RU2479559C2 - Method of producing granular organomineral nano-fertilisers - Google Patents
Method of producing granular organomineral nano-fertilisers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479559C2 RU2479559C2 RU2011119004/14A RU2011119004A RU2479559C2 RU 2479559 C2 RU2479559 C2 RU 2479559C2 RU 2011119004/14 A RU2011119004/14 A RU 2011119004/14A RU 2011119004 A RU2011119004 A RU 2011119004A RU 2479559 C2 RU2479559 C2 RU 2479559C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wmd
- mineral
- omu
- mixture
- mineral components
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения гранулированных органо-минеральных наноудобрений. The invention relates to a method for producing granular organic-mineral nanofertilizers.
Большинство современных разработок в области технологий получения гранулированных удобрений направлены на повышение эффективности удобрений за счет сбалансированности их состава, а также - за счет модификации структуры, приводящей к возникновению пролонгированности действия и рост-стимулирующего эффекта [О.С.Безуглова. Удобрения и стимуляторы роста. Ростов-на-Дону. 2002 г.].Most modern developments in the field of technologies for producing granular fertilizers are aimed at increasing the efficiency of fertilizers by balancing their composition, as well as by modifying the structure, which leads to a prolonged action and growth-stimulating effect [O.S. Bezuglova. Fertilizers and growth stimulants. Rostov-on-Don. 2002].
Особый интерес в этом отношении представляют органо-минеральные удобрения (ОМУ) с использованием в качестве органической компоненты гуминовых веществ (ГВ) различного происхождения: водорастворимых солей гуминовых кислот (гуматов), торфа, сапропелей, бурого угля, отходов животноводства [заявка на патент РФ №2000131688, МПК 7688, МПК7 C05G 5/00, C05C 9/00, C05B 19/00; патент РФ №2184102, МПК7 С05 F3/00, C05G 3/04; заявка на патент РФ №20011118759, МПК7 С05 F 11/02, заявка на патент РФ №2002106256, МПК7 С05 F 11/02, заявка на патент РФ №2002118471, МПК7 C05F 11/02, патент US №US-2009/0126432 МПК7 C05G 1/00, патент FBR №2307678, МПК7 C05F 11/02]. Установлено, что такие ОМУ, содержащие в своем составе наноструктуры, обладают повышенной эффективностью [патент РФ №2104988, МПК6 МПК7 C05F 11/02, заявка на патент РФ №971000360, Егоров Н.П. и др. Разработка и проведение экспериментальной оценки эффективности применения в растениеводстве новых видов удобрений, полученных с использованием нанотехнологий, suev@ nnov.ru.20.09.08].Of particular interest in this regard are organic-mineral fertilizers (OMU) using as an organic component humic substances (HV) of various origins: water-soluble salts of humic acids (humates), peat, sapropels, brown coal, animal waste [patent application of the Russian Federation No. 2000131688, IPC 7688, IPC 7 C05G 5/00, C05C 9/00, C05B 19/00; RF patent No. 2184102, IPC 7 C05 F3 / 00, C05G 3/04; RF patent application No. 2001118759, IPC 7 C05 F 11/02, RF patent application No. 2002106256, IPC 7 C05 F 11/02, RF patent application No. 2002118471, IPC 7 C05F 11/02, US patent No. US-2009 / 0126432 IPC 7
В патентной литературе описаны способы получения ОМУ, представляющих собой наноматериалы.The patent literature describes methods for producing WMD, which are nanomaterials.
Например, получают поливинилацетатную или полиакриламидную полимерную пленку с инкапсулированными в нее ГВ [Егоров Н.П. и др. Разработка и проведение экспериментальной оценки эффективности применения в растениеводстве новых видов удобрений, полученных с использованием нанотехнологий, suev@nnov.ru.20.09.08].For example, a polyvinyl acetate or polyacrylamide polymer film is obtained with HS encapsulated in it [N. Egorov. et al. Development and conduct of an experimental assessment of the effectiveness of the application of new types of fertilizers in crop production using nanotechnology, suev@nnov.ru.20.09.08].
Недостатками данного способа является высокая стоимость продукта, несбалансированность состава: данное удобрение не содержит основных элементов минерального питания растений: азота, фосфора, и калия, поэтому при его применении необходимо вносить дополнительно другие удобрения, нетехнологичность применения в сельском хозяйстве.The disadvantages of this method is the high cost of the product, the imbalance of the composition: this fertilizer does not contain the basic elements of the mineral nutrition of plants: nitrogen, phosphorus, and potassium, therefore, when applying it, additional fertilizers must be added, and low-tech application in agriculture.
Известен простой способ получения органо-минерального наноудобрения с повышенной эффективностью, заключающийся в высокоэффективном размоле сухого карбамида и бурого угля [патент РФ №2104988, МПК6 C05F 11/02]. Микроструктура продукта размола представляет собой нанотрубки.There is a simple method for producing organic-mineral nanofertilizers with increased efficiency, which consists in highly efficient grinding of dry urea and brown coal [RF patent No. 2104988, IPC 6 C05F 11/02]. The microstructure of the grinding product is a nanotube.
Недостатками способа являются несбалансированность состава (продукт не содержит фосфора и калия), нетехнологичность применения и сложность хранения высокодисперсного порошка.The disadvantages of the method are the imbalance of the composition (the product does not contain phosphorus and potassium), low-tech application and the difficulty of storing highly dispersed powder.
Есть способ получения высокоэффективного гранулированного наноудобрения сбалансированного состава из наноразмерной эмульсии ГВ в растворе гидроксида натрия, карбамида, калийных и аммонийных солей (фосфатов, хлоридов, сульфатов) с последующей нейтрализацией и упариванием эмульсии, гранулированием в валковом грануляторе [патент №CN 10122510, C05G 5/00, № европейской заявки (ECLA) CN 20071000899 20070117].There is a method for producing highly effective granular nanofertilizers of balanced composition from nanoscale emulsion of HS in a solution of sodium hydroxide, urea, potassium and ammonium salts (phosphates, chlorides, sulfates), followed by neutralization and evaporation of the emulsion, granulation in a roll granulator [patent No. CN 10122510, C05 00, European application no. (ECLA) CN 20071000899 20070117].
К недостаткам способа относится многостадийность, высокая энергоемкость, применение агрессивных веществ: едкого натра, кислот, и - основной недостаток: при упаривании эмульсии наноразмерные комплексы агрегируются в более крупные, что снижает биологическую активность продукта.The disadvantages of the method include multi-stage, high energy consumption, the use of aggressive substances: sodium hydroxide, acids, and the main disadvantage: when the emulsion is evaporated, nanoscale complexes are aggregated into larger ones, which reduces the biological activity of the product.
Известен неэнергоемкий безотходный способ получения гранулированных ОМУ заданного состава, заключающийся в прессовании тукосмесей с влажностью 1-3% масс., состоящих из типового минерального азот-, фосфор- и калийсодержащего сырья и ГВ, выбранного из ряда: водорастворимые гуматы калия и натрия, торф, биогум в типовом роторном грануляторе формования (ГФР), наиболее близкий по технической сущности к заявляемому [патент РФ №2225382 МПК7 С05С 9/00, C05G 1/00].Known non-energy-intensive non-waste method for producing granular WMD of a given composition, which consists in pressing fertilizer mixtures with a moisture content of 1-3% by weight, consisting of a typical mineral nitrogen, phosphorus and potassium-containing raw materials and HS selected from the series: water-soluble humates of potassium and sodium, peat, biohum in a typical rotary molding granulator (GFR), the closest in technical essence to the claimed [RF patent No. 2225382 IPC 7 С05С 9/00, C05G 1/00].
