RU2788485C1 - Improved fertilizer - Google Patents
Improved fertilizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788485C1 RU2788485C1 RU2022102084A RU2022102084A RU2788485C1 RU 2788485 C1 RU2788485 C1 RU 2788485C1 RU 2022102084 A RU2022102084 A RU 2022102084A RU 2022102084 A RU2022102084 A RU 2022102084A RU 2788485 C1 RU2788485 C1 RU 2788485C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fertilizer
- organic material
- organic
- torrefied
- inorganic
- Prior art date
Links
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 84
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 47
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 15
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 14
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 12
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- ZRIUUUJAJJNDSS-UHFFFAOYSA-N Ammonium phosphates Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]P([O-])([O-])=O ZRIUUUJAJJNDSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920001276 Ammonium polyphosphate Polymers 0.000 claims abstract description 11
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N Ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 235000019838 diammonium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N Ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L Potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000005696 Diammonium phosphate Substances 0.000 claims abstract 8
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract 8
- 229910000388 diammonium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract 8
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract 8
- 239000006012 monoammonium phosphate Substances 0.000 claims abstract 8
- 241000687904 Soa Species 0.000 claims abstract 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 68
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 31
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims description 24
- 230000001954 sterilising Effects 0.000 claims description 21
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 20
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 18
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 claims description 14
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 7
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000036579 abiotic stress Effects 0.000 claims description 4
- NGLMYMJASOJOJY-UHFFFAOYSA-O azanium;calcium;nitrate Chemical compound [NH4+].[Ca].[O-][N+]([O-])=O NGLMYMJASOJOJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- 238000011068 load Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 72
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- LNGOZSVPSLGOBP-UHFFFAOYSA-O azanium;calcium;trinitrate Chemical compound [NH4+].[Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O LNGOZSVPSLGOBP-UHFFFAOYSA-O 0.000 abstract 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 51
- 210000003608 Feces Anatomy 0.000 description 31
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 30
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 24
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 24
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 18
- 235000019749 Dry matter Nutrition 0.000 description 17
- 241000208822 Lactuca Species 0.000 description 17
- 235000003228 Lactuca sativa Nutrition 0.000 description 17
- 230000000813 microbial Effects 0.000 description 17
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 16
- 230000001717 pathogenic Effects 0.000 description 16
- 244000052769 pathogens Species 0.000 description 15
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 10
- 244000052616 bacterial pathogens Species 0.000 description 10
- -1 carcasses Substances 0.000 description 10
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 10
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 10
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 10
- 235000005824 corn Nutrition 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 9
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 9
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 9
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 8
- 235000021049 nutrient content Nutrition 0.000 description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 8
- 235000011299 Brassica oleracea var botrytis Nutrition 0.000 description 7
- 235000017647 Brassica oleracea var italica Nutrition 0.000 description 7
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 7
- 239000010807 litter Substances 0.000 description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 240000001055 Brassica oleracea var. italica Species 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 230000036541 health Effects 0.000 description 6
- VQTVFIMEENGCJA-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1H-pyrazole Chemical group CC=1C=NNC=1C VQTVFIMEENGCJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000209149 Zea Species 0.000 description 5
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 5
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 4
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N Potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 4
- 206010039447 Salmonellosis Diseases 0.000 description 4
- 241001438449 Silo Species 0.000 description 4
- 241000282898 Sus scrofa Species 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 241000186781 Listeria Species 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229920005551 calcium lignosulfonate Polymers 0.000 description 3
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 3
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 235000021232 nutrient availability Nutrition 0.000 description 3
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- OYTKINVCDFNREN-UHFFFAOYSA-N 3,4-Diaminopyridine Chemical compound NC1=CC=NC=C1N OYTKINVCDFNREN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N Calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000589876 Campylobacter Species 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- 241000223218 Fusarium Species 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 241000228143 Penicillium Species 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 229960004012 amifampridine Drugs 0.000 description 2
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N calcium;phosphoric acid Chemical compound [Ca+2].OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000034994 death Effects 0.000 description 2
