RU2209195C2

RU2209195C2 - Method of preventing conglomeration of lime fertilizers

Info

Publication number: RU2209195C2
Application number: RU2001112221/12A
Authority: RU
Inventors: ков В.В. Кор; В.В. Коряков; А.Ф. Шишкин; Л.Ю. Лукин; А.А. Телевинов
Original assignee: Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2003-07-27

Abstract

FIELD: mineral fertilizers. SUBSTANCE: conglomeration of lime fertilizers is prevented by mixing chalk with additional component, in particular synthetic calcium carbonate in amount 10-20%. EFFECT: retained flowability of lime fertilizer when introduced into ground under elevated moisture conditions in warm season. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве и хранении известковых удобрений для проведения химической мелиорации кислых почв. The invention relates to agriculture and can be used in the production and storage of lime fertilizers for chemical reclamation of acidic soils.

При выполнении работ по известкованию почв большое значение имеет сохраняемость сыпучести вносимых материалов, на использовании которой основана вся технология применения твердых удобрений. When performing work on liming soils, the preservation of the flowability of the applied materials is of great importance, on the use of which the whole technology of using solid fertilizers is based.

При работе по перевалочной технологии, когда мелиоранты некоторое время хранятся на краю поля в буртах под открытым небом, возможно их переувлажнение атмосферными осадками и вследствие этого ухудшение физико-механических свойств и сыпучести материала. When using transshipment technology, when reclamants are stored for some time on the edge of the field in open-air piles, it is possible to overmoisten them with atmospheric precipitation and, as a result, worsen physical and mechanical properties and flowability of the material.

Известен мелиорант для кислых почв - мел природный, кормовой и дробленый (ТУ-5743-033-10616802-99). Known ameliorant for acidic soils - natural, fodder and crushed chalk (TU-5743-033-10616802-99).

Мел - рыхлая слабосцементированная карбонатная порода осадочного происхождения. Прочность мела от 1 до 20 МПа, размер зерен мела 0,25-0,5 мм. Для мела характерна высокая открытая пористость, которая составляет 40-50% объема частиц, и вследствие этого высокая гигроскопичность [1]. Меловая мука слеживается в бункерах. Под воздействием атмосферных осадков в теплое время года молотый мел превращается в тестообразную мягкую массу и теряет сыпучесть, а при последующем высыхании цементируется и становится непригодным для внесения в почву [2, 3]. Природный мел по своим химическим свойствам относится к мелиорантам высшей категории, однако применять его для нейтрализации кислотности почв в виде меловой муки без соответствующей обработки не рекомендуется [3]. Chalk is a loose, weakly cemented carbonate rock of sedimentary origin. The chalk strength is from 1 to 20 MPa, the grain size of the chalk is 0.25-0.5 mm. Chalk is characterized by high open porosity, which makes up 40-50% of the particle volume, and, as a result, high hygroscopicity [1]. Cretaceous flour is caked in bunkers. Under the influence of precipitation in the warm season, ground chalk turns into a doughy soft mass and loses its flowability, and upon subsequent drying it cements and becomes unsuitable for soil application [2, 3]. According to its chemical properties, natural chalk belongs to ameliorants of the highest category, but it is not recommended to use it to neutralize the acidity of soils in the form of chalk flour without appropriate treatment [3].

Известен способ предотвращения от слеживаемости, обеспечивающий сохранение сыпучести мела, предусматривающий получение гранулированного удобрения из меловой суспензии в распылительной сушилке при температуре 500-700^oС [1]. Гранулы имеют требуемую водоустойчивость, внесение при повышенной влажности не вызывает затруднения.A known method of preventing caking, ensuring the preservation of flowability of chalk, providing for the preparation of granular fertilizer from a chalk suspension in a spray dryer at a temperature of 500-700 ^o [1]. Granules have the required water resistance, application at high humidity does not cause difficulties.

