SI9010019A - Process for producing a soil-conditioning agent - Google Patents

Description

POSTOPEK PRIDOBIVANJA SREDSTEV ZA MELIORACIJO V OBLIKI GRANULATA ZA POŠKODOVANA ZEMLJIŠČA IN/ALI ZEMLJIŠČA S POMANKLJIVOSTMI

1. PODROČJE TEHNIKE

Ta izum pokriva postopek za pridobivanje sredstev za melioracijo v obliki granulatov za poškodovana zemljišča in/ali zemljišča s pomankljivostmi, posebno v poljedelstvu in gozdarstvu.

2. TEHNIČNI PROBLEM

V zadnjih letih je opaženo v povečanem obsegu poslabšanje vegetacije, posebno zdravstvena kondicija mnogih rastlin. Večji deli gozdov so zboleli.

Obstojijo že večje gozdne površine v katerih drevje ne raste več, listje in iglice rumenijo in padajo, v bistvu drevje umira. Isto velja tudi za poljedelstvo.

3. STANJE TEHNIKE

Razlogi zaradi katerih pride do poškodb gozdov do sedaj še niso popolnoma razjasnjeni, vendar je, poleg drugega, to zaradi škodljivih primesi v atmosferi, kar povzroča zmanjšanje pH vrednosti v zemljišču in zaradi tega prihaja do nadaljnih motenj v pretoku hranljivih snovi v vegetaciji.

V tej zvezi posebno važno vlogo igra tako imenovani kisli dež, ki obteži zemljišča s SO₂ in podobnim.

Pretok hranljivih snovi je posebno važen pri gozdovih. Drevje preko korenin jemlje za življenje važne hranljive elemente iz zemljišča, pri čemer se en del trdno vgrajuje v novo izrastlo deblo, veje in iglice, drugi večji del pa ponovno prek vej, iglic in listov izhaja na primer z dežjem, se izpira in ponovno prehaja v zemljišče. Potem se tudi s padanjem listov, iglic, plodov, mrtvih vej, skorje itd. znatne količine hranljivih elementov znova prineso na površino zemljišča. Prej je prevladovalo mišljenje, da je na ta način enkrat za vselej poskrbljeno za oskrbo gozdov z hranljivimi elementi, danes pa se ve, da ta domneva ne velja, posebno za kraje s siromašnim ali degradiranim zemljiščem, kot tudi za kraje v katerih je pretok hrane moten, na primer nezadostni menjavi surovega humusa ali pri uporabi slame v krajih z veliko onesnaženostjo zraka.

Poleg tega na motenje preskrbe hranljivih elementov vplivajo še drugi faktorji kot so; vrsta zemljišča, dovajanje in odvajanje vode.

Dosedanji poskusi, da se kakovost zemljišča ponovno popravi, da bi se pretok hranljivih materialov ponovno vzpostavil, so v bistvu mineralno gnojenje, pri čemer se predvsem zemljišču dodajajo dušik, fosfor in kalij, vendar tudi magnezij, kalcij in mikroelementi.

Ker je potrjeno, da se z gnojenjem z apnom na zelo prekislih zemljiščih pojav pomanjkanja ponavadi ne odstrani, se je prešlo na to, da se daje apno, ki vsebuje druge hranljive snovi namesto apnene moke. Vendar se v vsakem primeru stvori gips in s tem inertna skorja, kar vpliva na pH vrednost in ne pride do trajne melioracije zemljišča.

4. OPIS REŠITVE

Naloga izuma je, da ustvari sredstvo za melioracijo poškodovanih in/ali zemljišča s pomankljivostmi, oziroma postopek za pridobitev tega sredstva s katerim se rast rastlin, posebno rast dreves lahko ne samo začasno ampak tudi trajno poboljša, pri čemer je zaželen predvsem kontinualen, časovno odvisen postopen vpliv na kvaliteto tretiranega zemljišča.

V bistvu izuma je do sedaj zanemarjeno spoznanje, da je oskrbovanje navedenih zemljišč z zadostno količino magnezija bistvenega pomena za tretiranje poškodovanih in /ali zemjišč s pomankljivostmi in rastlin, ki tam rastejo.

Magnezij kot bistveni hranljivi element v rastlinski izmenjavi snovi mora opraviti cel niz važnih funkcij. Mg je sestavni del strukture klorofila, ribozoma in komponent celične membrane in kot K-faktor sodeluje v aktiviranju številnih encimov.

Iz eksperimentov je znano, da mora biti količina Mg v iglicah bora ali smreke najmanj 0,03 mas. %, da bi drevesu bilo omogočeno dolgoročno preživetje (tako imenovano letalno območje).

Povečanje količin odgovarjajočih hranljivih elementov v eni potezi v navedenih poznanih metod gnojenja, predstavlja samo prehodno rešitev, ker je delovanje teh gnojil samo kratkoročno. Nadalje, znana gnojila vsebujejo magnezij pretežno v obliki soli, na primer kot MgSO₄.2H₂O (kizerit) ali kot MgSO₄.7H₂O (grenka sol), vsled česa se še naprej nezaželjene aktivne snovi, kot je S vnašajo v zemljišče.

