PL238852B1 - Nawóz wieloskładnikowy i sposób wytwarzania nawozu wieloskładnikowego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest nawóz wieloskładnikowy zawierający bentonit charakteryzujący się tym, że stanowi go wysuszony granulat mieszaniny pyłu PM2,5 i PM10 w ilości 73 - 77,64% wag. oraz bentonitu w ilości 3,66 - 7% wag., substancji oleistej pochodzenia roślinnego w ilości 2,44 - 8% wag. i wody destylowanej w ilości 12 - 16,26% wag., mający postać pelletu. Wynalazek dotyczy także sposobu wytwarzania nawozu wieloskładnikowego zawierającego bentonit, w którym do mieszaniny pyłu PM2,5 i PM10 w ilości 73 - 77,64% wag. dodaje się bentonit w ilości 3,66 - 7% wag., substancję oleistą pochodzenia roślinnego w ilości 2,44 - 8% wag. oraz wodę destylowaną w ilości 12 - 16,26% wag., składniki te miesza się w temperaturze zewnętrznej 20 - 25°C mieszadłem elektrycznym 3 - 6 minut z prędkością obrotową 1000 - 1300 obrotów na minutę do uzyskania wilgotności mieszaniny 16% - 18% i frakcji ziaren 2 - 3 mm, po czym z uzyskanej mieszaniny wytwarza się z użyciem znanej pelleciarki w temperaturze pokojowej nawóz w postaci pelletu i suszy go w temperaturze 25°C.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nawóz wieloskładnikowy i sposób wytwarzania nawozu wieloskładnikowego.

Powszechnie znane jest, że popiół pozostały po spaleniu drewna czy resztek roślinnych to doskonały nawóz mineralny. Najbardziej wartościowy powstaje ze spalania drewna pochodzącego z drzew liściastych lub iglastych. Zawartość składników mineralnych w popiele zależy od rodzaju spalanego materiału, a także od gatunku drzewa i wynosi średnio do 35% Ca, 10% K i 4% P, 3% Mg. Dzięki swojej drobnej strukturze, jest szybko mineralizowany w glebie, poprawia jej gruzełkowatą strukturę, a zawarte w nim składniki są łatwo dostępne dla roślin. Popiół doskonale odkwasza glebę. Jego odczyn waha się w granicach pH 10-12, wzbogaca trawę w składniki odżywcze. Bardzo często dodawany jest też do kompostu albo bezpośrednio podsypywany pod rośliny na zagonach.

Z opisu zgłoszeniowego JPH05194066 znany jest nawóz wytwarzany z popiołu ze spalania palm, który miesza się z 10-25% wody lub środkiem pomocniczym, aby wstępnie przygotować wyrabiany produkt. W pierwszym etapie czas ugniatania wynosi korzystnie 1-5 minut. W drugim etapie wyrabiany produkt i inne surowce nawozowe są ładowane do mieszalnika, mieszane i dyspergowane w celu otrzymania mieszaniny. W ostatnim etapie mieszaninę granuluje się za pomocą obrotowej cylindrycznej maszyny granulującej, w celu uzyskania nawozu potasowego o wymaganej twardości.

Zastosowanie popiołów ze spalania roślin do produkcji nawozów i polepszaczy gleby dla produktów rolnych znane jest także m.in. z opisu JP2013241299.

Z kolei wykorzystanie popiołu ze spalania osadu lub ścieków, moczu, odchodów zwierzęcych lub tym podobnych jako surowca do produkcji nawozu znane jest m.in. z opisu KR20070023821 i opisu zgłoszeniowego JPH07123857.

Z opisu zgłoszeniowego JPH07123857 wynika, że popiół ze spalarni odpadów komunalnych, popiół ze spalarni węgla usuwany z kotłów wykorzystujących węgiel jako paliwo, pieców, pieców przemysłowych itp. były konwencjonalnie stosowane głównie do regeneracji obszarów morskich. W ostatnich latach prowadzono badania, aby aktywnie wykorzystywać spalony popiół jako zasób wtórny, a nie traktować go jako odpad. W rezultacie popiół ze spalania węgla znalazł zastosowanie jako sztuczne kruszywo i gleba lub polepszacz gleby. Na przykład w przypadku sztucznego kruszywa i gleby hodowlanej popiół ze spalania węgla jest spiekany w celu wytworzenia kalcynowanego granulatu, który jest używany jako surowiec. Kalcynowane granulki popiołu ze spalania węgla zawierają bowiem substancje niezbędne do wzrostu roślin i nie są szkodliwe dla wzrostu roślin.

