PL233875B1

PL233875B1 - Granulowany nawóz wapniowy oraz sposób otrzymywania granulowanego nawozu wapniowego

Info

Publication number: PL233875B1
Application number: PL423068A
Authority: PL
Inventors: Olgierd Mazurkiewicz
Original assignee: Mikroflor Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2019-12-31
Also published as: PL423068A1; WO2019069218A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest granulowany nawóz wapniowy przeznaczony do stosowania zwłaszcza w celu mineralizacji gleby oraz sposób otrzymywania granulowanego nawozu wapniowego.

Z uwagi na fakt, że w rolnictwie, ogrodnictwie, wzrasta zapotrzebowanie na nawozy ekologiczne z zawartością naturalnych składników wzbogacających glebę i przygotowujących ją do zasiewu poprzez mineralizację, utrzymywanie odpowiedniego pH lub dostarczanie odpowiedniej ilości składników pokarmowych dla roślin, opracowywane są kompozycje nawozowe z dodatkiem różnego rodzaju bakterii jak np.: Bacillus subtilis. Ich dodatek do kompozycji nawozowej znacznie przyspiesza i wspomaga mineralizację gleby, a tym samym wpływa na wzrost roślin.

W chińskim zgłoszeniu wynalazku CN106588377 (A) ujawniono nawóz zawierający - w częściach wagowych 8-16 części proszku mineralnego potasu, 25-45 części mocznika, 16-22 części nawozu na bazie siarczanu magnezowego, 10-20 części proszku kamienia fosforanowego, 4-6 części karboksymetylocelulozy sodowej, 4-10 części modyfikowanej chińskiej skrobi ziemniaczanej, 4-8 części żużla fosforowego, 4-8 części resztek manioku, 4-6 części nadfosforanu wapnia zawierającego mangan, 2-4 części naturalnego zeolitu, 1-2 części siarczanu manganu, 0,8-1,6 części boraksu, 0,003-0,006 części Bacillus subtilis, 0,002-0,005 części fitazy, 0,02-0,05 części Bacillus licheniformis, 0,002-0,005 części metaloproteazy, 12-20 części słomy w proszku, 20-30 części nawozu zwierzęcego, 6-10 części pozostałości furfuralu, 20-25 części gleby humusowej, 3-7 części skorup, 3-6 części muszli orzeszków ziemnych, 4-8 części mączki z nasion bawełny i 25-45 części wody.

W polskim opisie patentowym PL 225 145 ujawniono sposób wytwarzania granulowanego wapna nawozowego polegający na tym, że węglan wapnia, zwłaszcza w postaci kredy piszącej o zawartości CaO w przeliczeniu na CaO od 44% do 54% wagowych (mierzonego w suchej masie), od 18 do 23% wody oraz zawartości magnezu od 0,5% do 1%, wprowadza się na linię produkcyjną, która składa się z młyna, w którym mieszanka jest rozdrabniana. Następnie rozdrobniona mieszanka transportowana jest taśmociągiem do granulatora talerzowego, gdzie następuje granulacja, po czym kolejnym taśmociągiem transportowana jest do bębna obrotowego i tam w temperaturze około 400-500°C prowadzi się ostateczną granulację i suszenie. Wytworzone wapno nawozowe o składzie od 44 do 51% wagowych Ca, w przeliczeniu na CaO i od 4 do 6% wody oraz zawartości magnezu do ok. 0,5%, w postaci granul o różnej wielkości, sortuje się na sitach do uzyskania pożądanego rozmiaru, a granule pozarozmiarowe zawraca się na początek linii produkcyjnej jako odpad.

Bakterie z rodzaju Bacillus są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, zwłaszcza w glebie. Ich intensywny rozwój występuje w przypadku dużego napływu do gleby materii organicznej, jednakże gdy materia organiczna zostanie wyczerpana, bakterie giną lub przechodzą w stan spoczynku w tzw. formę przetrwalnikową. Bacillus jak np.: subtilis lub megaterium chronią rośliny przed szkodliwymi owadami, a także zapobiegają lub hamują rozwój chorób grzybiczych, zwiększają także dostępność żelaza dla roślin uprawnych.

