Наноструктурная водно-фосфоритная суспензия в качестве фосфорного удобрения под кукурузу

Авторы патента:

Яппаров Ахтам Хусаинович (RU)

Алиев Шамиль Арифович (RU)

Хисамутдинов Нурулла Шайхуллович (RU)

Яппаров Ильдар Ахтамович (RU)

Яппаров Дамир Ахтамович (RU)

Ежкова Асия Мазетдиновна (RU)

Ежков Владимир Олегович (RU)

C05B17/00 - Прочие фосфорные удобрения, например мягкие фосфориты, костяная мука

B82B3/00 - Изготовление или обработка наноструктур

Владельцы патента RU 2531315:

Государственное научное учреждение Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ Татарский НИИАХП Россельхозакадемии) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Наноструктурная водно-фосфоритная суспензия, которая состоит из наночастиц размером менее 100 нм и которую получают из природных фосфоритов, в качестве фосфорного удобрения под кукурузу. Изобретение позволяет создать фосфорное удобрение под кукурузу на основе природных фосфоритов со значительно меньшим расходом на единицу посевной площади при сохранении высокой урожайности данной культуры. 1 табл., 16 пр.

Изобретение относится к области создания неорганических удобрений и биологически активных веществ и может быть использовано в сельском хозяйстве для повышения урожайности ряда кормовых культур, в частности кукурузы.

В качестве фосфорного удобрения под различные культуры, в частности под кукурузу, известна фосфоритная мука, которая вносится в почву перед посевом в сочетании с фосфогипсом и аммиачной водой [1]. Недостатком этого вещества в указанном качестве является относительно большой его расход на единицу площади посева кормовых культур.

Известна также фосфоритная мука в качестве фосфорного удобрения под различные культуры, в частности под кукурузу путем внесения ее в почву перед посевом в количестве, необходимом для получения запрограммированной высокой урожайности данной культуры [2]. Недостатком данного вещества, которое по составу и достигаемому техническому эффекту является наиболее близким к заявляемому нами объекту и выбранного нами в качестве прототипа, также является относительно большой его расход на единицу площади посева кормовых культур.

Цель настоящего изобретения - создание фосфорного удобрения под кукурузу на основе природных фосфоритов со значительно меньшим (не менее чем в три раза) расходом на единицу посевной площади при сохранении прежней запрограммированной высокой урожайности данной культуры.

Декларируемая цель достигается путем использования в качестве фосфорного удобрения наноструктурной водно-фосфоритной суспензии, состоящей из наночастиц с размерами менее 100 нм, получаемой из природных фосфоритов посредством их измельчения, смешения с водой и последующей ультразвуковой диспергации. В результате использования такого вещества в качестве фосфорного удобрения имеет место резкое (в 8-10 раз) сокращение расхода фосфоритов на единицу посевной площади по сравнению с их расходом с использованием вещества-прототипа [2] при сохранении той же самой урожайности.

До настоящего времени в литературе не была кем-либо описана наноструктурная водно-фосфоритная суспензия, состоящая из наночастиц размером менее 100 нм, в качестве фосфорного удобрения под какие бы то ни было сельскохозяйственные культуры. Это обстоятельство дает нам основания утверждать, что заявляемый нами объект соответствует первому установленному патентным законодательством РФ критериальному признаку изобретения - новизна. Сопоставление известных признаков вещества-прототипа [2] и отличительных признаков, характеризующих заявляемый нами объект (а именно суспензирование фосфорита с водой и дробление его частиц до наноразмерного уровня методом ультразвуковой диспергации), не позволяют предсказать априори появления у него новых по сравнению с веществом-прототипом свойств, а именно указанного выше значительного сокращения расхода фосфоритов при сохранении прежнего уровня урожайности именно кукурузы. Данный факт позволяет сделать заключение, что заявляемый нами объект явным образом не следует из известного в данной отрасли техники уровня и стало быть соответствует второму установленному законодательством РФ критериальному признаку изобретения - изобретательский уровень. Предлагаемое нами фосфорное удобрение - наноструктурная водно-фосфоритная суспензия - достаточно легко может быть получено как в мелко-, так и крупнотоннажном масштабах; следовательно, заявляемому нами объекту присущ и третий установленный законодательством РФ критериальный признак изобретения - промышленная применимость.

