RU2673751C1 - Способ получения фосфорнокалийных удобрений на основе древесной коры - Google Patents
Способ получения фосфорнокалийных удобрений на основе древесной коры Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673751C1 RU2673751C1 RU2018106772A RU2018106772A RU2673751C1 RU 2673751 C1 RU2673751 C1 RU 2673751C1 RU 2018106772 A RU2018106772 A RU 2018106772A RU 2018106772 A RU2018106772 A RU 2018106772A RU 2673751 C1 RU2673751 C1 RU 2673751C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- potassium
- fertilizers
- phosphorus
- bark
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims abstract description 8
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 69
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- RDXARWSSOJYNLI-UHFFFAOYSA-N [P].[K] Chemical compound [P].[K] RDXARWSSOJYNLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Inorganic materials [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 10
- 241000218652 Larix Species 0.000 claims description 8
- 235000005590 Larix decidua Nutrition 0.000 claims description 8
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical group [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 5
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 claims description 3
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 claims description 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 50
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 5
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 abstract description 5
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 abstract description 5
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 34
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 29
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 24
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 24
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 24
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 24
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 21
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 7
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000010204 pine bark Nutrition 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 description 5
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 5
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 3
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical class O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 2
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- KTAVBOYXMBQFGR-MAODNAKNSA-J tetrasodium;(6r,7r)-7-[[(2z)-2-(2-amino-1,3-thiazol-4-yl)-2-methoxyimino-1-oxidoethylidene]amino]-3-[(2-methyl-5,6-dioxo-1h-1,2,4-triazin-3-yl)sulfanylmethyl]-8-oxo-5-thia-1-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylate;heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].S([C@@H]1[C@@H](C(N1C=1C([O-])=O)=O)NC(=O)\C(=N/OC)C=2N=C(N)SC=2)CC=1CSC1=NC(=O)C([O-])=NN1C.S([C@@H]1[C@@H](C(N1C=1C([O-])=O)=O)NC(=O)\C(=N/OC)C=2N=C(N)SC=2)CC=1CSC1=NC(=O)C([O-])=NN1C KTAVBOYXMBQFGR-MAODNAKNSA-J 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 241000723346 Cinnamomum camphora Species 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L Phosphate ion(2-) Chemical compound OP([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical class OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229940062672 calcium dihydrogen phosphate Drugs 0.000 description 1
- FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate Chemical compound [Ca+2].OP([O-])([O-])=O FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 235000019700 dicalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-M dihydrogenphosphate Chemical compound OP(O)([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 159000000011 group IA salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000019691 monocalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
- C05D1/00—Fertilisers containing potassium
- C05D1/02—Manufacture from potassium chloride or sulfate or double or mixed salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B17/00—Other phosphatic fertilisers, e.g. soft rock phosphates, bone meal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G1/00—Mixtures of fertilisers belonging individually to different subclasses of C05
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения фосфорно-калийных удобрений на основе древесной коры включает получение пористой подложки щелочной обработкой коры с последующей пропиткой подложки раствором фосфорно-калийной соли, причем пропитанную подложку, содержащую 2,0-7,0 мас.% фосфора, выдерживают перед сушкой в течение 1 часа, сушат до воздушно-сухого состояния при температуре 100°С, затем пропитывают раствором хлорида или нитрата кальция при мольном соотношении Р:Са, равном 1:2, выдерживают в течение 24 ч и сушат до воздушно сухого состояния. Изобретение позволяет повысить агрохимические свойства удобрения за счет увеличения его водостойкости, сократить энергозатраты на получение удобрений, утилизировать отходы деревообработки. 2 з.п. ф-лы, 7 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к производству удобрений и сельскому хозяйству и может быть использовано для получения фосфорнокалийных удобрений на основе древесной коры. Способ позволяет применять многотоннажные отходы деревообработки для получения фосфорнокалийных органических удобрений, которые обладают способностью улучшать структуру и повышать плодородие почв, увеличивать продуктивность сельскохозяйственных культур.
