PL248872B1 - Sposób wytwarzania granulowanego nawozu wapniowo-organicznego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania granulowanego nawozu wapniowo — organicznego, z wykorzystaniem mączki wapiennej, w drodze granulacji w granulatorze talerzowym o działaniu okresowym, połączonej z natryskiwaniem złoża w granulatorze cieczą nawilżającą, który charakteryzuje się tym, że stosuje się mączkę wapienną o uziarnieniu do 2,0 mm i wilgotności względnej do 0,5, w takiej ilości, aby stosunek objętości wprowadzonej mączki do objętości talerza granulatora był równy 0,1 - 0,3. Granulację mączki prowadzi się z równoczesnym natryskiwaniem granulowanego złoża cieczą nawilżającą w postaci cieczy odpadowej z produkcji biomasy cyjanobakterii lub w postaci mieszaniny cieczy odpadowej z produkcji biomasy cyjanobakterii i odpadowej melasy. Ciecz nawilżającą o temperaturze 20°C, wprowadza się w postaci kropel lub w postaci strugi, pod ciśnieniem 20 kpa. Po zwilżeniu złoża granulację kontynuuje się jeszcze w czasie 4 -10 minut.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania granulowanego nawozu wapniowo-organicznego.

Znane są liczne sposoby wytwarzania granulatów nawozów zawierających komponenty pochodzenia mineralnego oraz organicznego, w tym komponenty będące odpadami produkcyjnymi przemysłu rolno-spożywczego, jak ług macierzysty stanowiący brzeczkę pomelasową, błoto defekosaturacyjne oraz melasa, stanowiące odpady przy produkcji cukru.

Dotychczas granulaty nawozów mineralnych lub mineralno-organicznych otrzymuje się na drodze granulacji aglomeracyjnej poprzez zmieszanie składników w proporcjach wynikających z założonego składu i nawilżenie materiału cieczą wiążącą, najczęściej wodą lub roztworami wodnymi środków wiążących, takich jak: lignosulfoniany, kleje, żywice, żelatyna, krochmal, glukonian sodu, melasa czy odpady z produkcji cukru. Rozwiązania te realizowane są najczęściej w układach urządzeń technologicznych zawierających zasobniki substratów współpracujące z urządzeniami dozująco-podającymi oraz urządzeniami granulującymi, jak bęben lub talerz, a także zawierającymi urządzenia sortujące wytworzony granulat.

Z opisu zgłoszenia patentowego DE102009053210 A1 znane jest wytwarzanie aglomeratu zawierającego wapno lub dolomit, przydatnego m. in. jako nawóz, obejmujące aglomerację budującą z rozdrobnionymi stałymi materiałami wyjściowymi i ciekłym środkiem aglomeracyjnym o właściwościach wiążących lub zawierającym dodatkowo rozproszony lub rozpuszczony środek wiążący. Jako środki wiążące zostały wskazane środki organiczne, w szczególności wybrane z grupy syntetycznych polimerów lub kopolimerów, zwłaszcza w postaci rozproszonej lub rozpuszczonej, polimery naturalne, w tym polisacharydy, albo mieszaniny jak melasa, klej, żywica, wosk lub pokost i inne. Spośród polimerowych środków wiążących wymieniono polisacharydy naturalne i syntetyczne, w tym węglowodory, takie jak alginiany, skrobię, cukry, żelatynę i inne naturalne środki zagęszczające. W szczególnie korzystnej postaci wykonania do wytwarzania granulek nawozu sztucznego wskazana jest jako spoiwo melasa w połączeniu z termoutwardzalnym lakierem lub olejem, zwłaszcza w mieszaninie gotowanej z olejem lnianym. Aglomerację prowadzi się w temperaturze pokojowej lub 20-40°C i oddziela granulat pozawymiarowy poprzez przesiewanie.

