RU2020144C1

RU2020144C1 - Composition for recultivation of soils

Info

Publication number: RU2020144C1
Authority: RU
Inventors: Леонид Герасимович Осацкий; Николай Александрович Брагин; Олег Александрович Лачко
Original assignee: Леонид Герасимович Осацкий; Николай Александрович Брагин; Олег Александрович Лачко
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: the process comprises feeding 27.8-31.3 % spent drilling mud, 40.6-45.3 % hydrolysis lignin and up to 100% water into a concrete stirrer and stirring the whole mixture till a homogeneous mass is formed. Then at least 24 hours later, the composition is applied to soil at an application rate of 1-2 t/hr. In this case, the content of water resistant components increases and the filtration coefficient becomes lower. EFFECT: improved properties of the composition. 5 tbl

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к органическим структурообразователям для почв. The invention relates to agriculture, in particular to organic structure-forming agents for soils.

Известно использование шлам-лигнина, разбавленного в щелочных средах, например в 3% -ном растворе КОН или в аммиачной воде. Недостатком этого структурообразователя являются невысокие структурирующие и удобрительные свойства. It is known to use sludge-lignin diluted in alkaline media, for example in a 3% KOH solution or in ammonia water. The disadvantage of this builder is the low structuring and fertilizing properties.

Наиболее близким к предлагаемому является состав, используемый для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур за счет повышения эффективности состава путем улучшения его агрохимических свойств. Closest to the proposed is the composition used to increase crop yields by increasing the efficiency of the composition by improving its agrochemical properties.

Недостатком известного состава является получение более низкой урожайности сельскохозяйственных культур при его внесении в почву по сравнению с предлагаемым составом, что обусловлено меньшим содержанием водопрочных агрегатов и большим коэффициентом фильтрации почв, чем в случае внесения предлагаемого состава в почву. A disadvantage of the known composition is the obtaining of lower crop yields when it is introduced into the soil compared to the proposed composition, which is due to the lower content of water-resistant aggregates and a higher soil filtration coefficient than if the proposed composition is introduced into the soil.

Целью изобретения является повышение урожайности сельскохозяйственных культур путем улучшения структуры почвы за счет повышения содержания водопрочных агрегатов и снижения коэффициента фильтрации почв. The aim of the invention is to increase the yield of crops by improving the structure of the soil by increasing the content of water-resistant aggregates and reducing the filtration rate of soils.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве добавки состав содержит гидролизный лигнин при следующем соотношении компонентов, мас.%: Буровой раствор 27,8-31,3
Гидролизный лигнин 40,6-45,3 Вода Остальное
Характеристика компонентов состава.This goal is achieved in that, as an additive, the composition contains hydrolytic lignin in the following ratio of components, wt.%: Drilling mud 27.8-31.3
Hydrolysis lignin 40.6-45.3 Water Else
Characterization of the components of the composition.

1. Гидролизный лигнин является крупнотоннажным отходом гидролизно-дрожжевого производства, который не находит применения в промышленности, поэтому на него не разработаны техусловия и нет ГОСТа. Его получают в виде осадка при гидролизе древесины слабым раствором серной кислоты при 180-185^оС в течении 3 ч.1. Hydrolysis lignin is a large-tonnage waste of hydrolysis-yeast production, which does not find application in industry, therefore technical conditions are not developed for it and there is no GOST. It is obtained as a precipitate by hydrolysis of wood with a weak solution of sulfuric acid at 180-185 ^{° C} for 3 hours.

Он вырабатывается в виде коричневой рассыпчатой массы с размером отдельных зерен до 30 мм и более, с влажностью 67%. Плотность лигнина составляет 1,2-1,3 г/см³, температура воспламенения - 180-190^оС.It is produced in the form of a brown friable mass with the size of individual grains up to 30 mm and more, with a moisture content of 67%. The density of lignin is 1.2-1.3 g / cm ³ , the ignition temperature is 180-190 ^about C.