Problemem w technologii otrzymywania nawozu granulowanego z zawartością bakterii jest uzyskanie takiej wytrzymałości granul, która pozwalałaby na ich finalne zastosowanie w niezmienionej postaci, a jednocześnie by etapy procesu technologicznego nie wpływały negatywnie na żywotność i ilość bakterii w finalnym produkcie.

Celem wynalazku było dostarczenie granulowanego nawozu na bazie związków wapniowych, który poprzez składniki w nim występujące skutecznie wpływałby na mineralizację gleby, bez użycia chemicznych związków niekorzystnych dla środowiska, a jednocześnie, którego granule miałyby wytrzymałość pozwalającą na przechowywanie i zastosowanie ich w niezmienionej formie. Celem wynalazku było także opracowanie sposobu otrzymywania granulowanego nawozu z ograniczeniem negatywnego wpływu na poszczególne składniki nawozu, zwłaszcza na zastosowane w nawozie bakterie.

Istotą wynalazku jest granulowany nawóz wapniowy zawierający związki wapnia w postaci węglanu wapnia i tlenku wapnia charakteryzujący się tym, że na 100 części wagowych związków wapnia ilość tlenku wapnia jest w zakresie 45-55 części wagowych, a nawóz wapniowy ponadto zawiera:

- 0,4 do 0,6 części wagowych bakterii Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium, przy czym ilość jednostek tworzących kolonię jest w zakresie 10³ do 10¹³ jtk/gram,

- 1 do 3 części wagowych kwasów humusowych o zawartości substancji organicznej w suchej masie od 50 do 60 części wagowych w stosunku do 100 części wagowych kwasów humusowych, przy czym średnica granul nawozu wapniowego jest w zakresie od 3-8 mm, a zawartość wody nie przekracza 4% w stosunku do ilości wszystkich składników.

PL 233 875 B1

Korzystnie bakterie są w formie przetrwalnikowej.

Istotą wynalazku jest również sposób otrzymywania granulowanego nawozu wapniowego charakteryzujący się tym, że do mieszarki dodawane są związki wapnia w postaci: węglanu wapnia i tlenku wapnia, przy czym zawartość tlenku wapnia jest w zakresie 45-55 części wagowych oraz bakterie Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium w ilości 0,4 do 0,6 części wagowych, przy czym ilość jednostek tworzących kolonię jest w zakresie 10¹¹ do 10¹⁵ jtk/gram, po ich wstępnym zmieszaniu dodawana jest woda w ilości 16-25 części wagowych, a następnie na mieszaninę natryskiwane są kwasy humusowe w ilości od 1 do 3 części wagowych i o zawartości substancji organicznej w suchej masie od 50 do 60 części wagowych w stosunku do 100 części wagowych kwasów humusowych, przy czym ilość składników nawozu wapniowego podawana jest w stosunku do 100 części wagowych związków wapnia, po czym całość miesza się w temperaturze nie wyższej niż 70°C; następnie mieszaninę poddaje się granulacji w granulatorze talerzowym w temperaturze nie wyższej niż 70°C aż do uzyskania granul o średnicy w zakresie 3-8 mm, po czym następuje ogrzanie uzyskanego granulatu do temperatury nie wyższej niż 200°C w czasie nie dłuższym niż 10 sekund i następnie przeprowadzane jest suszenie w temperaturze do 70°C do uzyskania 4% wilgotności, po czym granulat jest schładzany do 20°C i w tej temperaturze szczelnie pakowany.

Korzystnie mieszarka jest mieszarką planetarną.

Korzystnie bakterie Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium dodawane są w postaci proszku w ilości 50 gram na 1000 kg związków wapnia.