Z polskiego opisu patentowego 165232 znany jest nawóz wielofunkcyjny zawierający odpadowy pył powstający w procesie wypalania klinkieru cementowego oraz składnik wapniowy, który składa się z 15-70 części wagowych odpadowego pyłu powstającego w procesie wypalania klinkieru cementowego, zawierającego jako główny składnik węglan wapnia i z 30-85 części wagowych kamienia wapiennego, albo/i kredy, albo/i wapna palonego, przy czym zawartość związków potasu w przeliczeniu na tlenek potasowy stanowi 4-5 części wagowych nawozu. Znane nawozy na bazie odpadów przemysłowych na ogół nadmiernie pylą, często ulegają zbryleniu, a zgranulowane znacznie tracą na aktywności chemicznej. Wynalazek objęty patentem 165232 eliminuje ten problem.

Znany jest cały szereg nawozów organiczno-mineralnych, w których nośnikiem nawozów mineralnych jest odpowiednio spreparowany węgiel brunatny, torf albo też kora czy trociny, a ich sposób wytwarzania polega na rozdrobnieniu poszczególnych składników i ich wzajemnym mieszaniu ze sobą, a następnie poddawaniu obróbce mechanicznej np. granulowaniu.

Z polskiego opisu patentowego 209547 znany jest nawóz organiczno-mineralny składający się z węgla brunatnego 30-70% wag., dolomitu 10-40% wag. lub mączki wapiennej 10-40% wag., fosforanu amonu 3-15% wag., siarczanu potasu 2-15% wag., mocznika nawozowego 3-25% wag. oraz nośników mikroelementów, w którym węgiel brunatny jest rozdrobniony do wielkości ziaren od 0,15 mm do 1 mm, a końcowy produkt jest granulatem o średnicy równej wysokości cylindra od 2 mm do 6 mm. Z opisu tego wiadomo, że znane są z literatury patentowej nawozy organiczno-mineralne na bazie węgla brunatnego posiadające właściwości humusowe oraz sposoby ich otrzymywania; np. z opisu patentowego nr DE 19859068. Dużym problemem związanym z wytwarzaniem nawozów mineralnych jest ich rozkruszanie, pęcznienie, zbyt szybki rozpad granulek oraz właściwości wybuchowe pyłu węglowego.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 231700 granulowany nawóz potasowo-fosforowy o przedłużonym działaniu na bazie popiołu ze spalania biomasy, w którym to nawozie zawartość pota

PL 238 852 B1 su w przeliczeniu na K2O zawiera się w granicach od 10 do 20% wag., a zawartość fosforu w przeliczeniu na P2O5 w granicach od 5 do 10% wag. Sposób wytwarzania nawozu potasowo-fosforowego o przedłużonym działaniu na bazie popiołu ze spalania biomasy, obejmuje formowanie granulek w granulatorze mechanicznym obrotowym z mieszaniny zawierającej popiół ze spalania biomasy oraz suszenie uformowanych granulek.

