RU1792409C - Способ получени органо-минерального удобрени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии получени  органических удобрений на основе органических отходов. Сущность изобретени : в способе, предусматривающем смешение органических отходов с формалином, мочевиной, фосфор- и калййсодержащими компонентами и целевой добавкой, последующее рыхление и сушку смеси, предлагаетс  с целью интенсификации процесса перед рыхлением через полученную смесь пропускать электрический ток в течение времени, не превышающего 480 с, до достижени  температуры реакционной массы 90- 105°С.

Description

Изобретение относитс  к технологии получени  удобрений на основе органических отходов (навоз, помет, осадки сточных городски вод).

Известен р д способов получени  орга- но-минерадьных удобрений на основе органических отходов путем их обработки мочевино-формальдегидными растворами в присутствии различных катализаторов.

Так, например, известен способ получени  органо-минеральных удобрений на основе городского шлама с мочевиной и формалином в присутствии серной кислоты, вз той в количестве 0,1-0,3:1 по отношению к шламу (в расчете на абсолютно сухие продукты ).

Недостатком данного способа  вл етс  сравнительно длительное врем , требуемое дл  получени  ОМУ (15-17 мин), что требует сравнительно больших габаритов оборудо-. вани  дл  осуществлени  процесса.

Известен способ получени  органо-ми- нерального удобрени  путем смешени  городского шлама или навоза с минеральной кислотой до рН 2,3-3 с формалином в течение 3-5 мин, с фосфорсодержащим компонентом , веществом с низким насыпным весом и калийсодержащим компонентом в течение 0,5-3 мин, выдерживанием смеси в течение 10-180 мин.

Недостатком данного способа также  вл етс  длительность процесса приготовлени  ОМУ, привод ща  к необходимости использовани  сравнительно громоздкого оборудовани  при переработке больших объемов органических отходов.

Известен способ получени  органо-ми-. нерального удобрени , включающий смешение органических отходов с формалином, мочевиной, фосфорсодержащим, калийсодержащим компонентами и целевой добавкой при определенном соотношении компонентов, выдерживание смеси в течение часа и последующее разрыхление и сушку . При этом в качестве целевой добавки используют готовый после сушки продукт, который ввод т в реакционную массу при соотношении (0,4-2,4): 1 из расчета, чтобы влажность смеси не превышала 40-43%.

ел

с

ч о

ю 4 о о

со

Недостатком данного способа также  вл етс  длительность процесса приготовлени  органо-минерального удобрени  из-за медленного протекани  реакций взаимодействи  мочевины с формальдегидом.

Целью предлагаемого способа  вл етс  интенсификаци  способа получени  органо- минеральных удобрений.

Достигаетс  поставленна  цель тем, что в способе получени  органо-минерального удобрени , включающем смешение органических отходов с формалином, мочевиной, фосфорсодержащим / калийсодержащим компонентами и целевой добавкой, например , готовым после сушки продуктом, при определенном соотношении компонентов, с последующими рыхлением и сушкой, в отличие от прототипа, через полученную смесь перед рыхлением пропускают электрический ток до достижени  температуры в реакционной массе 90-105°С, а в качестве целевой добавки используют нар ду с готовым после сушки продуктом лигниноцеллю- лозные материалы, например древесные опилки.

Дл  осуществлени  реакции поликонденсации мочевины с формальдегидом реакционной массе необходимо сообщить энергию активации или резко снизить потребность в ней. Это достигаетс  обычно введением всевозможных катализаторов (кислот, кислых солей или инициатора в виде готового продукта, как это имеет место в прототипе, который содержит молекулы веществ ,  вл ющихс  нуклеофилами).

