RU2038342C1 - Powder-like sulfur-base granulated fertilizer - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: fertilizer has sulfur volatile powder, 3-10 wt.-% inert product taken from the group involving clay, bentonite, kaolin and their mixtures, and 0.5-2 wt.-% wetting agent. Components were mixed and subjected for extrusion from solution following by drying. Mechanically firm porous granules were prepared which are easily disintegrated at moisture soil contact. EFFECT: enhanced quality of fertilizer granules. 8 cl

Description

Изобретение относится к серосодержащему химическому удобрению для применения в сельском хозяйстве, которое изготавливается в виде гранул, в частности к гранулированному серосодержащему структурообразующему химическому удобрению, основная функция которого заключается в исправлении структурной недостаточности пахотных почв, гранулы которого, являясь достаточно прочными для сопротивления механическим нагрузкам, в то же время не подвержены агрегированию и быстро растворяются при соприкосновении с влажной почвой, так чтобы порошок серы был доступен для усвоения в короткий период времени. The invention relates to sulfur-containing chemical fertilizer for use in agriculture, which is manufactured in the form of granules, in particular to granular sulfur-containing structure-forming chemical fertilizer, the main function of which is to correct the structural insufficiency of arable soils, the granules of which, being strong enough to resist mechanical stresses, at the same time, they are not subject to aggregation and quickly dissolve in contact with moist soil, so that the powder ry was available for assimilation in a short period of time.

Серу добавляют в почву с целью коррекции ее щелочности и регулирования натрий-кальциевого ионного обмена. В пахотные земли такие элементы, как азот, фосфор или калий, обычно добавляют в количествах порядка тонн на гектар (макроэлементы) в зависимости от вида культивации, другие элементы, такие как медь, цинк, марганец, железо и другие (микроэлементы) требуются лишь в количествах порядка граммов или килограммов гектар. Сера, используемая в качестве удобрения, считается мезоэлементом и добавляется в почву в количестве нескольких сотен килограммов на гектар в зависимости от вида культивации, если сера используется в качестве корригирующего подкисляющего агента, то она считается макроэлементом и может быть введена в почву в количестве нескольких тонн на гектар в зависимости от щелочности почвы или количества присутствующего в ней натрия. Sulfur is added to the soil in order to correct its alkalinity and regulate sodium-calcium ion exchange. Elements such as nitrogen, phosphorus or potassium are usually added to arable land in quantities of the order of tons per hectare (macroelements) depending on the type of cultivation, other elements such as copper, zinc, manganese, iron and others (microelements) are required only in quantities of the order of grams or kilograms of hectare. Sulfur used as a fertilizer is considered a mesoelement and is added to the soil in the amount of several hundred kilograms per hectare depending on the type of cultivation, if sulfur is used as a corrective acidifying agent, then it is considered a macrocell and can be introduced into the soil in the amount of several tons per hectare depending on the alkalinity of the soil or the amount of sodium present in it.

Поскольку сера присутствует в почве в тонкоизмельченном состоянии, она превращается в ионы сульфата под действием сульфоокисляющих микроорганизмов, таких как бактерии вида тиобактерий. Since sulfur is present in the soil in a finely divided state, it turns into sulfate ions under the influence of sulfoxidizing microorganisms, such as thiobacteria.

До настоящего времени в основном не применялось непосредственное введение серы в почву, поскольку потребность в ней в достаточной степени удовлетворялась введением серосодержащих удобрений, кислотными дождями, а также использованием естественных органических удобрений с высоким содержанием серы. Однако в связи с сокращением использования органических удобрений и понижением концентрации серной кислоты в кислотных дождях дефицит серы в почвах за последнее время значительно увеличился. So far, the direct introduction of sulfur into the soil has not been mainly applied, since the need for it was sufficiently satisfied by the introduction of sulfur-containing fertilizers, acid rain, and the use of natural organic fertilizers with a high sulfur content. However, due to a decrease in the use of organic fertilizers and a decrease in the concentration of sulfuric acid in acid rains, the sulfur deficit in soils has recently increased significantly.

Лучшей формой для быстрой усваиваемости серы бактериями является водонерастворимый порошок, средний размер гранул которого предпочтительно составляет не менее 80 меш. Однако порошкообразная сера не в состоянии легко распределяться по почве, так как она легко диспергируется в воздухе, поэтому она является неудобным и небезопасным средством для рабочих, занятых обработкой почв, особенно раздражающе серный порошок действует на глаза. The best form for the fast absorption of sulfur by bacteria is a water-insoluble powder, the average granule size of which is preferably not less than 80 mesh. However, powdered sulfur is not able to be easily distributed over the soil, since it is easily dispersed in air, so it is an inconvenient and unsafe tool for workers working in soil treatment, especially the irritating sulfur powder affects the eyes.

