Способ получения органоминерального комплексного удобрения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального комплексного гуминового удобрения характеризуется тем, что в 600 мл воды при интенсивном перемешивании и нагревании от 20°C растворяют 214 г карбамида (NH₂)₂CO или 25 г борной кислоты (H₃BO₃) или смесь 25 г борной кислоты (H₃BO₃) и 214 г карбамида (NH₂)₂CO с получением раствора, к полученному раствору приливают 50 мл 2%-ного жидкого гуминового экстракта, или 6 г аммония молибденовокислого (NH₄)₂МоO₄ при интенсивном перемешивании растворяют в 600 мл воды, добавляют 2,5 г гидроокиси калия (КОН), вносят 25 г борной кислоты (H₃BO₃) и интенсивно перемешивают с получением раствора, к полученному раствору приливают 50 мл 2%-ного жидкого гуминового экстракта, или к 600 мл воды приливают 44 мл 85%-ной о-фосфорной кислоты (Н₃PO₄), перемешивают и нейтрализуют 60 г гидроокиси калия (КОН) с получением раствора, к полученному раствору приливают 50 мл 2%-ного жидкого гуминового экстракта, или в 400 мл воды при интенсивном перемешивании и нагревании от 20°С растворяют 90 г карбамида (NH₂)₂CO и 85 г нитрата калия KNO₃ с получением раствора, к полученному раствору приливают 500 мл 2%-ного жидкого гуминового экстракта, причем используется жидкий гуминовый экстракт с концентрационным содержанием натрия или калия не более 15% или их отсутствием для получения в конечном продукте жидкого гуминового экстракта - 0,1% или 1%, при этом контролируют pH и гомогенность раствора методом рассеивания света. Изобретение позволяет создать способ получения водорастворимых комплексных удобрений, содержащих хелатные комплексы гуминовых веществ с необходимыми микроэлементами питания растений без использования дополнительных хелатирующих агентов. 6 пр.

 

Изобретение относится к области получения комплексных органоминеральных удобрений и может быть использовано для производства хелатных комплексов микроэлементов с гуминовыми кислотами.

Важным звеном в питании растений являются микроэлементы. Оказывая положительное влияние на накопление белков и углеводов, повышая адаптационную способность растений к неблагоприятным погодным условиям и устойчивость к заболеваниям, они существенно улучшают качество урожая [1, 2]. Легкость усвоения микроэлементов растениями зависит от их подвижности, устойчивости и растворимости. Необходимыми свойствами обладают хелатные соединения. Так, например, хелаты на основе гуминовых кислот усваиваются в 4 раза эффективней традиционных удобрений [3]. Производство органоминеральных хелатных удобрений на основе гуминовых веществ в России находится в стадии становления и в связи с этим их получение, и оценка эффективности применения является актуальным. Исходным гуминовым компонентом при получении хелатных комплексов на их основе может быть выбрано любое сырье. Однако наиболее эффективно такие соединения будут формироваться при отсутствии дополнительных ионов фона таких, как натрий и калий [4].

Известен способ получения торфяного гранулированного удобрения с минеральными компонентами (патент РФ 2102362, C05F 11/02, опубл. 20.01.1998 г.). В состав удобрения входит торф, известковая мука, карбамид, фосфат, борная кислота, сернокислую медь, молибденовокислый аммоний, источники калия, магния, марганца и цинка, упрочняющие добавки цемент и растворимый эфир целлюлозы карбоксилметилцеллюлоза.

Недостатком данного способа является то, что на первом этапе гуминосодержащие компоненты смешиваются с водным раствором минеральных веществ, создающих кислую реакцию. В результате создания такой среды, гуминовые кислоты, содержащиеся в торфе, не способны растворяться и реагировать с водными растворами микроэлементов. Конечный продукт представляет механическую смесь органических и минеральных компонентов.

Известен способ получения комплексного гуминового удобрения, основанный на экстракции из бурых углей водорастворимой фракции гуминовых кислот (фульвокислот) при смешивании полученного экстракта с растворами нитратов и сульфатов железа, цинка, меди, марганца, магния и кобальта в присутствии оксикарбоновых кислот (лимонной, яблочной, аскорбиновой и пр.) и последующей обработки полученной смеси безводным аммиаком до значений рН 7,7-9,0 с целью стабилизации водорастворимых хелатных комплексов (патент US 4786307, C05F 11/02, опубл. 22.11.1988 г).