Известен способ получения фосфорсодержащих органических удобрений для выращивания чая на основе цеолита, модифицированного гидроксиаппатитом, на который с помощью адсорбции нанесен продукт органической ферментации различного сырья (коры камфарного дерева, растительной золы, торфа и т.д.). Получение модифицированного цеолита включает его пропитку раствором гидрофосфата натрия с последующей обработкой раствором хлорида кальция с целью осаждения гидроксиаппатита на поверхности цеолита (CN 106748192, опубл. 31.05.2017).
Недостатком данного удобрения является образование большого количества жидких отходов (растворов гидрофосфата натрия и хлорида кальция, промывных вод), требующих утилизации. Недостатком является присутствие фосфора в удобрении в форме ионов РО4 3-, которые достаточно плохо усваивается растениями. Предложенный способ включает стадию ферментации органического сырья, что увеличивает продолжительность процесса получения удобрений.
Известен способ получения фосфорсодержащих удобрений с повышенной устойчивостью к вымыванию фосфатов водой, включающий получение пористых подложек из коры березы и ее луба и пропитку их водным раствором гидрофосфата калия. Количество пропиточного раствора соли равно влагоемкости подложек. Высокая устойчивость удобрений к вымыванию фосфатов водой, обеспечивающая эффект их
пролонгированного действия, достигается при соблюдении определенных условий: количество нанесенного на подложки фосфора - не более 4,0 мас. %; изотермическая выдержка пропитанных образцов при 100°С в течение 2 ч; сушка при 180-220°С; пропитка 0,1 N раствором азотной кислоты. Через 3 суток из получаемых в этих условиях удобрений вымывается водой 33,2-34,5% фосфатов (в % от исходного содержания в удобрении) (Веприкова Е.В., Кузнецова С.А., Чесноков Н.В., Кузнецов Б.Н. Получение и свойства фосфорных биокомпозитных удобрений на основе коры березы //Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2015. Т. 8. №3. С. 419-421).
Недостатками данных удобрений являются: многостадийность процесса, применение энергоэатратной стадии изотермической выдержки, а также высокой температуры сушки пропитанных подложек. К недостаткам можно отнести и необходимость применения стадии обработки удобрений раствором кислоты, что приводит к увеличению их кислотности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является получение фосфор-калийных удобрений пролонгированного действия на основе коры лиственницы (Веприкова Е.В., Кузнецов Б.Н., Чесноков Н.В. Получение биокомпозитных фосфор-калийных удобрений пролонгированного действия на основе коры лиственницы // Химия растительного сырья. 2017. №3. С. 201-209). Способ получения данного удобрения включает получение пористой подложки из коры лиственницы обработкой 1% водным раствором щелочи при температуре 90°С, гидромодуле 10 в течение 60 мин при перемешивании с последующей трехкратной промывкой водой при следующих условиях: гидромодуль 5; продолжительность каждой ступени промывки 45 мин; перемешивание. Остатки щелочи в подложке нейтрализовали 0,1 N раствором азотной кислоты HNO3 при гидромодуле 5 в течение 30 мин. После нейтрализации полученную подложку промывали водой. Промывные воды удаляли фильтрованием и полученный остаток сушили до воздушно-сухого состояния при 50°C. Далее подложку из коры лиственницы пропитывают водным раствором KH2PO4 или K2HPO4 различной концентрации, причем количество пропиточных растворов соответствует величине влагоемкости подложки. Количество фосфора в удобрениях составляло 3,5 мас. %. Пропитанные образцы выдерживали в закрытых бюксах в течение суток при комнатной температуре. Затем образцы высушивали до постоянного веса при температурах от 60 до 200°С. Затем проводили пропитку образца растворами азотной кислоты различной концентрации (0,1-0,5 N). Количество пропиточных растворов кислоты также соответствует величине влагоемкости подложки. Пропитанные образцы выдерживали в закрытых бюксах при комнатной температуре не менее 2-4 ч и высушили до постоянного веса при 80-100°C. Из удобрения, полученного при определенных оптимальных условиях на основе гидрофосфата калия K2HPO4, через 3 суток водой вымывается 32,4% фосфатов и 39,9% калия (от начального содержания компонентов в удобрении). Из удобрения на основе дигидрофосфата калия KH2PO4 через 15 мин вымывается не менее 80,9% фосфатов и не менее 79,8% калия.