Лигнин - природный полимер, практически не растворимый в органических растворителях и в воде, а при нагревании способен распадаться с образованием смолы, лигнинового угля, жидких и газообразных продуктов, то есть гидролизный лигнин состоит из комплекса веществ, различных по своему химическому составу; В него входит измененный полимеризованный собственно лигнин, полисахариды, минеральные и органические кислоты, смолы, воски, жиры, азотистые соединения, зольные элементы и другие продукты. Lignin is a natural polymer that is practically insoluble in organic solvents and in water, and when heated, it can decompose to form tar, lignin coal, liquid and gaseous products, that is, hydrolysis lignin consists of a complex of substances that are different in chemical composition; It includes modified polymerized lignin itself, polysaccharides, mineral and organic acids, resins, waxes, fats, nitrogen compounds, ash elements and other products.

Гидролизный лигнин на заводах вырабатывается из различного сыpья. в том числе из древесины хвойных деревьев, лиственных пород и камыша, а также из отходов сельскохозяйственных отходов растений (подсолнечника, кукурузы). Hydrolytic lignin in factories is produced from various raw materials. including from coniferous wood, hardwood and reeds, as well as from waste agricultural waste products of plants (sunflower, corn).

В настоящее время на свалках (в отвалах) накопился гидролизный лигнин, утилизация которого до сих пор не решена. Только 35% его используется рационально. Между тем ежегодно при химической переработке растительного сырья методом гидролиза предприятиями страны вырабатывается на свалку свыше 900 тысяч тонн гидролизного лигнина, в том числе в Астраханском целлюлозно-картонном комбинате. За счет этого происходит накопление гидролизного лигнина на свалках. Гидролизный лигнин является малотоксичным продуктом и при введении в почву адсорбирует токсичные компоненты, очищая почву и обработанный глинистый буровой. Currently, hydrolysis lignin has accumulated in landfills (dumps), the disposal of which has not yet been resolved. Only 35% of it is used rationally. Meanwhile, annually, during the chemical processing of plant raw materials by hydrolysis, the country's enterprises produce over 900 thousand tons of hydrolysis lignin in a landfill, including in the Astrakhan pulp and cardboard mill. Due to this, there is an accumulation of hydrolysis lignin in landfills. Hydrolytic lignin is a low-toxic product and, when introduced into the soil, adsorbs toxic components, cleansing the soil and treated clay drilling.

Кроме того, он усиливает развитие групп азотобактеров и стимулирует биологическую активность. In addition, it enhances the development of azotobacter groups and stimulates biological activity.

2. Отработанный глинистый буровой раствор. 2. Spent clay drilling mud.

Для приготовления состава предлагается использовать отработанный глинистый буровой раствор, который образуется как отход из бурового раствора на водной основе. To prepare the composition, it is proposed to use spent clay drilling mud, which is formed as waste from a water-based drilling mud.

Глинистый буровой раствор на водной основе готовится путем диспергирования различных твердых и жидких веществ в воде. Он предназначен для очистки забоя от выбуренной породы и выноса ее на поверхность. Основными компонентами буровых растворов являются вода и глина. Для улучшения свойств буровых растворов к ним добавляются фосфаты, гипс, жидкое стекло, гумат натрия, гидролизованный полиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза, агароид (химический реагент из морских водорослей), щелочные реагенты (крахмальный, сульфитно-спиртовой барды, полифенол лесохимический) и др. добавки. A water-based clay mud is prepared by dispersing various solids and liquids in water. It is designed to clean the bottom of the cuttings and bring it to the surface. The main components of drilling fluids are water and clay. To improve the properties of drilling fluids, phosphates, gypsum, water glass, sodium humate, hydrolyzed polyacrylamide, carboxymethyl cellulose, agaroid (a chemical reagent from seaweed), alkaline reagents (starch, sulphite-alcohol stillage, forest chemical polyphenol) and other additives are added to them.