- 231100000517 death Toxicity 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Polymers 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000968 intestinal Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 description 2
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 2
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 2
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002426 superphosphate Substances 0.000 description 2
- 230000002459 sustained Effects 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010000210 Abortion Diseases 0.000 description 1
- 241000606750 Actinobacillus Species 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O Ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[O-][N+]([O-])=O DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 1
- 240000003259 Brassica oleracea var. botrytis Species 0.000 description 1
- 210000002421 Cell Wall Anatomy 0.000 description 1
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 1
- 241000186216 Corynebacterium Species 0.000 description 1
- 239000004641 Diallyl-phthalate Substances 0.000 description 1
- 206010053172 Fatal outcome Diseases 0.000 description 1
- 210000003746 Feathers Anatomy 0.000 description 1
- 241000720942 Globicatella Species 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 206010024639 Listeria infection Diseases 0.000 description 1
- 206010024641 Listeriosis Diseases 0.000 description 1
- 230000036740 Metabolism Effects 0.000 description 1
- 241000186359 Mycobacterium Species 0.000 description 1
- OXSWKJLAKXNIFG-UHFFFAOYSA-N N.N.N.OS(O)(=O)=O Chemical compound N.N.N.OS(O)(=O)=O OXSWKJLAKXNIFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229940116542 OTHER NUTRIENTS in ATC Drugs 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 210000003660 Reticulum Anatomy 0.000 description 1
- WOZQBERUBLYCEG-UHFFFAOYSA-N SWEP Chemical compound COC(=O)NC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1 WOZQBERUBLYCEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 1
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 description 1
- 231100000765 Toxin Toxicity 0.000 description 1
- HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N Trolnitrate Chemical compound [O-][N+](=O)OCCN(CCO[N+]([O-])=O)CCO[N+]([O-])=O HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940011671 Vitamin B6 Drugs 0.000 description 1
- 229930003629 Vitamin B6 Natural products 0.000 description 1
- 231100000176 abortion Toxicity 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 150000007824 aliphatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- CSGLCWIAEFNDIL-UHFFFAOYSA-O azanium;urea;nitrate Chemical compound [NH4+].NC(N)=O.[O-][N+]([O-])=O CSGLCWIAEFNDIL-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002374 bone meal Substances 0.000 description 1
- 229940036811 bone meal Drugs 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000001460 carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- LQPNKCGIYXREIT-UHFFFAOYSA-L dipotassium;bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylate Chemical compound [K+].[K+].C1C2C=CC1C(C(=O)[O-])C2C([O-])=O LQPNKCGIYXREIT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 235000021112 essential micronutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000020774 essential nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 244000037666 field crops Species 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- XKUUMWKWUZRRPD-UHFFFAOYSA-N heptan-2-amine;sulfuric acid Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O.CCCCCC(C)[NH3+].CCCCCC(C)[NH3+] XKUUMWKWUZRRPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000035786 metabolism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- QDHHCQZDFGDHMP-UHFFFAOYSA-N monochloramine Chemical compound ClN QDHHCQZDFGDHMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002362 mulch Substances 0.000 description 1
- 230000001546 nitrifying Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021048 nutrient requirements Nutrition 0.000 description 1
- 235000021231 nutrient uptake Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- IHBBREPROWBPRG-UHFFFAOYSA-N pentaazanium;phosphate;sulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]S([O-])(=O)=O IHBBREPROWBPRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000010867 poultry litter Substances 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal Effects 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000003516 soil conditioner Substances 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- UIGKOBGQTLLQBZ-UHFFFAOYSA-O tetraazanium;nitrate;phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-][N+]([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O UIGKOBGQTLLQBZ-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissues Anatomy 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 108020003112 toxins Proteins 0.000 description 1
- 238000004450 types of analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 235000019158 vitamin B6 Nutrition 0.000 description 1
- 239000011726 vitamin B6 Substances 0.000 description 1
- 150000003697 vitamin B6 derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с заявками AU2020900981 и AU2019902376, полные содержания которых тем самым включены посредством ссылки.The present application claims priority according to AU2020900981 and AU2019902376, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к улучшенному удобрению.The present invention relates to an improved fertilizer.
Предшествующий уровень техники изобретенияBackground of the Invention
Органические удобрения содержат в основном материалы растительного и/или животного происхождения. Материалы могут представлять собой, например, навоз, туши, пищевые отходы, органические промышленные отходы и зеленую подстилку. Органические удобрения и/или удобрения на основе углерода, как правило, полезны для почвы, а также улучшают структуру почвы, стимулируют микробную активность и/или постепенно высвобождают все необходимые питательные вещества в почву.Organic fertilizers contain mainly materials of plant and/or animal origin. The materials may be, for example, manure, carcasses, food waste, organic industrial waste and green litter. Organic and/or carbon-based fertilizers are generally good for the soil and also improve soil structure, stimulate microbial activity, and/or gradually release all the necessary nutrients into the soil.
