RU2601237C1

RU2601237C1 - Ripper to restore bioproductivity of clay soil

Info

Publication number: RU2601237C1
Application number: RU2015131196/13A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Сычев; Сергей Фёдорович Шмотьев; Сергей Юрьевич Плинер; Евгений Васильевич Рожков
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс"
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-10-27

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture. Use of magnesium silicate proppant as cultivator for reduction of bioproductivity of clay soil.

EFFECT: invention allows to increase water permeability of clay soil.

1 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к повышению плодородия глинистых почв за счет восстановления их структуры, а также может быть использовано для вовлечения бросовых земель в сельскохозяйственный оборот, облагораживания территорий, оказавшихся в зоне интенсивного влияния промышленных предприятий, на территориях жилой и промышленной застройки.The invention relates to the field of agriculture, namely, to increase the fertility of clay soils by restoring their structure, and can also be used to involve waste land in agricultural circulation, ennoblement of territories found in the zone of intensive influence of industrial enterprises, in residential and industrial buildings .

Глинистые почвы являются тяжелыми грунтами, обладающими повышенной плотностью и вязкостью. При увлажнении они чрезмерно слипаются и становятся почти непригодными для обработки и выращивания растений. Кроме того, с повышенной плотностью глинистых грунтов связана их низкая воздухопроницаемость, что делает успешное выращивание на них растений почти невозможным, так как к корням не поступает достаточного количества кислорода. Это, в свою очередь, приводит к торможению роста и развития растительных видов. Отсутствие кислорода губительно действует и на микроорганизмы, обитающие в почве и являющиеся важной составляющей процесса почвообразования. Недостаток воздуха приводит к тому, что замедляется распад органических компонентов почвы. В результате грунт становится бедным, а растения не получают требующихся им для нормального развития питательных веществ. Такие почвы обычно практически не пропускают влагу, что обусловливает невозможность развития внутренней капиллярной системы, являющейся важным условием создания оптимальной среды для роста растений. При увлажнении вода задерживается в поверхностных слоях глинистых почв, в большом количестве скапливаясь в прикорневой зоне высаженных растений, в результате чего растения загнивают и погибают. Вовлечение указанных земель в сельскохозяйственный оборот производится путем периодического внесения в них крупнозернистого песка, золы, торфа, извести, цеолита и пр., а биологические качества повышают введением органических удобрений (см. патенты РФ №2049107, №2193590).Clay soils are heavy soils with increased density and viscosity. When moistened, they stick together excessively and become almost unsuitable for processing and growing plants. In addition, their low density of clay soils is associated with an increased density of clay soils, which makes the successful cultivation of plants on them almost impossible, since not enough oxygen is supplied to the roots. This, in turn, leads to inhibition of the growth and development of plant species. The lack of oxygen has a detrimental effect on microorganisms that live in the soil and are an important component of the process of soil formation. The lack of air leads to the fact that the decomposition of organic components of the soil slows down. As a result, the soil becomes poor, and plants do not receive the nutrients they require for the normal development. Such soils usually practically do not allow moisture to pass through, which makes it impossible to develop an internal capillary system, which is an important condition for creating an optimal environment for plant growth. When moistened, water is retained in the surface layers of clay soils, accumulating in large quantities in the root zone of the planted plants, as a result of which the plants rot and die. The involvement of these lands in agricultural circulation is carried out by periodically introducing coarse sand, ash, peat, lime, zeolite, etc. into them, and their biological qualities are increased by the introduction of organic fertilizers (see RF patents No. 2049107, No. 2193590).

Известен способ мелиорации почв (патент РФ №2091423), в котором измельченную до крупности 1-2 мм опал-кристобалитовую породу смешивают со стандартным торфоопилочным субстратом и вносят в почву в количестве от 10 до 20 мас. %, затем производят полный цикл выращивания культур по традиционной технологии.A known method of soil reclamation (RF patent No. 2091423), in which the opal-cristobalite rock crushed to a particle size of 1-2 mm, is mixed with a standard peat-sawing substrate and introduced into the soil in an amount of 10 to 20 wt. %, then produce a full cycle of growing crops using traditional technology.

Недостатком известного технического решения является пониженная водопроницаемость грунта, обусловленная формой поверхности измельченной опал-кристобалитовой породы.A disadvantage of the known technical solution is the reduced permeability of the soil due to the surface shape of the crushed opal-cristobalite rock.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является патент РФ №2411281, в котором состав для восстановления биопродуктивности глинистых почв содержит органическое удобрение сапропель и естественный рыхлитель, запахиваемые в почву на глубину 10-15 см, а в качестве естественного рыхлителя используется отсев карьеров строительных материалов при следующем массовом соотношении компонентов, %:The closest in technical essence to the claimed technical solution is RF patent No. 2411281, in which the composition for restoring the bio-productivity of clay soils contains organic fertilizer sapropel and a natural cultivator, sown in the soil to a depth of 10-15 cm, and screening of quarries for building is used as a natural cultivator. materials in the following mass ratio of components,%:

сапропельsapropel 8-128-12 отсев карьеров строительных материаловscreening of quarries of building materials 13-3213-32 верхний слой глинистой почвыclay topsoil остальное,rest,

кроме того, в качестве рыхлителя используются нетоксичные отходы металлургического производства.In addition, non-toxic metallurgical waste is used as a cultivator.

Недостатком известного технического решения является недостаточно высокая водопроницаемость глинистого почвогрунта, объясняемая формой поверхности применяемых рыхлителей.A disadvantage of the known technical solution is the insufficiently high water permeability of the clay soil, due to the surface shape of the used cultivators.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение водопроницаемости глинистого почвогрунта.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to increase the permeability of clay soil.