Для получения гранул с улучшенными механическими характеристиками: статической прочностью гранул 3,1-3,9 МПа, неслеживающихся необходимо дополнительно вводить упрочняющие добавки - тальк, перлит, технический углерод в количестве 0,1-0,3% и гидрофобизирующую добавку - полиметилгидросилоксановую жидкость ГКЖ - 94 в количестве 0,04-0,4%.To obtain granules with improved mechanical characteristics: the static strength of granules 3.1-3.9 MPa, non-caking, it is necessary to additionally introduce reinforcing additives - talc, perlite, carbon black in an amount of 0.1-0.3% and a water-repellent additive - polymethylhydrosiloxane liquid GKZH - 94 in an amount of 0.04-0.4%.
Способ имеет следующие недостатки:The method has the following disadvantages:
- термобарический режим, обусловленный формой прессующего канала матрицы ГФР (цилиндр постоянного радиуса на входе и выходе), недостаточно жесткий: динамическое давление в зоне прессования не превышает 12 МПа и температура - 50-100°С в зависимости от состава и влажности смеси, поэтому наноразмерные структуры не образуются. Данные ОМУ не проявляют повышенной эффективности: рост-стимулирующий эффект не установлен, коэффициенты использования 64-75%;- the thermobaric regime due to the shape of the pressing channel of the GFR matrix (cylinder of constant radius at the inlet and outlet) is not hard enough: the dynamic pressure in the pressing zone does not exceed 12 MPa and the temperature is 50-100 ° C depending on the composition and humidity of the mixture, therefore, nanoscale no structures are formed. WMD data do not show increased efficiency: growth-stimulating effect has not been established, utilization rates 64-75%;
- нарастание прочности гранул на выходе из прессующих каналов матрицы ГФР происходит недостаточно быстро, поэтому для улучшения механических характеристик вводят упрочняющие и гидрофобизирующие добавки, что усложняет технологию и удорожает продукт;- the strength increase of the granules at the outlet of the pressing channels of the GFR matrix is not fast enough, therefore, to improve the mechanical characteristics, reinforcing and hydrophobizing additives are introduced, which complicates the technology and makes the product more expensive;
- способ не позволят использовать в качестве ГВ угли, которые являются самым доступным, дешевым, концентрированным по содержанию гуминовых кислот природным сырьем, так как без перевода их в высокодисперсное (<100 нм) состояние не могут поступать в корневую систему растений [А.А.Климова и др. Влияние гуминовых препаратов на ростовые процессы растений. В сб.: Научные труды Тюменского сельхозинститута. «Гуминовые препараты» т.XIV, сс.188, 189, 1971 г.].- the method will not allow the use of coals as HS, which are the most affordable, cheap, concentrated in terms of the content of humic acids natural raw materials, since without transferring them to a highly dispersed (<100 nm) state they cannot enter the root system of plants [A.A. Klimova et al. Effect of humic preparations on plant growth processes. In: Scientific works of the Tyumen Agricultural Institute. "Humic preparations" vol. XIV, pp. 188, 189, 1971].
Сущность предлагаемого изобретения - одностадийный малоэнергоемкий безотходный способ получения гранулированных органо-минеральных наноудобрений, включающий смешение сухих исходных минеральных компонентов, выбранных из ряда: карбамид, аммофос, диаммонийфосфат, фосфоритная мука, аммиачная селитра, суперфосфат, двойной суперфосфат, сульфат аммония, сульфат калия, хлорид калия, поташ; минеральных компонентов, содержащих микроэлементы: Mg, В, Mn, Zn, Cu, Ni, Со, Cr, Мо и ГВ; гранулирование и рассев гранул, отличающийся тем, что гранулирование проводят в роторном пресс-грануляторе (РПГ) в термобарическом режиме: давление в зоне прессования 20-35 МПа, температура 100-125°С, что приводит к протеканию механо-химических процессов с образованием наноразмерных комплексов ГВ с минеральными компонентами (от 100 до 10 нм), обладающих свойствами стимуляторов роста, пролонгированным действием и повышенной биоактивностью, сохраняющейся длительное время, так как биоактивные нанокомплексы, инкапсулированные в жесткую матрицу - гранулу ОМУ, не агрегируются; позволяет применять ГВ любого происхождения, в частности, уголь; введения упрочняющих и гидрофобизирующих добавок не требуется. Способ иллюстрируется рисунками и снимками (фиг.1-7). На фиг.1 приведена конструкция роторного пресс-гранулятора, в котором создается термобарический режим прессования, обеспечивающий достижение поставленной цели. Развитие нужного давления и температуры определяется формой прессующих фильер матрицы РПГ, имеющих конусную часть - зону предварительного сжатия. Всего матрица содержит 5200 прессующих фильер.The essence of the invention is a one-stage low-energy non-waste method for producing granular organic-mineral nanofertilizers, including mixing dry initial mineral components selected from the series: carbamide, ammophos, diammonium phosphate, phosphoric flour, ammonium nitrate, superphosphate, double ammonium sulfate, double superphosphate, potassium, potash; mineral components containing trace elements: Mg, B, Mn, Zn, Cu, Ni, Co, Cr, Mo and HS; granulation and sieving of granules, characterized in that the granulation is carried out in a rotary press granulator (RPG) in thermobaric mode: the pressure in the pressing zone is 20-35 MPa, the temperature is 100-125 ° C, which leads to mechanical-chemical processes with the formation of nanoscale HS complexes with mineral components (from 100 to 10 nm), possessing the properties of growth stimulants, prolonged action and increased bioactivity, which lasts for a long time, since bioactive nanocomplexes encapsulated in a rigid matrix - g ranul WMD are not aggregated; allows the use of HS of any origin, in particular coal; the introduction of reinforcing and water-repellent additives is not required. The method is illustrated by drawings and photographs (Fig.1-7). Figure 1 shows the design of a rotary press granulator, which creates a thermobaric pressing mode, ensuring the achievement of the goal. The development of the desired pressure and temperature is determined by the shape of the pressing dies of the RPG matrix, having a conical part - the pre-compression zone. In total, the matrix contains 5200 pressing dies.
Элементы конструкции РПГ, указанные на фиг.1:RPG design elements indicated in FIG. 1:
1 - исходная смесь;1 - initial mixture;
2 - кольцевая вращающаяся матрица;2 - annular rotating matrix;
3 - первый прессующий ролик;3 - the first pressing roller;
4 - второй прессующий ролик;4 - second pressing roller;
5 - клиновой зазор;5 - wedge clearance;
6 - конусная часть фильеры (зона предварительного сжатия);6 - conical part of the die (pre-compression zone);
7 - прессующий канал фильеры;7 - pressing channel of the die;
8 - расширительный колодец фильеры;8 - expansion well dies;
9 - гранула;9 - a granule;
10 - неподвижный нож для срезания гранул.10 - fixed knife for cutting granules.
Исходная смесь поступает на внутреннюю поверхность кольцевой матрицы. При вращении матрицы смесь увлекается в клиновой зазор между внутренней поверхностью матрицы и прессующими роликами. По мере движения продукта в клиновом зазоре первого ролика повышается давление, что приводит к заполнению конусной части фильеры (зона предварительного сжатия) и формированию равномерно распределенного слоя продукта на внутренней поверхности матрицы. Минимальный зазор между вторым роликом и матрицей обеспечивает предельное сжатие продукта в конусной части фильеры и движение продукта в прессующем канале фильеры. Сопротивление канала и регулируемая скорость вращения матрицы обеспечивают сжатие продукта до давления от 20 до 35 МПа. При этом происходит разогрев смеси от 100 до 125°C, плавление компонентов смеси (карбамида, аммофоса, сульфата аммония, аммиачной селитры) с образованием вязко-пластичного состояния смеси. Движение смеси из прессующего канала в расширительный колодец фильеры сопровождается мгновенным изменением давления и охлаждением спрессованной массы до 50-70°C. Сформированные гранулы цилиндрической формы на выходе из фильеры срезаются неподвижно закрепленным ножом. Длина гранул регулируется расположением ножа по отношению к матрице. Очистка от мелкой фракции и охлаждение гранул осуществляется методом пневмосортировки.The initial mixture enters the inner surface of the annular matrix. When the matrix rotates, the mixture is carried away into the wedge gap between the inner surface of the matrix and the pressing rollers. As the product moves in the wedge gap of the first roller, the pressure increases, which leads to the filling of the conical part of the die (pre-compression zone) and the formation of a uniformly distributed product layer on the inner surface of the matrix. The minimum clearance between the second roller and the matrix ensures maximum compression of the product in the conical part of the die and the movement of the product in the press channel of the die. Channel resistance and an adjustable matrix rotation speed provide compression of the product to a pressure of 20 to 35 MPa. In this case, the mixture is heated from 100 to 125 ° C, the components of the mixture (urea, ammophos, ammonium sulfate, ammonium nitrate) melt with the formation of a visco-plastic state of the mixture. The movement of the mixture from the press channel into the expansion well of the die is accompanied by an instantaneous change in pressure and cooling of the compressed mass to 50-70 ° C. Formed cylindrical granules at the exit of the die are cut off with a fixed knife. The length of the granules is governed by the location of the knife with respect to the matrix. Cleaning of the fine fraction and cooling of the granules is carried out by the method of pneumatic sorting.