Однако данная технология требует наличия сложной производственной линии с высоким потреблением энергии. Изготовленное известковое удобрение непригодно для хранения под открытым небом. Мел отличается низкой морозостойкостью, в случае неоднократного замораживания и оттаивания гранулы мела распадаются на частицы размером до 0,01 мм, что повышает гигроскопичность и слеживаемость мела [3]. However, this technology requires a sophisticated production line with high energy consumption. Manufactured lime fertilizer is not suitable for outdoor storage. The chalk is characterized by low frost resistance, in the case of repeated freezing and thawing, the chalk granules disintegrate into particles up to 0.01 mm in size, which increases the hygroscopicity and caking of the chalk [3].

Известен способ снижения слеживаемости мела путем добавления к нему в процессе размола небольшого количества поверхностно-активных веществ (ПАВ) (принят за прототип) [4]. Применяемые поверхностно-активные вещества, обволакивая частицы мела, изменяют величину поверхностного натяжения пленочной воды и уменьшают силу внутреннего трения, что приводит к снижению гигроскопичности и слеживаемости материала. A known method of reducing the caking of chalk by adding to it during the grinding process a small amount of surface-active substances (surfactants) (adopted as a prototype) [4]. The surfactants used, enveloping the chalk particles, change the surface tension of the film water and reduce the force of internal friction, which leads to a decrease in the hygroscopicity and caking of the material.

Недостатком способа является необходимость усложнения технологического процесса с целью получения молотого мела. Кроме того, наличие поверхностно-активных веществ меняет естественное осмотическое давление в корнеобитаемом слое почвы, что ведет к изменению поступления ионов в системе почва - растения. Применяемые ПАВ не являются известьсодержащими материалами и их наличие в мелиоранте нежелательно. The disadvantage of this method is the need to complicate the process in order to obtain ground chalk. In addition, the presence of surfactants changes the natural osmotic pressure in the root layer of the soil, which leads to a change in the influx of ions in the soil – plant system. The surfactants used are not lime-containing materials and their presence in the reclamation agent is undesirable.

Изобретение решает задачу улучшения эксплуатационных свойств известкового удобрения, сохранение его сыпучести при внесении в почву в условиях повышенной влажности в теплое время года. The invention solves the problem of improving the operational properties of lime fertilizer, maintaining its flowability when applied to the soil in conditions of high humidity in the warm season.

Это достигается тем, что в способе предотвращения от слеживаемости известковых удобрений путем смешивания мела с дополнительным компонентом согласно изобретению в качестве дополнительного компонента используют карбонат кальция химического синтеза в количестве 10÷20 вес.%. This is achieved by the fact that in the method of preventing caking of lime fertilizers by mixing chalk with an additional component according to the invention, calcium carbonate of chemical synthesis in an amount of 10 ÷ 20 wt.% Is used as an additional component.

Карбонат кальция химического синтеза (КК), получаемый на предприятиях ОАО "Минудобрения" (ТУ-113-03-22-03-88), имеет очень тонкий гранулометрический состав (остаток на сите 0,1 мм менее 1%) и в отличие от природного мела представлен плоскими кристаллами со скользкими поверхностями. Он не гигроскопичен, не слеживается, обладает высокой удельной поверхностью и влагоемкостью [2, 5, 6] и при хранении в условиях высокой влажности сохраняет сыпучесть до значений, равных предельной полевой влагоемкости. При влажности до 1,5% карбонат кальция химического синтеза обладает свойствами пылевидных мелиорантов, сильно пылит при внесении машинами пневматического типа. При влажности от 10 до 22% переходит из рассыпчатого в слабовязкое состояние, сохраняя сыпучесть до полного насыщения влагой. При влажности, превышающей капиллярную влагоемкость, мелиорант приобретает свойства тиксотропности (расслаивается при перевозках и внесении, а при увлажнении атмосферными осадками мелиорант в основании буртов начинает растекаться). Chemical synthesis calcium carbonate (CC) obtained at the Minudobreniya OJSC enterprises (TU-113-03-22-03-03-88) has a very fine particle size distribution (the residue on the sieve is 0.1 mm less than 1%) and, unlike Natural chalk is represented by flat crystals with slippery surfaces. It is not hygroscopic, does not cake, has a high specific surface and moisture capacity [2, 5, 6] and, when stored in high humidity conditions, maintains flowability to values equal to the maximum field moisture capacity. At a moisture content of up to 1.5%, calcium carbonate of chemical synthesis has the properties of pulverized ameliorants, it is very dusty when applied by pneumatic machines. At a moisture content of 10 to 22%, it passes from friable to slightly viscous state, while maintaining flowability until it is completely saturated with moisture. At humidity exceeding capillary moisture capacity, the ameliorant acquires thixotropic properties (it stratifies during transportation and application, and when moistened with atmospheric precipitation, the ameliorant begins to spread at the base of the shoulders).