Bentonit to osadowa skała ilasta składająca się głównie z montmorylonitu. Przybiera barwę białą, żółtą lub inną. Powstaje w wyniku przeobrażenia szkliwa wulkanicznego z popiołów i tufów wulkanicznych zachodzącego w wodzie morskiej. Zawiera takie związki jak: Al2O3 - 13%, SiO2 - 60%, CaO - 4,1%, Fe2O3 - 4,2%, MgO - 1,5%, Na2O - 0,15%, S - 1,1%, P - 1,7%, TiO2 - 0,6%, MnO2 - 0,09%. Do tej pory w bentonicie zidentyfikowano ponad 78 w pełni naturalnych mikro- i makroelementów. Zawiera między innymi wapń, żelazo, magnez, potas, mangan i krzem, jak również wiele innych pierwiastków występujących w śladowych ilościach m.in. tytan, mangan, cynk, bor, selen, molibden, fluor, jod i inne. Bentonit to interesujący surowiec o setkach zastosowań. Wykorzystywany jest w przemyśle chemicznym, spożywczym, wiertniczym i budowlanym. Jego najważniejszą cechą jest zdolność do pochłaniania dużych ilości wody, w wyniku czego pęcznieje i może tworzyć żele. Właściwość ta wykorzystywana jest zarówno w produkcji kosmetyków, jak i w budowie tuneli w kopalniach czy otworów wiertniczych oraz do osuszania zbiorników wodnych. Bentonit jest też przydatny w uprawie roślin, gdyż dostarcza glebie licznych składników mineralnych.

Bentonit zawarty w nawozie w kontakcie z wilgocią gleby pęcznieje i rozsadza granule w drobiny, co ułatwia kontakt rozdrobnionej siarki ze środowiskiem glebowym. Drobiny siarki podlegają w glebie mikrobiologicznemu utlenianiu i przybierają postać siarczanową, przyswajalną dla roślin formę odżywczą.

Na bazie znanych nawozów, zarówno wytwarzanych ze sproszkowanej, jak również poprzez zestalanie mieszaniny płynnej siarki i bentonitu, wytwarzane są nawozy zawierające obok siarki i bentonitu główne i pozostałe dodatkowe składniki nawozowe oraz ewentualnie mikroelementy.

Powszechnie stosowanym nawozem siarkowo-bentonitowym jest nawóz w kształcie półkulistych pastylek, przedstawiony, między innymi, w katalogach „Sandvik Proces Systems”. Nawóz siarkowo-bentonitowy w postaci kulistych granul, jak również pastylek, zawierający siarkę elementarną oraz bentonit, umieszczony w wilgotnej glebie ulega rozdrobnieniu. Z polskiego zgłoszenia nr P.319706, znany jest nawóz siarkowo-bentonitowy w postaci kulistych granul zawierający 85-93% wagowych siarki elementarnej i 7-15% wagowych rozdrobnionego suchego bentonitu.

Pył zawieszony - ang. Particulate Matter, skrót PM, to drobne cząsteczki swobodnie unoszące się w powietrzu, stanowiące część tzw. aerozolu atmosferycznego. Mogą być pochodzenia naturalnego - np. pył mineralny, aerozol morski, popioły wulkaniczne itp., mogą również stanowić produkt działalności człowieka. Do tej grupy należą np. drobne cząsteczki sadzy powstające w procesie spalania węgla lub innych paliw, czy też cząsteczki pyłu wtórnego, powstające w wyniku przekształceń innych zanieczyszczeń obecnych w powietrzu, np. tlenków siarki i azotu.

W pyle zawieszonym pochodzącym ze spalania w piecach przemysłowych znajdują się takie pierwiastki jak Zn, Cd, Pb, Ni, Mn, Fe, Cr, Cu, Ag, Al, As, B, Ba, Be, Ca, Co, K, Li, Mg, Mo, Na, P, S, Si, Sr i V, a także aerozole na bazie tlenków azotu i metale ciężkie, np. ołów, które obecnie dzięki technologiom oczyszczania spalin stosowanym w procesach przemysłowych występują w pyłach w niewielkich ilościach, nieprzekraczających norm.

Zgodnie z § 14 ust. 1 rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu (Dz. U. z 2008 r., nr 119, poz. 765 z p.zm.) dopuszczalna wartość zanieczyszczeń w nawozach organicznych i organiczno-mineralnych oraz organicznych i organiczno-mineralnych środkach wspomagających uprawę roślin nie może przekraczać, w przypadku: 1) chromu (Cr) - 100 mg, 2) kadmu (Cd) - 5 mg, 3) niklu (Ni) - 60 mg, 4) ołowiu (Pb) - 140 mg, 5) rtęci (Hg) - 2 mg

- na kg suchej masy nawozu lub środka wspomagającego uprawę roślin.