Условия, возникающие в прессующем канале фильер (термобарическое воздействие), и концентрация гуминовых веществ (ГВ) в исходной смеси являются определяющими факторами для протекания реакций комплексообразования с участием ГВ и минеральных компонентов. Термодинамические параметры процесса гранулирования (давление и температура) заданы формой прессующего канала и регулируются частотой вращения матрицы. Технологическим параметром для этого регулирования является токовая нагрузка на электродвигатель гранулятора, снабженный преобразователем частоты. Степень наноразмерного комплексообразования, определяющая целевые свойства продукта, управляется весовым дозированием ГВ на стадии подготовки смеси (другие компоненты комплексообразования всегда присутствуют в избытке).The conditions arising in the press channel of the spinnerets (thermobaric effect) and the concentration of humic substances (HW) in the initial mixture are the determining factors for complexation reactions involving HW and mineral components. The thermodynamic parameters of the granulation process (pressure and temperature) are set by the shape of the pressing channel and are controlled by the rotation speed of the matrix. The technological parameter for this regulation is the current load on the granulator motor equipped with a frequency converter. The degree of nanosized complexation, which determines the target properties of the product, is controlled by the weight dosing of the HS at the stage of preparation of the mixture (other components of complexation are always present in excess).
В качестве исходных сырьевых компонент для составления смесей использовалось как синтетическое, так и природное минеральное сырье:Both synthetic and natural mineral raw materials were used as initial raw materials for the preparation of mixtures:
1. Фосфоритная мука, природное минеральное сырье, как индивидуальное удобрение может усваиваться растениями только на кислых почвах - подзолистых и торфяных, в которых Ca3(PO4)2 постепенно переходит в доступный растениям гидрофосфат Ca(H2PO4)2·H2O. Усвоению фосфоритной муки благоприятствует тонкость помола, а также внесение ее в почву совместно с кислыми удобрениями, например, с (NH4)2SO4, содержит широкий набор микроэлементов;1. Phosphate rock, natural mineral raw materials, as an individual fertilizer, can be absorbed by plants only on acidic soils - podzolic and peat soils, in which Ca 3 (PO 4 ) 2 gradually passes into Ca (H 2 PO 4 ) 2 · H 2 hydrophosphate available to plants O. The assimilation of phosphate rock is favored by the fineness of grinding, as well as its introduction into the soil together with acidic fertilizers, for example, with (NH 4 ) 2 SO 4 , contains a wide range of microelements;
2. Аммофос. В основном состоит из моноаммонийфосфата, NH4H2PO4 и частично диаммонийфосфата, (NH4)2HPO4, синтетическое сырье;2. Ammophos. Mainly composed of monoammonium phosphate, NH 4 H 2 PO 4 and partially diammonium phosphate, (NH 4 ) 2 HPO 4 , synthetic raw materials;
3. Диаммонийфосфат. В основном состоит из (NH4)2PO4, синтетическое сырье;3. Diammonium phosphate. Mainly composed of (NH 4 ) 2 PO 4 , synthetic raw materials;
4. Хлорид калия, KCl, природное минеральное сырье, содержит широкий набор микроэлементов;4. Potassium chloride, KCl, a natural mineral raw material, contains a wide range of trace elements;
5. Карбамид, NH2CONH2, источник наиболее доступного растениям азота, синтетическое сырье;5. Urea, NH 2 CONH 2 , the source of nitrogen most available to plants, synthetic raw materials;
6. Сульфат аммония, (NH4)2SO4, применяется для щелочных почв, синтетическое сырье;6. Ammonium sulfate, (NH 4 ) 2 SO 4 , used for alkaline soils, synthetic raw materials;
7. Сульфат калия, K2SO4, синтетическое сырье;7. Potassium sulfate, K 2 SO 4 , synthetic raw materials;
8. Карбонат калия (поташ), K2CO3, синтетическое сырье;8. Potassium carbonate (potash), K 2 CO 3 , synthetic raw materials;
9. Суперфосфат (2CaSO4·Ca(H2PO4)), двойной суперфосфат (Ca(H2PO4)), синтетическое сырье;9. Superphosphate (2CaSO 4 · Ca (H 2 PO 4 )), double superphosphate (Ca (H 2 PO 4 )), synthetic raw materials;
10. Водорастворимые гуматы калия и натрия, синтетическое сырье, полученное извлечением гуминовых кислот из углей растворами едких щелочей;10. Water-soluble humates of potassium and sodium, a synthetic raw material obtained by the extraction of humic acids from coal with solutions of caustic alkalis;
11. Торф, природное сырье;11. Peat, natural raw materials;
12. Биогум, синтетическое сырье, продукт микробиологической переработки птичьего помета;12. Biohum, synthetic raw materials, a product of microbiological processing of bird droppings;
13. Бурый уголь с высоким содержанием фульвокислот (не менее 60%) или природноокисленный уголь Грамотеинского месторождения с содержанием гуминовых кислот не менее 67%.13. Brown coal with a high content of fulvic acids (not less than 60%) or naturally oxidized coal of the Gramoteinsky deposit with a humic acid content of not less than 67%.
Для примера в таблице 1 приведен элементный состав природноокисленного угля Грамотеинского месторождения.For an example, Table 1 shows the elemental composition of naturally oxidized coal from the Gramoteinsky deposit.
При отработке термобарического режима регулирование температуры и давления производилось путем изменения влажности исходной смеси в диапазоне от 1 до 4% и частоты вращения ротора РПГ. Указанные факторы в очень значительной степени влияют на процессы механического трения вещества смеси в каналах матрицы РПГ и распределение локальных напряжений в кристаллах смеси. Выделяемая при этом энергия достаточна для плавления карбамида. За счет достижения повышенных температур и давления в реакционной зоне, а также наличия в смеси легкоплавкого карбамида и солей достигалось пластичное состояние.When working out the thermobaric regime, temperature and pressure were controlled by changing the humidity of the initial mixture in the range from 1 to 4% and the RPG rotor speed. These factors have a very significant effect on the processes of mechanical friction of the mixture substance in the channels of the RPG matrix and the distribution of local stresses in the mixture crystals. The energy released is sufficient to melt the urea. Due to the achievement of elevated temperatures and pressures in the reaction zone, as well as the presence in the mixture of fusible urea and salts, a plastic state was achieved.
Микроэлементный состав регулировался путем введения в исходную смесь определенных количеств солей соответствующих микроэлементов и гуминовых веществ (ГВ).The trace element composition was regulated by introducing certain amounts of salts of the corresponding trace elements and humic substances (GW) into the initial mixture.
При отработке способа получения ОМУ провели исследования химизма процесса, протекающего при гранулировании: уточнена роль процессов гидролиза, термолиза и комплексообразования.When developing a method for producing WMD, we studied the chemistry of the process that occurs during granulation: the role of hydrolysis, thermolysis, and complexation processes is clarified.