Недостатком данного способа является возможность получения водостойких удобрений при использовании только гидрофосфата калия. Кроме того, недостатком способа является возможность достижения водостойкости при высушивании пропитанной подложки при температуре 200°С, что увеличивает энергозатраты на получение удобрений. Также недостатком является необходимость применения стадии обработки удобрений раствором кислоты. Присутствие в удобрении остаточного количества кислоты может негативно влиять на кислотный баланс почвы.
Задача изобретения направлена на улучшение агрохимических свойств фосфорнокалийного удобрения, упрощение и удешевление способа его получения и утилизацию отходов деревообработки.
Технический результат изобретения заключается:
- в повышении агрохимических свойств удобрения за счет увеличения его водостойкости;
- в сокращении энергозатрат на получение удобрений;
- в утилизации отходов деревообработки.
Технический результат достигается тем, что в способе получения фосфорнокалийных удобрений на основе древесной коры, включающем получение пористой подложки щелочной обработкой коры с последующей пропиткой подложки раствором фосфорнокалийной соли, согласно изобретению, пропитанную подложку, содержащую 2,0-7,0 мас. % фосфора, выдерживают перед сушкой в течение 1 часа, сушат до воздушно-сухого состояния при температуре 100°С, затем пропитывают раствором хлорида или нитрата кальция при мольном соотношении Р:Са, равном 1:2, выдерживают в течение 24 ч и сушат до воздушно сухого состояния. Кроме того, пористую подложку получают из коры сосны или лиственницы, или осины, а в качестве фосфорнокалийной соли используют гидрофосфат калия или дигидрофосфат калия.
Сравнительный анализ предлагаемого изобретения и прототипа показывает, что в предлагаемом изобретении для достижения водостойкости получаемых удобрений подложку, пропитанную фосфорнокалийной солью, дополнительно обрабатывают раствором хлорида или нитрата кальция при мольном соотношении фосфора и кальция, равном 1:2. При этом хорошо растворимые в воде KH2PO4 или K2HPO4 на поверхности подложки переходят в мало растворимые соединения - дигидрофосфат кальция Са(H2PO4)2 или гидрофосфат кальция CaHPO4. В отличие от прототипа такой подход позволяет применять для получения удобрений с повышенной водостойкостью дигидрофосфат калия.
В изобретении предложено соблюдать мольное соотношение фосфора и кальция (Р:Са) на данной стадии, равное 1:2. Такое соотношение является оптимальным для достижения максимально эффективного образования малорастворимых соединений и, следовательно, для обеспечения наибольшей водостойкости получаемых удобрений. Увеличение количества кальция для пропитки подложек не дает положительного эффекта, но его уменьшение приводит к снижению водостойкости удобрений.