Как пр #&з али наши исследовани , дл  осуществлени  реакций взаимодействи  мочевины с формальдегидом при получении органо-минеральных удобрений необходима энерги  активации 12 ккал/кг продукта. Экспериментальные исследовани  показали , что, если через влажную органо-мине- ральную смесь, приготовленную по известному способу, или с добавкой лигни- ноцеллюлозных материалов, пропускать электрический ток (переменный или посто нный ) до достижени  в реакционной массе температуры 90-105°С, то в этой массе начинают бурно протекать химические реакции и через некоторое врем  свободный формальдегид полностью исчезает.

Продукт начинает интенсивно выдел ть влагу ( влени  электроосмоса и кипени ), вспениваетс , становитс  пригодным дл  рыхлени  и сушки в кип щем слое,

Врем  реакции сокращаетс  до 0,5- 8 мин, т.е. процесс получени  органо-минерального удобрени  интенсифицируетс  (в прототипе на протекание реакции требуетс  не менее часа, в предлагаемом же способе этот процесс осуществл етс  в 7.5-120 раз быстрее).

Введение в качестве целевой добавки готового после сушки продукта или лигнино- целлюлозных материалов необходимо с одной стороны дл  получени  рассыпчатой массы, пригодной дл  рыхлени  и интенсивной сушки, s с другой стороны, дл  увеличени  пролонгированного действи  минеральных удобрений и повышени  коэффициента их использовани .

Выбор электрического тока в качестве инициатора реакций в органо-минераль- ной среде объ сн етс  возможностью очень быстро и во всем объеме реагирующих веществ осуществить подвод энергии к реагирующим молекулам, заставить их интенсивнее двигатьс  или колебатьс  относительно их первоначального положени  и тем самым способствовать увеличению возможности их контактировать друг с другом, сообщать энергию образовавшимс  веществам и способствовать образованию свободных радикалов, которые затем снова вступают в новые взаимодействи  с образованием более сложных веществ. Кроме того, при воздействии электрического тока клетки микроорганизмов интенсивно выдел ют влагу (обезвоживаютс ), что способствует ускорению процесса растворени  минеральных веществ в органо-минераль- ной среде и ускорению реакций с одновременным обеспечением белее равномерного распределени  минеральных веществ в смеси.

Выбор температуры нагрева реакционной массы 90-105°С объ сн етс  тем, что лишь при достижении этой температуры взаимодействи  участвующих в реакции веществ завершаютс  быстро (за 0,5-8 мин) с полным исчезновением свободного формальдегида в реакционной среде, что весьма важно дл  исключени  его попадани  в газовоздушную среду при последующих рыхлении и сушке продукта.

Снижение температуры реакционной массы хот  бы на 10° приводит к значительному увеличению длительности процессов взаимодействи  реагирующих веществ (примерно в 2-3 раза, что замедл ет весь технологический цикл получени  органо-минеральных удобрений).

Использование при получении органо- минеральных удобрений в качестве целевого продукта нар ду с готовым после сушки продуктом лигнинцеллюлозных материалов объ сн етс  не только необходимостью получени  органо-минеральной массы с определенной влажностью, пригодной дл  рыхлени  и интенсивной сушки в кип щем

слое, но и тем, что введение в органо-мине- ральные удобрени  значительных количеств клетчатки и других углеводов создает предпосылки дл  закреплени  азота аммиака , который будет образовыватьс  при разложении органики и азотных соединений органо-минеральных удобрений в почве, т.е. будет происходить вторичный синтез белков. Это позволит повысить коэффициент использовани  азота в почве, увеличить срок его действи .

При пропускании электрического тока через органо-минеральную массу, содержащую целевой продукт, происходит проникновение реагирующих веществ в частицы целевого продукта и аккумулирование их там в порах, трещинах, что впоследствии при попадании удобрени  в почву предохранит их от вымывани  и тем самым также позволит продлить пребывание удобрени  в почве и повысить коэффициент использовани  питательных веществ.

Кроме того, лигниноцеллюлозные материалы под вли нием жизнеде тельности микроорганизмов почвы будут постепенно минерализоватьс , выдел   необходимые дл  растений С02, H2U и тепговую энергию, что в совокупности с азотом, фосфором, калием и другими элементами питани  будет способствовать активизации процессов фотосинтеза в растени х и соответственно повышению урожайности сельскохоз йственных культур.