Для устранения указанных недостатков были получены гранулированные продукты, которые легко распределялись по почве при ручной и механической обработке, не диспергируя при этом в воздух. При получении таких продуктов серу смешивали с бентонитовой глиной путем тепловой обработки, причем глина способствовала более легкой дизагрегации гранул при их взаимодействии с водой, поскольку под действием влаги глина разбухает. Действительно, гранулы могут размельчаться до очень малых размеров в основном за счет того, что сера, которая является нерастворимой и спрессованной в гранулах, "защищает" глину таким образом, что последняя может взаимодействовать с водой только после того, как часть серы благодаря бактериальному воздействию будет удалена из гранул. To eliminate these drawbacks, granular products were obtained that were easily distributed over the soil during manual and mechanical processing, without dispersing into the air. Upon receipt of such products, sulfur was mixed with bentonite clay by heat treatment, and the clay contributed to easier disaggregation of the granules when they interact with water, since the clay swells under the action of moisture. Indeed, granules can be crushed to very small sizes, mainly due to the fact that sulfur, which is insoluble and compressed in granules, “protects” the clay in such a way that the latter can interact with water only after some of the sulfur due to the bacterial effect is removed from pellets.

Известно серосодержащее гранулированное удобрение на основе серосодержащего порошка, содержащее частицы хлористого калия в количестве более 35% от массы продукта и мочевину в количестве 5-40% от массы продукта (Патент США N 3501282, кл. С 05 D 5/02, С 05 G 1/00, 1970). Known sulfur-containing granular fertilizer based on sulfur-containing powder, containing particles of potassium chloride in an amount of more than 35% by weight of the product and urea in the amount of 5-40% by weight of the product (US Patent N 3501282, CL 05 D 5/02, C 05 G 1/00, 1970).

Очевидно, что компактные гранулы диаметром в несколько миллиметров имеют ограниченную поверхность для достаточного бактериального воздействия по сравнению с тем же самым количеством порошка или даже серосодержащих пористых гранул. Причиной этого недостатка является тот факт, что рассматриваемый гранулированный продукт получают с помощью горячей обработки, используя расплавленную серу. Полученные таким образом гранулы, даже если они содержат до 10% разбухающей глины, являются жесткими и плотными, и затвердевшая сера препятствует распаду гранул под действием воды. Вследствие этого рассматриваемый продукт требует длительного времени для его усвоения почвой. It is obvious that compact granules with a diameter of several millimeters have a limited surface for sufficient bacterial exposure compared with the same amount of powder or even sulfur-containing porous granules. The reason for this disadvantage is the fact that the granular product in question is obtained by hot processing using molten sulfur. The granules thus obtained, even if they contain up to 10% of swelling clay, are hard and dense, and hardened sulfur prevents the granules from disintegrating under the influence of water. As a result, the product in question requires a long time for its absorption by the soil.

Целью изобретения является получение серосодержащего почвокорригирующего средства, который также легко поддается обработке, как и известный гранулированный продукт, но в то же время легко разлагается во влаге почвы, так чтобы сера имела большую поверхность для достаточного воздействия на нее почвенных микроорганизмов. The aim of the invention is to obtain a sulfur-containing soil-correcting agent, which is also easy to process, like a well-known granular product, but at the same time easily decomposes in soil moisture, so that sulfur has a large surface for sufficient exposure to soil microorganisms.

С этой целью, продукт представляющий собой новый вид гранул на основе летучего серосодержащего порошка, в состав которого также входят глина, смачивающий/диспергирующий агент, получают путем смешивания трех указанных компонентов друг с другом, изготовления из полученной смеси с помощью добавления воды пастообразной массы и экструзии полученной массы с последующей ее осушкой. Полученные гранулы являются механически прочными и не подвержены легкому агрегированию при сушке, а после соприкосновения с водой эти гранулы быстро разлагаются, таким образом высвобождая за короткое время серу в виде порошка. To this end, the product is a new type of granules based on a volatile sulfur-containing powder, which also includes clay, a wetting / dispersing agent, obtained by mixing the three components with each other, making a paste from the resulting mixture by adding water to a paste and extrusion the resulting mass, followed by drying. The granules obtained are mechanically strong and are not subject to easy aggregation during drying, and after contact with water, these granules quickly decompose, thereby releasing sulfur in a short time in the form of a powder.

