CZ307190B6

CZ307190B6 - A mixture for fertilizer preparation, granules for fertilization of plants, the method of their production and their use

Info

Publication number: CZ307190B6
Application number: CZ2017-31A
Authority: CZ
Inventors: Filip Mercl; Jan Habart; Pavel Tlustoš; Tomáš Hanzlíček; Zdeněk Ertl
Original assignee: Česká zemědělská univerzita v Praze; REAL ECO TECHNIK, spol s r.o.
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-03-07
Also published as: CZ201731A3

Abstract

Předkládané řešení se týká směsi pro přípravu hnojivá, která obsahuje 40 až 50 % hmotn. energosádrovce a 50 až 60 % hmotn. popela z biomasy. Dále se předkládané řešení týká granulí pro hnojení rostlin, způsobu jejich výroby a jejich použití.The present invention relates to a composition for preparation fertilizers containing 40 to 50 wt. % gypsum and 50 to 60 wt. ash from biomass. Further, the present invention relates to granules for plant fertilization, the way they are produced and their use.

Description

Vynález se týká směsi pro přípravu hnojivá, granulí pro hnojení rostlin, výroby a použití vícesložkového hnojivá využívajícího převážně odpadní suroviny např. suroviny obsahující síru v nemobilních formách. Takovéto látky vznikají např. čištěním spalin ze spalování uhlí s obsahem síry. Suroviny obsahující nemobilní síru či jiné kyselé živiny jsou za pomoci úpravy se surovinami obsahujícími především zásadité látky jako je CaCO₃, K₂O apod. upravovány tak, aby výsledná reakce v půdě vedla ke zvýšení podílu síry, která se uvolňuje aje přístupná rostlinám.The present invention relates to a composition for the preparation of fertilizer, granules for fertilizing plants, the production and use of a multi-component fertilizer using predominantly waste materials, e.g. Such substances are formed, for example, by the purification of combustion gases from the combustion of coal containing sulfur. Raw materials containing immobile sulfur or other acidic nutrients are treated by treatment with raw materials containing primarily alkaline substances such as CaCO ₃ , K ₂ O and the like so that the resulting reaction in the soil leads to an increase in the proportion of sulfur that is released and accessible to plants.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Nejběžnějším minerálním hnojivém obsahující síru jsou sírany, v omezeném množství se využívá i elementární síra popř. sulfidy. Tedy hlavními surovinami pro výrobu hnojiv s obsahem síry jsou kyselina sírová a elementární síra. Tato výroba je ovšem energeticky poměrně náročná. Sádrovec jako zdroj síry je cenově dostupnější. Sádrovec vzniká také čištěním spalin ze spalování uhlí s obsahem síry technologií vypírky vápenným mlékem. V přírodním sádrovci i energosádrovci, což je odpadní látka vznikající při odsíření elektráren, využívaná jako surovina pro výrobu stavebních hmot, je síra přítomna ve třech formách a to jako hemihydrát tedy CaSO₄1/2H₂O, dále část ve formě sádrovce tedy CaSO₄.2H₂O a anhydritu - bezvodý CaSO₄ - ve formách α,β,γ. Tyto formy síry jsou obecně špatně přístupné rostlinám. Složení a zastoupení jednotlivých frakcí se liší dle použitého uhlí a technologie čištění spalin. Vzhledem k tomu, že energosádrovec je odpadní látka, by její efektivní využití zvýšilo standard ochrany životního prostředí a snížilo množství primárních surovin používaných k výrobě hnojiv s obsahem síry.The most common sulfur-containing mineral fertilizers are sulphates. sulfides. Thus, the main raw materials for the production of fertilizers containing sulfur are sulfuric acid and elemental sulfur. However, this production is relatively energy intensive. Gypsum as a source of sulfur is more affordable. Gypsum is also produced by cleaning flue gases from the combustion of coal containing sulfur by lime milk scrubbing. In natural gypsum and gypsum, which is a waste product produced during desulphurization plants, used as raw material for the production of building materials, the sulfur is present in three forms, namely as a hemihydrate thus CaSO ₄ 1 / 2H ₂ O, also the part in the form of gypsum, therefore CaSO ₄ .2H ₂ O and anhydrite - anhydrous CaSO ₄ - in forms α, β, γ. These forms of sulfur are generally poorly accessible to plants. The composition and representation of the individual fractions differ according to the coal used and the technology of flue gas cleaning. As gypsum is a waste product, its efficient use would raise the standard of environmental protection and reduce the amount of primary raw materials used to produce sulfur-containing fertilizers.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstata vynálezu spočívá ve využití surovin, které obsahují rostlinám špatně přístupnou síru. Přístupnost síry pro rostliny je zvýšena smícháním jemně mletých energosádrovců, tedy látek obsahujících síru, které mají kyselou reakci (tj. ve vodném roztoku snižují jeho pH pod 7), s látkami, které mají zásaditou reakci (tj. ve vodném roztoku zvyšují jeho pH nad 7), konkrétně s popelem ze spalování biomasy. Vzájemnou reakcí těchto dvou látek v půdě je vyvoláno lokálně vyšší pH, než by vyvolala přítomnost pouze energosádrovce. Toto vyšší pH vede ke zvýšení přístupnosti síry pro rostliny. Hnojivo obsahující směs podle předkládaného vynálezu lze využít u všech suchozemských rostlin s výjimkou acidofilních. Dávkování závisí na kombinaci konkrétní lokality, obsahu přístupných živin, zejména síry v půdě a nároku rostliny na síru. Hnojivo je nezbytné aplikovat do půdy s týdenním odstupem před setím nebo sázením.The invention is based on the use of raw materials which contain poorly accessible sulfur. Sulfur accessibility for plants is increased by mixing finely ground energy gypsum, ie sulfur-containing substances that have an acidic reaction (ie lowering its pH below 7 in an aqueous solution), with substances that have a basic reaction (ie, raising its pH above an aqueous solution) 7), namely with ash from biomass combustion. The interaction of the two substances in the soil induces a locally higher pH than the presence of only gypsum. This higher pH leads to increased availability of sulfur for plants. The fertilizer containing the composition of the present invention can be used in all terrestrial plants except acidophilic. The dosage depends on the combination of the particular site, the content of available nutrients, especially the sulfur in the soil, and the plant's requirement for sulfur. It is necessary to apply the fertilizer to the soil one week apart before sowing or planting.