После использования бурового раствора для очистки забоя от выбуренной породы образуется отработанный буровой раствор, который содержит в своем составе щелочь и целый ряд ценных для растений питательных элементов, в том числе гумус (до 8,08%), подвижные формы (в мг/г) марганца (до 42,5); бора (до 1,46); меди (до 5,5); цинка (3,3), соединения, содержащие азот, углерод, кальций, фосфор и др. элементы. After using the drilling fluid to clean the bottom of the cuttings, a spent drilling fluid is formed, which contains alkali and a number of nutrients valuable to plants, including humus (up to 8.08%), mobile forms (in mg / g) manganese (up to 42.5); boron (up to 1.46); copper (up to 5.5); zinc (3.3), compounds containing nitrogen, carbon, calcium, phosphorus and other elements.

Отработанный глинистый буровой раствор может незначительно отличаться от исходного бурового раствора после его механической очистки. The spent clay mud may slightly differ from the original mud after mechanical cleaning.

Благодаря наличию в отработанном буровом растворе едкого натра при смешивании с гидролизным лигнином происходит частичное взаимодействие щелочи с продуктами гидролизного лигнина, позволяющее превращать некоторые продукты гидролизного лигнина в растворимые в воде ценные питательные элементы для растений. Образующийся состав для рекультивации из отработанного глинистого бурового раствора и гидролизного лигнина содержит не только ценные питательные вещества для растений, но и обладает вяжущими свойствами, что позволяет при внесении его в почву улучшать структуру почвы и повышать урожайность сельскохозяйственных культур. Due to the presence of caustic soda in the spent drilling fluid when mixed with hydrolysis lignin, a partial interaction of alkali with hydrolysis lignin products occurs, which allows the conversion of some hydrolysis lignin products into water-soluble valuable plant nutrients. The resulting composition for reclamation from spent clay drilling mud and hydrolysis lignin contains not only valuable plant nutrients, but also has astringent properties, which, when introduced into the soil, improves the soil structure and increases crop yields.

Отработанный глинистый буровой раствор является крупнотоннажным отходом, который ежегодно образуется только при бурении скважин на Астраханском газоперерабатывающем комплексе в количестве более 2 тысяч тонн. Spent clay drilling mud is a large-tonnage waste that is generated annually only when drilling wells at the Astrakhan gas processing complex in an amount of more than 2 thousand tons.

Состав готовят следующим образом: гидролизный лигнин смешивают в мешалке в течение 2 мин с отработанным буровым раствором в следующем соотношении, мас.%:
Гидролизный лигнин 40,6-45,3
Отработанный
глинистый буровой раствор 27,8- 31,3 Вода Остальное
Состав рекомендуется использовать не ранее, чем через сутки после его приготовления, путем заделки в пахотный слой почвы на глубину не менее 20 см в дозах 1,5-2,0 т/га таким же способом, как компоненты и навоз с помощью разбрасывателя минеральных удобрений.The composition is prepared as follows: hydrolysis lignin is mixed in a mixer for 2 min with spent drilling fluid in the following ratio, wt.%:
Hydrolysis lignin 40.6-45.3
Spent
clay mud 27.8- 31.3 Water Else
The composition is recommended to be used no earlier than a day after its preparation, by embedment in the arable layer of soil to a depth of not less than 20 cm in doses of 1.5-2.0 t / ha in the same way as components and manure using a fertilizer spreader .

Гидролизный лигнин является не растворимым в воде продуктом, но в результате химической обработки суспензией ОБР, содержащей в своем составе щелочь, в цепи макромолекул лигнина возникают активные функциональные группы по отношению к минералам, в результате этого лигнин приобретает способность частично растворяться в воде. При этом растворенная часть лигнина содержит питательные для растения вещества. Таким образом, из гидролизного лигнина и ОБР образуется состав, содержащий необходимые питательные элементы и обладающий вяжущими свойствами. Это позволяет при его внесении в почву улучшать ее агрегатное состояния, плодородие, т.е. состав становится пригодным для мелиоративных работ и может благоприятно влиять на свойства почвы, а следовательно, на урожайность сельскохозяйственных культур. Hydrolytic lignin is a water-insoluble product, but as a result of chemical treatment with an OBR suspension containing alkali, active functional groups with respect to minerals appear in the chain of lignin macromolecules, as a result of which lignin acquires the ability to partially dissolve in water. In this case, the dissolved part of lignin contains nutrients for the plant. Thus, a composition containing the necessary nutrients and astringent properties is formed from hydrolysis lignin and OBR. This allows, when introduced into the soil, to improve its state of aggregation, fertility, i.e. the composition becomes suitable for land reclamation and can favorably affect the properties of the soil, and therefore, the productivity of crops.