Заявляемая на предмет изобретения наноструктурная водно-фосфоритная суспензия, состоящая из наночастиц размером менее 100 нм, в качестве фосфорного удобрения может быть продемонстрирована на нижеследующих примерах.

Пример 1 (приготовление наноструктурной водно-фосфоритной суспензии)

Фосфоритную муку, полученную из природных фосфоритов Сюндюковского месторождения Республики Татарстан, смешивают с дистиллированной или деионизированной (обессоленной) водой из расчета 20 г муки на 100 мл воды. Эту смесь затем обрабатывают ультразвуком в ультразвуковом диспергаторе УЗУ-0,25 мощностью 80 Вт при частоте 18.5 кГц с амплитудой колебаний ультразвукового волновода 5 мкм в течение (5-20) мин при комнатной температуре, в результате чего получается суспензия с размерами частиц фосфорита (5-95) нм. Полученную таким образом водно-фосфоритную суспензию далее используют по назначению в качестве фосфорного удобрения под кукурузу.

Пример 2

Приготавливают наноструктурную водно-фосфоритную суспензию по описанной в примере 1 технологии при времени выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе 5 мин, после чего ее равномерно рассеивают по всей посевной площади под кукурузу Zea mays L. из расчета 100 кг на 1 га и запахивают в почву вместе с семенами данной культуры с помощью культиваторов. Выращивание урожая данной культуры (из расчета 50.000 растений на 1 га) ведут традиционным способом до формирования зеленой массы в течение 3 мес с момента сева, после чего снимают урожай и определяют уровень урожайности зеленой массы кукурузы в целом и по отдельным частям растений (початки, стебли, листья) в ц/га. Данные по урожайности для этого случая приведены в Таблице 1.

Пример 3

Осуществляют по общей схеме примера 2, но время выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе устанавливают равным 10 мин. Данные по урожайности для этого случая представлены в Таблице 1.

Пример 4

Проводят по описанной в примере 2 технологии, но время выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе устанавливают равным 20 мин. Данные по урожайности для этого случая показаны в Таблице 1.

Пример 5 (сравнительный)

Выполняют, как и пример 2, но время выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе устанавливают равным 1 мин. Данные по урожайности зеленой массы кукурузы для этого случая см. в Таблице 1.

Пример 6 (сравнительный)

Выполняют, как и пример 2, но время выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе устанавливают равным 30 мин. Данные по урожайности зеленой массы кукурузы для этого случая см. в Таблице 1.

Пример 7

Выполняют по описанной в примере 4 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 300 кг/га. Данные по урожайности для этого случая показаны в Таблице 1.

Пример 8

Выполняют по описанной в примере 4 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 500 кг/га. Данные по урожайности для этого случая приведены в Таблице 1.

Пример 9

Выполняют по описанной в примере 4 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 800 кг/га. Данные по урожайности для этого случая показаны в Таблице 1.

Пример 10

Выполняют по описанной в примере 4 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 1000 кг/га. Данные по урожайности для этого случая представлены в Таблице 1.

Пример 11 (по прототипу [2])

Фосфоритную муку, полученную из природных фосфоритов Сюндюковского месторождения Республики Татарстан, смешивают с карбамидом и фосфогипсом из расчета 75 г и 120 г соответственно на 100 г муки. Затем эту смесь в порошкообразном состоянии равномерно рассеивают по всей посевной площади под кукурузу Zea mays L. из расчета 1000 кг фосфоритной муки на 1 га, после чего запахивают в почву вместе с семенами данной культуры с помощью культиваторов. Выращивание урожая данной культуры ведут традиционным способом до формирования зеленой массы в течение 3 мес с момента сева, после чего снимают урожай и определяют уровень урожайности зеленой массы в целом и по отдельным частям растений (початки, стебли, листья) в ц/га. Данные по урожайности для этого случая также представлены в Таблице 1.