Преимущество этого продукта заключается в том, что благодаря присутствию в нем дополнительных ингредиентов, смешанных друг с другом, и особой влажной обработке, применяемой при изготовлении продукта из порошка серы, способ его получения не включает стадии плавления и последующего отверждения частиц серы. The advantage of this product is that due to the presence of additional ingredients mixed with each other and the special wet processing used in the manufacture of the product from sulfur powder, the method for its preparation does not include the stage of melting and subsequent curing of the sulfur particles.

Глина, которая может быть частично или полностью заменена бентонитом и/или каолином, играет роль связывающего агента в смеси и в конечном продукте, т.е. осуществляет функцию разбухания после взаимодействия с водой, способствуя тем самым разложению гранул. В смеси вместе с серой, смачивающим агентом и водой глина также играет роль замасливателя для экструзии, поскольку благодаря присутствию глины смесь значительно легче поддается обработке. Clay, which can be partially or completely replaced by bentonite and / or kaolin, plays the role of a binding agent in the mixture and in the final product, i.e. performs the function of swelling after interaction with water, thereby contributing to the decomposition of granules. In the mixture, together with sulfur, a wetting agent and water, clay also acts as a lubricant for extrusion, since due to the presence of clay, the mixture is much easier to process.

Кроме того, при осушке полученных таким образом гранул, смесь в целом не ссыхается, но при испарении воды глина способствует образованию по всем гранулам сетки пор, которые облегчают проникновение воды в гранулы, тем самым значительно ускоряя их распад. In addition, when drying the granules thus obtained, the mixture as a whole does not dry out, but when water evaporates, the clay promotes the formation of a pore network over all the granules, which facilitate the penetration of water into the granules, thereby significantly accelerating their decay.

Смачивающий/диспергирующий агент выполняет свою обычную функцию, облегчающую смачивание гидрофобного серосодержащего порошка, и, кроме того, он действует в качестве адгезива в смеси после ее осушки, предохраняя тем самым смесь от шелушения. The wetting / dispersing agent fulfills its usual function of facilitating the wetting of a hydrophobic sulfur-containing powder, and, moreover, it acts as an adhesive in the mixture after it is dried, thereby protecting the mixture from peeling.

В соответствии с предлагаемым изобретением серосодержащее почвокорригирующее средство изготавливают в виде гранул, предназначенных для использования в сельском хозяйстве, причем оно содержит летучий порошок серы, по крайней мере 3 мас. инертного вещества, выбранного из группы, состоящей из глины, бентонита, каолина и их смеси, и по крайней мере 0,5% мас. смачивающего агента и изготавливается путем смешивания указанных компонентов друг с другом с последующей экструзией из раствора и осушкой полученных гранул. In accordance with the invention, a sulfur-containing soil-correcting agent is made in the form of granules intended for use in agriculture, and it contains a volatile sulfur powder of at least 3 wt. an inert substance selected from the group consisting of clay, bentonite, kaolin and mixtures thereof, and at least 0.5% wt. a wetting agent and is made by mixing these components with each other, followed by extrusion from a solution and drying the resulting granules.

Смачивающий агент предпочтительно выбирают из лигнинсульфонатов или отходов сахарного производства, например остатков при перегонке или кубовых остатков, в противном случае такими агентами могут быть любые подходящие твердые или жидкие поверхностно-активные вещества, либо смесь двух или нескольких упомянутых выше агентов. The wetting agent is preferably selected from ligninsulfonates or sugar wastes, for example distillation residues or bottoms, otherwise such agents can be any suitable solid or liquid surfactants, or a mixture of two or more of the above agents.

Предпочтительным продуктом предлагаемого изобретения является продукт, содержащий около 93 мас. летучего порошка серы, 5 мас. глины и 2 мас. лигнинсульфоната. A preferred product of the invention is a product containing about 93 wt. volatile sulfur powder, 5 wt. clay and 2 wt. ligninsulfonate.

Кроме того, к смеси могут быть добавлены и другие органические соединения, такие как гипс, сульфат магния или сульфат калия. В этом случае содержание элементной серы в смеси может быть снижено так как часть серы уже присутствует в ионе сульфата. Введение гипса имеет еще то преимущество, что он содержит ион кальция, который необходим для Са-Na-ионного обмена в почве. In addition, other organic compounds, such as gypsum, magnesium sulfate or potassium sulfate, can be added to the mixture. In this case, the elemental sulfur content in the mixture can be reduced since part of the sulfur is already present in the sulfate ion. The introduction of gypsum has the further advantage that it contains calcium ion, which is necessary for Ca-Na ion exchange in the soil.