При повышенной температуре 100-125°C, до которой смесь разогревается в грануляторе, возможно протекание различных химических реакций:At an elevated temperature of 100-125 ° C, to which the mixture is heated in a granulator, various chemical reactions can occur:
- термическое разложение карбамида с образованием цианата аммония, NH3, биурета и циануровой кислоты- thermal decomposition of urea with the formation of ammonium cyanate, NH 3 , biuret and cyanuric acid
- гидролитическое расщепление карбамида- hydrolytic cleavage of urea
CO(NH2)2+H2O→NH2CONH4→(NH4)2CO3+NH3↑+H2O→NH3+CO2+H2O;CO (NH 2 ) 2 + H 2 O → NH 2 CONH 4 → (NH 4 ) 2 CO 3 + NH 3 ↑ + H 2 O → NH 3 + CO 2 + H 2 O;
- гидролиз солей Са, Mg, Sr, входящих в состав фосфоритной муки,- hydrolysis of salts of Ca, Mg, Sr, which are part of the phosphate rock,
Ме(H2PO4)2+yH2O↔MeHPO4+H3PO4+(y-1)H2OMe (H 2 PO 4 ) 2 + yH 2 O↔MeHPO 4 + H 3 PO 4 + (y-1) H 2 O
10MeHPO4+zH2O↔Me10(PO4)6(OH)2+(z-2)H2O+4H3PO4;10MeHPO 4 + zH 2 O↔Me 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + (z-2) H 2 O + 4H 3 PO 4 ;
- комплексообразование- complexation
CO(NH2)2·NH3; CO(NH2)2·KCl; CO(NH2)2·H3PO4; CO(NH2)2·MeH2PO4, CO(NH2)2·ГВ; [Me2+·ГВ]·HPO4.CO (NH 2 ) 2 · NH 3 ; CO (NH 2 ) 2 · KCl; CO (NH 2 ) 2 · H 3 PO 4 ; CO (NH 2 ) 2 · MeH 2 PO 4 , CO (NH 2 ) 2 · HS; [Me 2+ · HB] · HPO 4 .
Для установления характера химических процессов при гранулировании провели следующие эксперименты:To establish the nature of chemical processes during granulation, the following experiments were carried out:
- приготовили по 100 кг тукосмесей на вибрационной мельнице с содержанием NPK 16-16-16 и 12-12 11, ГВ - 3%, влажностью ~1,5%. В качестве ГВ использовали смесь водорастворимых гуматов калия и натрия (исходные тукосмеси);- 100 kg of fertilizer mixtures were prepared in a vibration mill with an NPK content of 16-16-16 and 12-12 11, GV - 3%, humidity ~ 1.5%. A mixture of water-soluble humates of potassium and sodium (initial fertilizer mixtures) was used as HS;
- исходные смеси прогрели 4 часа в термостате при 110°C с введением 1 раз в 20 минут воды до 1,5% (прогретые смеси);- the initial mixture was heated for 4 hours in a thermostat at 110 ° C with the introduction of 1 time in 20 minutes of water to 1.5% (heated mixture);
- провели гранулирование исходных смесей в РПГ (гранулированные ОМУ);- spent the granulation of the initial mixtures in the RPG (granular WMD);
- проанализировали все смеси на содержание общего азота (N); водорастворимого фосфора (P2O5) и кальция (Ca); усваиваемого фосфора (P2O5); биурета; водонерастворимого остатка; pH водной вытяжки. Анализы проводили тестированными методами [ГОСТ 30181.1-4, ГОСТ 2081-92, ГОСТ 20851.2-75, ГОСТ 20851.4-75, ГОСТ 24596.5-81]. Результаты приведены в таблице 2.- analyzed all mixtures for the content of total nitrogen (N); water soluble phosphorus (P 2 O 5 ) and calcium (Ca); assimilable phosphorus (P 2 O 5 ); biuret; water insoluble residue; pH of the aqueous extract. The analyzes were carried out using the tested methods [GOST 30181.1-4, GOST 2081-92, GOST 20851.2-75, GOST 20851.4-75, GOST 24596.5-81]. The results are shown in table 2.
Из данных таблицы 2 видно, что ролью гидролитического и термического разложения можно пренебречь, эти реакции протекают в следовых количествах. Судя по увеличению растворимости в воде гранулированных ОМУ по сравнению с исходными и прогретыми при атмосферном давлении смесями, можно сделать вывод, что термобарическое воздействие, осуществляемое в грануляторе РПГ, приводит к реакциям с участием гуматов с образованием новых структур.From the data of table 2 it can be seen that the role of hydrolytic and thermal decomposition can be neglected, these reactions proceed in trace amounts. Judging by the increase in water solubility of granular WMDs as compared to the initial mixtures and those heated at atmospheric pressure, it can be concluded that the thermobaric effect carried out in an RPG granulator leads to reactions involving humates with the formation of new structures.
Такого резкого увеличения растворимости в воде в результате гранулирования в РПГ минеральных смесей не наблюдалось. Можно предположить, что при высоком давлении в условиях динамического прессования в РПГ происходит комплексообразование с участием ГВ и минеральных компонентов. Т.к. водорастворимые гуматы представляют собой наноматериал, то, очевидно, это взаимодействие протекает на наноуровне.Such a sharp increase in solubility in water as a result of granulation in RPG mineral mixtures was not observed. It can be assumed that at high pressure under conditions of dynamic pressing in RPG, complexation occurs with the participation of HS and mineral components. Because water-soluble humates are nanomaterials, then, obviously, this interaction proceeds at the nanoscale.
При изучении растворимости в воде гранулированных ОМУ установлено, что даже при содержании в тукосмеси нерастворимой в воде фосфоритной муки до 50% массовая доля (м/д) водонерастворимого остатка не превышает 7,1% (см. примеры 5,11 таблицы 4).When studying the solubility in water of granular WMDs, it was found that even when the content of phosphorite flour insoluble in water in the mixture is up to 50%, the mass fraction (m / d) of the water-insoluble residue does not exceed 7.1% (see examples 5.11 of table 4).
Были сняты УФ-спектры гуматов, исходных смесей, прогретых смесей и гранулированных ОМУ на спектрофотометре СФ-4, концентрация гуматов во всех растворах - 0,01 мг/мл, растворитель и раствор сравнения - вода, толщина поглощающего свет слоя - 10 мм.The UV spectra of humates, initial mixtures, heated mixtures and granular WMD were recorded on an SF-4 spectrophotometer, the concentration of humates in all solutions was 0.01 mg / ml, the solvent and the comparison solution were water, and the thickness of the light-absorbing layer was 10 mm.
Спектры приведены на фиг.2:The spectra are shown in figure 2:
1 - УФ-спектр гуматов;1 - UV spectrum of humates;
2 - УФ-спектр исходной смеси 12-12-11;2 - UV spectrum of the initial mixture 12-12-11;
3 - УФ-спектр исходной смеси 16-16-16:3 - UV spectrum of the initial mixture 16-16-16:
4 - УФ-спектр прогретой смеси 12-12-11;4 - UV spectrum of the heated mixture 12-12-11;
5 - УФ-спектр прогретой смеси 16-16-16;5 - UV spectrum of the heated mixture 16-16-16;
6 - УФ-спектр гранулированного ОМУ 16-16-16;6 - UV spectrum of granular WMD 16-16-16;
7 - УФ-спектр гранулированного ОМУ 12-12-11;7 - UV spectrum of granular WMD 12-12-11;
A - оптическая плотность, ед. оптической плотности;A is the optical density, units optical density;
λ - длина волны, нм.λ is the wavelength, nm.
УФ-спектры негранулированных исходных и прогретых смесей практически совпали со спектром гумата. Спектры гранулированных в РПГ ОМУ по форме такие же, как спектр гумата (кривые 6, 7), но наблюдается сдвиг интенсивности поглощения в коротковолновую область (гипсохромный) (см. фиг.2).The UV spectra of the ungranulated starting and heated mixtures almost coincided with the spectrum of humate. The spectra of the OMU granular in RPG in shape are the same as the humate spectrum (curves 6, 7), but a shift in the absorption intensity to the short-wavelength region (hypsochrome) is observed (see FIG. 2).