W opisach zgłoszeniowych CN104030767 i CN104030768 wskazano na użycie cieczy po fermentacji alkoholowej melasy do natryskiwania różnych surowców do nawozów i utworzenia granulatu, zwłaszcza do wytwarzania preparatów nawozowych zawierających substancje organiczne i nieorganiczne. Alkoholowy roztwór melasy zawierający 5-30% substancji stałych stosuje się, bez zatężania, do natryskiwania różnych surowców przeznaczonych do wytworzenia nawozów. Jako materiał organiczny wymieniono filtrowane błoto po produkcji cukru (szlam cukrowy), wytłoki trzciny cukrowej, liście trzciny cukrowej, manioku, pozostałości odchodów zwierzęcych, słomę, wytłoki i inne odpady z fermentacji drożdżowych przy produkcji pasz, które miesza się ze składnikami nieorganicznymi, jak mocznik, fosforan jednoamonowy, chlorek potasu, siarczan miedzi, fosforan wapnia i magnezu. Materiał nawozowy po nawilżeniu z użyciem dyszy natryskowej i wymieszaniu w mieszalniku, granulowany jest w urządzeniu bębnowym lub talerzowym.

Z opisu patentowego PL116052 znany jest sposób granulacji materiałów pylistych unoszonych z pieców obrotowych do wypału klinkieru cementowego, popiołów z elektrofiltrów, wypełniaczy, barwników, nawozów pylistych, stosujący talerz granulacyjny, bęben, w którym zachodzi tworzenie granulatu właściwego przez otaczanie i który realizuje się dwuetapowo, przy czym pierwszy etap granulacji, tj. tworzenie się zarodków granul z materiału pylistego chłonnego lub gorącego i cieczy aglomerującej, przeprowadza się poza urządzeniem granulacyjnym, najkorzystniej w urządzeniach typu dwu- lub jednowałowego mieszalnika łopatkowego, a dalszy wzrost zarodków granul i ich usferycznienie prowadzi się w urządzeniu granulacyjnym w drodze otaczania.

W opisie patentowym PL207307 ujawniono sposób granulacji aglomeracyjnej materiałów pylistych, zwłaszcza nawozów, z zastosowaniem cieczy granulacyjnej, w dwuetapowym procesie granulacji, przy czym w pierwszym etapie procesu, który prowadzi się w mieszalniku łopatkowym, materiał bardzo intensywnie miesza się i jednocześnie dodaje się ciecz nawilżającą o temperaturze minimum 60°C do uzyskania do 6% wilgotności i wytworzenia aglomeratów grudkowanego materiału o zagęszczonej strukturze w zakresie 1-6 mm. W drugim etapie granulacji dotacza się wcześniej wytworzone zgrudkowane aglomeraty nadając im kształt kulisty w talerzu granulacyjnym lub w bębnie. Jako ciecz nawilżającą stosuje się wodę lub roztwór wodny jednego lub więcej składników poddawanych procesowi granulacji, a także roztwór melasy, krochmalu lub soli sodowej karboksymetylocelulozy, o stężeniu powyżej 3%.

Z opisów patentowych o numerach od PL231025 do PL231028 oraz o numerach od PL236493 do PL236498 znane są sposoby wytwarzania nawozów z mączki wapiennej pochodzenia jurajskiego, gipsu oraz z mieszaniny mączki wapiennej, kredy, dolomitu, gipsu, w granulatorach mieszalnikowych, bębnowych i talerzowych, przy użyciu wodnych roztworów lignosulfonianu, melasy i cukru do nawilżania.

Natomiast z opisów patentowych o numerach od PL234281 do PL234290, od PL234455 do PL234464, od PL232688 do PL232696 i od PL233466 do PL233475 znane są metody granulacji błota posaturacyjnego oraz mieszaniny błota i mączki wapiennej, kredy, dolomitu i gipsu, za pomocą wody lub wodnych roztworów melasy wprowadzanych w postaci kropel lub strugi.

Z opisu patentowego PL241757 znany jest sposób wytwarzania nawozów wapiennych, gdzie ciecz nawilżająca wzbogacona jest o biostymulatory wzrostu roślin.

Z opisu patentowego CN116396123 znany jest sposób wytwarzania nawozu biologicznego na bazie tlenku magnezu, fosforanu monoamonowego oraz biomasy cyjanobakterii, który polega na stopniowym dodawaniu sproszkowanego tlenku magnezu wraz z fosforanem monoamonowym do biomasy cyjanobakterii.