Указанный результат достигается тем, что в качестве рыхлителя для восстановления продуктивности глинистой почвы применяют магнийсиликатный проппант. Насыпной вес проппанта составляет не более 1,6 г/см³. Кроме того, заявляемый рыхлитель может быть использован в составах для восстановления биопродуктивности глинистых почв совместно с органическим удобрением - сопропелем или другим удобрением.The specified result is achieved by the fact that magnesium silicate proppant is used as a cultivator to restore clay soil productivity. The bulk weight of the proppant is not more than 1.6 g / cm ³ . In addition, the inventive cultivator can be used in compositions to restore the bio-productivity of clay soils in conjunction with organic fertilizer - copropel or other fertilizer.

Магнийсиликатные проппанты предназначены для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП и представляют собой керамические гранулы с насыпной плотностью, как правило, менее 1,6 г/см³, поверхность которых обладает высокими показателями сферичности и округлости. Применение проппанта увеличивает поток текучих сред из нефтяного или газового резервуара в скважину за счет увеличения общей площади контакта между резервуаром и скважиной, а также за счет того, что слой проппанта в трещине имеет более высокую проницаемость, чем проницаемость пласта. Производство проппанта включает в себя помол исходной шихты, ее грануляцию и пофракционный обжиг гранул. ГОСТом 54571-2011 установлен следующий фракционный состав выпускаемого магнийсиликатного проппанта, мм: 0,2-0,4; 0,3-0,6; 0,85-1,2; 1,0-1,7; 1,4-2,0.Magnesium silicate proppants are intended for use as proppants in oil or gas production by hydraulic fracturing - hydraulic fracturing and are ceramic granules with a bulk density, usually less than 1.6 g / cm ³ , the surface of which has high sphericity and roundness. The use of proppant increases the flow of fluids from the oil or gas reservoir into the well by increasing the total contact area between the reservoir and the well, and also because the proppant layer in the fracture has a higher permeability than the permeability of the formation. The proppant production includes grinding the initial charge, its granulation and batch-by-grain firing of granules. GOST 54571-2011 established the following fractional composition of the produced magnesium silicate proppant, mm: 0.2-0.4; 0.3-0.6; 0.85-1.2; 1.0-1.7; 1.4-2.0.

Использование магнийсиликатного проппанта в качестве рыхлителя почвы позволяет повысить ее водопроницаемость, в том числе и за счет наличия у проппанта поверхности с высокими показателями сферичности и округлости. Кроме того, пофракционный обжиг проппанта дает возможность фракционирования материала непосредственно после обжига каждой конкретной товарной фракции, что, в свою очередь, позволяет заранее формировать зерновой состав рыхлителя применительно к различным типам почв. Необходимо особо отметить тот факт, что, имея слабощелочную реакцию, магнийсиликатный проппант может снижать избыточную кислотность грунтов, подвергшихся воздействию кислотных дождей.The use of magnesium silicate proppant as a soil cultivator allows to increase its water permeability, including due to the presence of a proppant surface with high sphericity and roundness. In addition, fractional proppant roasting makes it possible to fractionate the material immediately after roasting each specific commodity fraction, which, in turn, allows you to pre-form the grain composition of the cultivator in relation to different types of soils. It should be especially noted that, having a slightly alkaline reaction, a magnesium silicate proppant can reduce the excess acidity of soils exposed to acid rain.

Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention

В качестве глинистой почвы использовались полиминеральные глины Сухоложского района. В качестве рыхлителя использовали смесь фракций магнийсиликатного проппанта размером 0,2-1,7 мм. Рыхлитель в количестве 15 масс. % запахивали в почву на глубину 10-15 см. Затем проводили измерение водопроницаемости почвогрунта методом заливки площадок. Параллельно проводили измерения водопроницаемости исходного почвогрунта и почвогрунта с использованием в качестве рыхлителя отсева гранита Курманского месторождения фракции 0,2-1,7 мм в количестве 15 масс. % (по аналогии с патентом РФ №2411281). Результаты измерений представлены в таблице.As clay soil, polymineral clays of the Sukholozhsky region were used. A mixture of magnesium-silicate proppant fractions 0.2-1.7 mm in size was used as a cultivator. The cultivator in the amount of 15 mass. % were plowed into the soil to a depth of 10-15 cm. Then, water permeability of the soil was measured by pouring the sites. In parallel, we measured the water permeability of the initial soil and soil using a fraction of 0.2-1.7 mm in the amount of 15 masses as a screener of granite from the Kurmansk deposit. % (by analogy with the patent of the Russian Federation No. 2411281). The measurement results are presented in the table.

Анализ данных таблицы показывает, что использование в качестве рыхлителя магнийсиликатного проппанта повышает водопроницаемость почвогрунта по сравнению с прототипом (пример 3), что в конечном итоге способствует повышению биопродуктивности глинистых почв. Кроме того, пониженная насыпная плотность магнийсиликатного проппанта позволяет уменьшить количество вводимого рыхлителя в сравнении с прототипом.Analysis of the table data shows that the use of magnesium silicate proppant as a cultivator increases the soil water permeability compared to the prototype (example 3), which ultimately helps to increase the bio-productivity of clay soils. In addition, the reduced bulk density of the magnesium silicate proppant allows to reduce the amount of introduced ripper in comparison with the prototype.

Claims

1. The use of magnesium silicate proppant as a cultivator to restore the bio-productivity of clay soil.

2. The use of magnesium silicate proppant according to claim 1, characterized in that the bulk weight of the proppant does not exceed 1.6 g / cm ³ .