Předmětem předkládaného vynálezu je směs pro přípravu hnojivá, která obsahuje 40 až 50 hmotn. % energosádrovce a 50 až 60 hmotn. % popela z biomasy. Popel z biomasy je s výhodou popel z rostlinné biomasy, výhodněji vybraný ze skupiny obsahující popel z dřevních odpadů z lesního hospodářství, celulózo-papírenského, dřevařského a nábytkářského průmyslu, rostlinné zbytky ze zemědělské prvovýroby a údržby krajiny, komunálního bioodpadů, odpadu z potravinářského průmyslu, cíleně pěstované biomasy (energetické byliny a rychlerostoucí dřeviny, například topoly, vrby, jilmy), nej výhodněji je popelem z biomasy popel z dřevní štěpky a/nebo popel ze spalování slámy, protože obsahují řadu biogenních prvků potřebných k růstu rostlin a to zejména Ca, K, Mg, a v malé míře také P a stopové prvky. Popel ze spalování fosilních paliv, především uhlí, popř. rezidua spalování tekutých ropných produktů, je nepoužitelný, protože obsahuje výrazně vyšší obsahy rizikových prvků, jako jsou Zn, Pg, Cd a více balastních složek jako je A1₂O₃, SiO₂ a méně látek využitelných rostlinami.The subject of the present invention is a fertilizer composition comprising 40 to 50 wt. % of gypsum and 50 to 60 wt. % of biomass ash. The biomass ash is preferably a plant biomass ash, more preferably selected from the group consisting of wood waste from forestry, pulp, paper, wood and furniture, plant residues from primary agricultural and landscape maintenance, municipal bio-waste, food industry waste, targeted biomass (energy herbs and fast-growing woody species such as poplars, willows, elms), most preferably biomass ash is wood chips and / or straw burning as they contain a number of biogenic elements needed for plant growth, especially Ca, K, Mg, and to a small extent also P and trace elements. Ash from the combustion of fossil fuels, in particular coal, resp. residues of the combustion of liquid petroleum products is unusable because it contains significantly higher contents of hazardous elements such as Zn, Pg, Cd and more ballast components such as Al ₂ O ₃ , SiO ₂ and less plant usable substances.