Мельчайшие кристаллы карбоната кальция химического синтеза со скользкими гидрофобными поверхностями способны обволакивать частицы природного мела и образовывать вокруг них тонкие оболочки, предохраняющие смесь от цементирования и слеживаемости, при сохранении рассыпчатости материала при высоких уровнях влажности, а также препятствуют слипанию мела в комки. При переувлажнении мелиорант не растекается в нижних слоях буртов. The smallest crystals of calcium carbonate chemical synthesis with slippery hydrophobic surfaces can envelop the particles of natural chalk and form thin shells around them, protecting the mixture from cementation and caking, while maintaining the friability of the material at high humidity levels, and also prevent the sticking of chalk into lumps. With waterlogging, the ameliorant does not spread in the lower layers of the shoulders.

Мелиорант, включающий природный молотый мел и карбонат кальция химического синтеза, обладает преимуществом перед исходными компонентами по физико-механическим и технологическим свойствам (не пылит, не слеживается, при хранении в поле без укрытия увлажненная атмосферными осадками смесь, подсыхая, восстанавливает свои первоначальные свойства хорошей сыпучести). An ameliorant, including natural ground chalk and chemical synthesis calcium carbonate, has an advantage over the initial components in terms of physical, mechanical and technological properties (does not dust, does not cake, when stored in a field without shelter, the mixture moistened by atmospheric precipitation, drying up, restores its original properties as a good flowability )

Предлагаемое техническое решение поясняется примерами конкретного выполнения. The proposed technical solution is illustrated by examples of specific performance.

Технологические свойства двухкомпонентного известкового мелиоранта изучались в модельных опытах и в производственных условиях. Исследовались такие технологические свойства, как сыпучесть и рассыпчатость после высыхания, липкость. При выполнении исследований применялся карбонат кальция химического синтеза, получаемый на Россошанском ОАО "Минудобрения", и мел сухомолотый Острогожского карьера Воронежской области. The technological properties of a two-component lime reclamant were studied in model experiments and in production conditions. We studied technological properties such as friability and friability after drying, stickiness. When carrying out the studies, chemical synthesis calcium carbonate obtained at the Rossoshanskoye Mineral Fertilizer OJSC and dry-ground chalk of the Ostrogozhsky quarry of the Voronezh region were used.

Физико-механические свойства смесей молотого мела с карбонатом кальция химического синтеза изучали в лабораторно-модельных и полевых опытах. The physicomechanical properties of mixtures of ground chalk with chemical calcium carbonate were studied in laboratory model and field experiments.

Смеси готовили путем механического перемешивания исходных компонентов в тукосмесительной камере при помощи шнека с переменным шагом и диаметром. Хранили смеси в буртах под открытым небом, с апреля по октябрь, и в герметически закрытых полиэтиленовых мешках по 40 кг. Mixtures were prepared by mechanical mixing of the starting components in a mixing chamber using a screw with a variable pitch and diameter. The mixtures were stored in open piles, from April to October, and in hermetically sealed plastic bags of 40 kg each.

По общепринятым методикам определяли слеживаемость, комкуемость, зависание, рассеиваемость, буртуемость смесей. Слеживаемость и сыпучесть определяли по методикам НИУИФ с применением эктензометра ЭТ-5 и установки для определения относительной сыпучести минеральных удобрений конструкции ВИСХОМ [7, 8, 9] . Определение липкости проводили по методу Качинского Н.А. [10], влажность по ГОСТ 20851.4-75. According to generally accepted methods, caking, lumping, hovering, dispersibility, and burtability of mixtures were determined. Traceability and flowability were determined by the NIUIF methods using an ET-5 ectensometer and an installation for determining the relative flowability of mineral fertilizers of the VISKHOM design [7, 8, 9]. The stickiness was determined according to the method of N. Kaczynski [10], humidity according to GOST 20851.4-75.