Poleg tega je hitrost topljivosti navedenih spojin magnezija srednje specifično konstantna, kar pomeni, da se lahko doseže samo kvazi enkratno delovanje.

Z izumom je potrjeno, da ima uporaba magnezijevega karbonata določene pomanjkljvosti. Ena od teh je to, da je toplivost karbonata relativno majhna. Da bi se ta povečala, morajo dodajati snovi z večjo površino. Material se namreč teoretično lahko izdela v odgovorjajoči obliki prahu, vendar se prah zelo težko nanese in na primer pri odmetavanju iz letala se nekontrolirano raznaša, oziroma se adsorbira suh ali v obliki suspenzije na iglicah ali listih in samo v manjših količinah dospe v zemljišče. Priprava karbonata z vezivnim sredstvom, na primer s sorel cementom omogoča izdelavo specifično za uporabo, toda to ne vodi do rešitve problema, to je, da je dodajanje Mg na takem zemljišču mogoče samo dolgoročno in znotraj relativno kratkega časovnega intervala. Poleg tega dodatno vezivno sredstvo obremenjuje samo zemljišče.

Gnojenje z Mg alkalijami vodi do hitrega povečanja vsebine Mg v zemljišču, zaradi znatno večje topljivosti v primerjavi z magnezijevem karbonatom, toda tudi tu se pojavljajo znova problemi konfekcioniranja in časovne odvisnosti delovanja materiala.

V izumu je predlagana splošna oblika izvajanja postopka, pri katerem se drobni magnezijev karbonat meša s drobnim magnezijevim oksidom s dodatkom vode, se granulira in potem se tako dobljene granule sušijo, da nastane melioracijsko sredstvo v obliki granulata.

Presenetljivo, zmes Mg alkalij in Mg karbonatov ne vodi do fizične adicije predhodno navedenih lastnosti, prej pride do sinergijskega vzajemnega delovanja obeh komponent, kot bo spodaj bolj razjasnjeno:

Važna predpostavka za zamisel izuma je fina disperzivnost začetnih materialov. Pri tem velike površine nudijo velike reakcijske površine. Z dodatkom vode pri mešanju komponent, reagira voda z MgO in nastane magnezijev hidroksid, ki prevzema in-situ funkcijo vezila in v toku granuliranja (peletiranja) brez posebnega vezila omogoča aglomeracijo in kompaktiranje posameznih komponent zmesi.

Pri postopku sušenja, ki zatem sledi in ki ga je treba izvajati v CO₂ obogateni atmosferi, za kar se lahko izkoristijo odgovorjajoči plini iz peči, pride do delne karbonizacije (rekarbonizacije) stvorjenih reakcijskih komponent, tako da se v končnem, osušenem proizvodu nahajajo sledeče komponente ena poleg druge:

-MgCO₃ (iz prvotne komponentne zmesi)

-MgCO₃ (rekarbonatizirani material)

-Mg(OH)₂ (reakcijski produkt)

-MgO (iz prvotne komponentne zmesi)

Na osnovi povečanja razstavljivosti od - karbonata preko hidroksida do - oksida se doseže v enem sredstvu tristopenjski reakcijski mehanizem, kar pomeni, da v enem sredstvu stoje na razpolago različne komponente, ki v različnih časih razvijajo svoje delovanje na zemljišču. Presenetljivo se je pri tem pokazalo, da magnezijev karbonat, ki se nahaja v granulah in izhaja iz prvotnega materiala, ima manjšo hitrost razstapljanja kot rekarbnatiziran material, ki se nahaja še v amorfni (kar se vidi iz rentgenske preiskave) obliki, tako da se tvori in-situ četrta reakcijska stopnja, vendar v stvari izhaja samo iz dveh tekočih substanc, ki vsebujejo Mg v enem enostavnem postopku , pri čemer se dobi sredstvo v obliki granulata, ki se lahko nanaša in se zaradi velike specifične teže ne razprši in ki pri trošenju iz letala ne ostane zalepljeno na vejah, listih ali iglicah, ampak neposredno dospe na in v zemljišče.

Različne hitrosti topljenja posameznih komponent sredstva, peljejo do tega, da se izhajajoč iz enega delovanja do katerega pride takoj, posebno zaradi vsebnosti MgO, lahko doseže dolgoročno delovanje do deset let (pri čemer težko topen karbonat manifestira svoje delovanje).

Samo po sebi je razumljivo, da so količine posameznih reakcijskih komponent odvisne od prvotnega razmerja zmesi magnezijev karbonat/magnezijev oksid. To razmerje mora biti med 10:1 do 2:1, pri čemer se egzaktno razmerje zmesi določi vsakič posebej v odvisnosti od kvalitete zemljišča, oziroma po željeni časovni odvisnosti delovanja.