П р и м е р 1. В бетономешалку загружают отработанный буровой раствор (27,8% ), гидролизный лигнин (45,3%) и воду (26,9%), тщательно перемешивают в течение 2 мин до однородной массы. Полученный состав не ранее, чем через сутки вносится в почву дозе 1,0-2,0 т/га с помощью разбрасывателя минеральных удобрений с последующим перемешиванием с верхним слоем почвы на глубину 20 см. PRI me R 1. Into a concrete mixer load the used drilling fluid (27.8%), hydrolysis lignin (45.3%) and water (26.9%), mix thoroughly for 2 min until a homogeneous mass. The resulting composition is not earlier than one day later introduced into the soil at a dose of 1.0-2.0 t / ha using a spreader of mineral fertilizers, followed by mixing with the topsoil to a depth of 20 cm.

П р и м е р 2. В бетономешалку загружают обработанный буровой раствор (29,5%), гидролизный лигнин (43,2%) и воду (27,3), тщательно перемешивают в течение 2 мин до однородной массы. Полученный состав не ранее, чем через сутки вносится в почву в дозе 1,0-2,0 т/га с помощью разбрасывателя минеральных удобрений с последующим перемешиванием с верхним слоем почвы на глубину 20 см. PRI me R 2. Into a concrete mixer load the treated drilling fluid (29.5%), hydrolysis lignin (43.2%) and water (27.3), mix thoroughly for 2 minutes until a homogeneous mass. The resulting composition is not earlier than a day later applied to the soil at a dose of 1.0-2.0 t / ha using a mineral fertilizer spreader, followed by mixing with the topsoil to a depth of 20 cm.

П р и м е р 3. В бетономешалку загружают отработанный буровой раствор (31,3% ), гидролизный лигнин (40,6%) и воду )28,1%), тщательно перемешивают в течение 2 мин до однородной массы. Полученный состав не ранее, чем через сутки вносится в почву в дозе 1,0-2,0 т/га с помощью разбрасывателя минеральных удобрений с последующим перемешиванием с верхним слоем почвы на глубину 20 см. PRI me R 3. Into a concrete mixer load the used drilling fluid (31.3%), hydrolysis lignin (40.6%) and water) 28.1%), mix thoroughly for 2 minutes until a homogeneous mass. The resulting composition is not earlier than a day later applied to the soil at a dose of 1.0-2.0 t / ha using a mineral fertilizer spreader, followed by mixing with the topsoil to a depth of 20 cm.

Вегетационные опыты по выращиванию растений (ячменя, пшеницы и сорго) проводились в сосудах высотой 13-18 см, диаметром 30 см и площадью 380-850 см². Для дренажа использовался просеянный гравий. Сосуды заполняли почвой, обработанной приготовленным составом, и почвой без предварительной обработки составом (контроль), сеяли семена и покрывали тонким слоем песка. Для выращивания растений в сосудах их помещали в комнате или во дворе при положительных температурах, периодически осуществляя полив водой. Результаты вегетационных опытов приведены в табл.1.Vegetation experiments on growing plants (barley, wheat and sorghum) were carried out in vessels 13-18 cm high, 30 cm in diameter and 380-850 cm ^{2 in area} . Sifted gravel was used for drainage. The vessels were filled with soil treated with the prepared composition and soil without preliminary treatment with the composition (control), seeds were sown and covered with a thin layer of sand. To grow plants in vessels, they were placed in a room or in the yard at positive temperatures, periodically watering. The results of vegetation experiments are given in table 1.