Смеси молотого мела с карбонатом кальция готовили с шагом в 5 вес.%, при влажности материала от 10 до 30% с шагом в 1%. Mixtures of ground chalk with calcium carbonate were prepared in increments of 5 wt.%, With a moisture content of 10 to 30% in increments of 1%.

Степень слеживаемости мелиоранта после увлажнения и последующего высыхания оценивалась по величине разрушающего напряжения брикета, выраженной в кг/см² по методике НИУИФ.The degree of caking of the meliorant after wetting and subsequent drying was estimated by the value of the breaking stress of the briquette, expressed in kg / cm ² according to the NIUIF method.

Результаты исследований приведены в таблице. The research results are shown in the table.

Опыты показали, что добавление карбоната кальция химического синтеза к молотому мелу в количестве 10-20 вес.% устраняет цементацию мелиоранта и образующийся после дождей уплотненный сверху слой бурта легко рассыпается в мелкие комки размером 1-5 мм под воздействием механических нагрузок. При погрузке и транспортировке материала слежавшийся слой разрушается под действием усилия в 0,14-0,19 кг/см².The experiments showed that the addition of calcium synthesis carbonate of chemical synthesis to ground chalk in an amount of 10-20 wt.% Eliminates amelioration cementation and the coarse layer formed after rains easily crumbles into small lumps of 1-5 mm in size under the influence of mechanical loads. When loading and transporting material, the caked layer is destroyed under the action of a force of 0.14-0.19 kg / cm ² .

Молотый мел является пассивно сыпучим материалом, у которого связь между отдельными частицами обусловлена не только трением, но и сцеплением. При увлажнении проявляется свойство материала к агрегатированию [11]. Ground chalk is a passively loose material in which the bond between the individual particles is caused not only by friction, but also by adhesion. When moistened, the property of the material to aggregate is manifested [11].

При рассеве мелиорантов большое значение имеет сыпучесть и подвижность, которая обусловлена силами сцепления и внутреннего трения материала. When screening ameliorants flowability and mobility, which is due to the forces of adhesion and internal friction of the material, are of great importance.

При влажности выше 15% молотый мел имеет тенденцию к образованию комков различной величины, которые нарушают технологический процесс рассева материала. При влажности 18-19% мел превращается в сплошной вязкий ком и становится непригодным для механизированного внесения в почву. At humidity above 15%, ground chalk tends to form lumps of various sizes, which disrupt the process of sieving the material. At a moisture content of 18-19%, the chalk turns into a continuous viscous lump and becomes unsuitable for mechanized application to the soil.

Сыпучесть мела резко снижается практически до нуля в интервале влажности в 16-19%. У карбоната кальция химического синтеза сохраняется технологическая сыпучесть вплоть до полного насыщения влагой, но при влажности выше 18% при динамических нагрузках (встряхивании), при транспортировке и внесении происходит расслаивание материала, делающее его непригодным для внесения. The flowability of chalk sharply decreases to almost zero in the humidity range of 16-19%. The chemical synthesis of calcium carbonate retains technological flowability until it is completely saturated with moisture, but at a moisture content higher than 18% under dynamic loads (shaking), during transportation and application, the material delaminates, making it unsuitable for application.

Сыпучесть мелиоранта значительно изменяется в зависимости от процентного состава смеси. В таблице приведены данные по относительной сыпучести, выраженные в процентах к сыпучести карбоната кальция химического синтеза при влажности в 8%, когда материал переходит из пылевидного состояния в слабопылящее. Сыпучесть карбоната кальция при данных условиях составляет 312-315 кг/см². Относительная сыпучесть молотого мела в интервале влажности 16-19% резко снижается от 28 до 6%. Материал при таком состоянии непригоден для внесения в почву. Сыпучесть наиболее сильно возрастает при увеличении содержания в смеси карбоната кальция химического синтеза до 15 вес.% и мелиорант восстанавливает хорошие технологические свойства и способность к рассеву. Дальнейшее увеличение содержания карбоната кальция в смеси незначительно повышает сыпучесть смеси.The flowability of ameliorant varies significantly depending on the percentage composition of the mixture. The table shows the data on the relative flowability, expressed as a percentage of the flowability of the chemical synthesis calcium carbonate at a moisture content of 8%, when the material changes from a dusty state to a low-dusting one. The flowability of calcium carbonate under these conditions is 312-315 kg / cm ² . The relative flowability of ground chalk in the moisture range of 16-19% sharply decreases from 28 to 6%. Material in this condition is unsuitable for application to the soil. The flowability increases most with an increase in the content of chemical synthesis calcium carbonate mixture to 15 wt.% And the ameliorant restores good technological properties and the ability to sift. A further increase in the content of calcium carbonate in the mixture slightly increases the flowability of the mixture.