Недостатком способа является использование в качестве хелатирующих агентов - оксикарбоновых кислот, что существенно удорожает продукт, и делает данный способ дорогим и технически трудноосуществимым.

Известно органоминеральное удобрение, содержащее макроэлементы азот и серу, микроэлемент бор, микроэлементы железа, цинка, меди, кобальта, марганца в хелатной форме, образованной взаимодействием металлов с хелатирующим агентом, при этом в качестве хелатирующего агента выбрана L-аспарагиновая кислота, и удобрение дополнительно содержит молибден и углерод при следующем соотношении исходных компонентов (мас. %): L-аспарагинат железа - 31,9-47,9, L-аспарагинат цинка - 13,9-20,9, L-аспарагинат меди - 5,9-8,9, L-аспарагинат кобальта 0,6-1,0, L-аспарагинат марганца - 15,3-22,9, бор - 2,08-3,12, молибден - 0,008-0,012, азот - 7,7-11,5, сера - 4,4-6,6, углерод - 13,1-19,7 (патент РФ 2757604, C05D 9/02, опубл. 19.10.2021 г.). Органоминеральное удобрение применяют в способе обработки овощных и бахчевых культур для предпосевной обработки семян или клубней, или луковиц. Предлагаемое органоминеральное удобрение и способ обработки сельскохозяйственных культур обеспечивает ускорение процесса формирования всходов и корневой массы при улучшении качества сельхозпродукции и повышении урожайности. Однако использование большого числа компонентов при получении удобрения значительно усложняет процесс их получения, делает его трудозатратным и дорогостоящим.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ получения удобрений, основанный на смешивание гуматов щелочных металлов с сульфатами железа, меди, марганца, цинка и кобальта, а также борной кислотой и солями молибденовой кислоты (патент РФ 2237643, C05F 11/02, опубл. 10.10.2004 г.). Смешивание солей микроэлементов с гуматами щелочных металлов производят в виде их водных растворов при значении рН в интервале 7,0-7,8. Суммарное количество миллиграмм-эквивалентов металлов, добавляемых в виде сульфатов, не должно превышать 30% от величины обменной емкости раствора гумата щелочного металла и определяется по формуле С =(4100-С₀)·0,3 Сг, где С - максимально допустимое число суммы миллиграмм-эквивалентов металлов, добавляемых в раствор гумата щелочного металла, мг-экв/кг, С₀ - число миллиграмм-эквивалентов многовалентных металлов, содержащихся в исходном растворе гумата щелочного металла, мг-экв/кг, Сг - концентрация гумата щелочного металла в исходном растворе. При этом растворы сульфатов микроэлементов, а также при необходимости борной кислоты вводят в раствор гумата натрия постепенно при постоянном перемешивании и контроле рН, для поддержания которого в смесь добавляют карбонат калия в количестве, позволяющем удержать значение рН в указанном интервале в момент приближения рН к нижнему из указанных пределов. Изобретение позволяет получать водорастворимые хелатные комплексы гуминовых кислот с многовалентными металлами, которые можно использовать в качестве удобрений.

Описанный способ выбран в качестве прототипа. Недостатками данного способа являются:

1. отсутствие в способе получения метода учета наличия разных функциональных групп (кроме карбоксильных), которые участвуют в образовании связей металлов с гуминовыми веществами. Определение числа всех функциональных групп в природных объектах трудоемкий процесс, а их содержание меняется без явных закономерностей. В задачах, которые требуют учета количества и структуры соединений микроэлементов с органическими молекулами природного происхождения объективным остается постоянное определение всех функциональных групп, однако в других случаях достаточно проверки на содержание осадка;

2. использование дополнительных расчётов и подготовительных технологических операций при внесении минеральных компонентов ведет к усложнению всего процесса, увеличению времени производства и себестоимости.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения водорастворимых комплексных удобрений, содержащих хелатные комплексы гуминовых веществ с необходимыми микроэлементами питания растений без использования дополнительных хелатирующих агентов.

Сложность решения этой задачи связана с тем, что образованию хелатных комплексов гуминовых веществ и минеральных компонентов, мешает присутствие ионов гуматов щелочных металлов, высокий более 9 или низкий менее 4 рН, различная растворимость минеральных веществ. Данные факторы могут привести к образованию нежелательного осадка при получении хелатов.