В представленном изобретении, в отличие от прототипа, предложено выдерживать подложки, пропитанные растворами фосфорнокалийных солей, перед их сушкой не более 1 часа. Такая продолжительность выдержки позволяет обеспечить достаточно равномерное распределение частиц соли в пористой текстуре подложек и минимизировать взаимодействие солей, особенно щелочного гидрофосфата калия, с органическими веществами подложек. Согласно прототипу именно взаимодействие щелочной соли (K2HPO4) с органическими веществами коры является основным фактором, определяющим возможность повышения водостойкости получаемого удобрения. Отсутствие вышеупомянутых взаимодействий является важным моментом для получения удобрений с максимально возможной водостойкостью, поскольку нанесенные на подложки KH2PO4 и K2HPO4 являются предшественниками целевых соединений - Са(H2PO4)2 и CaHPO4. Очевидно, что химическое взаимодействие нанесенных веществ с подложками из древесной коры способно затруднить их преобразование в малорастворимую форму. Применение более длительной выдержки нецелесообразно, поскольку приводит к снижению водостойкости получаемых удобрений. Наибольшее снижение этого показателя наблюдается в случае использования K2HPO4. Уменьшение времени выдержки менее 1 часа также нецелесообразно из-за недостаточно равномерной пропитки подложек, что приводит к снижению водостойкости удобрений.
В изобретении после пропитки подложек растворами солей кальция предложено выдерживать образцы в течение суток при комнатных условиях. Такая продолжительность необходима для наиболее полного завершения процесса превращения фосфорнокалийных солей в целевые малорастворимые соединения. Увеличение продолжительности выдержки нецелесообразно, поскольку не влияет на водостойкость получаемых удобрений, а сокращение времени этой операции приводит к ухудшению свойств конечных материалов. Комнатная температура, применяемая на данной стадии, достаточна для осаждения соединений кальция. Также при такой температуре не происходит трансформация ионов Н2РО4 - и НРО4 2- и сохраняется их биогенная активность.
Способ, предложенный в изобретении, позволяет получать удобрения, содержащие от 2,0 до 7,0 мас. % фосфора, которые обладают способностью к медленному вымыванию активного компонента водой. Нанесение меньших и больших количеств фосфора, независимо от природы соли, нецелесообразно, поскольку приводит к уменьшению водостойкости удобрений. Количество второго активного ингредиента - калия в удобрениях зависит от природы фосфорнокалийной соли и находится в пределах 2,5-17,6 мас %.
В изобретении, в отличие от прототипа, сушку подложек после пропитки растворами фосфорнокалийных солей предусмотрено проводить при температуре 100°C для удаления влаги, что позволяет восстановить влагоемкость пропитанных подложек до исходных значений. Это важно для расчета концентрации растворов солей кальция, применяемых при осаждении Са(H2PO4)2 и CaHPO4 Высушивание при данной температуре обеспечивает достаточно равномерное распределение используемых солей по поверхности подложек, что также способствует повышению водостойкости получаемых удобрений. В прототипе одним из необходимых условий обеспечения водостойкости удобрений является сушка пропитанной раствором фосфорнокалийной соли подложки при температуре 200°С.
Благодаря данным отличительным признакам удалось улучшить агрохимические свойства удобрений за счет увеличения водостойкости и снизить материальные затраты на их получение.
Способ осуществляют следующим образом.
Древесную кору (кору лиственницы, сосны или осины) измельчают в дезинтеграторе и отбирают рабочую фракцию 0,25-1,0 мм. Затем кору обрабатывают 1% водным раствором щелочи при температуре 90°С, гидромодуле 10 в течение 60 мин при перемешивании. По окончании процесса раствор щелочи отделяют фильтрацией, а полученный материал (подложку) трехкратно промывают водой при комнатной температуре, гидромодуле, равном 5, и перемешивании. Продолжительность каждой промывки составляла 45 мин. Затем подложку отделяют от промывных вод фильтрацией. Остатки щелочи в подложке нейтрализуют 0,1 N раствором HNO3 при гидромодуле 5 в течение 30 мин. После отделения раствора кислоты подложку двукратно промывают водой при гидромодуле 4 в течение 30 мин. Затем отделяют промывные воды и подложку высушивают до воздушно-сухого состояния при 50°С. Такая обработка позволяет удалить из древесной коры полифенольные соединения, отрицательно влияющие на рост растений. Так же используемая обработка приводит к развитию пористой структуры получаемых подложек и способствует повышению их устойчивости к биоразложению в почве. Последнее является необходимым условием для получения удобрений с длительные периодом действия.