Bolj je material drobnejši, večja je reakcijska površina in večje skupno delovanje sredstva. Pri tem še bolj vpliva na reakcijo izhdiščnih komponent medsebojno in z vodo. Predvsem morajo biti izhodiščne snovi v frakcijah delcev manjših od 200 μιη, pri čemer je posebej ugodno, da se največji del (preko 50 mas. %) uporabi v frakciji delcev manjših od 40 gm.

Nadaljnja prvenstva izuma izhajajo iz vsebine ostalih patentnih zahtevkov, kot tudi iz predloge prijave.

V zvezi s tem je tu nakazano, da pri potrošnji sredstva iz izuma odnosno njegovih izhodiščnih komponent, da se lahko dodajajo tudi dodatni materiali, posebej da bi se v danem slučaju omogočila še kompleksnejša melioracija zemljišča. V zvezi s tem se misli na najrazličnejše materiale: od katerih so lahko nekatere manjše količine dodatnih vezilnih sredstev, toda predvem gre za tuje, hranljive snovi, vsakič v odvisnosti od kvalitete zemljišča. Možno je tudi, da primešajo dodatne snovi, kot so zeoliti, ki aktivirajo možnost ionske izmenjave in/ali regulirajo možnost shranjevanja vode. Mogoč je tudi dodatek manjših količin poznanih gnojil, vendar je osnovna zamisel izuma omogočitev pridobivanja sredstva, ki vsebuje Mg.

Kot je že zgoraj razloženo, se lahko sredstvo razširi po zemljišču z rokami ali odgovarjajočimi vozili, lahko pa se ga trosi po gozdovih z letalom. V vsakem slučaju dodatek sredstva po izumu ne vpliva samo na korekturo pH vrednosti v odvisnosti od izbranih izhodiščnih materialov in njihovih koncentracij, ampak tudi na optimiziranje pretoka hranljivih elementov pri rastlinah, ki rastejo na zemljiščih tretiranih s tem sredstvom.

Claims (15)

1. Patentni zahtevki

   1. Postopek pridobivanja sredstev za melioracijo v obliki granulata za poškodovana zemljišča in/ali zemljišča s pomanjkljivostmi, značilen po tem, da se sredstvo na

   5 osnovi materialov, vsebujočih Mg, dobi z mešanjem finega Mg-karbonata s finim

   MgO z dodatkom vode, granulira, zatem pa se tako dobljene granuie posuši.
2. 2. Postopek po zahtevku 1, značilen po tem, da se izhodiščne surovine, ki vsebujejo Mg, uporablja v zrnatosti z delci, manjšimi od 200 pm.
3. 3. Postopek po zahtevku 1 ali 2, značilen po tem, da se izhodiščne surovine, ki vsebujejo Mg, uporablja v zrnatosti z največjim delov delcev, manjših od 100 pm.
4. 4. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 3, značilen po tem, da se komponente zmesi,

   15 Mg-karbonat in MgO uporablja v masnem razmerju 10:1 do 2:1.
5. 5. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 4, značilen po tem, da sušenje granul poteka v atmosferi, bogati s CO₂.

   20
6. 6. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 5, značilen po tem, da se za sušenje granul uporablja tople pline iz peči.
7. 7. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 6, značilen po tem, da se granuliranje izvaja tako, da imajo dobljene granuie srednji premer med 0,5 in 8 mm.
8. 8. Postopek po zahtevku 7, značilen po tem, da granuliranje izvaja tako, da imajo dobljene granuie srednji premer med 1 in 4 mm.
9. 9. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 8, značilen po tem, da se kot nadaljnje komponente veziva za granuliranje Mg-karbonata dodaja(jo) Sorelov cement, izkoriščena sulfitna lužina, melasa, karboksimetilceluloza, škrobi, glina, bentonit in/ali micelij.
10. 10. Postopek po zahtevku 9, značilen po tem, da je vsebina dodatnih komponent veziva omejena na največ 20 mas.% glede na komponente zmesi MgO in Mg-karbonata.
11. 11. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 10, značilen po tem, da se uporablja magnezijev karbonat z vsebnostjo CaO, manjšo od 25 mas. %, prednostno manjšo od 15 mas.%, vsebnostjo Fe₂O₃, manjšo od 3,5 mas.% in vsebnostjo SiO₂, manjšo od 1,5 mas.%.
12. 12. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 11, značilen po tem, da se sredstvu dodaja material, ki aktivira možnost ionske izmenjave sredstva in/ali regulira možnost skladiščenja vode.
13. 13. Sredstvo za melioracijo poškodovanih zemljišč in/ali zemljišč s pomanjkljivostmi na osnovi materiala, ki vsebuje Mg, značilno po tem, da je dobljeno po enem ali več zahtevkih 1 do 12.
14. 14. Uporaba sredstva po zahtevku 13 za korekturo pH vrednosti zemljišča.
15. 15. Uporaba sredstva po zahtevku 13 za optimiziranje obtoka hranljivih elementov pri rastlinah, ki uspevajo na zemljišču, tretiranim s tem sredstvom.