Пример 12 (по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но указанную в нем смесь вводят в почву в количестве 100 кг фосфоритной муки на 1 га. Данные по урожайности для этого случая также см. в Таблице 1.

Пример 13 (сравнительный, по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но карбамид и фосфогипс в почву не вводят. Данные по урожайности зеленой массы кукурузы для этого случая показаны в Таблице 1.

Пример 14 (сравнительный, по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но карбамид и фосфогипс в почву не вводят, а фосфоритную муку вводят в количестве 800 кг/га. Данные по урожайности для этого случая - в Таблице 1.

Пример 15 (сравнительный, по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но карбамид и фосфогипс в почву не вводят, а фосфоритную муку вводят в количестве 500 кг/га. Данные по урожайности для этого случая - в Таблице 1.

Пример 16 (сравнительный, по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но карбамид и фосфогипс в почву не вводят, а фосфоритную муку вводят в количестве 100 кг/га. Данные по урожайности зеленой массы кукурузы для этого случая также см. в Таблице 1.

Таблица 1
№ примера	Количество внесенного в почву	Урожайность зеленой массы кукурузы, ц/га
фосфорного удобрения, кг/га	початки	стебли	листья	всего
2	100	20.8	31.9	27.1	79.8
3	100	20.7	32.0	27.4	80.1
4	100	21.0	32.2	27.4	80.6
5 (сравнит.)	100	17.5	27.2	24.6	69.3
6 (сравнит.)	100	21.0	32.0	27.3	80.3
7	300	22.7	32.2	30.5	85.4
8	500	23.3	35.3	32.8	91.4
9	800	24.8	37.4	37.1	99.3
10	1000	26.2	37.8	36.6	100.6
11 (прототип)	1000	20.4	31.7	27.9	80.0
12 (прототип)	100	13.8	17.0	10.2	41.0
13 (сравнит., по прототипу)	1000	19.3	26.5	23.3	69.1
14 (сравнит., по прототипу)	800	18.5	25.5	23.7	67.7
15 (сравнит., по прототипу)	500	18.3	24.0	23.1	65.4
16 (сравнит., по прототипу)	100	12.5	16.0	9.5	38.0

Как можно видеть из приведенных в Таблице 1 данных, заявляемая нами в качестве фосфорного удобрения наноструктурная водно-фосфоритная суспензия обеспечивает достижение практически одинаковой урожайности зеленой массы кукурузы Zea mays L. по сравнению таковой для фосфоритной муки [2] при сокращении расхода удобрения на единицу посевной площади в 10 раз (см. примеры 2-4 и 11). Заметим в связи с этим, что аналогичные данные были получены нами и на других сортах кукурузы. При этом, что весьма важно, применение заявляемого нами объекта сопровождается еще и существенным улучшением условий труда, поскольку введение водно-фосфоритной суспензии в почву, в отличие от введения в нее фосфоритной муки, не требует специальной респираторной защиты органов дыхания от мелкодисперсных твердых микрочастиц фосфорита.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ №2.185.716 (2000).

2. Патент РФ №2.097.366 (1997)(прототип).

Наноструктурная водно-фосфоритная суспензия, состоящая из наночастиц размером менее 100 нм и получаемая из природных фосфоритов, в качестве фосфорного удобрения под кукурузу.

Изобретение относится к способу изготовления сыпучего удобрения, содержащего фосфаты калия. Способ производства твердого сыпучего удобрения на основе фосфата калия с формулой К3Н3(PO4)2, который включает: i) предоставление приемлемого для сельского хозяйства сырьевого материала, в сущности состоящего из монокалийфосфата, обозначенного KH2PO4 или МКФ; ii) предоставление приемлемого для сельского хозяйства сырьевого материала, в сущности состоящего из гидроксида калия КОН; iii) добавление воды к упомянутому МКФ в количестве от 20 до 100 мас.% от сухой массы МКФ; iv) добавление упомянутого сырьевого КОН к упомянутому МКФ и воды из этапа iii) в количестве приблизительно от 18 мас.% до 22 мас.% от сухой массы КОН и МКФ; v) нагрев смеси из этапа iv) при медленном перемещении до температуры между приблизительно 90°С и 140°С в вакууме для получения однородного материала, содержащего 0,2 мас.% - 8 мас.% воды; и vi) охлаждение до окружающей температуры; посредством чего получают сыпучее удобрение на основе фосфата калия, свободно текущее и без тенденции к слеживанию.

