СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ТОРФА
METHOD TO PRODUCE HUMIN SUBSTANCES FROM PEAT

Изобретение относится к способам получения органоминеральных гуминовых удобрений из гуматосодержащего продукта природного происхождения - торфа, и может быть использовано в сельском хозяйстве для повышения урожайности овощных, зерновых культур и многолетних трав.
Гуминовые вещества - это аморфные темно-бурые высокомолекулярные природные органические образования, характеризующиеся нестабильностью химического состава и являющиеся составной частью органического вещества почвы, донных осадков, торфов и пр. Гуминовые вещества являются мощными стимуляторами роста и развития растений и широко используются в народном хозяйстве как компоненты органоминеральных удобрений.
Известны способы получения гуминовых веществ из различных видов гумифицированного материала (Ваксман С.А. Гумус, происхождение, химический состав и значение в природе, М.: Сельхозгиз, 1937, с.437). Основными реагентами для извлечения гуминовых веществ обычно являются щелочные растворы - водные растворы гидрооксидов калия и натрия.
Известен способ выделения гуминовых веществ, при котором торф обрабатывают раствором едкого натра или кали при нормальных условиях в течение 6-8 часов (Христева Л.А. Роль гуминовой кислоты в питании высших растений и гуминовые удобрения. Труды почвенного института им. В.В.Докучаева, М., 1951, т.38, с.314). Установлено, что при концентрации щелочи NaOH в пределах от 0,03 до 0,2М происходит растворение гумуса и обеспечивается максимальный и стабильный выход гуминовых кислот в раствор. Наиболее оптимальной концентрацией растворов щелочей для выделения из природного сырья гуминовых веществ считается концентрация 0,1М. Эта концентрация минимально необходима для замещения водорода всех функциональных групп на ионы щелочного металла в процессе реакции солеобразования. Кроме того, при этой концентрации щелочи образуются растворимые в водном растворе соли гуминовых кислот. Дальнейшее повышение концентрации щелочи за пределы 0,2-0,3М может привести к химической деструкции гумусовых веществ.
Известен способ выделения гуминовых веществ из природного сырья (RU 2178777, 19.09.2000, C05F 11/00). Гумифицированный материал, например торф, обрабатывают щелочным раствором при нормальных условиях в присутствии мочевины и комплексона. Щелочной раствор содержит щелочь, мочевину и комплексон в следующем соотношении по массе 1,0:1,0-1,5:0,1:2,5. В качестве комплексона использована этилендиаминтетрауксусная кислота. Гумифицированный материал представляет собой богатые гумусовые почвы, черноземы с добавкой торфа и сапропеля.
Известны жидкое гуминовое органоминеральное удобрение и жидкий гуминовый состав для его приготовления (RU 2220933, 26.06.2001, C05F 11/00). Удобрение содержит 98 мас.% жидкого гуминового состава, полученного при обработке влажного сапропеля раствором пирофосфата калия и содержащего гуминовые кислоты, фульвокислоты в количестве, достаточном для удобрения, усвояемые фосфор и калий. В качестве гуминового состава используют продукт обработки влажного сапропеля нагретым до 80°С водным раствором пирофосфата калия, содержащий 15,0-33,4 г/л гуминовых кислот и 7,1-15,4 г/л фульвокислот. Этот способ найдет применение в случае, если в качестве гумифицированного материала будут использованы богатые гумусовые почвы.
Известен способ получения водорастворимых гуматов (Гуминовые удобрения, теория и практика их применения. Гос. изд-во сельхоз. Литературы, Киев, 1962, ч.2, с.528). Этот способ включает измельчение исходного сырья (торфа или угля), обработку экстрагентом (раствором щелочи) при механическом перемешивании, разделение твердой и жидкой фаз и сушку последней. В процессе обработки щелочным экстрагентом гуминовые кислоты из исходного сырья переходят в раствор в виде солей одновалентных катионов - гумата калия, гумата натрия или гумата аммония, соответственно при использовании в качестве экстрагента калиевой или натриевой щелочи или аммиачной воды, органических оснований. Этот способ принят в качестве прототипа.
К его недостаткам можно отнести:
- длительность процесса,
- низкие эффективность и производительность процесса, так как из сырья преимущественно извлекают низкомолекулярные фракции гуминовых кислот и фульвокислоты, то происходит набухание частиц сырья и образующаяся масса плохо поддается разделению на твердую и жидкую фазы.
Задачи, на решение которых направлено изобретение, заключаются в создании способа получения гуминовых веществ из торфа, который позволит сократить длительность процесса и удешевить себестоимость конечного продукта.
Поставленные задачи решены следующим образом. Способ получения гуминовых веществ из торфа влажностью до 70% включает очистку и измельчение исходного сырья - торфа, обработку щелочным экстрагентом при перемешивании и отличается тем, что полученную торфоводяную массу подвергают активации за счет не менее чем одного измельчения, при котором происходит активация физико-химического разложения торфа. При этом в полученном после измельчения гуминовом продукте содержание гуматов в % (в пересчете на сухое вещество) составляет не менее 50%.
Технический результат изобретения достигается тем, что дополнительно введенная операция измельчения торфоводяной массы позволяет ускорить и стабилизировать процесс выхода гуминовых веществ за счет активизации физико-химических реакций.
Изобретение осуществляют следующим образом. Предварительно очищенный от посторонних примесей торф влажностью до 70% загружают в бункер со смесителем, который имеет рубашку с подогревом для поддержания температуры около 30°С. Туда же подают щелочной экстрагент (например, водный раствор едкого натра или кали) и перемешивают в бункере в течение 10-15 минут, доводя массу до влажности 80-85% и рН 11-12. Полученную торфоводяную массу направляют на измельчение, которое может быть осуществлено с помощью шнекового и/или ультразвукового измельчителя.
По результатам анализа, проведенного испытательной лабораторией торфа, содержание гуминовых веществ в пересчете на сухое вещество составляет не менее 50%.
Пример 1
3
Предварительно очищенный от посторонних примесей торф влажностью до 70% при помощи гидроманипулятора загружают в бункер со шнековым смесителем в объеме 1 м. Смеситель имеет рубашку с подогревом для поддержания температуры около 30°С.
Туда же подают водный раствор щелочи NaOH из расчета 1:200 по сухому веществу и доводят до влажности 80-85% с контролем рН 11-12.
Перемешивают в бункере в течение 10 минут с последующей выгрузкой в шнековый измельчитель. За счет того что перемешивание и транспортировка массы осуществляется с помощью шнека, физико-химические реакции начинаются еще в самом начале, что ускоряет и удешевляет технологический процесс.
По результатам анализа, проведенного испытательной лабораторией торфа, содержание гумата натрия в % (в пересчете на сухое вещество) составляет 50,9%.
Пример 2
3
Предварительно очищенный от посторонних примесей торф влажностью до 70% при помощи гидроманипулятора загружают в бункер со шнековым смесителем в объеме 1 м. Смеситель имеет рубашку с подогревом для поддержания температуры около 30°С.
Туда же подают водный раствор щелочи КОН из расчета 1:250 по сухому веществу и доводят до влажности 80-85% с контролем рН 11-12.
Перемешивают в бункере в течение 10 минут с последующей выгрузкой в ультразвуковой измельчитель. По результатам анализа, проведенного испытательной лабораторией торфа, содержание гумата калия в % (в пересчете на сухое вещество) составляет 52,3%.
Предлагаемое изобретение найдет применение при производстве органоминеральных удобрений.