Korzystnie bakterie Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium dodawane są w postaci roztworu wodnego, przy czym ilość bakterii w roztworze jest w przedziale 40-60 gram na 1 kg wody.

Bakterie Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium dodawane są w formie przetrwalnikowej.

Korzystnie ilość wody w granulowanym nawozie wapniowym wynosi 4%.

Użyte w kompozycji nawozowej wapno jest nośnikiem pozostałych składników, ale także i regulatorem poziomu pH gleby. Wyższa wartość pH jest niezbędna do optymalnej mineralizacji gleby, przy niższej wartości pH mineralizacja nie jest efektywna. Zastosowane kwasy humusowe dostarczają materię organiczną, w której bakterie Bacillus (subtilis lub megaterium) rozwijają się dużo lepiej i szybciej namnażają, a przez to mogą efektywnie dokonywać mineralizacji resztek pożniwnych, czyli rozkładać materię na proste pierwiastki niezbędne roślinom. Dlatego też, poprzez połączenie wapna, kwasów humusowych oraz bakterii Bacillus subtilis lub Bacillus megaterium w granulowanym nawozie wapniowym według wynalazku uzyskano nawóz, który jednocześnie reguluje pH gleby, dostarcza wapnia, usprawnia mineralizację resztek pożniwnych i zapobiega wymywaniu pierwiastków z gleby. Granulowany nawóz według wynalazku, poprzez swoje właściwości pozwala również na zredukowanie konieczności dodatkowego nawożenia gleby, a minimalna, konieczna do mineralizacji ilość składników nie stanowi obciążenia dla środowiska.

Forma granulatu nawozu według wynalazku pozwala natomiast na zwiększenie ilościowe składników w uzyskanym produkcie finalnym w porównaniu z nawozami płynnymi.

Sposób otrzymywania granulowanego nawozu wapniowego według wynalazku, poprzez odpowiedni dobór temperatury na etapie mieszania, granulacji, a następnie suszenia finalnego produktu, pozwala na uzyskanie granul o stabilnej strukturze, nie wpływając jednocześnie negatywnie na ilość bakterii zdolnych do procesu mineralizacji gleby. Zastosowanie bakterii w formie przetrwalnikowej w nawozie według wynalazku pozwala na ich przetrwanie w procesie otrzymywania i utrzymanie bakterii w formie spoczynkowej, a następnie ich działania podczas zastosowania.

Nieoczekiwanie okazało się, że kilkusekundowe ogrzanie granulatu do temperatury 200°C prowadzi do zwiększenia wytrzymałości granul, między innymi poprzez szybkie odparowanie znacznej części wody, co pozwala na zachowanie struktury granuli podczas przechowywania finalnego produktu. Czas, w którym granule nawozu poddawane są wysokiej temperaturze do 200°C, jest ograniczony do kilku sekund, co pozwala na zachowanie aktywności biologicznej znacznej ilości bakterii będących w składzie nawozu według wynalazku.

Optymalne parametry produktu, zapewniające przeżywalność bakterii przy jednoczesnym zachowaniu korzystnych parametrów wapna i kwasów humusowych, uzyskuje się także dzięki dynamicznemu schłodzeniu granulatu oraz uzyskaniu wilgotności granul o wartości 4%. Schłodzenie granulatu i utrzymanie wilgotności granul na poziomie 4%, a następnie szczelne zapakowanie finalnego produktu daje możliwość utrzymania zastosowanych w nawozie bakterii w formie przetrwalnikowej, a także ograniczenia absorbcji wody przez związki wapniowe.

PL 233 875 B1

Przedmiot według wynalazku został przedstawiony bliżej w korzystnych przykładach wykonania, nieograniczających jednak jego zakresu.