При рассеве известковых удобрений в почву разбрасывателями центробежного типа большое значение имеет снижение липкости материала и устранение налипания мелиоранта на детали и узлы установок. When sieving calcareous fertilizers into the soil by centrifugal spreaders, it is of great importance to reduce the stickiness of the material and eliminate the accumulation of ameliorant on parts and units of plants.

В проведенных исследованиях молотый мел при влажности в 15-19% вследствие налипания зависает на узлах разбрасывателя удобрений. Карбонат кальция химического синтеза сохраняет невысокие значения липкости вплоть до полного насыщения влагой и не налипает на металлические поверхности установок. In the studies performed, ground chalk at a moisture content of 15-19% due to sticking hangs on the nodes of the fertilizer spreader. Chemical synthesis calcium carbonate retains low stickiness values until it is completely saturated with moisture and does not adhere to the metal surfaces of plants.

При добавлении к молотому мелу карбоната кальция химического синтеза происходит снижение липкости материала и, при содержании в смеси карбоната кальция выше 15% материал полностью ссыпается с дисков и не зависает на узлах и деталях установок. When chemical synthesis is added to the ground chalk of calcium carbonate, the stickiness of the material decreases and, when the content of calcium carbonate in the mixture is above 15%, the material is completely poured from the disks and does not hang on the units and parts of the plants.

Молотый мел в интервалах влажности 16-19% комкуется и имеет низкие показатели равномерности рассева (68-52%). Карбонат кальция при данной влажности находится в порошковидном состоянии и равномерность его рассева вследствие этого не соответствует техническим условиям. Наиболее высокие показатели равномерности рассева отмечены при содержании в молотом меле карбоната кальция химического синтеза в количестве 15%. В этом случае равномерность рассева обусловлена тем, что материал находится в слабоагрегатированном состоянии с размером комков от 1 до 3 мм. Ground chalk in moisture ranges of 16-19% crumbles and has low sieving uniformity (68-52%). Calcium carbonate at a given humidity is in a powder state and the uniformity of its sieving as a result of this does not meet the technical conditions. The highest sieving uniformity was noted when the content of chemical synthesis calcium carbonate in ground chalk was 15%. In this case, the sieving uniformity is due to the fact that the material is in a weakly aggregated state with lump size from 1 to 3 mm.

Дальнейшее повышение содержание карбоната кальция в смеси более 30 вес.% полностью снимает агрегатированность материала и смесь переходит в порошкообразное рассыпчатое состояние. Но при этом ухудшается равномерность рассеиваемости мелиоранта. A further increase in the content of calcium carbonate in the mixture of more than 30 wt.% Completely removes the aggregation of the material and the mixture passes into a powdery friable state. But at the same time, the uniformity of dispersion of the ameliorant worsens.

На чертеже представлен график зависимости равномерности рассева мелиоранта по поверхности почвы разбрасывателем центробежного типа от влажности материала для смесей с различным процентным соотношением карбоната кальция. The drawing shows a graph of the uniformity of the screening of ameliorant over the soil surface with a centrifugal spreader on the moisture content of the material for mixtures with different percentages of calcium carbonate.

Таким образом, выбор указанного в формуле изобретения процентного содержания карбоната кальция химического синтеза в известковом удобрении обоснован достижением таких физико-механических свойств мелиоранта, наличие которых определяет равномерность рассева материала по поверхности почвы в соответствии с требованиями технологических условий. Thus, the choice of the percentage of calcium carbonate chemical synthesis indicated in the claims in the lime fertilizer is justified by the achievement of such physical and mechanical properties of the ameliorant, the presence of which determines the uniformity of sieving of the material over the soil surface in accordance with the requirements of technological conditions.