Поставленная задача решается тем, что при получении органоминерального удобрения (ОМУ) смешением минеральных компонентов с жидким гуминовым экстрактом при нагревании (предпочтительно), перемешивании, отслеживании гомогенности раствора, рН, необходим контроль любым известным методом содержания ионов калия, натрия в качестве фоновых ионов, количества гуминовых веществ, внесения макро- и микроэлементов питания.

Предложенный способ способен снизить трудоемкость и уменьшить количество используемых реагентов.

Способ осуществляется следующим образом. В воде растворяют необходимое минеральное вещество с учетом его растворимости, интенсивно перемешивают с поддержанием температуры от +5^оС до полного растворения исходного вещества. Проверка на гомогенность осуществляется визуально. При необходимости раствор нагревают. К полученному раствору медленно приваливают раствор жидкого гуминового вещества (экстракта), полученного любым способом, с концентрационным содержанием натрия или калия не более 15% или их отсутствием. Гуминового вещества вносят в количестве необходимом для получения в конечном продукте содержания гуминовых кислот не менее 0,1%. Раствор перемешивают, контролируют его рН и гомогенность методом рассеивания света. В конечном продукте рН должен быть в диапазоне 6,5-9.

В заявленном способе при перемешивании до полной гомогенности раствор нагревают не выше температуры кипения. Микроэлементы вносят путем введения при смешении компонентов содержащие элементы кислоты и/или основания и/или соли.

Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Для получения органоминерального удобрения с азотом в 600 воды мл при интенсивном перемешивании и нагревании от 20^оС растворяют 214 г карбамида (NH₂)₂CO. Проверка на гомогенность осуществляется визуально. К полученному раствору приливают 50 мл 2%-го жидкого гуминового экстракта, не содержащего ионов калия и натрия. Концентрацию ионов К⁺, Na⁺ и гуминовых кислот в исходном экстракте определяют предварительно любым известным способом. К раствору добавляют воды, чтобы общий объем не превышал 1 л, перемешивают, контролируют его рН и гомогенность методом рассеивания света. В конечном продукте рН должен быть в диапазоне 6,5-9.

В результате получен 1 л органоминерального комплекса с азотом и гуминовыми веществами со следующей характеристикой:

жидкий гуминовый экстракт, % - 0,1

карбамид, % – 21,4

вода – остальное.

Пример 2.

Для получения органоминерального комплекса с бором аналогично примеру 1 к раствору, содержащему 25 г борной кислоты (H₃BO₃) в 600 мл воды добавляют 50 мл 2%-го гуминового экстракта. К раствору добавляют воды, чтобы общий объем не превышал 1 л, перемешивают, контролируют его рН и гомогенность методом рассеивания света. В конечном продукте рН должен быть в диапазоне 6,5-9.

В результате получен 1 л органоминерального комплекса с бором со следующей характеристикой:

жидкий гуминовый экстракт, % - 0,1

кислота борная, % – 2,5

вода- остальное.

Пример 3.

Для получения органоминерального комплекса с бором и азотом аналогично примеру 1-2 к раствору, содержащему 25 г борной кислоты (H₃BO₃) и 214 г карбамида (NH₂)₂CO в 600 мл воды добавляют 50 мл 2%-го гуминового экстракта. К раствору добавляют воды, чтобы общий объем не превышал 1 л, перемешивают, контролируют его рН и гомогенность методом рассеивания света. В конечном продукте рН должен быть в диапазоне 6,5-9.

В результате получен 1 л органоминерального комплекса с бором и азотом со следующей характеристикой:

жидкий гуминовый экстракт, % - 0,1

кислота борная, % – 2,5

карбамид, % – 21,4

вода – остальное.

Пример 4.

Для получения органоминерального комплекса с молибденом и бором 6 г аммония молибденовокислого (NH₄)₂МоO₄ при интенсивном перемешивании растворяют в 600 мл воды. Для стабилизации рН~7 добавляют 2,5 г гидроокиси калия (КОН). После полного растворения веществ в раствор вносят 25 г борной кислоты (H₃BO₃) и интенсивно перемешивают. Проверка на гомогенность осуществляется визуально. К полученному раствору приливают 50 мл 2%-го жидкого гуминового экстракта, не содержащего ионов калия и натрия. Концентрацию гуминовых кислот в исходном экстракте определяют предварительно любым известным способом. К раствору добавляют воды, чтобы общий объем не превышал 1 л, перемешивают, контролируют его рН и гомогенность методом рассеивания света. В конечном продукте рН должен быть в диапазоне 6,5-9.

