Способ получения удобрений пролонгированного действия
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения удобрения пролонгированного действия путем введения в плав частиц цеолита с размерами 50-500 мкм в количестве 5-15% от массы плава, причем насыщение наноканальчиков микрочастиц цеолита питательной средой плава осуществляется энергией ультразвуковых колебаний. Изобретение позволяет получить удобрение, стойкое к растворению и вымыванию из него частиц питательной среды грунтовыми водами, что обеспечивает экологическую безопасность такого удобрения и многолетнюю возможность впитывания питательной среды корневой системой растений. 1 ил.
Изобретение относится к отрасли народного хозяйства «химия», к подотрасли «производство минеральных удобрений» при использовании технологии смешивания микрочастиц цеолитов с минеральной питательной средой и к отрасли «сельское хозяйство» при использовании технологии смешивания микрочастиц цеолита с органической питательной средой.
Цель способа состоит в получении удобрения, стойкого к растворению и вымыванию из него частиц питательной среды грунтовыми водами, что обеспечивает экологическую безопасность такого удобрения и многолетнюю возможность впитывания питательной среды корневой системой растений и микоризой (грибо-корень), чему способствуют уникальные свойства ионного обмена микрочастиц цеолита благодаря сети наноканалов, заполнение которых питательной средой явилось целью данного изобретения.
Задачу в общем виде разрешают авторы изобретения «Стеклянные удобрения пролонгированного действия» (RU 2163587 C1, 02.09.1999). Суть этого изобретения - заключить питательную среду в стеклянную оболочку от вымывания ее почвенными водами и дать возможность корневой системе проникнуть внутрь стеклообъема для впитывания питательной среды. Недостатком всех стеклянных удобрений является необходимость стекловымывания и получение из него достаточно крупных цилиндров (диаметр 5 мм и длина 15 мм), что усложняет внесение их в почву, концентрирует питательную смесь только в остеклованных цилиндрах или в остеклованных крупных гранулах, что вынуждает корневую систему напрасно разветвляться в почве. Чтобы устранить это, надо сделать контейнеры питательной среды минимальными, а их количество в почве максимальным. Для достижения такой цели в качестве контейнеров с питательной средой подходят проходные (а не глухие, как у других минералов, например, у минерала диатомит) канальчики минерала цеолит (разновидности его - шабазит, клиноптилолит, морденит, эрионит), в которых можно разместить питательную смесь. Осуществить это было практически невозможно, так как длина этих произвольных по форме сечения канальчиков очень большая по сравнению с размером проходного сечения канальчика, который измеряется в нанометрах (нм).
В описании к патенту (RU 2371427 C2) на «Удобрение органоминеральное пролонгированного действия» записано «Цеолит, в силу своей пористой структуры, «держит» в себе указанные компоненты, благодаря чему они усваиваются растением постепенно в течение всего вегетационного периода», микрочастицы цеолита будут «держать» в себе питательные элементы, если ими удастся заполнить наноразмерные в сечении канальчики по всему объему частицы цеолита. Но это простым смешиванием, барботированием, подогревом не удается.
Так же поступают и авторы патента (RU 2255926 C1) на «Способ биологической активации природных цеолитов» - смешивают модернитсодержащий туф с размером фракции до 2 мм с водной суспензией фосфатмобилизующих микроорганизмов без применения подогрева для интенсификации проникновения раствора в канальчики частиц, что обусловливает заполнение лишь устьев этих канальчиков.
В формуле изобретения (RU 2255926 C1) записано: «Способ биологической активации природных цеолитов, включающий механическую активацию…». Основной недостаток этого способа состоит в том, что механическая активация не позволяет заполнить наноканальчики биораствором.
Еще в качестве аналога следует отметить технологию получения удобрения (RU 2130006 C1) на основе цеолита, так как в этой технологии, в отличие от вышеприведенных, используются частицы цеолита с размерами 0,1÷0,2 мм. Малый размер частиц обусловливает и меньшую длину наноканальчиков, облегчая их заполнение в случае использования не механического и не термического способов активации, а ультразвукового метода активации.
Близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому минеральному удобрению является способ получения фосфорсодержащего минерального удобрения (RU 2179542 C1), в котором также питательную среду осаждают на частицы «клиноптилолитсодержащего туфа с размером частиц 0,1-1,0 мм в количестве не менее 1% плава удобрения». Отмечается также, что «природный цеолит, предпочтительно, измельчают до размеров частиц не более 0,2 мм».
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому органоминеральному удобрению является удобрение органоминеральное пролонгированного действия (RU 2371427 C2), в котором в питательную среду включают 10-15 мас.% цеолита. Недостаток этого включения состоит в том, что многоканальная структура цеолита не задействована в качестве депозитария питательной среды на многие годы проникновения головок корневой системы в канальчик за впитыванием питательной среды. Обусловить заполнение наноканальчиков питательной средой можно только за счет энергии ультразвукового излучения, в чем состоит суть настоящего изобретения.
Использование: в предпринимательской деятельности для производства экологически безопасных многолетнего действия минеральных удобрений близ месторождений цеолитов или органоминеральных удобрений близ нахождения биоресурсов.
Сущность способа состоит в насыщении наноканальчиков микрочастиц минерала цеолит питательной средой из плава благодаря активации среды ультразвуковой энергией.
Чем меньше частицы цеолита, тем больше источников питательной среды будет для корневой системы растений. Поэтому используются частицы цеолита с размерами 50-500 мкм в количестве 5=15% от массы плава. Получены комплексные минеральные или органоминеральные удобрения с длительными сроками действия, экологически чистые, так как отдают питательную среду лишь проникшим к устьям канальчиков головкам корневой системы и не допускают вымывание этой среды почвенными водами. Такие удобрения на основе микрочастиц цеолита и питательной среды имеют высокую прочность на истирание, малую пылимость, экологически безопасны, многолетни и обладают депозитарными агрохимическими свойствами.
Осуществление заполнения наноканальчиков питательной средой в частицах цеолита осуществляли на установке, схема которой приведена на фиг.1.
Установка состоит из двух емкостей. В емкость 1 питательная среда попадает с транспортера 2. Под дном этой емкости установлен нагреватель 3, на дне емкости расположен воздушный барботер 4. В центре емкости установлена мешалка 5. Насос 6 перекачивает питательную среду из емкости 1 в емкость 7. Частицы цеолита загружаются в емкость 7 трансформером 8. В сужающемся книзу дне емкости 7 смонтирован вращающийся дозатор 9. Над ним установлен воздушный барботер 10. На внутренних стенках емкости 7 установлены магнитострикторы 11, получающие питание от ультразвукового генератора типа ГУ-03 с диапазоном рабочих частот 10-30 кГц. Наполненные питательной средой частицы цеолита, как и другие компоненты удобрения, дозатором 9 выводятся из объема емкости 7 и попадают на транспортер 12, подающий удобрения на сушку.
Цеолиты перед загрузкой в питательную смесь должны быть просушены, чтобы наноканальчики были свободны от влаги.
Поскольку плотность цеолитов 2,0÷2,3 г/см3, то они под воздействием барботирования хорошо перемешиваются в питательной среде, тем более, что наноканальчики еще не заполнены питательной средой.
По мере заполнения наноканальчиков питательной средой под воздействием силовых полей ультразвуковых колебаний их вес, по сравнению ненаполненными, возрастает и такие частицы погружаются в емкости 7 до дозатора 9, которым они выводятся на транспортер 12 и далее на сушку.
Способ получения удобрения пролонгированного действия путем введения в плав частиц цеолита с размерами 50-500 мкм в количестве 5-15% от массы плава, отличающийся тем, что насыщение наноканальчиков микрочастиц цеолита питательной средой плава осуществляется энергией ультразвуковых колебаний.
