствор), тщательно перемешивают до полного растворения щелочи. Лигнин, предварительно просеянный через крупное сито, в количестве 32 кг небольшими порциями загружают в раствор свежеприготовленной щелочи при постоянном перемешивании, доводят систему до кипения и выдерживают в течение 1 часа до образования однородной массы, затем доливают еще 500 м3 воды, доводят систему до кипения и выдерживают в течение 20 минут. В смеситель № 2 с нагретой до 50°С водой всыпают цинк сернокислый 44 кг, аммоний молибденово-кислый 0,2 кг, кобальт сернокислый 0,15 кг, марганец сернокислый 0,5 кг, медь сернокислая 0,4 кг и 3 кг трилона Б, систему тщательно вымешивают до полного растворения солей. После чего готовый раствор солей смешивают с раствором гуминовых кислот, тщательно перемешивают в течение 30 минут. В смеситель №3 с нагретой до 70°С водой всыпают 40 кг поливинилового спирта (5% раствор) и при тщательном перемешивании выдерживают систему до полного растворения спирта. После чего раствор поливинилового спирта смешивают с готовым удобрением, и полученное микроудобрение фасуется в потребительскую тару.
При проведении испытания способа получения микроудобрения и микроудобрения по данному примеру показало избыток едкого натрия, из-за этого рН системы слишком щелочная и совместить растворы гуминовых кислот и солей невозможно.
Пример № 3
В смеситель № 1 заливают 300 м3 воды и засыпают 3,2 кг натрия едкого (калия едкого) (3,5-4% раствор), тщательно перемешивают до полного растворения щелочи. Лигнин, предварительно просеянный через крупное сито, в количестве 32 кг небольшими порциями загружают в раствор свежеприготовленной щелочи при постоянном перемешивании, доводят систему до кипения и выдерживают в течение 1 часа до образования однородной массы, затем доливают еще 300 м3 воды, доводят систему до кипения и выдерживают в течение 20 минут. В смеситель № 2 с нагретой до 50°С водой всыпают цинк сернокислый 44 кг, аммоний молибденово-кислый 0,2 кг, кобальт сернокислый 0,15 кг, марганец сернокислый 0,5 кг, медь сернокислая 0,4 кг и 3 кг трилона Б, систему тщательно вымешивают до полного растворения солей. После чего готовый раствор солей смешивают с раствором гуминовых кислот, тщательно перемешивают в течение 30 минут. В смеситель № 3 с нагретой до 70°С водой всыпают 40 кг поливинилового спирта (5% раствор) и при тщательном перемешивании выдерживают систему до полного растворения спирта. После чего раствор поливинилового спирта смешивают с готовым удобрением, и полученное микроудобрение фасуется в потребительскую тару.
Проведение испытания показало, что данный способ получения микроудобрения не продолжителен, не требует дорогостоящих энерго- и трудовых затрат и микроудобрение по качественному и количественному составу соответствует требованиям, т.к., все необходимые составляющие этого микроудобрения находятся в сбалансированном состоянии.
Пример № 4
В смеситель № 1 заливают 300 м3 воды и засыпают 3,2 кг натрия едкого (калия едкого) (3,5-4% раствор), тщательно перемешивают до полного растворения щелочи. Лигнин, предварительно просеянный через крупное сито, в количестве 32 кг небольшими порциями загружают в раствор свежеприготовленной щелочи при постоянном перемешивании, доводят систему до кипения и выдерживают в течение 1 часа до образования однородной массы, затем доливают еще 300 м3 воды, доводят систему до кипения и выдерживают в течение 20 минут. В смеситель № 2 с нагретой до 50°С водой всыпают цинк сернокислый 44 кг, аммоний молибденово-кислый 0,2 кг, кобальт сернокислый 0,15 кг, марганец сернокислый 0,5 кг, медь сернокислая 0,4 кг и 3 кг трилона Б, систему тщательно вымешивают до полного растворения солей. После чего готовый раствор солей смешивают с раствором гуминовых кислот, тщательно перемешивают в течение 30 минут. В смеситель № 3 с нагретой до 70°С водой всыпают 70 кг поливинилового спирта (7% раствор) и при тщательном перемешивании выдерживают систему до полного растворения спирта. После чего раствор поливинилового спирта смешивают с готовым удобрением, и полученное микрооборудование фасуется в потребительскую тару.
При проведении испытания способа получения микроудобрения и микроудобрения по данному примеру показало избыток поливинилового спирта, из-за этого раствор микроудобрения стал слишком липким, не подходящим по внешнему виду и по свойствам для потребителя.
Технические требования и качественные показатели микроудобрения приведены в таблице № 1. Примеры влияния качественного состава микроудобрения на растения приведены в таблицах № 2 и № 3. Исследование комплексного микроудобрения проводилось министерством сельского хозяйства Ставропольского края ФГУ Государственный центр агрохимической службы “Ставропольский”, по выявлению
- положительного влияния препаратов, содержащих микроэлементы, на урожай озимой пшеницы;
- влияния изучаемых препаратов на качественные показатели зерна;
- установлению экономической эффективности микроудобрения при обработке растений по вегетации.
