CS241908B1

CS241908B1 - Industrial fertilizer from plant particles and method of its production

Info

Publication number: CS241908B1
Application number: CS842891A
Authority: CS
Inventors: Alois Vasicek; Richard Bares; Vladimir Kubanek
Original assignee: Alois Vasicek; Richard Bares; Vladimir Kubanek
Priority date: 1984-04-17
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS289184A1

Abstract

Průmyslové hnojivo obsahuje produkty hydrolýzy polysacharidů, ligninu a furaldehydovýcb polymerů a na polymerni řetězce těchto složek jsou navázány funkční skupiny, zejména zbytky po esterifikaci polysacbaridů a alkoholů kyselinou sírovou nebo kyselinou fosforečnou, přičemž k cbemicky vázaným funkčním skupinám jsou iontově vázány biogenní prvky ve formě aniontů a kationtů, vybrané ze skupiny obsahující fosforečnany, vápenaté ionty, draselné ionty, amonné, amoniové a horečnaté ionty.Industrial fertilizer contains products hydrolysis of polysaccharides, lignin and furaldehyde polymers and polymer chains these components are functional groups, especially esterification residues of polysacbarides and alcohols with sulfuric acid or phosphoric acid, wherein are cbemically linked functional groups ionically bound biogenic elements in the form anions and cations selected from the group containing phosphates, calcium ions, potassium ions, ammonium, ammonium and magnesium ions.

Description

(54) Průmyslové hnojivo z částic rostlinného původu a způsob jeho výroby(54) Industrial fertilizer from particles of plant origin and process for its production

Průmyslové hnojivo obsahuje produkty hydrolýzy polysacharidů, ligninu a furaldehydovýcb polymerů a na polymerni řetězce těchto složek jsou navázány funkční skupiny, zejména zbytky po esterifikaci polysacbaridů a alkoholů kyselinou sírovou nebo kyselinou fosforečnou, přičemž k cbemicky vázaným funkčním skupinám jsou iontově vázány biogenní prvky ve formě aniontů a kationtů, vybrané ze skupiny obsahující fosforečnany, vápenaté ionty, draselné ionty, amonné, amoniové a horečnaté ionty.The fertilizer contains products of the hydrolysis of polysaccharides, lignin and furaldehyde polymers and functional groups are attached to the polymer chains of these components, in particular residues after esterification of the polysacbarides and alcohols with sulfuric acid or phosphoric acid, the biogenic elements in the form of anions cations selected from the group consisting of phosphates, calcium ions, potassium ions, ammonium, ammonium and magnesium ions.

(51) Int Cl.ý c 05 P 11/02(51) Int Cl.no C 05 P 11/02

241 908241 908

Vynález se týká průmyslového hnojivá z částic rostlinného původu a způsobu jeho výroby.The invention relates to an industrial fertilizer from particles of plant origin and to a process for its production.

Dosud používaná průmyslová hnojivá, obsahující hlavní biogenní prvky, jako je dusík, fosfor, draslík a vápník, jsou do půdy přidávána v koncetrovaném stavu ve formě granulí, ze kterých se jednotlivé prvky postupně uvolňují a dostávají se do půdy. V poslední době se stále více uplatňuje hnojení kapalnými hnojivý. Nevýhodou dosud používaných průmyslových hnojiv je především ta skutečnost, že podstatná část hnojivá, která není v půdě zadržena, prochází do spodních vod nebo je při deštích splavována do povrchových vod. Složky hnojiv, které jsou schopny projít do spodních vod nebo se dostat do povrchových vod, způsobují posunutí biologické rovnováhy, a tím způsobují značné ekologické škody. Dalším negativním faktorem, provázejícím snahu o zvyšování zemědělské produkce pomocí průmyslových hnojiv, je prokazatelné snižování vrstvy aktivního humusu, který je prakticky jedinou složkou v půdě, schopnou vázat průmyslová hnojivá a zadržovat jiné živiny v půdě.The fertilizers used hitherto, containing the main biogenic elements such as nitrogen, phosphorus, potassium and calcium, are added to the soil in a concentrated state in the form of granules, from which the individual elements are gradually released and reach the soil. Recently liquid fertilizer has been increasingly applied. The disadvantage of the industrial fertilizers used so far is the fact that a substantial part of the fertilizer, which is not retained in the soil, passes into the groundwater or is drained into the surface water during rainfall. Fertilizer components that are able to pass into groundwater or reach surface waters cause a shift in biological balance and thus cause considerable environmental damage. Another negative factor accompanying efforts to increase agricultural production with industrial fertilizers is the demonstrable reduction in the layer of active humus, which is practically the only component in the soil, capable of binding industrial fertilizers and retaining other nutrients in the soil.