Источники информации
1. Зощук Н.И., Ильин В.И., Рахимбаев Ш.М. Совершенствование технологии производства удобрений из мела // Строительные материалы. - 1981, 10, с. 15-16.Sources of information
1. Zoshchuk N.I., Ilyin V.I., Rakhimbayev Sh.M. Improving the technology for the production of fertilizers from chalk // Building materials. - 1981, 10, p. 15-16.

2. Величко В.А., Кузьмич М.А. Промышленные отходы как известьсодержащие мелиоранты // Химия в с.-х. - 1986, 5, с.14-19. 2. Velichko V.A., Kuzmich M.A. Industrial waste as lime-containing ameliorants // Chemistry in Agricultural - 1986, 5, pp. 14-19.

3. Богомазов Н.П., Черкашин С.М., Мясников Н.Ф., Иванов Н.С., Балес А.А. Комплексные меловые удобрения // Химия в с.-х. 1997. 3. Bogomazov N. P., Cherkashin S. M., Myasnikov N. F., Ivanov N. S., Bales A. A. Complex chalk fertilizers // Chemistry in S.-kh. 1997.

4. Поляк А.М., Маркина А.Я. К вопросу о слеживаемости молотого мела // Химия в с.-х. -1970, 5, с.25-26. 4. Polyak A.M., Markina A.Ya. To the question of the caking properties of ground chalk // Chemistry in S.-kh. -1970, 5, p. 25-26.

5. Аканова Н. И. , Шильников И.А., Кирпичников Н.А., Никифорова М.В. Кальцийсодержащие отходы источник известковых удобрений // Химия в с.-х. 1996, 6, с.17-18. 5. Akanova N.I., Shilnikov I.A., Kirpichnikov N.A., Nikiforova M.V. Calcium-containing waste source of lime fertilizers // Chemistry in agricultural 1996, 6, pp. 17-18.

6. Шиян П.Н., Васильев В.Г., Кураков В.И., Гельфанд И.Р., Савельев А.А. Новое известковое удобрение // Химия в с.-х. -1993, 6, с.13. 6. Shiyan P.N., Vasiliev V.G., Kurakov V.I., Gelfand I.R., Savelyev A.A. New calcareous fertilizer // Chemistry in S.-kh. -1993, 6, p. 13.

7. Кувшинников И. М. , Малоносов Н.Л. Метод определения слеживаемости минеральных удобрений // Химия в с.-х. - 1976, с.27-31. 7. Kuvshinnikov I. M., Malonosov N. L. A method for determining the caking properties of mineral fertilizers // Chemistry in S.-kh. - 1976, p. 27-31.

8. Щербаков А.М., Кругляков М.Л., Бурмистрова М.Ф. Физико-механические свойства минеральных удобрений // Химия в с.-х. - 1965, 9, с.17-25. 8. Scherbakov A.M., Kruglyakov M.L., Burmistrova M.F. Physico-mechanical properties of mineral fertilizers // Chemistry in S.-kh. - 1965, 9, p. 17-25.

9. Пестов Н.А. Физико-механические свойства зернистых и порошкообразных химических продуктов. - Изд.: АН СССР, 1947. 9. Pestov N.A. Physico-mechanical properties of granular and powdery chemical products. - Publisher: AN SSSR, 1947.

10. Практикум по почвоведению. Ред. Кауричев И.С. - М.: Агропромиздат. 1986, с.129. 10. Workshop on soil science. Ed. Kaurichev I.S. - M .: Agropromizdat. 1986, p. 129.

11. Мамаева А. М., Дубовая В.К. Оптимальная степень увлажнения сыпучих материалов // Химия в с.-х. 1974, 7, с.32-33. 11. Mamaev A.M., Dubovaya V.K. The optimum degree of moistening of bulk materials // Chemistry in S.-kh. 1974, 7, p. 32-33.

Claims

The way to prevent caking lime fertilizers by mixing chalk with an additional component, characterized in that as an additional component using calcium carbonate chemical synthesis in an amount of 10 ÷ 20 wt.%.