- 1 CZ 307190 B6- 1 GB 307190 B6

Energosádrovec je odpadní látka vznikající při odsíření elektráren, využívaná jako surovina pro výrobu stavebních hmot. Jde o směs sádrovce, anhydritu a hemihydrátů síranu vápenatého v různých poměrech.Energy gypsum is a waste substance produced by desulphurization of power plants, used as a raw material for the production of building materials. It is a mixture of gypsum, anhydrite and calcium sulfate hemihydrates in various proportions.

Popel z biomasy může obsahovat do 60 hmotn. % vody, s výhodou je obsah vody v rozmezí od 0 do 5 hmotn. % (tzv. suchý popel z biomasy) nebo v rozmezí od 30 do 60 hmotn. % (tzv. vlhký popel z biomasy).The biomass ash may contain up to 60 wt. % water, preferably the water content is in the range of 0 to 5 wt. % (so-called dry biomass ash) or in the range of 30 to 60 wt. % (so-called wet biomass ash).

Předmětem předkládaného vynálezu jsou rovněž granule pro hnojení rostlin, které obsahují alespoň 90 hmotn. % směsi podle předkládaného vynálezu a do 10 hmotn. % přírodních anorganických složek, vybraných ze skupiny obsahující vápence, dolomitické vápence, draselné, hořeěnaté soli a apatity. Granule jsou s výhodou o průměru do 3 cm.The present invention also provides plant fertilizer granules containing at least 90 wt. % of the composition of the present invention and up to 10 wt. % natural inorganic constituents selected from the group consisting of limestone, dolomitic limestone, potassium, magnesium salt and apatite. The granules are preferably up to 3 cm in diameter.

Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž způsob přípravy granulí podle předkládaného vynálezu, který obsahuje následující kroky:The present invention also provides a process for preparing the granules of the present invention, which comprises the following steps:

- 40 až 50 hmotn. % energosádrovce se smíchá s 50 až 60 hmotn. % popela z biomasy, přičemž obě tyto látky mají částice o velikosti v rozmezí od 0,05 mm do 0,5 mm;- 40 to 50 wt. % of gypsum gypsum is mixed with 50 to 60 wt. % ash of biomass, both having particles in the range of 0.05 mm to 0.5 mm;

- směs se zvlhčí vodou do kašovité konzistence či konzistence pasty;- moisten the mixture with water to a pulp or paste consistency;

- z vlhčené směsi se vytvoří granule, s výhodou o velikosti do 3 cm, které se následně usuší. S výhodou se granule tvoří v granulátoru a suší horkým vzduchem.- the wetted mixture is formed into granules, preferably up to 3 cm in size, which are subsequently dried. Preferably, the granules are formed in a granulator and dried with hot air.

V jednom provedení způsobu přípravy podle předkládaného vynálezu se v prvním kroku do směsi přidá do 10 hmotn. % přírodních anorganických složek, vybraných ze skupiny obsahující vápence, dolomitické vápence, draselné, hořeěnaté soli a apatity.In one embodiment of the process of the present invention, up to 10 wt. % natural inorganic constituents selected from the group consisting of limestone, dolomitic limestone, potassium, magnesium salt and apatite.

Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž použití směsi pro přípravu hnojivá podle předkládaného vynálezu a/nebo granulí pro hnojení rostlin podle předkládaného vynálezu pro hnojení suchozemských rostlin, zejména vybraných ze skupiny zahrnující řepku, brukvovitou zeleninu, zelí, brokolici, ředkvičky.It is also an object of the present invention to use the fertilizer composition of the present invention and / or the plant fertilizer granules of the present invention for fertilizing terrestrial plants, particularly selected from the group consisting of rapeseed, cruciferous vegetables, cabbage, broccoli, radish.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Uvedená procenta jsou hmotnostníThe percentages are by weight

Příklad 1: Příprava granulí pro hnojení rostlin s použitím suchého popela z dřevní štěpkyExample 1: Preparation of granules for fertilizing plants using dry ash from wood chips