Tyto nedostatky jsou odstraněny u průmyslového hnojivá podle vynálezu, obsahujícího částice rostlinného původu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje rozložené částice rostlinného původu, které jsou produkty hydrolýzy polysacharidů, ligninu a furaldehydových polymerů, přičemž na polymerní řetězce rozložených částic jsou navázány funkční skupiny, zejména zbytky po esterifika241 908 ci polysacharidů a alkoholů kyselinou sírovou, kyselinou fosforečnou něho aminové či iminové skupiny, vzniklé při polykondenzaci rozkladných produktů z rozložených částic s aminy. K těmto chemicky vázaným funkčním skupinám jsou iontově vázány biogenní prvky ve formě aniontů nebo kationtů. Hnojivové látky jsou vybrány ze skupiny, obsahující fosforečnany, vápenaté ionty, draselné ionty, amonné ionty, amoniové ionty a hořečnaté ionty.These drawbacks are overcome by the fertilizer according to the invention, comprising plant-derived particles, characterized in that it contains decomposed plant-derived particles which are products of hydrolysis of polysaccharides, lignin and furaldehyde polymers, with functional groups attached to the polymer chains of the decomposed particles, in particular, residues of the esterification of 24908 or polysaccharides and alcohols with sulfuric acid, phosphoric acid of the amine or imine groups formed by the polycondensation of decomposition products from decomposed particles with amines. Biogenic elements in the form of anions or cations are ionically bound to these chemically bonded functional groups. Fertilizers are selected from the group consisting of phosphates, calcium ions, potassium ions, ammonium ions, ammonium ions, and magnesium ions.

Podstata způsobu výroby průmyslového hnojivá podle vynálezu spočívá v tom, že na částice rostlinného původu se nanese hydrolyzační činidlo, vybrané ze skupiny obsahující kyselinu sírovou, kyselinu fosforečnou, Lewisovy kyseliny, síran močoviny, kyselý síran amonný, kyselinu paratoluensulfonovou, chlorid zinečnatý, sírany aminu, a nechá se za zvýšené teploty v rozmezí 40° až 180°C proběhnout kyselá hydrolýza a dehydratace částic rostlinného původu, načež se ke směsi přimíchá příměs látek, obsahujících biogenní prvky, vybraných ze skupiny obsahující kyselinu fosforečnou, hydrofosforečnan vápenatý, hydroxid vápenatý, uhličitan draselný, síran draselný, fosforečnan amonný, dihydrofosforečnan amonný, hydrofosforečnan amonný a·dusičnan amonný.The process according to the invention consists in applying to the particles of plant origin a hydrolyzing agent selected from the group consisting of sulfuric acid, phosphoric acid, Lewis acid, urea sulphate, ammonium sulphate, paratoluenesulphonic acid, zinc chloride, amine sulphates, and allowing acid hydrolysis and dehydration of the particles of plant origin to occur at an elevated temperature of 40 ° C to 180 ° C, followed by admixture of substances containing biogenic elements selected from the group consisting of phosphoric acid, dicalcium phosphate, calcium hydroxide, potassium carbonate , potassium sulfate, ammonium phosphate, ammonium dihydrophosphate, ammonium hydrophosphate and ammonium nitrate.