Затем пористую подложку из древесной коры пропитывают водным раствором KH2PO4 или K2HPO4×3H2O. Объем пропиточного раствора равен влагоемкости подложек. Концентрация пропиточных растворов солей рассчитывают так, чтобы удобрения содержали от 2,0 до 7,0 мас. % фосфора. Пропитку пористых материалов проводят при комнатной температуре небольшими порциями растворов фосфорнокалийных солей, тщательно перемешивая. Затем влажные подложки помещают в закрытую посуду и выдерживают в течение 1 часа при комнатной температуре. Далее пропитанные подложки высушивают при 100°С до воздушно-сухого состояния. Затем подложки, содержащие фосфорнокалийные соли, пропитывают водным раствором соли кальция (хлорида или нитрата). Количество раствора соли кальция, требуемого для пропитки, также соответствует влагоемкости подложек. Концентрацию пропиточных растворов выбирают так, чтобы обеспечить мольное соотношение фосфора и кальция (Р:Са), равное 1:2. Пропитанные образцы выдерживают в закрытых бюксах при комнатной температуре в течение 24 часов и затем сушат до воздушно-сухого состояния.
Оценку воздействия получаемых удобрений на развитие растений проводили на примере проращивания семян овса сорта «Мегион». Процесс проращивания проводили согласно методике ГОСТ 12038-84.
Изобретение подтверждается конкретным примером.
Пример. Для получения пористой подложки используют воздушно-сухой полидисперсный образец коры сосны следующего фракционного состава, мас. %: (0,25-0,50) мм - 20; (0,50-1,00) мм - 80. Затем образец коры обрабатывают 1% водным раствором NaOH при температуре 90°С, гидромодуле 10 в течение 60 мин при перемешивании. По окончании процесса раствор щелочи отделяют фильтрацией, а полученный материал (подложку) трехкратно промывают водой при комнатной температуре, гидромодуле, равном 5, и перемешивании. Продолжительность каждой промывки составляла 45 мин. Затем подложку отделяют от промывных вод фильтрацией. Остатки щелочи в подложке нейтрализуют 0,1 N раствором HNO3 при гидромодуле 5 в течение 30 мин. После отделения раствора кислоты подложку двукратно промывают водой при гидромодуле 4 в течение 30 мин. Затем отделяют промывные воды и подложку высушивают до воздушно-сухого состояния при 50°С. Фосфорнокалийные удобрения, содержащие 2,0 мас. % фосфора, получат пропиткой подложек водным раствором K2HPO4×3Н2О. Количество растворов соли составляет 2,7 см3 на 1 г подложки из коры сосны. Количество K2HPO4×3Н2О, необходимое для нанесения 2,0 мас. % фосфора на 1 г подложки составляет 0,1473 г. Затем влажное удобрение помещают в закрытую посуду и выдерживают перед сушкой в течение 1 часа при комнатной температуре. Затем сушат при 100°C до воздушно-сухого состояния. Далее полученный образец пропитывают водным раствором CaCl2×2Н2О в количестве 2,7 см3 на 1 г образца на основе подложки из коры сосны. При этом мольное соотношение фосфора и кальция (Р:Са) составляет 1:2. Пропитанный образец выдерживают в закрытом бюксе при комнатной температуре в течение 24 часов и затем сушат до воздушно-сухого состояния.
Водостойкость полученного удобрения оценивают по вымыванию из него фосфата и калия водой. Процесс вымывания проводят дистиллированной водой в стационарных условиях при комнатной температуре в течение 24 часов. Соотношение образца удобрения и воды при изучении вымывания составляло 2 г к 500 мл. По изменению концентрации фосфата и калия в растворе рассчитывают величины их вымывания (%, в пересчете на Р2О5 и K2O), принимая исходное количество этих элементов в образце удобрения за 100% (см. таблицу 1).