К смеси могут быть также добавлены другие удобрения в виде порошков, так чтобы они дополняли композицию. В частности, могут быть добавлены соединения, содержащие макро- и/или мезо- и/или микроэлементы, или другие органические удобрения, или корректирующие вещества, и/или отходы пищевой промышленности, такие как шелуха отработанных продуктов, например кожа винограда, кожура цитрусов, шкурка от томатов, побочные продукты, образующиеся при перегонке и т.п. Other fertilizers in the form of powders may also be added to the mixture so that they complement the composition. In particular, compounds containing macro- and / or meso- and / or microelements, or other organic fertilizers, or corrective substances, and / or waste from the food industry, such as husks of used products, for example grape skin, citrus peel, skin from tomatoes, by-products from distillation, etc.

Может быть также использовано добавление микроэлементов, таких как медь, цинк, марганец, магний, железо, бор, молибден и другие к продукту изобретения, который служит наполнителем для указанных микроэлементов, с тем чтобы потом не вносить отдельно эти требуемые в минимальных количествах элементов. The addition of trace elements such as copper, zinc, manganese, magnesium, iron, boron, molybdenum and others to the product of the invention, which serves as a filler for these trace elements, so as not to separately add these required in minimal amounts of elements, can also be used.

Также может быть полезным добавление фосфорсодержащих соединений, поскольку присутствие серы благоприятствует растворению нерастворимого фосфора, что облегчает абсорбцию этого элемента растениями. It may also be useful to add phosphorus-containing compounds, since the presence of sulfur favors the dissolution of insoluble phosphorus, which facilitates the absorption of this element by plants.

Для получения корригирующего продукта компоненты в виде порошка смешивают друг с другом или предпочтительно их измельчают и вместе размалывают в мельнице для получения однородной смеси. Затем добавляют воду в количестве, равном массе глины и смачивающего агента, и полученную смесь подают в вытяжную форму с помощью роликов или шнекового питателя, которые также способствуют преобразованию смеси в пасту, делая ее еще более гомогенной. После экструзии продукт пропускают через струю воздуха для осушки и получают в результате гранулы. To obtain a corrective product, the components in the form of a powder are mixed with each other or preferably they are ground and ground together in a mill to obtain a homogeneous mixture. Then water is added in an amount equal to the mass of clay and a wetting agent, and the resulting mixture is fed into an exhaust form using rollers or a screw feeder, which also contribute to the conversion of the mixture into a paste, making it even more homogeneous. After extrusion, the product is passed through a stream of air for drying and granules are obtained.

Полугидратный сульфат кальция или безводный сульфат магния могут быть использованы в смеси в качестве осушающих агентов. Первое из этих соединений помимо его функции в качестве удобрения также обладает способностью к абсорбции одной части воды на пять частей материала, а второе соединение способно абсорбировать одну часть воды примерно на одну часть материала. Hemihydrate calcium sulfate or anhydrous magnesium sulfate can be used in the mixture as drying agents. The first of these compounds, in addition to its function as a fertilizer, also has the ability to absorb one part of water into five parts of the material, and the second compound is capable of absorbing one part of water to about one part of the material.

Полученные гранулы являются твердыми и прочными, они не измельчаются, и не крошатся во время обработки, но при этом их микроструктура является в высокой степени пористой, в результате чего при соприкосновении с влагой почвы эти гранулы быстро распадаются, высвобождая порошок серы, которая сразу подвергается воздействию бактерий почвы, благодаря чему она трансформируется в ионы сульфата. The resulting granules are hard and strong, they are not crushed, and do not crumble during processing, but their microstructure is highly porous, as a result of which, when in contact with soil moisture, these granules quickly disintegrate, releasing sulfur powder, which is immediately exposed to soil bacteria, due to which it is transformed into sulfate ions.

П р и м е р 1. Чистую серу, смешанную с 3% чистого каолина и с 0,5 лигносульфоната, размалывают до тонины между 0 и 150 мкм с максимальным значением 5% остатка свыше 150 мкм. Смесь можно подвергать полностью сухому помолу и с 8-3 влаги для обеспечения большей безопасности в процессе работы. PRI me R 1. Pure sulfur mixed with 3% pure kaolin and 0.5 lignosulfonate, grind to a fineness between 0 and 150 microns with a maximum value of 5% residue over 150 microns. The mixture can be subjected to completely dry grinding and with 8-3 moisture to ensure greater safety during operation.