В результате получен 1 л органоминерального комплекса с молибденом и бором со следующей характеристикой:

жидкий гуминовый экстракт, % - 0,1

борная кислота, % - 2,5

аммоний молибденовокислый, % – 0,6

гидроокись калия, % – 0,26

вода – остальное.

Пример 5.

Для получения органоминерального комплекса с фосфором и калием к 600 мл воды приливают 44 мл 85%-ой о-фосфорной кислоты (Н₃PO₄), перемешивают и нейтрализуют 60 г гидроокиси калия (КОН). Проверка на гомогенность осуществляется визуально. При смешении компонентов раствор разогревается, и до внесения гуминовых веществ его остужают до комнатной температуры. К полученному раствору приливают 50 мл 2%-го жидкого гуминового экстракта, не содержащего ионов калия и натрия. Концентрацию гуминовых кислот в исходном экстракте определяют предварительно любым известным способом. К раствору добавляют воды, чтобы общий объем не превышал 1 л, перемешивают, контролируют его рН и гомогенность методом рассеивания света. В конечном продукте рН должен быть в диапазоне 6,5-9.

В результате получен 1 л органоминерального комплекса с молибденом и бором со следующей характеристикой:

жидкий гуминовый экстракт, % – 0,1

о-фосфорная кислота, % – 7,48

гидроокись калия, % – 6,0

вода – остальное.

Пример 6.

Для получения органоминерального удобрения с азотом и калием в 400 мл воды при интенсивном перемешивании и нагревании от 20^оС растворяют 90 г карбамида (NH₂)₂CO и 85 г нитрата калия KNO₃ c проверкой на гомогенность. К полученному раствору приливают 500 мл 2%-го жидкого гуминового экстракта, не содержащего ионов калия и натрия. Концентрацию ионов К⁺, Na⁺ и гуминовых кислот в исходном экстракте определяют предварительно любым известным способом. К раствору добавляют воды, чтобы общий объем не превышал 1 л, перемешивают, контролируют его рН и гомогенность методом рассеивания света. В конечном продукте рН должен быть в диапазоне 6,5-9.

В результате получен 1 л органоминерального комплекса с азотом и калием со следующей характеристикой:

жидкий гуминовый экстракт, % – 1

карбамид, % – 9

нитрат калия, % – 8,5

вода – остальное.

Способ получения органоминерального комплексного гуминового удобрения, характеризующийся тем, что в 600 мл воды при интенсивном перемешивании и нагревании от 20°C растворяют 214 г карбамида (NH₂)₂CO или 25 г борной кислоты (H₃BO₃) или смесь 25 г борной кислоты (H₃BO₃) и 214 г карбамида (NH₂)₂CO с получением раствора, к полученному раствору приливают 50 мл 2%-ного жидкого гуминового экстракта, или 6 г аммония молибденовокислого (NH₄)₂МоO₄ при интенсивном перемешивании растворяют в 600 мл воды, добавляют 2,5 г гидроокиси калия (КОН), вносят 25 г борной кислоты (H₃BO₃) и интенсивно перемешивают с получением раствора, к полученному раствору приливают 50 мл 2%-ного жидкого гуминового экстракта, или к 600 мл воды приливают 44 мл 85%-ной о-фосфорной кислоты (Н₃PO₄), перемешивают и нейтрализуют 60 г гидроокиси калия (КОН) с получением раствора, к полученному раствору приливают 50 мл 2%-ного жидкого гуминового экстракта, или в 400 мл воды при интенсивном перемешивании и нагревании от 20°С растворяют 90 г карбамида (NH₂)₂CO и 85 г нитрата калия KNO₃ с получением раствора, к полученному раствору приливают 500 мл 2%-ного жидкого гуминового экстракта, причем используется жидкий гуминовый экстракт с концентрационным содержанием натрия или калия не более 15% или их отсутствием для получения в конечном продукте жидкого гуминового экстракта - 0,1% или 1%, при этом контролируют pH и гомогенность раствора методом рассеивания света.