Данные таблицы 1 показывают, что наименьшее вымывание фосфатов и калия водой из удобрений на основе K2HPO4×3Н2О наблюдается, если пропитанные раствором фосфорнокалийной соли подложки выдерживали перед их высушиванием в течение 1 ч при комнатных условиях. Увеличение времени выдержки сопровождается существенным увеличением вымывания активных компонентов. Это обуславливает снижение водостойкости полученных в таких условиях удобрений. Для удобрений на основе KH2PO4 время выдержки может быть увеличено до 4 часов без увеличения вымывания фосфатов и калия. Однако это нецелесообразно, так как увеличивает продолжительность получения удобрений. Увеличение продолжительности выдержки до 24 часов сопровождается увеличением вымывания активных компонентов. Независимо от природы фосфорнокалийной соли, уменьшение времени выдержки пропитанных подложек до 0,5 часа также приводит к увеличению вымывания фосфатов и калия водой. Данные таблицы 1 показывают, что удобрения на основе гидро- и дигидрофосфатов калия существенно отличаются по вымыванию фосфатов, что обусловлено большей растворимостью Са(H2PO4)2 в воде по сравнению с СаНРO4. По вымыванию калия эти удобрения сравнимы.
Из представленных в таблице 1 результатов видно, что природа древесной коры, используемой для получения подложек, практически не влияет на вымывание фосфатов и калия из полученных удобрений.
Результаты, иллюстрирующие влияние количества фосфора, наносимого на подложки в результате их пропитки растворами фосфорнокалийных солей, на вымывание фосфатов и калия водой из получаемых удобрений, представлены в таблице 2.
Данные таблицы 2 показывают, что наименьшим вымыванием фосфатов и калия характеризуются удобрения, полученные на основе подложек с содержанием фосфора от 2,0 до 7,0 мас. %. Этот факт не зависит от природы фосфорнокалийной соли и от природы древесной коры, используемой для получения подложек. Нанесение на подложки менее 2,0 и более 7,0 мас. % фосфора приводит к тому, что из получаемых удобрений водой вымывается большее количество активных компонентов.
Результаты, демонстрирующие влияние мольного соотношения фосфора и кальция (Р:Са) на стадии осаждения Са(H2PO4)2 и CaHPO4 на вымывание активных компонентов из удобрения на основе коры сосны, приведены в таблице 3.
Данные таблицы 3 показывают, что проведение превращения исходных фосфорнокалийных солей в малорастворимые CaHPO4 и Са(H2PO4)2 при соблюдении соотношения Р:Са менее 1:2 нецелесообразно, поскольку получаемые в этих условиях удобрения характеризуются высоким вымыванием фосфатов и калия.
Минимальные значения показателей вымывания достигнуты для удобрений, полученных при соотношения Р:Са, равном 1:2. Как следует из данных таблицы 3, изменение этого соотношения до 1:3 не приводит к снижению вымывания активных компонентов из удобрений.
Результаты, позволяющие оценить влияние времени выдержки образцов на основе коры лиственницы после их пропитки раствором хлорида кальция на вымывание фосфатов и калия из получаемых удобрений, представлены в таблице 4.
Данные таблицы 4 показывают, что после пропитки раствором соли кальция подложек, содержащих гидро- и дигидрофосфат калия, их целесообразно выдерживать при комнатных условиях не менее 24 часов. Удобрения, полученные при менее продолжительной выдержке, характеризуются большим вымыванием фосфатов и калия. Применение более продолжительной выдержки не влияет на показатели вымывания этих компонентов из удобрений.
Результаты, показывающие влияние природы соли кальция на вымывания фосфатов и калия водой из получаемых удобрений, приведены в таблице 5. Результаты получены на примере удобрений, приготовленных на основе подложки из коры сосны.
Данные таблицы 5 показывают, что природа соли кальция, используемой для получения удобрений, практически не влияет на вымывание фосфатов.