В научной литературе есть данные, касающиеся изучения УФ-спектров комплексов гуматов с металлами-хелатов, донорно-акцепторных комплексов, образующихся в растворах [Д.С. Орлов. Химия почв. М. 1972 г.]. Во всех описанных случаях отмечается батохромный сдвиг. Очевидно, при гранулировании происходят другие структурные преобразования. Подобные эффекты: повышение растворимости в воде, и сдвиг интенсивности поглощения в коротковолновую область спектра был отмечен при механо-химической обработке торфов карбамидом, которая проводилась путем нагрева при высоком давлении и эффективном диспергировании смесей с целью получения наноструктурных композиций для строительных материалов, при окислительной деструкции торфов пероксидом водорода [Ю.С.Саркисов и др. Физико-химические особенности процессов активации и модифицирования торфа в технологии строительных материалов. В сб.: Вестник ТГПУ, выпуск №4, сс.26-30, 2008 г.].There is data in the scientific literature regarding the study of the UV spectra of complexes of humates with metal chelates, donor-acceptor complexes formed in solutions [D.S. Orlov. Soil chemistry. M. 1972]. In all the cases described, a bathochromic shift is noted. Obviously, when granulating, other structural transformations occur. Similar effects: an increase in solubility in water, and a shift in the absorption intensity to the short-wavelength region of the spectrum was noted during the mechanochemical treatment of peat with carbamide, which was carried out by heating at high pressure and efficiently dispersing mixtures in order to obtain nanostructured compositions for building materials, with oxidative degradation of peat hydrogen peroxide [Yu.S. Sarkisov et al. Physico-chemical features of the processes of activation and modification of peat in the technology of building materials. In: Bulletin of TSPU, issue No. 4, pp. 26-30, 2008].
Были проведены исследования микроструктуры образцов минеральных удобрений и ОМУ в институте катализа им. Г.К. Борескова методом растровой электронной микроскопии на приборе JEOL, JSM-64660 (нижний предел приборного разрешения для исследованных образцов - 10 нм).Studies of the microstructure of samples of mineral fertilizers and WMD were conducted at the Institute of Catalysis named after G.K. Boreskov by scanning electron microscopy using a JEOL, JSM-64660 instrument (the lower limit of instrumental resolution for the studied samples is 10 nm).
Электронно-микроскопическое исследование образцов ОМУ с содержанием ГВ от 4,8 до 10,5% показало наличие дендритных структур с размерами менее 100 нм.Electron microscopic examination of the samples of WMD with a GW content of 4.8 to 10.5% showed the presence of dendritic structures with sizes less than 100 nm.
Для примера на фиг.3 приведен электронно-микроскопический снимок ОМУ с содержанием гуматов 4,8%, сделанный при максимальном увеличении (50000), который позволяет выявить наноразмерные частицы (от 100 до 40 нм) без признаков кристалличности (тип 1), сгруппированные в агломераты на поверхности более крупных частиц и имеющие развитую площадь поверхности. Подобные наноразмерные частицы обнаружены во всех исследованных ОМУ, тогда как для всех исследованных минеральных удобрений, полученных в РПГ, были обнаружены только крупные частицы с размерами более 100 нм кристаллической структуры с характерными для кристаллов гранями и сколами (тип 2).For example, Fig. 3 shows an electron microscope image of WMD with a humate content of 4.8%, taken at a maximum magnification of (50,000), which allows one to detect nanosized particles (from 100 to 40 nm) without signs of crystallinity (type 1), grouped in agglomerates on the surface of larger particles and having a developed surface area. Similar nanosized particles were found in all the studied WMDs, while for all the studied mineral fertilizers obtained in the RPG, only large particles with sizes larger than 100 nm of the crystalline structure with faces and chips characteristic of crystals were detected (type 2).
Таким образом, обработка гуматсодержащих ОМУ при температуре 100-125°C и давлении 20-35 МПа приводит к образованию высокодисперсных частиц ГВ на поверхности минерального субстрата.Thus, the treatment of humate-containing WMDs at a temperature of 100-125 ° C and a pressure of 20-35 MPa leads to the formation of highly dispersed HS particles on the surface of the mineral substrate.
Принципиально важным экспериментальным фактом является наличие таких структур только в ОМУ, содержащих ГВ и прошедших обработку в РПГ при давлении в диапазоне от 20 до 35 МПа и температуре от 100 до 125°C. Во всех других образцах такие высокодисперсные структуры не наблюдались (отсутствовали).A fundamentally important experimental fact is the presence of such structures only in WMDs containing HV and processed in RPG at a pressure in the range from 20 to 35 MPa and a temperature from 100 to 125 ° C. In all other samples, such finely dispersed structures were not observed (absent).
Важно также отметить, что образование частиц с размерами менее 1 мкм за счет только механо-химической дезинтеграции невозможно, следовательно, является результатом проведенной динамической термобарической обработки.It is also important to note that the formation of particles with sizes less than 1 μm due to only mechanochemical disintegration is impossible, therefore, is the result of dynamic thermobaric treatment.
Распределение числа частиц по размерам, полученное для образцов гуматсодержащих ОМУ, приведено на фиг.4 (ось ординат - "N" - число частиц, %; ось абсцисс - размер частиц, нм), показывает, что в них присутствуют частицы с размерами менее 100 нм, обеспечивающие высокую площадь поверхности ГВ.The particle size distribution obtained for samples of humate-containing WMD is shown in Fig. 4 (the ordinate axis is “N” is the number of particles,%; the abscissa axis is the particle size, nm), it shows that particles with sizes less than 100 are present in them nm, providing a high surface area of hot water.
Сравнение размеров частиц единичной молекулы гуматов, определенных ранее в независимых исследованиях [Н.Н.Данченко. Функциональный состав гуминовых кислот: Определение и взаимосвязь с реакционной способностью. Дисс. канд. хим. наук, М. 1997 г.], и полученных в ОМУ по предлагаемому способу, показывает, что наблюдаемые образования типа 1 могут состоять из небольшого числа молекул или даже единичных молекул ГВ. Такое состояние ГВ, по-видимому, обеспечивает повышенную удельную концентрацию активных центров ГВ, ответственных за обмен макро- и микроэлементов в зоне фильтрации корневой системы растений и тем самым способность гуматсодержащих ОМУ к стимулированию их роста.Comparison of particle sizes of a single molecule of humates, previously determined in independent studies [N.N.Danchenko. The functional composition of humic acids: Determination and relationship with reactivity. Diss. Cand. Chem. Sciences, M. 1997], and obtained in WMD by the proposed method, shows that the observed
При изменении условий синтеза в технологическом процессе - при значениях давлений ниже 20 МПа и температурах ниже 100°C - получены гуматсодержащие ОМУ, в составе которых наблюдались только частицы типа 2, а частицы типа 1 отсутствовали. Наличие свойств стимуляторов роста для этих образцов не получили подтверждения.When the synthesis conditions in the technological process changed — at pressures below 20 MPa and temperatures below 100 ° C — humate-containing WMDs were obtained, in which only type 2 particles were observed, and
Исследование поверхности образцов удобрений, не содержащих ГВ (NP и NPK), с целью выявления наличия высокодисперсных частиц, проводилось методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) на приборе СММ2000Т на воздухе в контактном режиме с использованием сканера с полем сканирования (X×Y×Z:6 мкм×6 мкм×1 мкм). Для этого образец - гранула длиной ~7 мм - закреплялся на столике микроскопа. Никаких дополнительных процедур предварительной подготовки поверхности при этом не проводилось.The surface study of fertilizer samples containing no HS (NP and NPK), in order to detect the presence of fine particles, was carried out by atomic force microscopy (AFM) on an SMM2000T instrument in air in contact mode using a scanner with a scanning field (X × Y × Z : 6 μm × 6 μm × 1 μm). For this, the sample — a granule ~ 7 mm long — was fixed on the microscope stage. No additional preliminary surface preparation procedures were carried out.
