Удобрение и способ его получения
FERTILISER AND METHOD OF ITS OBTAINING

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к производству гранулированных минеральных удобрений, обладающих низкой стоимостью, выраженной агрохимической эффективностью и почвопротекторными свойствами. Внесение удобрения в почву способствует восстановлению плодородия и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Известен способ получения гранулированных известково-калиймагниевых удобрений, включающий смешение сырья, содержащего магний, хлористый калий и доломит, и гранулирование смеси, при этом в качестве сырья используют размолотый электролит, являющийся отходом производства магния или хлористого калия, или мелкодисперсный хлористый калий, который смешивают с размолотым доломитом-доломитовой мукой и доломитгидратом (см. Патент RU на изобретение №2149152, М. кл.: C05D 3/00, 2000).
Данный способ позволяет получать известково-калиймагниевые удобрения с содержанием окиси магния порядка 7% и окиси кальция порядка 8,5%. Полученные по данному способу удобрения предназначены для кислых, песчаных, торфяных, подзолистых, а также тропических почв, для подкормки любых культур. Основным недостатком этих удобрений является несбалансированный минеральный состав (отсутствие азота и фосфора), т.е. внесение этих удобрений в почву не позволяет удовлетворить потребность растений во всех основных элементах питания. Выраженный эффект от использования таких удобрений возможен только при достаточном обеспечении почвы азотом и фосфором.
Известен способ получения сложного удобрения, включающий получение нитрофосфатного или нитрофосфатно-калийного плава, введение в плав магнийсодержащей добавки, грануляцию, при этом в плав с содержанием влаги не более 1,5% вводят порошкообразную добавку, содержащую водонерастворимые соединения магния и имеющую pH водной вытяжки более 7,0, а смешение с плавом ведут при pH не менее 4,2, предпочтительно 4,2-5,8 (см. Патент RU на изобретение №2233819, М. кл. C05D 3/00, 2003).
Данный способ позволяет получать азотно-фосфорные и азотно-фосфорно-калийные удобрения с повышенным содержанием MgO на базе оборудования по производству NPK-удобрений методом приллирования. Содержание магния в таком удобрении составляет примерно 0,3%. Произведенные по данному способу удобрения содержат основные элементы минерального питания растений, однако низкое содержание доломитовой муки не позволяет получить выраженный мелиорирующий эффект в части снижения кислотности и улучшения структуры почвы. Напротив, химический состав данного удобрения будет способствовать повышению кислотности и деградации почвы. Кроме того, предлагаемая для получения данного удобрения технология требует больших энергетических затрат.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является удобрение, содержащее массовую долю сульфата аммония, массовую долю нитрата аммония и массовую долю, включающую в себя известь, и/или карбонат, и/или гидрокарбонат магния и/или кальция, при этом массовая доля, включающая в себя известь, и/или карбонат, и/или гидрокарбонат магния и/или кальция, составляет по меньшей мере от 10 до 20 мас. %, и массовая доля сульфата аммония 30-50 мас. % удобрения.
Способ получения вышеописанного удобрения, заключается в том, что расплав или раствор нитрата аммония и сульфата аммония смешивают в смесительном устройстве с известью, и/или карбонатом, и/или гидрокарбонатом магния и/или кальция, а затем за счет гранулирования известьсодержащей суспензии получают удобрение (см. Патент RU на изобретение №2478087, М. кл. C05D 3/00, 2013).