Результаты по вымыванию фосфатов (в числителе) и калия (в знаменателе) из получаемых удобрений в течение длительного времени приведены в таблице 6.
Данные таблицы 6 показывают, что получаемые на основе различной коры удобрения характеризуются способностью к медленному вымыванию фосфатов и калия в течение длительного времени. Через 15 дней вымывания водой в удобрениях остается в среднем от 63,5 до 83,6% фосфора (в зависимости от природы фосфорсодержащего соединения) и в среднем 55% калия. Такой характер вымывания обеспечивает эффективное использование активных компонентов в удобрениях и обеспечивает их пролонгированное действие.
Удобрения на основе KH2PO4 характеризуются достаточно большим вымыванием фосфатов и калия в первые сутки, что позволяет применять их для быстрого устранения дефицита этих элементов в почве. Как известно, с этой целью и применяются водорастворимые минеральные удобрения. Сравнение свойств предлагаемого удобрения на основе K2HPO4×3Н2О и удобрения, описанного в прототипе, показало, что изобретение позволяет уменьшить вымывание фосфатов водой в течение, например, 8 суток в 4,2 раза и калия в 1,38 раза. Изобретение позволяет существенно повысить водостойкость удобрений с использованием дигидрофосфата калия KH2PO4. Поскольку согласно прототипа из удобрения на основе KH2PO4 через 15 мин вымывается не менее 80,9% фосфатов и не менее 79,8% калия.
Результаты по проращиванию семян овса сорта «Мегион» в присутствие удобрений на основе древесной коры приведены в таблице 7.
Примечание. X - среднее значение; Sx - стандартная ошибка среднего
Данные таблицы 7 показывают, что удобрения на основе пористых подложек из коры различных пород деревьев не проявляют негативного воздействия на проращивание семян овса. По сравнению с контрольным опытом выявлено небольшое увеличение длины ростков и корней проростков, полученных в присутствии разработанных удобрений. При этом эффективность удобрений практически не зависит от природы подложки.
Таким образом, благодаря предлагаемому способу улучшены агрохимические свойства удобрений, а именно способность к замедленному выделению активных питательных элементов в процессе их применения, достигнуто упрощение и удешевление способа их получения с одновременной утилизацией отходов деревообработки.
Claims (3)
1. Способ получения фосфорно-калийных удобрений на основе древесной коры, включающий получение пористой подложки щелочной обработкой коры с последующей пропиткой подложки раствором фосфорно-калийной соли, отличающийся тем, что пропитанную подложку, содержащую 2,0-7,0 мас.% фосфора, выдерживают перед сушкой в течение 1 ч, сушат до воздушно-сухого состояния при температуре 100°С, затем пропитывают раствором хлорида или нитрата кальция при мольном соотношении Р:Са, равном 1:2, выдерживают в течение 24 ч и сушат до воздушно-сухого состояния.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пористую подложку получают из коры сосны, лиственницы или осины.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фосфорно-калийной соли используют гидрофосфат калия или дигидрофосфат калия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106772A RU2673751C1 (ru) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Способ получения фосфорнокалийных удобрений на основе древесной коры |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106772A RU2673751C1 (ru) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Способ получения фосфорнокалийных удобрений на основе древесной коры |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2673751C1 true RU2673751C1 (ru) | 2018-11-29 |
Family
ID=64603520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018106772A RU2673751C1 (ru) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Способ получения фосфорнокалийных удобрений на основе древесной коры |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2673751C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2775670C1 (ru) * | 2021-10-20 | 2022-07-06 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Способ получения субстрата для выращивания сельскохозяйственных культур на основе модифицированной коры хвойных древесных пород |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU823367A1 (ru) * | 1979-07-02 | 1981-04-23 | Предприятие П/Я Р-6295 | Способ получени кормового преципи-TATA |