На фиг.5 для примера представлено трехмерное изображение поверхности, полученное для образца NPK-16-16-16 (столбики), поле сканирования (5,8 мкм ×3,4 мкм ×914 нм). На изображениях поверхности образцов минеральных удобрений типа NPK и NP, не содержащих ГВ, каких-либо частиц с размерами меньше 500 нм не наблюдалось.5, for example, presents a three-dimensional image of the surface obtained for the sample NPK-16-16-16 (columns), the scanning field (5.8 μm × 3.4 μm × 914 nm). On the surface images of samples of mineral fertilizers like NPK and NP that do not contain HS, no particles with sizes less than 500 nm were observed.
В других образцах минеральных удобрений различных составов, не содержащих ГВ, таких структур также не наблюдалось.In other samples of mineral fertilizers of various compositions that do not contain HS, such structures were also not observed.
Проводили исследование растворимости гранулированного ОМУ 16-16-16 и негранулированной тукосмеси того же состава в динамическом режиме методом стехиографического дифференцирующего растворения в институте катализа им. Г.К.Борескова. Кривые растворимости компонентов негранулированной тукосмеси приведены на фиг.6, кривые растворимости компонентов ОМУ - на фиг.7 (ось ординат - "а" - массовая доля компонента в растворе, %; ось абсцисс - "t" - время растворения, мин). Размер изображения поверхности выполнен в масштабе, соответствующем приведенному ниже отрезку 500 нм. Навеску образца помещали в проточный реактор стехиографа и подавали растворитель со скоростью 3,6 мл/мин, постепенно меняя состав растворителя и повышая температуру от 20 до 85°C.We studied the solubility of granular WMD 16-16-16 and non-granulated fertilizer mixture of the same composition in dynamic mode by stoichiographic differentiating dissolution at the Institute of Catalysis named after G.K.Boreskova. The solubility curves of the components of the non-granulated fertilizer mixture are shown in FIG. 6, the solubility curves of the components of the WMD are shown in FIG. 7 (the ordinate axis is “a” is the mass fraction of the component in the solution,%; the abscissa axis is “t” is the dissolution time, min). The image size of the surface is made in the scale corresponding to the following segment of 500 nm. A sample of the sample was placed in a flow reactor of a stoichiograph and the solvent was supplied at a rate of 3.6 ml / min, gradually changing the composition of the solvent and raising the temperature from 20 to 85 ° C.
На этапе I через реактор пропускали H2O в течение 7 мин.In step I, H 2 O was passed through the reactor for 7 minutes.
На этапе II переходили от Н2O к 1,2 М раствору HCl.In stage II, they passed from H 2 O to a 1.2 M HCl solution.
На этапе III в качестве растворителя использовали HF с непрерывно возраставшей концентрацией от 0,01 М до 1,0 М. После реактора поток направляли в детектор-анализатор элементного состава - атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) фирмы BAIR. Концентрацию элементов в растворе определяли с периодичностью 5 секунд и относительной погрешностью 5%. В случае образца негранулрованной тукосмеси растворимость на каждой стадии была значительно меньше, чем образца ОМУ.At stage III, HF with a continuously increasing concentration from 0.01 M to 1.0 M was used as a solvent. After the reactor, the flow was directed to a detector-analyzer of elemental composition - an atomic emission spectrometer with inductively coupled plasma (AIS-ICP) from BAIR. The concentration of elements in the solution was determined with a frequency of 5 seconds and a relative error of 5%. In the case of a sample of non-granulated fertilizer mixture, the solubility at each stage was significantly less than the sample of WMD.
Как видно из фиг.6, в воде идет растворение легкорастворимой части образца негранулированной тукосмеси, которая по количеству составляет около 25% от первоначальной массы. В состав этой части входят элементы Р, К, Na, S.As can be seen from Fig.6, in water there is a dissolution of the readily soluble part of the sample of non-granulated fertilizer mixture, which amounts to about 25% of the initial mass. The composition of this part includes the elements P, K, Na, S.
На этапе II сразу же после воздействия на образец раствором HCl наблюдается растворение Са, Fe, Mg, Р, Аl и S. Эта часть образца составляет около 30%.In stage II, immediately after exposure to the sample with a HCl solution, dissolution of Ca, Fe, Mg, P, Al, and S is observed. This part of the sample is about 30%.
На этапе III, при постепенном переходе к HF, происходит растворение Si, Fe, Mg и Al. Эта часть образца составляет около 45%.At stage III, with a gradual transition to HF, the dissolution of Si, Fe, Mg, and Al occurs. This part of the sample is about 45%.
Растворимость образца ОМУ после обработки в РПГ при температуре 120°C и давлении 30 МПа значительно изменялась (фиг.7).The solubility of the WMD sample after treatment in RPG at a temperature of 120 ° C and a pressure of 30 MPa changed significantly (Fig. 7).
Растворимость ОМУ в воде возросла до 87%. Такое значительное различие в растворимости указывает на протекание химических реакций на стадии гранулирования ОМУ.The solubility of WMD in water increased to 87%. Such a significant difference in solubility indicates the occurrence of chemical reactions at the granulation stage of WMD.
Из полученных данных можно заключить, что в технологических условиях в расплаве карбамида и других легкоплавких минеральных компонентов без терморазложения последних и образования газообразного аммиака протекают реакции образования новых соединений, обладающих большей растворимостью в воде.From the obtained data it can be concluded that under technological conditions in the melt of urea and other low-melting mineral components without thermal decomposition of the latter and the formation of gaseous ammonia, reactions of the formation of new compounds with greater solubility in water occur.
Для ОМУ, полученных по прототипу гранулированием в ГФР, подобного увеличения растворимости не обнаружено.For WMD obtained on the prototype by granulation in geophosphate, a similar increase in solubility was not found.
Предлагаемый способ иллюстрируется примерами, приведенными в таблицах 3 и 4.The proposed method is illustrated by the examples shown in tables 3 and 4.
Контроль эффективности полученных удобрений выполнялся в хозяйствах ряда независимых привлеченных организаций. Оценка агрохимической эффективности заключалась в сравнении прироста урожайности (для зерновых и картофеля) на контрольном участке посева/посадки (без применения удобрений) и испытуемом (с применением исследуемого удобрения).The effectiveness of the fertilizers received was monitored at the farms of a number of independent organizations involved. Evaluation of agrochemical effectiveness consisted in comparing the increase in yield (for cereals and potatoes) in the control plot of sowing / planting (without the use of fertilizers) and the test (using the studied fertilizer).
Агрохимическими исследованиями, проведенными независимыми научными и аккредитованными центрами в разных районах Кемеровской, Иркутской и Томской областей, выявлено следующее:Agrochemical studies conducted by independent scientific and accredited centers in different areas of the Kemerovo, Irkutsk and Tomsk regions revealed the following:
- ОМУ обладают повышенной эффективностью, коэффициенты использования ОМУ установлены 90-95% в отличие от традиционных 25-65% (34-65% по способу-прототипу);- WMDs have increased efficiency, the utilization rates of WMDs are set at 90-95%, in contrast to traditional 25-65% (34-65% according to the prototype method);
- ОМУ проявляют эффект стимулирования роста;- WMD exhibit the effect of stimulating growth;
- ОМУ во всех фазах роста создают необходимую концентрацию микроэлементов в растениях (Mn, B, Zn, Co, Ni, Сr, Cu, Mo);- WMD in all phases of growth create the necessary concentration of trace elements in plants (Mn, B, Zn, Co, Ni, Cr, Cu, Mo);
- отмечается положительное воздействие на почву при внесении ОМУ в звене севооборота: повышается содержание гумуса, обменного фосфора и калия, возрастает обменная емкость, снижается кислотность;- a positive effect on the soil is noted when WMD is introduced in the rotation link: the content of humus, exchange phosphorus and potassium increases, the exchange capacity increases, and the acidity decreases;
- отмечено отличное качество урожая.- noted the excellent quality of the crop.