Исследования проводились на опытном поле ОПХ “Михайловское” Шпаковского района.
| Таблица №1 | ||
| № | Наименование показателей | Норма |
| 1 | Внешний вид, цвет | Жидкость, темного цвета |
| 2 | Массовая доля микроэлементов, в г/л: | |
| 1. цинка | 30 | |
| 2. меди | 5 | |
| 3. кобальта | 5 | |
| 4. марганца | 5 | |
| 5. молибдена | 5 | |
| 3 | Массовая доля сухих веществ, в % не более | 7 |
| 4 | Плотность в кг/м3 до | 1200 |
| 5 | Содержание ТМ (свинец), в % не более | 5*10-4 |
| 6 | Содержание мышьяка, в % не более | 2*10-4 |
| Таблица №2 Влияние изучаемых препаратов на продуктивность озимой пшеницы в условиях 2001 года. | ||||||
| Варианты опыта | Урожайность с ц/га | Прибавка урожая с ц/га | Густота стояния стеблей | Масса зерна 1 колоса, г | Масса 1000 зерен, г | |
| Контроль | 34,0 | - | 298 | 1,15 | 41,3 | |
| Микроудобрение | 38,4 | 4,4 | 327 | 1,12 | 43,6 | |
| Прототип | 37,7 | 3,7 | 327 | 1,11 | 41,8 | |
| Таблица №3 Экономическая эффективность применения микроэлементсодержащих препаратов при обработке посевов пшеницы по вегетации. | ||||||
| Варианты опыта | Затраты на препараты | Прибавка ц/га | Стоимость прибавки, руб | Условный чистый доход | ||
| стоимость | внесение | всего | ||||
| Микроудобрение | 200 | 53 | 253 | 4,4 | 1012 | 759 |
| Прототип | 200 | 53 | 253 | 3,7 | 851 | 597 |
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- Возвращение в сельскохозяйственную отрасль путем переработки накопленных годами отходов лигнина.
- Использование недорогого и доступного сырья.
- Использование безотходной технологии, позволяющей исключить выделение вредных веществ в воздушную среду (из-за отсутствия газовых и пылевых выделений), водную среду (из-за отсутствия стоков), отсутствие сухих отходов (случайные россыпи возвращаются в аппарат).
- Высокая вариативность технологии позволяет регулировать качественный и количественный состав, что позволяет использовать комплексное микроудобрение на разных земельных территориях России.
- Введение микроэлементов вместе с трилоном Б обеспечивает взаимодействие микроэлементов с гуминовыми соединениями.
- Технология получения микроудобрения является безотходной и не требует больших затрат времени.
- Введение в микроудобрение органического прилипателя позволяет использовать удобрение как протравитель семян и посадочного материала заблаговременно или непосредственно перед посевом, смесь наносится тонкой микроэлементсодержащей полимерной пленкой на поверхность семян различных культур.
Способ производства комплексных микроудобрений позволяет увеличить производительность, выход готового продукта, снизить потери мелкой фракции в окружающую среду, обеспечить технологичность процесса на всех стадиях и возможность контроля качества продукции на каждой стадии.
Полученные предложенным способом комплексные микроудобрения обеспечивают по качеству предъявляемые требования.
Сопоставление способов заявляемого решения с основным прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного использованием лигнина (отходом биохимического производства для сельскохозяйственных животных), являющегося более выгодным и дешевым сырьем для производства микроудобрений, состав микроэлементов можно изменять по желанию потребителя и возможность использования микроудобрения для предпосевной обработки семян путем введения органического прилипателя (поливинилового спирта).
1. Способ получения комплексного микроудобрения, включающий перемешивание гуминосодержащих компонентов с водным раствором щелочи, причем в качестве щелочи используют водный раствор едкого натра (кали), введение в него микроэлементов питания растений, в том числе меди сернокислой и вспомогательных веществ - элементов минерального питания, в том числе цинка сернокислого или магния сернокислого, отличающийся тем, что в способе получения дополнительно используют марганец сернокислый, прилипатель, в качестве которого взят поливиниловый спирт, и комплексообразователь трилон Б, а в качестве гуминосодержащего компонента используют лигнин, при этом лигнин добавляют порциями в раствор щелочи при постоянном перемешивании, доводят до кипения, переводят в состояние стабильной суспензии и выдерживают в течение 50-60 мин, затем доливают воду, доводят до кипения и выдерживают в течение 20 мин, затем суспензию смешивают с раствором нагретой 1 до 50°С воды и цинка сернокислого, марганца сернокислого, аммония молибденово-кислого, меди сернокислой, кобальта сернокислого и трилона Б, причем перемешивание проводят в течение 20 мин с последующим добавлением в микроудобрение органического прилипателя в виде раствора воды, предварительно нагретой до 70°С, и поливинилового спирта, причем поливиниловый спирт выдерживают до полного растворения.
2. Микроудобрение, содержащее, по меньшей мере, гуминовые кислоты, микроэлементы питания растений, в том числе медь сернокислую, вспомогательные вещества - элементы минерального питания растений, в том числе цинк сернокислый, кобальт сернокислый, аммоний молибденовокислый, отличающийся тем, что оно дополнительно содержит марганец сернокислый, трилон Б и органический прилипатель, при этом в качестве прилипателя используют поливиниловый спирт в 5%-ном растворе при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Цинк сернокислый 0,44
Медь сернокислая 0,05
Кобальт сернокислый 0,02
Марганец сернокислый 0,05
Аммоний молибденово-кислый -0,04
Трилон Б 1
Прилипатель 5
Гуминовые кислоты 93