U výchozího materiálu rostlinného původu dochází hydrolýzou k povrchové aktivaci částic, které jsou pak schopny vázat na své uvolněné konce polymemích řetězců funkční skupiny hnojivých látek₍ a takto upravený materiál se stává ionexera.The plant starting material hydrolyzes the surface activation of the particles, which are then able to bind to their loose ends of the polymer chains the functional group of the fertilizer substances ₍ and thus the treated material becomes ion exchanger).

Při použití tohoto druhu hnojivá s nosičem je možno podstatně snížit dávkování biogenních prvků, protože tyto prvky jsou uměle vázány na částice rostlinného původu, které v podstatě vytvářejí uměle vyrobený humus, ze kterého jsou biegenní prvky uvolňovány jen velmi pomalu a přitom především působením kořín241 908 ků'rostlin. Tím je prakticky zabráněno pronikání iontů z hnojivá do spodních vod i do povrchových vod. Hnojivo se po odčerpání biogenních prvků dále rozkládá působením půdních mikroorganismů, s jejichž pomocí se tak dále zvyšuje obsah aktivního půdního huminu v půdě.By using this type of fertilizer with a carrier, the dosage of biogenic elements can be significantly reduced, since these elements are artificially bound to particles of plant origin, which essentially produce artificially produced humus, from which the biogenic elements are released very slowly and primarily by roots. 'plants. This practically prevents the fertilizer ions from entering both groundwater and surface water. After the biogenic elements have been pumped out, the fertilizer is further decomposed by the action of soil microorganisms, with the help of which the content of active soil humin in the soil is further increased.

Při přípravě hnojivá podle vynálezu je možno zužitkovat různé odpady lignocelulózovýeh hmot_t jako je různé odpadní dřevo, čerstvé dřevo, kůra stromů, listí, sláma, kukuřičné stvoly a podobné látky, které se dosud zpravidla likvidovaly pálením.When preparing the fertilizer of the invention may utilize various waste materials lignocelulózovýeh _t as different waste wood, fresh wood, bark, leaves, straw, corn stalks and the like, which are not yet liquidated usually tan.

Rostlinná hmota je v průběhu výroby způsobem podle vynálezu působením kyselého hydrolyzačního činidla a zvýšené teploty rozložena jednak na deriváty huminu, vzniklé rozkladem ligninu, a jed nak na dehydratované polysacharidy, oligosacharidy i monosacharidy a jiné produkty. Jedním z těchto vznikajících produktů je furfural, který reaguje s ostatními reakčními zplodinami za vzniku polymerni látky se strukturními segmenty hurainového typu. Živné látky, které jsou účinnými složkami hnojiv, jsou v této reakční směsi přítomny jak ve formě aniontů, tak také kationtů a jsou při polymeraci chemicky i iontově vázány na funkční skupiny vznikající hmoty. Po ukončení ohřevu vzniklé hmoty je upraveno zastoupení alkalického podílu v hnojivu přídavkem uhličitanu draselného KgCOj a hydroxidu vápenatého Ca/OH/g· Vzniklou hmotu je možno v termoplastickém stavu při teplotě asi 60°C granulovat, čímž se dále sníží rychlost extrakce iontů.In the course of production, the plant matter is decomposed by the action of an acid hydrolyzing agent and an elevated temperature, both to lignin degradation humic derivatives and to dehydrated polysaccharides, oligosaccharides and monosaccharides and other products. One such product is furfural, which reacts with other reaction products to form a polymeric substance with hurain-type structural segments. Nutrients, which are the active ingredients of fertilizers, are present in this reaction mixture both in the form of anions and cations and are chemically and ionically bound to the functional groups of the resulting material during polymerization. After heating of the resulting mass, the alkali content in the fertilizer is adjusted by the addition of potassium carbonate KgCO 3 and calcium hydroxide Ca / OH / g. The resulting mass can be granulated in a thermoplastic state at about 60 ° C, further reducing the ion extraction rate.