Jemně mletý energosádrovec byl míchán s mletým popelem ze spalování dřevní štěpky. Popel ze spalování dřevní štěpky obsahoval 2,8 % MgO, 7,5 % A1?O₃, 34 % SiO, 1,6 % SO₃, 7,0 % K₂O, 27 % CaO, 2,3 % MnO, 4,6 %Fe₂O₃ a 0,24 % ZnO. Použitý energosádrovec obsahoval 78 až 94 % CaSO₄. 2H₂O (minerál sádrovec), 0,5 až 9 % SiO₂, 0,5 až 5 % A1₂O₃, 0,5 až 2 % CaCO₃ + MgCO₃ a dále pod 0,8 % Fe₂O₃, MgO, Na₂O, K₂O, SO₂, F, Cl. Popel neprocházel tzv. vodní clonou nebo sifonem, takže byl suchý. Tato směs byla míšena v kontinuální bubnové míchačce v poměru 2:3 (sádrovec:popel) a následně vlhčena do stavu, kdy měla směs vlastnosti polotekuté kaše. Tato kaše následně vstupuje do granulátoru, kde dochází k tvarování granulí o průměru cca 2 cm. Tyto granule jsou následně sušeny na kontinuální pásové sušárně např. horkým vzduchem. Vyrobené hnojivo je v agronomicky vhodném termínu aplikováno na ornou půdu před pěstováním řepky, nebo jiné plodiny, která má vyšší nároky na zásobení síry v půdě.The finely ground energy gypsum was mixed with the ground ash from the wood chips combustion. Ashes from the combustion of wood chips contained 2.8% MgO, 7.5% A1? O _3, 34% SiO, 1.6% SO _3, 7.0% K ₂ O, 27% CaO, 2.3% MnO, 4.6% Fe ₂ O ₃ and 0.24% ZnO. Used contained gypsum 78 to 94% CaSO _fourth 2H ₂ O (gypsum mineral), 0.5 to 9% SiO ₂ , 0.5 to 5% Al ₂ O ₃ , 0.5 to 2% CaCO ₃ + MgCO ₃ and below 0.8% Fe ₂ O ₃ , MgO, Na ₂ O, K ₂ O, SO ₂ , F, Cl. The ash did not pass through a so-called water curtain or siphon, so it was dry. This mixture was mixed in a 2: 3 continuous gypsum mixer (gypsum: ash) and then wetted to a semi-liquid slurry. This slurry then enters the granulator, where granules having a diameter of about 2 cm are formed. These granules are then dried in a continuous belt dryer, for example with hot air. The produced fertilizer is applied in agronomically suitable term to arable land before growing rapeseed or other crop, which has higher requirements for sulfur supply in the soil.

-2CZ 307190 B6-2GB 307190 B6

Příklad 2: Příprava granulí pro hnojení rostlin s použitím vlhkého popela ze slámyExample 2: Preparation of granules for fertilizing plants using wet straw ash

Energosádrovec z čištění spalin po spalování hnědého uhlí byl míšen s popelem ze spalování slámy. Použitý energosádrovec měl složení 78 až 94 % CaSO₄. 2H₂O (minerál sádrovec), 0,5 až 9 % SiO₂, 0,5 až 5 % A1₂O₃, 0,5 až 2 % CaCO₃ + MgCO₃ a dále pod 0,8 % Fe₂O₃, MgO, Na₂O, K₂O, SO₂, F, Cl, a popel ze spalování slámy měl složení 1,7 % MgO, 1,8 % A1₂O₃, 45 % SiO₂, 5 % SO₃, 20,5 % K₂O, 7 % CaO, 0,14 % MnO, 0,9 % Fe₂O₃.Energy gypsum from flue gas cleaning after lignite combustion was mixed with straw burning ash. The gypsum used had a composition of 78 to 94% CaSO ₄ . 2H ₂ O (gypsum mineral), 0.5 to 9% SiO ₂ , 0.5 to 5% Al ₂ O ₃ , 0.5 to 2% CaCO ₃ + MgCO ₃ and below 0.8% Fe ₂ O ₃ , MgO, Na ₂ O, K ₂ O, SO ₂ , F, Cl, and ash from the combustion of straw had a composition of 1.7% MgO, 1.8% Al ₂ O ₃ , 45% SiO ₂ , 5% SO ₃ , 20.5% K ₂ O, 7% CaO, 0.14% MnO, 0.9% Fe ₂ O ₃ .