Включение извести в состав азотных удобрений позволяет скомпенсировать эффект закисления почвы при использовании этих удобрений. Недостатком удобрений, произведенных по указанной технологии, является недостаточная стабильность гранул при хранении, приводящая к необходимости использования добавок железа или алюминия. Как известно, эти добавки приводят к неблагоприятным экологическим последствиям. Кроме того, состав известьсодержащих азотно-серных удобрений не является сбалансированным и полноценным, в удобрениях отсутствуют калий и фосфор.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка состава и технологии производства комплексного гранулированного минерального удобрения-мелиоранта, характеризующегося низкой стоимостью, благоприятными экологическими характеристиками, выраженной агрохимической эффективностью и почвопротекторными свойствами, способствующими восстановлению плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Поставленный технический результат достигается тем, что удобрение, содержащее массовую долю сульфата аммония коксохимического в порошкообразном виде, массовую долю доломитовой (известняковой) муки, дополнительно содержит массовую долю фосфоритной муки, массовую долю порошкообразного хлорида калия при следующем соотношении масс.%:
сульфат аммония коксохимический в порошкообразном виде
14,5-33,5
фосфоритная мука
13,5-39,5
порошкообразный хлорид калия
7,5-30
доломитовая (известняковая) мука
15,5-64,5
Получение удобрения заключается в смешивании и измельчении компонентов с последующим получением удобрения за счет гранулирования. После смешивания и измельчения компонентов их подают в смеситель-гранулятор с одновременной подачей нагретого до 40-50°C 35% раствора сульфата аммония. Полученная увлажненная крупка из смесителя-гранулятора подается на тарельчатый гранулятор для укрупнения и получения гранул овальной формы, при этом образовавшиеся гранулы подаются на барабанную сушилку для сушки до остаточной влажности 1…1,5%.
Для производства предлагаемого удобрения из готовых компонентов методом окатывания используются следующие виды сырья:
- доломитовая (известняковая) мука - источник кальция и магния. Удобрения на основе доломитовой (известняковой) муки способствуют эффективному и пролонгированному снижению кислотности почвы и улучшению структуры верхнего плодородного горизонта. Кальций оказывает положительное влияние на развитие корневой системы, а магний активизирует процессы фотосинтеза. Положительный эффект от внесения доломитовой (известняковой) муки в почву проявляется до 6-8 лет;
- сульфат аммония коксохимический - источник азота. Содержит 20,5-21% азота, широко используется в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения. Сульфаты, входящие в состав сульфата аммония, позволяют восполнить дефицит серы, отмечающийся в последнее время в почвах, относящихся к районам интенсивного земледелия;
2
5
- фосфоритная мука - источник фосфора. Фосфоритная мука содержит до 23% фосфора (в расчете на PO) и ряд ценных микроэлементов (молибден, цинк и др.); высокая дисперсность фосфоритной муки значительно повышает ее способность к растворению и переходу в доступную для растений форму; примесь глинистых включений, содержащихся в фосфоритной муке, способствует образованию стабильных гранул;
- хлористый калий (отход электролизного производства магния) - источник калия. Содержит до 75% KCl. Хлорид калия является наиболее концентрированным калийным удобрением, способствующим повышению урожайности и зимостойкости сельскохозяйственных культур.
Компоненты, включенные в состав предлагаемого комплексного гранулированного минерального удобрения, обеспечивают взаимный синергетический эффект: физиологически кислые сульфат аммония и хлорид калия способствуют повышению растворимости и биодоступности фосфатов фосфоритной муки, а доломитовая (известняковая) мука снижает кислотность почвы, улучшает ее структуру и обогащает почвенный раствор ценными основаниями. На фоне добавки N, P, K коэффициент полезного действия доломитовой (известняковой) муки значительно повышается.
При создании предлагаемого удобрения использовались особенности сырья: фосфоритной муки - ее дисперсность (основной размер частиц менее 100 микрон), наличие в ее составе глинистых включений (до 5% масс.), которые позволяют провести гранулирование смеси азотной, фосфорной и калийной составляющих; сульфата аммония коксохимического, который обычно методом окатывания не гранулируется.
Также использование дезинтегратора для измельчения компонентов перед смешением позволяет механически активировать поверхность твердых частиц перед обработкой жидким связующим, минимизировать негативное воздействие гидрофобных органических включений в коксохимическом сульфате аммония, получить однородные по геометрии твердые частицы.