Микроорганизмы, микробные фосфатные удобрения и способы изготовления микробных фосфатных удобрений // 2443776

Способ получения комплексного удобрения // 2277078

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологиям производства комплексных удобрений. .

Способ получения биологически активного фосфор-цеолитового удобрения пролонгирующего действия // 2255922

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к агрохимии, а именно к способам получения биологически активных фосфор-цеолитовых удобрений, содержащих фосфор, калий, кальций, магний, серу, кремний, микроэлементы и фосфатмобилизующие микроорганизмы.

Способ получения комплексного удобрения // 2251541

Изобретение относится к получению комплексного удобрения. .

Фосфорное органоминеральное удобрение // 2229460

Изобретение относится к производству удобрений и может быть использовано в технических процессах получения органоминеральных удобрений (ОМУ). .

Способ получения сложного гранулированного фосфорного удобрения с микроэлементами (бишофос) // 2220122

Изобретение относится к области получения сложного гранулированного фосфорного удобрения с микро- и макроэлементами. .

Сложное гранулированное удобрение пролонгированного действия с микроэлементами и способ его получения // 2193546

Изобретение относится к сложным гранулированным удобрениям и способам их получения. .

Комплексное кремний-фосфорное удобрение // 2130445

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к минеральным удобрениям, включающим фосфорные и кремниевые компоненты. .

Фосфоритная мука кимовского месторождения в качестве удобрения // 2097366

Изобретение относится к применению бедных некондиционных природных фосфоритов в качестве фосфорного удобрения, содержащего легкоусвояемую растениями форму Р2О5, и может быть использовано в промышленности минеральных удобрений и сельском хозяйстве.

Композиция на основе оксида циркония, оксида титана или смешанного оксида циркония и титана, нанесенная на носитель из оксида кремния, способы ее получения и ее применение в качестве катализатора // 2531306

Группа изобретений может быть использована в производстве катализаторов, в частности, для селективного восстановления NOx. Каталитическая композиция содержит по меньшей мере один оксид на носителе, состоящий из оксида циркония, или оксида титана, или смешанного оксида циркония и титана, или из оксида циркония и оксида по меньшей мере одного оксида другого элемента, выбранного из празеодима, лантана, неодима и иттрия, нанесенный на носитель на основе оксида кремния.

Способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, из газообразного углеводородного сырья // 2531291

Изобретение относится к области плазмохимии и может быть использовано для производства фуллеренов и нанотрубок. Углеродосодержащее сырье разлагают в газовом разряде, для чего сначала зажигают объемный тлеющий разряд в смеси газообразных углеводородов и инертного газа при давлении 20-80 Торр.

Способ получения дисперсий углеродных нанотрубок // 2531172

Изобретение может быть использовано при изготовлении композитов на основе полимеров. Углеродные нанотрубки функционализируют карбоксильными и/или гидроксильными группами и обрабатывают ультразвуком в органическом растворителе в присутствии продуктов реакции тетрабутилтитаната со стеариновой или олеиновой кислотой при температуре от 40оС до температуры кипения растворителя.

Дисперсия углеродных нанотрубок // 2531171

Изобретение может быть использовано при изготовлении композитов, содержащих органические полимеры. Дисперсия углеродных нанотрубок содержит 1 мас.ч.

Топливная композиция // 2531146

Изобретение относится к топливной композиции, которая содержит углеводородное топливо, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, дополнительные углеродсодержащие присадки и дисперсную фазу, при этом качестве углеродсодержащих присадок композиция включает наночастицы в виде углеродных нанотрубок, полученных каталитическим пиролизом ацетилена на нанокластерах железа или кобальта в матрице из оксида алюминия и имеющих структуру переплетенных клубков диаметром более 2 мкм со средним внешним диаметром ~20-30 нм, или наночастицы в виде графена, имеющего слоистую структуру с размером зерен ~400 нм и полученного химическим способом, заключающимся в окислении слоев графита с последующим восстановлением и получением нанометровых слоев углеродного продукта.