P r z y k ł a d 1

Granulowany nawóz wapniowy o średnicy granul w zakresie 3-8 mm otrzymany sposobem według wynalazku, przeznaczony do mineralizacji gleby o następującym składzie:

- 100 kg kredy o zawartości węglanu wapnia: 45 części wagowych i tlenku wapnia: 55 części wagowych w stosunku do ilości kredy, o reaktywności ok. 100% i liczbie zobojętnienia: 55,

- 5 g bakterii Bacillus subtilis w postaci przetrwalnikowej o liczbie jednostek tworzących kolonię: 10⁵ jtk/gram,

- 1 kg kwasów humusowych:

i o wilgotności granul nieprzekraczającej 4%.

Po otrzymaniu nawóz jest pakowany w celu utrzymania jego struktury i wilgotności.

P r z y k ł a d 2

- 100 kg kredy o zawartości węglanu wapnia: 50 części wagowych i tlenku wapnia: 50 części wagowych w stosunku do ilości kredy, o reaktywności ok. 100% i liczbie zobojętnienia: 55,

- 5 g bakterii Bacillus subtilis w postaci przetrwalnikowej o liczbie jednostek tworzących kolonię: 109 jtk/gram,

- 3 kg kwasów humusowych:

i o wilgotności granul nieprzekraczającej 4%.

P r z y k ł a d 3

Granulowany nawóz wapniowy o średnicy granul w zakresie 3-8 mm, otrzymany sposobem według wynalazku, przeznaczony do mineralizacji gleby o następującym składzie:

- 0,04 kg bakterii Bacillus megaterium w postaci przetrwalnikowej o liczbie jednostek tworzących kolonię: 10¹³ jtk/gram,

- 2 kg kwasów humusowych i o wilgotności granul nieprzekraczającej 4%.

P r z y k ł a d 4

Do mieszarki planetarnej dodano:

- 100 kg kredy o zawartości węglanu wapnia: 45 części wagowych i tlenku wapnia: 55 części wagowych w stosunku do ilości kredy, o reaktywności ok. 100% i liczbie zobojętnienia w zakresie 40-60,

- 0,35 kg bakterii Bacillus subtilis w formie przetrwalnikowej, w postaci proszku o liczbie jednostek tworzących kolonię: 10¹⁵ jtk/gram.

Po wstępnym zmieszaniu w temperaturze nie wyższej niż 70°C do powyższych składników dodano poprzez natrysk:

- 1 kg kwasów humusowych o zawartości substancji organicznej w suchej masie od 50 do 60 części wagowych w stosunku do ilości kwasów humusowych oraz

- wodę w ilości 17 kg.

Po wymieszaniu składników, mieszanina jest poddana granulacji w granulatorze talerzowym w temperaturze nie wyższej niż 70°C do uzyskania granul o średnicy 3-8 mm i po odsianiu frakcji o niepożądanym rozmiarze granule są suszone w następujących etapach:

- przez 8 sekund w temperaturze nie wyższej niż 200°C, a następnie

- w temperaturze nie wyższej niż 70°C do uzyskania wilgotności 4%.

Po uzyskaniu pożądanej wilgotności granule są dynamicznie schładzane do temperatury nie wyższej niż 20°C i szczelnie pakowane w celu zachowania ich struktury.

P r z y k ł a d 5

Do mieszarki planetarnej dodano:

- 100 kg kredy o zawartości węglanu wapnia: 50 części wagowych i tlenku wapnia: 50 części wagowych w stosunku do ilości kredy, o reaktywności ok. 100% i liczbie zobojętnienia w zakresie 40-60,

PL 233 875 B1

- 0,35 kg bakterii Bacillus subtilis w formie przetrwalnikowej, w postaci proszku o liczbie jednostek tworzących kolonię: 1011 jtk/gram.

- wodę w ilości 17 kg.

- przez 8 sekund w temperaturze nie wyższej niż 200°C, a następnie

- w temperaturze nie wyższej niż 70°C do uzyskania wilgotności 4%.