Использование в качестве жидкого связующего раствора сульфата аммония (часть азотной составляющей вводится в сухом виде - 70%, а часть в растворе - 30%) позволяет химически активировать поверхность фосфоритной муки с образованием сульфата кальция дигидрата (реакция между карбонатом кальция, содержащимся в фосфоритной муке, и раствором сульфата аммония, имеющим кислую реакцию), который является скелетом и наряду с глинистой суспензией, получаемой набуханием глины, содержащейся в фосфоритной муке, скрепляет частицы фосфорита, сульфата аммония, хлористого калия и доломитовой (известняковой) муки между собой. При высушивании полученных гранул каркас из сульфата кальция дигидрата и глины обеспечивает прочность полученных гранул.
Для получения предлагаемого удобрения исходные компоненты - сульфат аммония коксохимический в порошкообразном виде, фосфоритная мука, порошкообразный хлорид калия, доломитовая (известняковая) мука - дозируются в заданных для марки соотношениях в расходный бункер перед дезинтегратором. В дезинтеграторе компоненты измельчаются, перемешиваются и далее подаются элеватором в турболопастной смеситель-гранулятор, в который также подается нагретый до 40…50°C 35% раствор сульфата аммония. Раствор сульфата аммония получается растворением порошкообразного сульфата аммония в воде в реакторе с мешалкой и водяной рубашкой. Полученная увлажненная крупка из смесителя-гранулятора подается на тарельчатый гранулятор для укрупнения и получения гранул овальной формы. Образовавшиеся гранулы далее подаются на барабанную сушилку для сушки до остаточной влажности 1…1,5%. В тарельчатом грануляторе продолжается реакция образования сульфата кальция дигидрата и набухания глинистых включений из фосфоритной муки. Для сушки гранул может использоваться, например, топочный газ, получаемый методом пиролиза древесных отходов-отсева из торфа, используемого для получения почвогрунтов, и сжиганием получаемого синтез-газа взамен природного газа. Высушенные гранулы охлаждаются в барабанной сушилке, проходят дробление от агломератов и контрольный рассев. Товарная фракция направляется на расфасовку в МКР.
Предлагаемое комплексное удобрение-мелиорант содержит полный сбалансированный набор основных элементов питания и важнейших микроэлементов (магний, кальций, сера и др.); обладает комплексом свойств, способствующих восстановлению и поддержанию плодородия почвы; не вызывает отрицательных экологических последствий; имеет низкую стоимость; производится по энергосберегающей технологии.
Предлагаемое техническое решение позволяет:
- получить марки дешевых комплексных удобрений-мелиорантов пролонгированного действия с микроэлементами, пригодных для использования на разных типах почв, характерных для территории РФ, и под различные сельскохозяйственные культуры: овощные, зеленые, плодовые, плодово-ягодные, цветочные, декоративные, газонные травы. Особенно выраженный положительный эффект достигается при использовании удобрений на закисленных, обедненных магнием песчаных типах почв;
- оптимизировать компонентный состав минеральных удобрений таким образом, чтобы готовый продукт проявлял выраженный агрохимический эффект и почвопротекторные свойства (защиту почвы от закисления и разрушения);
- рационально утилизировать ценный отход электролизного производства магния - хлорид калия;
- повысить эффективность использования и устранить закисляющее влияние коксохимического сульфата аммония на почву за счет включения этого компонента в состав комплексных известьсодержащих удобрений;
- существенно повысить агрохимическую эффективность известного мелиоранта - доломитовой (известняковой) муки без существенного увеличения стоимости готового продукта;
- расширить область практического использования ценной агроруды - фосфоритной муки;
- обеспечить отечественных сельхозпроизводителей и рынок ЛПХ доступными по цене и эффективными за счет проявления синергетического эффекта входящих компонентов комплексными минеральными удобрениями-мелиорантами. Это является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.