Průmyslové hnojivo podle vynálezu bude blíže objasněno pomocí příkladů provedení.The fertilizer according to the invention will be explained in more detail by way of examples.

Příklad 1 'V bubnové míchačce se smíchá 1000 g dřevěných pilin se 660 g močoviny, 220 g dusičnanu amonného NH^NO^, s 330 g síranu amon- 4 241 908 ného a 200 g dihydrofosforečnanu amonného NH^HgPO^, přičemž do směsi bylo při výrobě ve formě aerosolu vpraveno 660 g kyseliny sírové. Směs se zahřeje na 120°C a udržuje se na této teplotě po dobu 50 minut a po jejím zčernání se do ní vpraví v práškové formě hydroxid vápenatý Ca/0H/₂ v mnežství 80 g. Po vychladnutí a odležení po dobu 48 hodin bylo 100 g vzniklého hnojivá vsypáno do soxletové patrony a byla sledována rychlost vymývání jednotlivých iontů vodou; zjištěné hodnoty u jednotlivých iontů jsou zaneseny do grafu na obr.1.EXAMPLE 1 In a drum mixer, 1000 g of sawdust was mixed with 660 g of urea, 220 g of ammonium nitrate NH4NO4, 330 g of ammonium sulphate and 241 g of NH4PO4, and 200 g of NH4H2PO4 were added. 660 g of sulfuric acid were incorporated in the aerosol production. The mixture is heated to 120 ° C and maintained at this temperature for 50 minutes, and after its blackening, calcium hydroxide Ca / OH / ₂ in a volume of 80 g is introduced into the powder form after cooling. g of the resulting fertilizer was poured into the soxlet cartridge and the rate of elution of the individual ions with water was monitored; the observed values for individual ions are plotted in the graph in Fig. 1.

Příklad 2Example 2

V bubnové míchačce se smíchá 100 g suchého bukového listí a na ně se ve formě aerosolu nanese 20 g koncentrované kyseliny sírové HgSO^. K této směsi se přidá 10 g močoviny, 10 g dihydrofosforečnanu amonného, 10 g oxidu fosforečného P₂°tj a 10 g uhliči* tanu draselného K^CO^. Směs se po přidání oxidu fosforečného samovolně zahřeje a zčerná. Před vychladnutím se směs slisuje na desku tloušíky 1 cm, na které se po stejnou dobu jako u příkladu 1 zjišťuje rychlost vymývání jednotlivých iontů; zjištěné hodnoty u jednotlivých iontů jsou vyneseny do grafu ha obr.2.100 g of dry beech leaves are mixed in a tumbler mixer and 20 g of concentrated sulfuric acid HgSO4 is sprayed onto them. To this mixture are added 10 g of urea, 10 g of ammonium dihydrophosphate, 10 g of phosphorus pentoxide P ₂ O 2 and 10 g of potassium carbonate K 2 CO 4. After addition of phosphorus pentoxide, the mixture spontaneously warms up and turns black. Prior to cooling, the mixture was compressed onto a 1 cm thick plate on which the individual ion elution rate was determined for the same time as Example 1; the observed values for individual ions are plotted in the graph h and Fig. 2.

Příklad 5Example 5

V bubnové míchačce se smíchá 100 g síranu amonného /NH^/gSO^, 100 g močoviny a 500 g zeleného dřeva. Na tuto směs se nanese %ní kyselina sírová HgSO^ v množství 100 g. Směs se zahřeje v sušárně na teplotu 120°C po dobu 7 minut a po jejím vychladnutí se přidá 50 g uhličitanu draselného KgCO^. Při extrakci vodou po dobu 64 hodin činil obsah extrahovaných podílů průměrně 0,7 % hmotnostního za hodinu.100 g of ammonium sulfate / NH4 / gSO4, 100 g of urea and 500 g of green wood are mixed in a tumbler mixer. 100 g of sulfuric acid HgSO4 was applied to this mixture. The mixture was heated in an oven at 120 DEG C. for 7 minutes and after cooling 50 g of KgCO3 potassium carbonate was added. Extracted with water for 64 hours, the content of extracted fractions was on average 0.7% by weight per hour.