Доказательство существенности отличий за вл емого способа.

В научно-технической и патентной литературе нами не обнаружено сведений о за вл емой совокупности признаков, что говорит о ее новизне..

Ввиду того, что за вл ема  совокупность признаков не известна, т.е. нова, и в св зи с тем, что она позвол ет обеспечить достижение поставленной цели - интенсификации способа получени  органо-минеральных удобрений, то она соответствует критерию существенные отличи .

Пример 1. 50 г навоза крупного рогатого скота с влажностью 90% смешали с 4,2 мл 37%-нсго формалина, 5 г мочевины, 5 г двойного суперфосфата, 3,7 г хлористого кали  и в качестве целевого продукта - 5 г древесных опилок и поместили в  чейку между плоскими металлическими электродами площадью 60 х 40 мм каждый и разме- щенными параллельно друг другу на рассто нии 3,5 см, Пропустили через органо-минеральную смесь посто нный электрический ток I 1 А при напр жении U 8-3 В в течение 8 мин до достижени  в реакционной среде температуры 90°С.

Анализ полученного продукта на свободный формальдегид показал его отсутствие , т.е. реакции взаимодействи  мочевины с формальдегидом полностью заверши- 5 лись.

Полученный продукт разрыхлили и высушили в кип щем сло  до влажности 30%. Состав полученного удобрени : Мобщ 7,22%; P20s-7,08%; К20 - 6,26%, содержа0 ние органики - 43%.

П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1 и отличаетс  тем, что через реакционную среду пропустили переменный ток с частотой 50Гц( 12 A, U 50 В).

5 За 30 с температура продукта подн лась до 105°С. Анализ на свободный формальдегид показал его отсутствие.

П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1 и отличаетс  тем, что в качестве целевого про0 дукта использовали 3 г полученного по примеру 1 удобрени  после сушки (6% от веса органических отходов) и 4 г опилок и тем, что через реакционную массу пропустили переменный ток I 1,8 А при напр жении

5 U 18-20 В.

В течение 4,5 мин температура продукта подн лась до 90°С. Свободный формальдегид в реакционной среде по истечении этого времени отсутствовал.

0П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1 и отличаетс  тем, что в качестве целевого продукта использовали готовый после сушки продукт в количестве 27 г (54% от веса органических отходов) и полову в количестве 5 г,

5 Через реакционную массу в течение 3 мин пропускали переменный электрический ток I 2,4, при U 20 В, Температура при этом подн лась до 90°С. По окончании пропускани  тока в продукте не обнаружено ссобод0 ного формальдегида. Продукт разрыхлили и высушили в кип щем слое при 60°С до остаточной влажности 30%. Состав продукта: Нобщ-9,17%;Р205обЩ. 9,05%;К2О 8,16%, органики 35,3%.

5 П р и м е р 5. 50 г птичьего помета с влажностью 90% смешали с 2 мл 37%-ного формалина, 2,5 г мочевины, 2,5 г двойного суперфосфата, 1,85 г KCI, а в качестве целевого продукта добавили 20 г древесных опи0 лок и 10 г лигнина. Через полученную смесь пропустили переменный ток I 2,4-4,8 А при напр жении U 17-18 В. В течение б мин температура в продукте подн лась до 90°С. Свободный формальдегид в продукте после

5 пропускани  тока не обнаружен.

Продукт разрыхлили и высушили в кип щем слое до влажности 30%.

Состав полученного продукта: М0бщ - 3,31%; Р205общ-2,50%; К20-2,17%; органики-52% .