Способ ультразвуковой финишной обработки деталей из конструкционных и инструментальных сталей и устройство для его осуществления // 2530678

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к финишной обработке деталей. Осуществляют вращение детали и воздействие на ее поверхность устройством для ультразвуковой финишной обработки с деформирующим элементом.

Способ получения термоэлектрического газочувствительного материала // 2530442

Изобретение относится к электронике и предназначено для создания материала на основе полупроводниковых наночастиц, обладающего газочувствительным термоэлектрическим эффектом, т.е.

Углеродный материал и способ его получения // 2530124

Изобретение может быть использовано при изготовлении носителей катализаторов, сорбентов, электрохимических конденсаторов и литий-ионных аккумуляторов. Взаимодействуют при 700-900 °C соль кальция, например, тартрат кальция или тартрат кальция, допированный переходным металлом, являющаяся предшественником темплата, и жидкие или газообразные углеродсодержащие соединения или их смеси в качестве источника углерода.

Способ получения графеновых структур // 2530084

Изобретение относится к нанотехнологии. Графеновые структуры в виде плоских углеродных частиц с поверхностью до 5 мм2 получают путем сжигания в атмосфере воздуха или инертного газа композитного пресс-материала, полученного из микро- и нанодисперсных порошков активных металлов, таких как алюминий, титан, цирконий, нанодисперсных порошков кремния или боридов алюминия, взятых в количестве 10-35 мас.

Способ синтеза полых наночастиц γ-al2o3 // 2530070

Изобретение относится к плазменно-дуговой технологии синтеза наноструктурированных композиционных материалов, в частности полых наночастиц γ-Al2O3. Способ синтеза полых наночастиц γ-Al2O3 реализуют в две стадии, причем на первой проводят плазменно-дуговой синтез алюминий-углеродного материала, включающий откачивание вакуумной камеры, наполнение ее инертным газом, зажигание электрической дуги постоянного тока между графитовым электродом и металл-углеродным композитным электродом и распыление композитного электрода, выполненого в виде графитового стержня с полостью, в которой установлена алюминиевая проволока при весовом соотношении C:Al 15:1, а на второй - отжиг синтезированного материала, в кислородсодержащей среде при атмосферном давлении и температуре 400-950°C в течение одного часа.

Устройство для синтеза покрытий // 2531373

Изобретение относится к вакуумно-плазменной технике, а именно к источникам атомов металла, преимущественно для синтеза на изделиях в вакуумной камере износостойких нанокомпозитных покрытий, и к источникам быстрых молекул газа, преимущественно для очистки и нагрева изделий перед синтезом покрытий для повышения их адгезии к изделию, а также для бомбардировки быстрыми молекулами поверхности покрытия. Технический результат - создание устройства для синтеза как проводящих, так и диэлектрических покрытий на изделиях из проводящих и диэлектрических материалов, которое обеспечивало бы снижение до нуля тока ускоренных ионов на поверхности изделия и импульсно-периодическую бомбардировку синтезируемого на ней покрытия молекулами газа с энергией в десятки кэВ. Устройство для синтеза композитных покрытий содержит рабочую вакуумную камеру 1, эмиссионную сетку 2 из осаждаемого металла, полый катод 3, ограниченный эмиссионной сеткой 2, анод 4 внутри полого катода 3, источник 5 питания разряда, положительным полюсом соединенный с анодом 4, а отрицательным полюсом соединенный с полым катодом 3, мишень 6, установленную на дне полого катода 3 напротив эмиссионной сетки 2, источник 7 высокого напряжения, положительным полюсом соединенный с полым катодом 3, а отрицательным полюсом соединенный с мишенью 6, источник 8 сеточного напряжения, положительным полюсом соединенный с анодом 4, а отрицательным полюсом соединенный через высоковольтный диод 9 с эмиссионной сеткой 2, и генератор 10 импульсов высокого напряжения, положительным полюсом соединенный с анодом 4 и отрицательным полюсом соединенный с эмиссионной сеткой 2. 1 ил.