Из приведенных в табл.1 данных можно сделать вывод, что уже в начальный период роста и развития растений наблюдается стимулирующее влияние приготовленного и внесенного в почву состава по предлагаемому способу из отработанного глинистого бурового раствора и гидролизного лигнина по сравнению с контролем (без внесенного в почву состава). Состав оказывает положительное влияние на высоту растений, вес зеленой и воздушно-сухой массы, содержание хлорофилла, а также на содержание органической части растений и золы. From the data given in Table 1, it can be concluded that already in the initial period of plant growth and development, a stimulating effect of the prepared and incorporated into the soil composition according to the proposed method from spent clay drilling mud and hydrolysis lignin is observed in comparison with the control (without the composition introduced into the soil) ) The composition has a positive effect on the height of plants, the weight of green and air-dry mass, the content of chlorophyll, as well as on the content of the organic part of plants and ash.

Проведенные в 1990 г. полевые опыты по выращиванию сорго на опытных делянках при внесении предлагаемого состава позволили повысить урожайность зерна сорго до 43%. Field experiments conducted in 1990 on the cultivation of sorghum in experimental plots with the introduction of the proposed composition allowed to increase the yield of sorghum grain to 43%.

В 1991 г. также были проведены полевые опыты по выращиванию травосмеси на делянках, на которых был внесен состав в почву, приготовленный из отработанного глинистого бурового раствора и гидролизного лигнина. In 1991, field experiments were also conducted on the cultivation of grass mixtures in the plots, on which the composition was introduced into the soil prepared from spent clay drilling mud and hydrolysis lignin.

При этом урожайность травосмеси на отработанных данным составом делянках повысилась до 25,7% по сравнению с контролем (без внесения состава). At the same time, the yield of the grass mixture on the plots used by this composition increased to 25.7% compared to the control (without adding the composition).

Содержание водопрочных агрегатов определяли по методике Саввинова, а коэффициент фильтрации - по методике Дюшофура. Результаты влияния предлагаемого состава по сравнению с известным (прототипом) и контролем на коэффициент фильтрации песчаной и супесчаной почв приведены в табл.2, а на содержание водопрочных агрегатов - в табл.3. The content of water-resistant aggregates was determined by the Savvinov method, and the filtration coefficient was determined by the Duchofur method. The results of the influence of the proposed composition in comparison with the known (prototype) and control on the filtration coefficient of sandy and sandy loamy soils are given in table 2, and on the content of water-resistant aggregates in table 3.

Из данных, приведенных в табл.2 и 3, видно, что внесение предлагаемого состава позволяет повысить содержание водопрочных агрегатов и снизить коэффициент фильтрации почвы не только по сравнению с контролем, но и по сравнению с известным составом (прототипом). Кроме того, если при внесении в почву известного состава (прототипа) урожайность ячменя на зерно составила 23-28% (табл. 4), то при корневой подкормке сорго предлагаемым составом урожайность серно на зерно повысилась до 34% (табл.5), а при внесении в почву - на 43%. From the data given in tables 2 and 3, it can be seen that the introduction of the proposed composition can increase the content of water-resistant aggregates and reduce the filtration coefficient of the soil not only in comparison with the control, but also in comparison with the known composition (prototype). In addition, if, when a known composition (prototype) was introduced into the soil, the yield of barley for grain was 23-28% (Table 4), then with root feeding of sorghum with the proposed composition, the yield of sulfur from grain increased to 34% (Table 5), and when applied to the soil - by 43%.

Claims

COMPOSITION FOR SOIL RECULTIVATION, containing spent clay drilling mud and an additive, characterized in that, in order to increase the yield of crops by improving the soil structure by increasing the content of water-resistant aggregates and lowering the soil filtration coefficient, it contains hydrolysis lignin as an additive in the following ratio components, wt.%:
Spent clay mud 27.8 - 31.3
Hydrolysis lignin 40.6 - 45.3
Water Else