241 908241 908

Příklad 4Example 4

V bubnové míchačce se smíchá 200 g rozemletých kukuřičných stvolů s 50 oxidu fosforečného PgO^, načež se směs začne samovolně zahřívat. Potom se k ní přidá 150 g fosforečnanu amonného /NH^/^PO^ a 100 g třicetiprocentního roztoku dusičnanu amonného NH^NO^. Po vychladnutí se směs dosuší při teplotě 100°C a slisuje na desku tloušťky 0,5 cm. Při zkouškách byla rozdrcená deska extrahována po dobu 66 hodin a průměrný extrakt činil v hmotnostním množství 0,54 % za hodinu.In a tumbler mixer 200 g of ground corn stalks are mixed with 50 phosphorus pentoxide, whereupon the mixture begins to heat spontaneously. Then, 150 g of ammonium phosphate (NH 4) 4 PO 4 and 100 g of a 30% ammonium nitrate solution of NH 4 NO 4 are added. After cooling, the mixture was dried at 100 ° C and pressed onto a 0.5 cm thick plate. In the tests, the crushed plate was extracted for 66 hours and the average extract was 0.54% by weight per hour.

Agrochemická účinnost hnojiv podle vynálezu byla zkoušena na některých modelových rostlinách, především na hořčici. Z výsledků testů vyplývá, že průmyslové hnojivo podle vynálezu se projevuje stejnou biologickou aktivitou na stimulaci růstu modelových rostlin při pouze 50_%ním dávkování biogenních prvků jako byla biologická aktivita stoprocentních dávek komerčních NPK hnojiv.The agrochemical activity of the fertilizers according to the invention has been tested on some model plants, in particular mustard. The results of the tests show that the industrial fertilizer according to the invention exhibits the same biological activity to stimulate the growth of model plants at only 50% biogenic elements dosing as the biological activity of 100% doses of commercial NPK fertilizers.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

CLAIMS 1. An industrial fertilizer from particles of plant origin, containing products of hydrolysis of polysaccharides, lignin and furaldehyde polymers, characterized in that functional groups, in particular residues after esterification of polysaccharides and alcohols with sulfuric acid or acid, are attached to the polymer chains of polysaccharides, lignin and furaldehyde polymers. phosphorous or amine or imine groups formed by polycondensation of decomposition products from decomposed particles with amines, wherein the chemically bonded functional groups are ionically bound anionic or cationic biogenic elements selected from the group consisting of phosphates, calcium ions, potassium ions, ammonium ions, ammonium ions and magnesium ions.

2. A method for producing an industrial fertilizer according to claim 1, characterized in that a hydrolyzing agent selected from the group consisting of sulfuric acid H2SO4, phosphoric acid, Lewis acid, urea sulfate, ammonium sulfate, paratoluene sulfonic acid, zinc chloride, amine sulphates, acid hydrolysis and dehydration of plant-derived particles at 40 ° to 180 ° C, followed by admixture of substances containing biogenic elements selected from the group consisting of phosphoric acid / calcium phosphate dibasic / CaHPOy, calcium hydroxide / Ca / OH / g ^ potassium carbonate / K ^ CO ^ / potassium sulphate / k ₂ SO4 ammonium phosphate / NH4 / ^ PO ^, ammonium dihydrophosphate ^NH 4 ^H 2 ^PO 4>

/ ^NH 4 ^KO 5 /

Printed by Moravian printing works, center. 11 100, People's Militia Class

3, Olomouc ammonium hydrophosphate ^ / NH4 / gHPO4, ammonium nitrate

Price: 2,40 Kčs