Z opisu patentowego AU2019240617 znana jest kompozycja bionawozu zawierająca żywe mikroalgi Chlorella sp. i Anabaena sp. w stosunku od 1,0:0,8 do 1,0:1,2.

Z publikacji IN469/CHE/2007 znany jest sposób produkcji nawozu w oparciu o żywą biomasę cyjanobakterii Phormidium sp. BDU5 z zastosowaniem wydajnego nośnika w postaci odpadowego rdzenia orzecha kokosowego.

W czasopiśmie Current Microbiology (2020) 77:1590-1599 opisano parametry hodowli cyjanobakterii Synechococcus sp. PCC 6715 oraz podano charakterystykę cieczy po tej hodowli. Hodowlę biomasy prowadzono w fotobioreaktorze BIOSTAT® PBR firmy Sartorius, w podłożu BG11 zgodnie z recepturą (https://utex.org), w cyklu długiego dnia (16 dzień, 8 h noc), przy intensywności oświetlenia 5 klux przez 5 dni. Jako źródło węgla nieorganicznego stosowano 1 molowy roztwór wodorowęglanu sodu (10%v/v NaHCOs do podłoża). Po zakończeniu hodowli biomasę zebrano w procesie wirowania, a ciecz przekazano do dalszych badań.

Ciecz po hodowli posiadała następującą charakterystykę: pH 10,85, stężenie azotu po hodowli 116 mg/l N-NO3^-, stężenie fosforu po hodowli 0,216 mg/l P-PO4^-, ChZT 125 mg O2/I.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania nawozu wapniowo-organicznego z wykorzystaniem cieczy odpadowej po hodowli cyjanobakterii.

Sposób wytwarzania granulowanego nawozu wapniowo-organicznego, z wykorzystaniem mączki wapiennej, w drodze granulacji w granulatorze talerzowym o działaniu okresowym, połączonej z natryskiwaniem złoża w granulatorze cieczą nawilżającą wprowadzaną w postaci kropel lub strugi, według wynalazku polega na tym, że stosuje się mączkę wapienną o uziarnieniu do 2,0 mm i wilgotności względnej do 0,5, w takiej ilości, aby stosunek objętości wprowadzonej mączki do objętości talerza granulatom był równy 0,1-0,3, przy czym granulację mączki prowadzi się przy szybkości obrotowej talerza granulatora 10-25 obrotów/minutę w czasie 3-8 minut z równoczesnym natryskiwaniem granulowanego złoża cieczą nawilżającą w postaci cieczy odpadowej z produkcji biomasy cyjanobakterii lub w postaci mieszaniny cieczy odpadowej z produkcji biomasy cyjanobakterii i odpadowej melasy o stosunku masy cieczy odpadowej z produkcji biomasy cyjanobakterii do masy melasy równym od 1:1 do 4:1, użytą w ilości 150-300 g na 1000 g złoża. Ciecz nawilżającą o temperaturze 20°C, wprowadza się w postaci kropel o średnicy 0,1-5 mm lub w postaci strugi pod ciśnieniem 20 kPa. Po zwilżeniu złoża granulację kontynuuje się jeszcze w czasie 4-10 minut.

Sposób według wynalazku umożliwia wykorzystanie produktu odpadowego - cieczy pohodowlanej z produkcji biomasy cyjanobakterii oraz odpadowej melasy.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się nawóz mineralny o dobrej jakości i składzie, zawierający zarówno składniki mineralne jak i organiczne. Nawóz wapniowy otrzymany sposobem według wynalazku może być z powodzeniem stosowany zamiast dotychczas stosowanych nawozów wapniowych.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

Przykład 1

W talerzu granulatora umieszczono przesianą na sicie o wielkości oczek 2,0 mm mączkę wapienną o wilgotności względnej 0,48 w ilości 1000 g, po czym uruchomiono talerz granulatora z prędkością 10 obrotów/minutę. Po wprawieniu materiału w granulatorze w ruch cyrkulacyjny, zwilżano go w czasie 6 minut 300 g cieczy odpadowej pozyskanej po hodowli cyjanobakterii, o temperaturze 20°C, wprowadzanej w postaci kropel o średnicy 3 mm przez zraszacz pod ciśnieniem 18 kPa. Średnica wylotowa zraszacza wynosiła 1,0 mm. Po 6 minutach nawilżania w trakcie mieszania zawartości reaktora, w czasie których nastąpiło częściowe zgranulowanie zawartej w nim mączki, kontynuowano granulację złoża przez 4 minuty, aż cała wdozowana mączka wapienna uległa granulacji, a utworzone w taki sposób aglomeraty uzyskały zagęszczoną strukturę.