После завершения стадии помола смесь смачивают приблизительно с 7% воды для получения пасты, по внешнему виду напоминающей пластичный мокрый песок. Если этого количества воды недостаточно, следует ее добавить, так чтобы пастообразная смесь стала пластичной. Затем с использованием экструдера низкого давления полученную смесь экструдируют через тарелку с отверстиями приблизительно 4-5 мм в диаметре, а выдавленные тонкие волокна нарезают длиной в 4-5 мм или в соответствии с требуемым размером. After completion of the grinding stage, the mixture is moistened with approximately 7% water to obtain a paste that resembles plastic wet sand in appearance. If this amount of water is not enough, it should be added so that the pasty mixture becomes plastic. Then, using a low pressure extruder, the resulting mixture is extruded through a plate with holes of approximately 4-5 mm in diameter, and the extruded thin fibers are cut into a length of 4-5 mm or in accordance with the required size.

Полученные гранулы направляют в сушилки, при этом температура горячего газа на выходе из сушилки не должна превышать 70-80^оС. Это предохраняет серу от избыточной сушки, а следовательно, и от спекания. Чтобы избежать изменений в конечном продукте, свойства которого состоят в том, что при контакте с водой он превращается в порошок, необходима остаточная влажность 1-3%
П р и м е р 2. Проводимые операции аналогичны предыдущему примеру кроме следующих различий:
тонина между 0 и 60 мкм при максимальном значении остатка свыше 60 мкм 5%
10% обычной глины вместо чистого каолина;
количество воды приблизительно 10-11,5%
экструдер высокого давления.The obtained granules were fed to the dryer, the hot gas temperature at the outlet of the drier must not exceed 70-80 ° ^C. This prevents the sulfur from excessive drying, and hence by sintering. To avoid changes in the final product, whose properties are that when it comes into contact with water it turns into powder, a residual moisture content of 1-3% is required
PRI me R 2. The operations are similar to the previous example, except for the following differences:
fineness between 0 and 60 μm with a maximum residue value of over 60 μm 5%
10% ordinary clay instead of pure kaolin;
amount of water approximately 10-11.5%
high pressure extruder.

Claims (7)

1. ГРАНУЛИРОВАННОЕ УДОБРЕНИЕ НА ОСНОВЕ ПОРОШКООБРАЗНОЙ СЕРЫ, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит инертный продукт, выбранный из группы, состоящей из глины, бентонита, каолина и их смеси, и смачивающий агент при следующем соотношении компонентов, мас. 1. GRANULAR FERTILIZER BASED ON POWDER SULFUR, characterized in that it additionally contains an inert product selected from the group consisting of clay, bentonite, kaolin and a mixture thereof, and a wetting agent in the following ratio of components, wt. Указанный инертный продукт 3,0 10,0
Смачивающий агент 0,5 2,0
Порошкообразная сера Остальное
2. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что смачивающий агент выбран из группы, состоящей из лигнинсульфонатов, отходов перегонки или кубовых остатков сахарного производства и поверхностно-активных веществ.Specified inert product 3.0 10.0
Wetting agent 0.5 2.0
Powdered Sulfur Else
2. The fertilizer according to claim 1, characterized in that the wetting agent is selected from the group consisting of ligninsulfonates, distillation waste or bottoms from sugar production and surfactants. 3. Удобрение по п.2, отличающееся тем, что смачивающим агентом является лигнинсульфонат. 3. The fertilizer according to claim 2, characterized in that the wetting agent is ligninsulfonate. 4. Удобрение по пп.1-3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит гипс, и/или сульфат калия, и/или сульфат магния. 4. Fertilizer according to claims 1 to 3, characterized in that it further comprises gypsum and / or potassium sulfate and / or magnesium sulfate. 5. Удобрение по пп.1-4, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит другие удобряющие компоненты. 5. Fertilizer according to claims 1 to 4, characterized in that it additionally contains other fertilizing components. 6. Удобрение по пп.1-5, отличающееся тем, что в качестве других удобряющих компонентов используют макро-, и/или мезо-, и/или микроэлементы. 6. Fertilizer according to claims 1-5, characterized in that macro- and / or meso- and / or microelements are used as other fertilizing components. 7. Удобрение по пп.1-6, отличающееся тем, что в качестве других удобряющих компонентов используют органические удобрения. 7. Fertilizer according to claims 1-6, characterized in that organic fertilizers are used as other fertilizing components. 8. Удобрение по пп.1-7, отличающееся тем, что оно выполнено в виде гранул диаметром 1-10 мм и длиной 1-10 мм. 8. Fertilizer according to claims 1-7, characterized in that it is made in the form of granules with a diameter of 1-10 mm and a length of 1-10 mm.