P r z y k ł a d 6

Do mieszarki planetarnej dodano:

- 100 kg kredy standardowej o zawartości tlenku wapnia: 55 części wagowych i węglanu wapnia: 45 części wagowych w stosunku do ilości kredy standardowej o reaktywności ok. 100% i liczbie zobojętnienia w zakresie 40-60,

- 1 kg roztworu wodnego zawierającego szczepy bakterii Bacillus subtilis w formie przetrwalnikowej, zawartość bakterii w roztworze wodnym: 50 g bakterii/1 kg wody, liczba jednostek tworzących kolonię: 10¹³ jtk/gram.

- 3 kg kwasów humusowych o zawartości substancji organicznej w suchej masie od 50 do 60 części wagowych w stosunku do ilości kwasów humusowych, oraz

- wodę w ilości: 16 kg

- przez 8 sekund w temperaturze nie wyższej niż 200°C, a następnie

- w temperaturze nie wyższej niż 70°C do uzyskania wilgotności 4%.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Granulowany nawóz wapniowy zawierający związki wapnia w postaci węglanu wapnia i tlenku wapnia, znamienny tym, że na 100 części wagowych związków wapnia ilość tlenku wapnia jest w zakresie 45-55 części wagowych, a nawóz wapniowy ponadto zawiera:

- 0,4 do 0,6 części wagowych bakterii Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium, przy czym ilość jednostek tworzących kolonię jest w zakresie 10³ do 10¹³ jtk/gram,

- 1 do 3 części wagowych kwasów humusowych o zawartości substancji organicznej w suchej masie od 50 do 60 części wagowych w stosunku do 100 części wagowych kwasów humusowych, przy czym średnica granul nawozu wapniowego jest w zakresie od 3-8 mm, a zawartość wody nie przekracza 4% w stosunku do ilości wszystkich składników.
2. Granulowany nawóz wapniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że bakterie są w formie przetrwalnikowej.
3. Sposób otrzymywania granulowanego nawozu wapniowego, znamienny tym, że do mieszarki dodawane są związki wapnia w postaci: węglanu wapnia i tlenku wapnia, przy czym zawartość tlenku wapnia jest w zakresie 45-55 części wagowych oraz bakterie Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium w ilości 0,4 do 0,6 części wagowych, przy czym ilość jednostek tworzących kolonię jest w zakresie 1011 do 101⁵ jtk/gram, po ich wstępnym zmieszaniu dodawana jest woda w ilości 16-25 części wagowych, a następnie na mieszaninę natryskiwane są kwasy

PL 233 875 B1 humusowe w ilości od 1 do 3 części wagowych i o zawartości substancji organicznej w suchej masie od 50 do 60 części wagowych w stosunku do 100 części wagowych kwasów humusowych, przy czym ilość składników nawozu wapniowego podawana jest w stosunku do 100 części wagowych związków wapnia, po czym całość miesza się w temperaturze nie wyższej niż 70°C; następnie mieszaninę poddaje się granulacji w granulatorze talerzowym w temperaturze nie wyższej niż 70°C aż do uzyskania granul o średnicy w zakresie 3-8 mm, po czym następuje ogrzanie uzyskanego granulatu do temperatury nie wyższej niż 200°C w czasie nie dłuższym niż 10 sekund i następnie przeprowadzane jest suszenie w temperaturze do 70°C do uzyskania 4% wilgotności, po czym granulat jest schładzany do 20°C i w tej temperaturze szczelnie pakowany.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że mieszarką jest mieszarka planetarna.
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że bakterie Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium dodawane są w postaci proszku w ilości 50 gram na 1000 kg związków wapnia.
6. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że bakterie Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium dodawane są w formie przetrwalnikowej.
7. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że bakterie Bacillus subtilis i/lub Bacillus megaterium dodawane są w postaci roztworu wodnego, przy czym ilość bakterii w roztworze jest w przedziale 40-60 gram na 1 kg wody.