Так, в отчете агрохимцентра «Кемеровский» приведены результаты изучения влияния ОМУ «карбамид гуматизированный» и ОМУ 18-6-26 с содержанием гуматов 1,1% и 2,5%, соответственно, на полях совхоза «Береговой» в звене севооборота 2000-2003 гг. под пшеницу сорта «Ирень».So, in the report of the Kemerovsky agrochemical center, the results of a study of the influence of the WMD “urea humated” and OMU 18-6-26 with the content of humates 1.1% and 2.5%, respectively, on the fields of the Beregovoi state farm in the 2000- crop rotation link are presented 2003 years under the wheat variety "Iren".
Испытания проводили в соответствии с ОСТ 10/106-87 «Опыты полевые с удобрениями. Порядок проведения». Почва опытного поля - среднегумусный, тяжелосуглинистый среднемощный чернозем.The tests were carried out in accordance with
В опытах исследовалось влияние ОМУ на урожайность и качество зерна пшеницы; на свойства почвы (агрохимические, накопление тяжелых металлов, радиоактивность). Опыты проведены в четырехкратной повторности по 10-вариантной схеме. В качестве контроля использовали негранулированную смесь карбамида и гуматов с содержанием последних 1,1% и негранулированную смесь 18-6-26 и гуматов с содержанием последних 2,5%. Контрольные смеси вносили в дозе - 200 кг/га. Результаты приведены в таблице 5.In the experiments, the effect of WMD on the yield and quality of wheat grain was studied; on soil properties (agrochemical, accumulation of heavy metals, radioactivity). The experiments were carried out in four replicates according to the 10-variant scheme. As a control, a non-granulated mixture of urea and humates with a content of the last 1.1% and a non-granulated mixture of 18-6-26 and humates with a content of the last 2.5% were used. Control mixtures were added at a dose of 200 kg / ha. The results are shown in table 5.
Из данных таблицы 5 видно, что эффективность ОМУ в той же дозе значительно выше, чем в контроле. Оптимальными дозами для ОМУ являются 200-300 кг/га, при этом коэффициенты использования 94,8-96%, для гуматизированного карбамида и ОМУ 18-6-26, соответственно.From the data of table 5 it can be seen that the effectiveness of WMD in the same dose is significantly higher than in the control. The optimal doses for WMD are 200-300 kg / ha, while the utilization rates are 94.8-96%, for gumatized urea and WMD 18-6-26, respectively.
В звене севооборота с 2003 по 2004 г. при использовании ОМУ в дозах до 900 кг/га не отмечено повышения содержания тяжелых металлов в почвах, отмечен рост содержания обменного калия, фосфора и гумуса на 0,14-0,6%.In the crop rotation link from 2003 to 2004, when using WMD in doses up to 900 kg / ha, there was no increase in the content of heavy metals in soils, an increase in the content of exchange potassium, phosphorus and humus by 0.14-0.6% was noted.
При изучении влияния ОМУ на урожай и качество картофеля на кафедре химии и агрохимии Кемеровского государственного сельскохозяйственного института проведены испытания двух марок ОМУ: ОМУ 12-12-24 с содержанием ГВ (бурый уголь) 2,4% и ОМУ 15-15-18 с содержанием гуматов 5,0% на раннем сорте «Любава» и среднераннем сорте «Невский» на оподзоленном черноземе с содержанием гумуса 7,8% в хозяйстве ООО «Береговой» Кемеровского района в 2004-2005 гг. Опыты проводили в соответствии с ОСТ 10/106-8.When studying the influence of WMD on the yield and quality of potatoes at the Department of Chemistry and Agrochemistry of the Kemerovo State Agricultural Institute, two grades of OMU were tested: OMU 12-12-24 with a content of HW (brown coal) of 2.4% and OMU 15-15-18 with a content of humates 5.0% in the early cultivar Lyubava and mid-early cultivar Nevsky on podzolized chernozem with a humus content of 7.8% on the farm of Beregovoi LLC in the Kemerovo region in 2004-2005. The experiments were carried out in accordance with
Целью исследований стало:The aim of the research was:
- изучение влияния ОМУ на ростовые процессы;- study of the influence of WMD on growth processes;
- определение урожайности и товарности картофеля;- determination of the yield and marketability of potatoes;
- определение накопления крахмала и нитратного азота в товарном картофеле;- determination of the accumulation of starch and nitrate nitrogen in marketable potatoes;
- определение содержания тяжелых металлов в клубнях;- determination of the content of heavy metals in tubers;
- изучение влияния ОМУ на качество почв;- study of the effect of WMD on soil quality;
- изучение последействия ОМУ (эффект пролонгированности);- study of the aftereffect of WMD (prolongation effect);
- изучение эффективности ОМУ.- study of the effectiveness of WMD.
В качестве контроля при изучении влияния ОМУ использовали: участок без внесения удобрений (контроль №1) и участок, где вносили негранулированную смесь состава 15-15-18 и 12-12-24 с содержание ГВ, как в ОМУ (контроль 2 и 3, соответственно). Опыты проводили в трехкратной повторности. Результаты - в таблице 6.As a control in studying the effect of WMD, we used: a plot without fertilizing (control No. 1) and a plot where a granular mixture of composition 15-15-18 and 12-12-24 with the content of HW was added, as in WMD (
ность,Product
nost
Из данных таблицы 6 видно, что ОМУ эффективнее, чем негранулированные смеси. При использовании ОМУ получена продукция с более высокой товарностью (97-99% против 92-94% в контроле), т.е. поражение клубней при использовании ОМУ снижается. В период вегетации наблюдали за сроками фаз развития картофеля по методике Госсортсети.From the data of table 6 it is seen that WMD is more effective than non-granulated mixtures. Using WMD, products with higher marketability were obtained (97-99% versus 92-94% in the control), i.e. tuber damage when using WMD is reduced. During the growing season, we observed the timing of the phases of potato development according to the Gossortset method.
Результаты приведены в таблице 7.The results are shown in table 7.
Аналогичные результаты получены для картофеля сорта «Невский»: количество товарных клубней при первичной копке составило 27-32%, все фазы роста также значительно ускорились.Similar results were obtained for Nevsky potatoes: the number of marketable tubers at primary digging was 27-32%, all growth phases also accelerated significantly.
Т.о., установлена повышенная эффективность ОМУ, а также выявлен эффект стимулирования роста - ускоряются все фазы развития картофеля, товарность картофеля при первичной копке возросла на 5-7%, урожайность - на 64-115%. Отмечено также положительное воздействие ОМУ на качество почвы: возросло содержание в ней обменного калия и фосфора.Thus, the increased effectiveness of WMD has been established, and the growth stimulation effect has been identified - all phases of potato development are accelerated, the potato marketability at primary digging increased by 5-7%, and productivity - by 64-115%. A positive effect of WMD on soil quality was also noted: the content of metabolic potassium and phosphorus in it increased.
При изучении пролонгированности действия ОМУ в 2005 г. на тех же делянках высадили те же сорта картофеля без внесения удобрений. На делянках, где в 2004 г. применяли негранулированные тукосмеси, прибавка урожая составила 5-6% по отношению к контролю 1, тогда, как на делянках, где использовали ОМУ, прибавки составили от 13 до 32% в зависимости от сорта и дозы внесения в 2004 г.When studying the prolonged action of WMD in 2005, the same potato varieties were planted on the same plots without fertilizing. In the plots, where non-granulated fertilizer mixtures were used in 2004, the yield increase was 5-6% in relation to
Наличие эффекта стимулирования роста растений достоверно установлено только для гуматсодержащих ОМУ, полученных в условиях технологического процесса в РПГ при давлении 20-35 МПа и температуре 100-125°C с концентрацией ГВ от 1 до 7,8%. Эффект стимулирования роста растений отнесен к свойствам высокодисперсных частиц ГВ, образующихся в ОМУ в указанном термобарическом режиме. Регулирование процесса образования высокодисперсных частиц ГВ в ОМУ достигается путем изменения относительного содержания ГВ и термобарического режима, реализуемого в технологическом процессе.The presence of the effect of stimulating plant growth was reliably established only for humate-containing WMD obtained under the process conditions in RPGs at a pressure of 20-35 MPa and a temperature of 100-125 ° C with a concentration of HB from 1 to 7.8%. The effect of stimulating plant growth is attributed to the properties of finely dispersed HS particles formed in WMD in the indicated thermobaric mode. The regulation of the process of formation of finely dispersed HS particles in WMD is achieved by changing the relative content of the HS and the thermobaric regime implemented in the technological process.