| RU2411222C2 (ru) * | 2009-03-18 | 2011-02-10 | Тагир Вильданович Шарипов | Способ получения дикальцийфосфата |
| US20130143737A1 (en) * | 2010-08-10 | 2013-06-06 | Agtec Innovations, Inc. | Polyphosphate fertilizer combinations |
-
2018
- 2018-02-22 RU RU2018106772A patent/RU2673751C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU823367A1 (ru) * | 1979-07-02 | 1981-04-23 | Предприятие П/Я Р-6295 | Способ получени кормового преципи-TATA |
| RU2411222C2 (ru) * | 2009-03-18 | 2011-02-10 | Тагир Вильданович Шарипов | Способ получения дикальцийфосфата |
| US20130143737A1 (en) * | 2010-08-10 | 2013-06-06 | Agtec Innovations, Inc. | Polyphosphate fertilizer combinations |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВЕПРИКОВА Е.В., КУЗНЕЦОВ Б.Н., ЧЕСНОКОВ Н.В., Получение биокомпозитных фосфор-калийных удобрений пролонгированного действия на основе коры лиственницы, Химия растительного сырья, N 3, 2017, С. 201-209. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2775670C1 (ru) * | 2021-10-20 | 2022-07-06 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Способ получения субстрата для выращивания сельскохозяйственных культур на основе модифицированной коры хвойных древесных пород |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103951530B (zh) | 一种治理重金属污染土壤的肽钙盐原位钝化剂及其制备方法与应用 | |
| Williams | Nitrogen mineralization and organic matter decomposition in Scots pine humus | |
| RU2459398C2 (ru) | Способ рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами | |
| DE2347291B2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines natürlichen Flüssigdüngers | |
| Saleem et al. | Organic materials amendments can improve NPK availability and maize growth by reducing heavy metals stress in calcareous soil | |
| Gayathri et al. | Extraction and charactrisation of humic acid from different organic wastes and its physico-chemical properties | |
| JP2010076944A (ja) | メタン発酵液からなる固形肥料およびその製造方法 | |
| CN109179964B (zh) | 一种可资源化的污泥泥水分离材料及其应用 | |
| RU2673751C1 (ru) | Способ получения фосфорнокалийных удобрений на основе древесной коры | |
| Faizan et al. | Influence of wastewater application and fertilizer use on growth, photosynthesis, nutrient homeostatis, yield and heavy metal accumulation in okra (Abelmoschus esculentus L. Moench) | |
| Mirbakhsh et al. | Enhancing Phosphorus Uptake in Sugarcane: A Critical Evaluation of Humic Acid and Phosphorus Fertilizers Effectiveness | |
| Österås et al. | Accumulation of, and interactions between, calcium and heavy metals in wood and bark of Picea abies | |
| RU2649634C1 (ru) | Состав кондиционера почв и способ его изготовления | |
| Goldan et al. | Study of greenhouse use of biohazard wastewater and manure compost | |
| RU2713692C1 (ru) | Способ приготовления кремнийорганического удобрения | |
| Sobrinho et al. | Water absorption by Hydrogel using fertilizers | |
| King et al. | The effects of drying and ageing tree leaves on the ability of their aqueous extracts to dissolve ferric oxide | |
| Naskova et al. | Impact of the biological fertilizers on chemical indexes and enzyme activities of soils at cucumbers | |
| RU2775670C1 (ru) | Способ получения субстрата для выращивания сельскохозяйственных культур на основе модифицированной коры хвойных древесных пород | |
| RU2748166C1 (ru) | Способ получения стимулятора роста растений | |
| Brewer et al. | Effect of fluorine additions to substrate on navel orange trees grown in solution cultures | |
| CN113631029A (zh) | 木质培养土和培养土 | |
| RU2629264C1 (ru) | Способ получения органоминеральных удобрений на основе коры березы | |
| RU2530145C1 (ru) | Способ получения стимулятора роста растений из низинного торфа | |
| EP3128840A1 (fr) | Produit fertilisant et biostimulant contenant des fructo-oligosaccharides, procede d'application et utilisations. |