Popel pocházel ze spalování slámy v zařízení, které obsahuje tzv. vodní clonu. Ta zabraňuje vzduchu vnikat po spalovací komory otvorem pro odvádění popela. Vznikající popel je vlhký, obsahuje 30 až 60 hmotn. % vlhkosti. Ihned z vodní clony byl popel mlet nájemnou frakci (cca 0,2 mm) a míšen pomocí míchadel. V případě potřeby byla při míchání přidávána voda tak, aby bylo možné výslednou směs granulovat na deskovém granulačním lisu TL 700 od firmy Gama Pardubice. Následně byly granule sušeny na kontinuální pásové sušárně Stela BTL.The ashes came from the burning of straw in a plant containing a so-called water curtain. This prevents air from entering the combustion chamber through the ash outlet. The ash formed is humid and contains 30 to 60 wt. % moisture. Immediately from the water curtain, the ash was milled with a rental fraction (approx. 0.2 mm) and mixed using stirrers. If necessary, water was added with stirring so that the resulting mixture could be granulated on a TL 700 plate granulation press from Gama Pardubice. Subsequently, the granules were dried in a continuous belt dryer Stela BTL.

Výsledný produkt se s výhodou používá na hnojení plodin s vyššími nároky na S, K a Ca jako je např. cukrová řepa v dávkách odpovídajících požadavkům dané lokality a konkrétní plodiny na živiny.The resulting product is preferably used for fertilizing crops with higher demands on S, K and Ca, such as sugar beet in doses corresponding to the requirements of the site and the particular crop for nutrients.

Příklad 3: Vliv aplikace granulí pro hnojení rostlin podle předkládaného technického řešení na výnos nadzemní biomasyExample 3: Effect of application of plant fertilizer granules according to the present invention on above-ground biomass yield

Granule podle předkládaného technického řešení byly aplikovány do půdy s týdenním odstupem před setím nebo sázením rostlin Lolium perenne. Nádobový experiment s těmito rostlinami prokázal zvýšení výnosu nadzemní biomasy o 33 % při aplikaci pouze granulovaného popela z biomasy oproti nehnojené kontrole. V případě aplikace granulí podle předkládaného technického řešení, obsahujících 45 hmotn. % popela ze spalování slámy, 51 hmotn. % energosádrovce a 4 % dolomitického vápence, byl výnos nadzemní biomasy zvýšen o 47 % proti nehnojené kontrole.The granules of the present invention were applied to the soil one week apart before sowing or planting Lolium perenne plants. The container experiment with these plants showed an increase of above-ground biomass yield of 33% when using only granulated ash from biomass compared to non-fertilized control. In the case of the application of the granules according to the present invention containing 45 wt. % ash from straw burning, 51 wt. % of gypsum gypsum and 4% dolomitic limestone, the yield of above-ground biomass was increased by 47% over unfertilized control.

Claims

PATENT CLAIMS

CLAIMS 1. A fertilizer composition comprising 40 to 50 wt. % of gypsum and 50 to 60 wt. % of biomass ash.

Mixture according to claim 1, characterized in that the biomass ash contains up to 60 wt. % water, preferably the water content is in the range of 0 to 5 wt. % or in the range of 30 to 60 wt. %.

-3 CZ 307190 B6

- 40 to 50 wt. % of gypsum gypsum is mixed with 50 to 60 wt. % ash of biomass, both having particles in the range of 0.05 mm to 0.5 mm;

- wet the mixture with water to a pulp or paste consistency;

- the wetted mixture is formed into granules, preferably up to 3 cm in size, which are subsequently dried.

Mixture according to any one of the preceding claims, characterized in that the biomass ash is a plant biomass ash, preferably selected from the group comprising wood waste ash from forestry, pulp, paper and wood industry, plant residues from primary agricultural production. and maintenance of landscape, municipal bio-waste, food industry waste, targeted biomass, more preferably biomass ash is wood chip ash and / or straw burning ash.

4. Plant fertilizer granules comprising at least 90 wt. % of the composition according to any one of the preceding claims and up to 10 wt. % natural inorganic constituents selected from the group consisting of limestone, dolomitic limestone, potassium, magnesium salts and apatites.

A process for the preparation of granules according to claim 4, characterized in that it comprises the following steps:

A process according to claim 5, characterized in that, in a first step, up to 10 wt. % natural inorganic constituents selected from the group consisting of limestone, dolomitic limestone, potassium, magnesium salt and apatite.

io

Use of the fertilizer preparation composition according to any one of claims 1 to 3 and / or the plant fertilizer granules according to claim 4 for fertilizing terrestrial plants.