Весьма важно, что образование высокодисперсных структур с размерами до 100 нм на поверхности наблюдалось только для гуматсодержащих образцов ОМУ, полученных в РПГ при температуре 100-125°C и давлении от 20 до 35 МПа. Высокодисперсные структуры в этом случае образованы гуминовыми веществами (ГВ).It is very important that the formation of finely dispersed structures with sizes up to 100 nm on the surface was observed only for humate-containing samples of WMD obtained in RPGs at a temperature of 100-125 ° C and a pressure of 20 to 35 MPa. Highly dispersed structures in this case are formed by humic substances (HS).
Реализованный способ получения грунулированных органо-минеральных наноудобрений по энергосберегающей одностадийной безотходной технологии не имеет аналогов в мире в части получения наноудобрений заданного состава, соответствующего агрохимической потребности конкретных агрокультур и типов почв. Продукт высокотехнологичен при использовании в сельском хозяйстве: гранулы имеют отличные механические характеристики, не слеживаются, негигроскопичны, активированные гуминовые комплексы, инкапсулированные в гранулу, не агрегируются и не теряют биологическую эффективность при хранении.The implemented method for producing grounded organo-mineral nanofertilizers using energy-saving one-stage non-waste technology has no analogues in the world in terms of obtaining nanofertilizers of a given composition corresponding to the agrochemical needs of specific agricultural crops and soil types. The product is high-tech when used in agriculture: granules have excellent mechanical characteristics, do not cake, are non-hygroscopic, activated humic complexes encapsulated in a granule do not aggregate and do not lose biological efficiency during storage.
Повышенная биологическая активность ОМУ подтверждена результатами агрохимических исследований: выявлен эффект стимулирования роста, защитное действие от патогенной микрофлоры, повышенная агрохимическая эффективность, подтверждена экологичность в звене севооборота. Предложенный способ представляет собой новый метод химической активации ГВ путем термобарической обработки сухих органо-минеральных тукосмесей в динамических условиях прессования в РПГ.The increased biological activity of WMD is confirmed by the results of agrochemical studies: the effect of growth stimulation, the protective effect against pathogenic microflora, the increased agrochemical efficiency, the environmental friendliness in the crop rotation link is revealed. The proposed method is a new method of chemical activation of HS by thermobaric treatment of dry organo-mineral fertilizer mixtures under dynamic pressing conditions in RPGs.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2104988, МПК7 C05F 11/02.1. RF patent No. 2104988, IPC 7 C05F 11/02.
2. CN Патент №CN 10122510, МПК7 C05G 5/00. Опубл. 23.07.2008 г.2. CN Patent No.CN 10122510, IPC 7 C05G 5/00. Publ. 07/23/2008
3. Патент РФ №2223582 МПК7 C05C 9/00, C05G 1/00. Опубл. БИПМ 10.03.04 г. (прототип).3. RF patent No. 2223582 IPC 7 C05C 9/00,
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119004/14A RU2479559C2 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Method of producing granular organomineral nano-fertilisers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119004/14A RU2479559C2 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Method of producing granular organomineral nano-fertilisers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011119004A RU2011119004A (en) | 2012-11-20 |
RU2479559C2 true RU2479559C2 (en) | 2013-04-20 |
Family
ID=47322860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011119004/14A RU2479559C2 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Method of producing granular organomineral nano-fertilisers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2479559C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600708C1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Почвенно-экологический центр МГУ имени М.В. Ломоносова" (ООО "Экотерра МГУ") | Method for preplanting treatment of grain seeds |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2588601B (en) * | 2019-10-25 | 2023-11-01 | Anglo American Woodsmith Ltd | Composite fertiliser systems |
CN112457121B (en) * | 2021-01-06 | 2023-07-18 | 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所 | Long-acting slow-release fertilizer special for astragalus membranaceus and preparation method and application thereof |
CN112608194B (en) * | 2021-01-06 | 2023-05-26 | 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所 | Organic-inorganic special fertilizer suitable for production of grade-A green millet and preparation method and application thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2225382C1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-10 | Закрытое акционерное общество "Кемеровский агрохимический завод "Вика" | Method for production of granulated fertilizer mixtures |
RU2272800C1 (en) * | 2004-07-29 | 2006-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Скарабей" | Method for producing of granulated organic-mineral fertilizer |
US20090173124A1 (en) * | 2004-11-19 | 2009-07-09 | Oao Mineral And Chemical Company Eurochem | Process for producing a nitrogen-potash fertilizer |
RU2382753C1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-02-27 | Аркадий Александрович Яковлев | Organic and mineral fertiliser and method of its production |
-
2011
- 2011-05-12 RU RU2011119004/14A patent/RU2479559C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2225382C1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-10 | Закрытое акционерное общество "Кемеровский агрохимический завод "Вика" | Method for production of granulated fertilizer mixtures |
RU2272800C1 (en) * | 2004-07-29 | 2006-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Скарабей" | Method for producing of granulated organic-mineral fertilizer |
US20090173124A1 (en) * | 2004-11-19 | 2009-07-09 | Oao Mineral And Chemical Company Eurochem | Process for producing a nitrogen-potash fertilizer |
RU2382753C1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-02-27 | Аркадий Александрович Яковлев | Organic and mineral fertiliser and method of its production |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600708C1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Почвенно-экологический центр МГУ имени М.В. Ломоносова" (ООО "Экотерра МГУ") | Method for preplanting treatment of grain seeds |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011119004A (en) | 2012-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10513470B2 (en) | Slow and fast release fertilizer composition and methods for making same | |
EP3638641B9 (en) | Compacted polyhalite and potash mixture and a process for the production thereof | |
RU2662201C1 (en) | Fertilizer in the form of spherical granules and method of their production | |
RU2607105C2 (en) | Compacted potassium fertilizer containing micronutrients, and methods of their production | |
US20220162133A1 (en) | Polyhalite and potash granules | |
RU2479559C2 (en) | Method of producing granular organomineral nano-fertilisers | |
CN113548922A (en) | Fertilizer granules with micronized sulphur | |
US20220298084A1 (en) | Granules of polyhalite, potash and ammonium sulphate and a compaction process for the production thereof | |
AU2012216532B2 (en) | Improvements in and relating to soil treatments | |
US20230087719A1 (en) | Slow-release potassium and sulfur fertilizer and methods for making same | |
US6322607B1 (en) | Zinc-ammonium phosphate fertilizers | |
US20220204417A1 (en) | Phosphogypsum containing fertilizer granules | |
Bhavani et al. | Performance of slow release hydroxyapatite coated urea nanofertilizer on aerobic paddy | |
AU2022369613A1 (en) | Intermediate-release fertilizers and methods for making same | |
PL236953B1 (en) | Method of preparing liming fertilizer composition | |
RU2342350C1 (en) | Method of obtaining granulated complex mineral fertilizers | |
CN118159509A (en) | Medium release fertilizer and preparation method thereof | |
WO2022180504A1 (en) | Method of making a nano-fertilizer composition for sustained release of macronutrients | |
JP2024501044A (en) | Manufacture of composite fertilizer pellets | |
CN115427376A (en) | Organic water-soluble fertilizer with humus characteristics | |
JP2003509332A (en) | Activated alumina doped with phosphorus | |
MXPA99006724A (en) | Zinc-ammonium phosphate fertilizers | |
NZ615600B2 (en) | Improvements in and relating to soil treatments | |
AU5543698A (en) | Zinc-ammonium phosphate fertilizers | |
RO122355B1 (en) | Process for obtaining new organo-mineral fertilizers based on earth coal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20141209 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150730 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200513 |