Пример 6. В птичий помет с влажностью 60%, вз тый в количестве 100 г, ввели 6,5 мл 37%-ного формалина (весовое соотношение формальдегида к органическим отходам в пересчете на сухой продукт равно 0,06:1), 6,0 г мочевины (весовое соотношение мочевины к органическим отходам в пересчете на сухой продукт равно 0,15:1), перемешали, затем добавили 14,3 г простого суперфосфата и в качестве целевого продукта добавили предварительно приготовленный и высушенный продукт в количестве 92 г (92% от веса органических отходов/.

Через полученную смесь в течение 150 с пропускали переменный ток I 3,2 А при напр жении 50 В. Температура продукта достигала 90°С. Полученный продукт разрыхлили и высушили в кип щем слое до влажности 30%.

Состав полученного продукта: Мобщ 8,2%; Ns.p. 62,7% (об общего);

Р205общ 7%;К20 1,14%.

Пример. Аналогичен примеру 1 и отличаетс  тем, что ток пропускали в тече- ние 7 мин, В реакционной массе в течение 15 мин оставалс  свободный формальдегид, т.е. реакции шли примерно в 2 раза медленнее .

П р и м е р 8. Аналогичен примеру 2 и отличаетс  тем, что ток пропустили через реакционную среду в течение 5 мин. Температура продукта не поднималась выше 105°С, шло интенсивное вскипание влаги в продукте..

Реакци  в продукте закончилась через 30 с, а далее затраты энергии непроизводительны .

П р и м е р 9. В осадки городских коммунальных сточных вод с влажностью 90%, вз тые в количестве 100 г, ввели 9,5 мл 37%- ного формалина (весовое соотношение формальдегида к органическим отходам в пересчете на сухой продукт равно 0,35:t), 8 г мочевины (весовое соотношение моче,- ви-ны к органическим отходам в пересчете на сухой продукт равно 0,8:1), 18,4 г простого суперфосфата и в качестве целевого продукта добавили предварительно приготовленный и высушенный продукт в коли- честве 300 г (300% от веса органических отходов).

. Через полученную смесь в течение 180 с пропускали переменный ток I 3,3 А

при напр жении 60 Р. Температура продукта достигла 90°С. Полученный продукт разрыхлили и высушили в кип щем слое до влажности 30%.

Состав полученного продукта: Мобщ 7,42%; NB р 63,11 (% от общего); Р205общ 7,2%;К20-0,7%.

Прим е р 10. Аналогичен примеру 9 и отличаетс  тем, что в качестве целевого продукта использовали 270 г готового после сушки продукта (270% от веса орг.отходов) и 10 г опилок (10% от веса органических отходов). Весовое соотношение готового после сушки продукта и лигнинсодержаще- го материала составл ет 1:0,037).

Предлагаемый способ позвол ет не только интенсифицировать способ получени  удобрени , но и улучшить товарные свойства удобрени , т.к. продукт после сушки меньше пылит (содержание пылевидной фракции не превышает 2-3 вес.%). Кроме того, происходит дезинфекци  органических отходов не только под действием формалина , но и электрического тока. Наконец, предварительное(перед сушкой) доведение температуры органс-минеральной массы до 90-105°С позвол ет сократить врем  сушки продукта в кип щем слое (не надо нагревать продукт при сушке и тратить на это врем  и сократить тем самым потери тепла с уход щим воздухом (удельный расход воздуха на удаление 1 кг влаги сокращаетс  за счет исключени  необходимости нагрева продукта с помощью этого воздуха). Кроме того, когда продукт имеет высокую температуру во всей своей массе, то выделению влаги из продукта не мешает направление нагрева в частичках, которое наблюдаетс  при внесении тепла в холодный продукт с помощью теплоносител .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  органо-минерально- гоудобрени , включающий смешение органических отходов с формалином, мочевиной, фосфор- и калийсодержащими компонентами и целевой добавкой, последующее рыхление и сушку смеси, отличающий с   тем, что, с целью интенсификации процесса, перед рыхлением через полученную смесь пропускают электрический ток в течение времени, не превышающего 480 с, до достижени  температуры реакционной массы 90-105°С.