Celem wynalazku jest zapewnienie nawozu o korzystnym dla gleby pH, poprawiającego pH gleby z kwaśnego na zasadowy, bogatego w składniki odżywcze, a także powoli uwalniającego się w glebie, nie ulegającego rozkruszeniu oraz łatwego do pakowania, przechowywania i transportu.

PL 238 852 Β1

Celem wynalazku jest także wykorzystanie do produkcji nawozu spełniającego wymagania określone w przepisach prawa, pyłów odpadowych powstających w procesie spalania w piecach przemysłowych.

Nawóz wieloskładnikowy zawierający bentonit charakteryzuje się według wynalazku tym, że stanowi go wysuszony granulat mieszaniny pyłu PM2,5 i PM10 w ilości 73-77,64% wag. oraz bentonitu w ilości 3,66-7% wag., substancji oleistej pochodzenia roślinnego w ilości 2,44-8% wag. i wody destylowanej w ilości 12-16,26% wag., mający postać pelletu.

Sposób wytwarzania nawozu wieloskładnikowego zawierającego bentonit, polegający na mieszaniu składników i formowaniu nawozu, charakteryzuje się według wynalazku tym, że do mieszaniny pyłu PM2,5 i PM10 w ilości 73-77,64% wag. dodaje się bentonit w ilości 3,66-7% wag., substancję oleistą pochodzenia roślinnego w ilości 2,44-8% wag. oraz wodę destylowaną w ilości 12-16,26% wag., składniki te miesza się w temperaturze zewnętrznej 20-25°C mieszadłem elektrycznym 3-6 minut z prędkością obrotową 1000-1300 obrotów na minutę do uzyskania wilgotności mieszaniny 16%-18% i frakcji ziaren 2-3 mm, po czym z uzyskanej mieszaniny wytwarza się z użyciem znanej pelleciarki w temperaturze pokojowej nawóz w postaci pelletu i suszy go w temperaturze 25°C.

Wagowy udział w nawozie pyłów PM2,5 i PM 10 powoduje, że zawartość w tych pyłach metali ciężkich nie przekracza dopuszczalnych norm, tj. stężeń dla nawozu: chromu (Cr) - 100 mg, kadmu (Cd) - 5 mg, niklu (Ni) - 60 mg, ołowiu (Pb) - 140 mg, rtęci (Hg) - 2 mg na 1 kg suchej masy. Nawóz może spełniać swoją funkcję zapewniając roślinom składniki odżywcze takie jak fosfor, azot, potas, wapń, magnez, cynk, bor, mangan, miedź, żelazo, sód, molibden, kobalt, selen.

Nawóz ma korzystne dla gleby pH, zmienia pH gleby z obojętnego o wartości 7,4-7,6 do lekko kwaśnego o odczynie 5,8-6,8. Poprzez wytwarzanie nawozu i jego uformowanie w postaci pelletu nawóz nie rozkrusza się, powoli uwalnia się w glebie i ma wydłużony okres rozpuszczalności, wskutek czego dłużej dostarcza glebie składników odżywczych, a także jest łatwy do pakowania, przechowywania i transportu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania:

P rzy kład I:

Do mieszaniny odseparowanego pyłu PM2,5 oraz PM10 w ilości 955 g, tj. 77,64% wag., dodany został bentonit w ilości 45 g, tj. 3,66% wag., olej słonecznikowy w ilości 30 g - tj. 2,44% wag. oraz woda destylowana w ilości 200 g - tj. 16,26% wag. Składniki te mieszano w temperaturze zewnętrznej 25°C mieszadłem elektrycznym trzy minuty z prędkością obrotową 1000 obrotów na minutę, do uzyskania wilgotności mieszaniny 18% i frakcji ziaren 2 mm, po czym z uzyskanej mieszaniny wytwarzano z użyciem znanej pelleciarki o średnicy otworów 8 mm, w temperaturze pokojowej, nawóz w postaci pelletu, który suszono w temperaturze 25°C w celu odparowania wody i stabilizacji właściwości fizycznych nawozu. Nawóz zawiera następujące składniki mineralne:

Nazwa badania/ usługi	Jednostka	Limit oznaczalności metody [mg/L]	Wynik
Zawartość potasu	mg/kg	0,025	13651,58
Zawartość fosfor	mg/kg	0,04	7419,07
Zawartość wapnia	mg/kg	0,05	20556,71
Zawartość magnezu	mg/kg	0,04	5465,61
Zawartość cynku	mg/kg	0,0008	1375,19
Zawartość boru	mg/kg	0,00002	372,00
Zawartość manganu	mg/kg	0,0016	271,13
Zawartość miedzi	mg/kg	0,0005	374,29
Zawartość żelaza	mg/kg	0,002	25056,38
Zawartość sodu	mg/kg	0,03	6991,44
Zawartość molibdenu	mg/kg	0,005	20,35
Zawartość kobaltu	mg/kg	0,003	98,82
Zawartość selenu	mg/kg	0,005	32,27
Azot	g/lOOg	-	0,13

PL 238 852 Β1

P rzy kład II:

Do mieszaniny odseparowanego pyłu PM2,5 oraz PM10 w ilości 910 g - tj. 73% wag., dodany został bentonit w ilości 90 g - tj. 7% wag., olej rzepakowy w ilości 100 g - tj. 8% wag. oraz woda destylowana w ilości 150 g tj. - 12% wag. Składniki te mieszano w temperaturze zewnętrznej 20°C mieszadłem elektrycznym sześć minut z prędkością obrotową 1300 obrotów na minutę do uzyskania wilgotności mieszaniny 16% i frakcji ziaren 3 mm, po czym z uzyskanej mieszaniny wytwarzano z użyciem znanej pelleciarki o średnicy otworów 8 mm, w temperaturze pokojowej, nawóz w postaci pelletu, który suszono w temperaturze 25°C w celu odparowania wody i stabilizacji właściwości fizycznych nawozu.

Nawóz zawiera następujące składniki mineralne:

Nazwa badania/ usługi	Jednostka	Limit oznaczalności metody [mg/L]	Wynik
Zawartość potasu	mg/kg	0,025	12684,91
Zawartość fosfor	mg/kg	0,04	4803,38
Zawartość wapnia	mg/kg	0,05	15085,93
Zawartość magnezu	mg/kg	0,04	8686,31
Zawartość cynku	mg/kg	0,0008	866,63
Zawartość boru	mg/kg	0,00002	240,55
Zawartość manganu	mg/kg	0,0016	323,58
Zawartość miedzi	mg/kg	0,0005	270,36
Zawartość żelaza	mg/kg	0,002	31521,25
Zawartość sodu	mg/kg	0,03	9895,30
Zawartość molibdenu	mg/kg	0,005	9,83
Zawartość kobaltu	mg/kg	0,003	69,53
Zawartość selenu	mg/kg	0,005	28,07
Azot	g/100g	-	0,13

Zastrzeżenia patentowe

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Nawóz wieloskładnikowy zawierający bentonit, znamienny tym, że stanowi go wysuszony granulat mieszaniny pyłu PM2,5 i PM10 w ilości 73-77,64% wag. oraz bentonitu w ilości 3,66-7% wag., substancji oleistej pochodzenia roślinnego w ilości 2,44-8% wag. i wody destylowanej w ilości 12-16,26% wag., mający postać pelletu.

2. Sposób wytwarzania nawozu wieloskładnikowego zawierającego bentonit, polegający na mieszaniu składników, formowaniu nawozu i suszeniu, znamienny tym, że do mieszaniny pyłu PM2,5 i PM10 w ilości 73-77,64% wag. dodaje się bentonit w ilości 3,66-7% wag., substancję oleistą pochodzenia roślinnego w ilości 2,44-8% wag. oraz wodę destylowaną w ilości 12-16,26% wag., składniki te miesza się w temperaturze zewnętrznej 20-25°C mieszadłem elektrycznym 3-6 minut z prędkością obrotową 1000-1300 obrotów na minutę do uzyskania wilgotności mieszaniny 16%-18% i frakcji ziaren 2-3 mm, po czym z uzyskanej mieszaniny wytwarza się z użyciem znanej pelleciarki w temperaturze pokojowej nawóz w postaci pelletu i suszy go w temperaturze 25°C.