Po wysuszeniu uzyskanego złoża w suszarce laboratoryjnej otrzymano nawóz w postaci granulatu o uziarnieniu z zakresu 1-10 mm w 96%, nie pylącego się i nie zbrylającego się, cechującego się dużą sypkością i odpornością na ściskanie przekraczającą 11 N. Stopień rozpadu granul otrzymanego nawozu w wilgotnym środowisku gleby zawierał się w ilości do 97% masy nawozu użytego do pomiarów, w czasie do 24 godzin.

Przykład 2

W talerzu granulatora umieszczono przesianą na sicie o wielkości oczek 2,0 mm mączkę wapienną o wilgotności równej 0,1 w ilości 1500 g, po czym uruchomiono talerz granulatora z prędkością 20 obrotów/minutę. Po wprawieniu materiału w granulatorze w ruch cyrkulacyjny zwilżano go przez czas 3 minut 300 g mieszaniny cieczy odpadowej pozyskanej z hodowli cyjanobakterii i odpadowej melasy, o stosunku masy cieczy odpadowej do masy melasy 2:1, wprowadzanej w temperaturze 20°C w postaci strugi przez zraszacz pod ciśnieniem 20 kPa. Średnica wylotowa zraszacza wynosił a 1,2 mm. Po 3 minutach nawilżania w trakcie mieszania zawartości reaktora, w czasie których nastąpiło częściowe zgranulowanie zawartej w nim mączki, kontynuowano granulację złoża przez 10 minut, aż cała wdozowana mączka wapienna uległa granulacji, a utwor zone w taki sposób aglomeraty uzyskały zagęszczoną strukturę.

Po wysuszeniu uzyskanego złoża w suszarce laboratoryjnej otrzymano nawóz w postaci granulatu o uziarnieniu w zakresie 1-10 mm w 96%, nie pylącego się i nie zbrylającego się, cechującego się dużą sypkością i odpornością na ściskanie przekraczającą 51 N. Stopień rozpadu granul otrzymanego nawozu w wilgotnym środowisku gleby zawierał się w ilości do 96% masy nawozu użytego do pomiarów w czasie do 24 godzin.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób wytwarzania granulowanego nawozu wapniowo-organicznego, z wykorzystaniem mączki wapiennej, w drodze granulacji w granulatorze talerzowym o działaniu okresowym, połączonej z natryskiwaniem złoża w granulatorze cieczą nawilżającą wprowadzaną w postaci kropel lub strugi, znamienny tym, że stosuje się mączkę wapienną o uziarnieniu do 2,0 mm i wilgotności względnej do 0,5, w takiej ilości, aby stosunek objętości wprowadzonej mączki do objętości talerza granulatora był równy 0,1-0,3, przy czym granulację mączki prowadzi się przy szybkości obrotowej talerza granulatora 10-25 obrotów/minutę w czasie 3-8 minut z równoczesnym natryskiwaniem granulowanego złoża cieczą nawilżającą w postaci cieczy odpadowej z produkcji biomasy cyjanobakterii lub w postaci mieszaniny cieczy odpadowej z produkcji biomasy cyjanobakterii i odpadowej melasy o stosunku masy cieczy odpadowej z produkcji biomasy cyjanobakterii do masy melasy równym od 1:1 do 4:1, użytą w ilości 150-300 g na 1000 g złoża, o temperaturze 20°C, wprowadzaną w postaci kropel o średnicy 0,1-5 mm lub w postaci strugi pod ciśnieniem 20 kPa, i po zwilżeniu złoża granulację kontynuuje się jeszcze w czasie 4-10 minut.