Неорганические удобрения содержат минералы, а иногда и синтетические химические вещества, такие как полученные из природных и/или синтетических углеводородов и атмосферного азота. Неорганические удобрения могут включать основные питательные вещества, необходимые растениям для роста и выживания, такие как азот N, калий K и фосфор P. Питательные вещества из неорганических удобрений могут вымываться из почвы и могут влиять на колонии микробов в зоне внесения. По этой и другим причинам неорганические удобрения лучше всего использовать вместе с органическими удобрениями, по меньшей мере для поддержания здоровья почвы.Inorganic fertilizers contain minerals and sometimes synthetic chemicals such as those derived from natural and/or synthetic hydrocarbons and atmospheric nitrogen. Inorganic fertilizers can include essential nutrients that plants need to grow and survive, such as nitrogen N, potassium K, and phosphorus P. Nutrients from inorganic fertilizers can leach out of the soil and can affect microbial colonies in the application area. For this and other reasons, inorganic fertilizers are best used in conjunction with organic fertilizers, at least to maintain soil health.
Органические удобрения имеют тенденцию быть объемными, при этом по консистенции напоминают мульчу. Неорганические удобрения бывают в различных формах, таких как сухие порошки или пеллеты (гранулы, приллы, таблетки) или жидкости, включая растворимые растворы. Питательные вещества в органических удобрениях имеют тенденцию медленно высвобождаться с течением времени, что может означать, что количество и число раз требуемого внесения в почву могут варьировать на протяжении определенного периода времени. Неорганические питательные вещества, как правило, сразу же доступны для растения. Избыточное внесение неорганических удобрений, неправильная техника размещения или внесения могут увеличить риск того, что концентрация питательных веществ повредит растению, особенно прорастающим или развивающимся растениям.Organic fertilizers tend to be bulky with a consistency similar to mulch. Inorganic fertilizers come in various forms such as dry powders or pellets (granules, prills, tablets) or liquids, including soluble solutions. Nutrients in organic fertilizers tend to be released slowly over time, which may mean that the amount and number of times required to be applied to the soil may vary over time. Inorganic nutrients are usually immediately available to the plant. Over-application of inorganic fertilizers, improper placement or application techniques can increase the risk that nutrient concentrations will damage the plant, especially germinating or developing plants.
Как правило, с органическими удобрениями, по меньшей мере с теми, которые содержат туши/отходы, следует обращаться осторожно, учитывая, что в некоторых случаях органические удобрения могут быть заселены патогенными микробами, которые могут быть вредными для людей и пастбищных животных.As a general rule, organic fertilizers, at least those containing carcasses/waste, should be handled with care, given that in some cases organic fertilizers can be colonized with pathogenic microbes that can be harmful to humans and grazing animals.
Из-за существенных различий в консистенции, в требованиях безопасности и активности в почве органические и неорганические удобрения, как правило, вносят в почвы двумя отдельными процессами. Иногда для внесения каждого из типов органических и неорганических удобрений требуется разное оборудование. Сроки внесения удобрений также могут быть разными для каждого из типов удобрений.Due to significant differences in consistency, safety requirements and activity in the soil, organic and inorganic fertilizers are usually applied to soils in two separate processes. Sometimes, each type of organic and inorganic fertilizer requires different equipment. The timing of fertilization can also be different for each type of fertilizer.
Существует потребность в улучшенном составе удобрения, который преодолевает или по меньшей мере облегчает некоторые из недостатков удобрений предшествующего уровня техники.There is a need for an improved fertilizer formulation that overcomes or at least alleviates some of the disadvantages of prior art fertilizers.
Следует учитывать, что, если в настоящем документе приводится ссылка на какой-либо предшествующий уровень техники, то такая ссылка не является признанием того, что публикация является частью общеизвестного уровня техники в Австралии или любой другой стране.It should be noted that if reference is made herein to any prior art, such reference is not an admission that the publication is part of the state of the art in Australia or any other country.
Краткое раскрытие изобретенияBrief summary of the invention
Согласно первому аспекту представлено сухое и твердое удобрение в форме дискретных частиц, при этом частицы сухого и твердого удобрения содержат однородную смесь органических и неорганических материалов, при этом неорганический материал содержит по меньшей мере одно из питательных веществ NPKS (от англ. - nitrogen, phosphorus, potassium, sulfur - азот, фосфор, калий, сера), а органический материал содержит по существу стерильный продукт с лабильным углеродом из органических отходов.According to the first aspect, a dry and solid fertilizer is presented in the form of discrete particles, while the particles of dry and solid fertilizer contain a homogeneous mixture of organic and inorganic materials, while the inorganic material contains at least one of the nutrients NPKS (from English - nitrogen, phosphorus, potassium, sulfur - nitrogen, phosphorus, potassium, sulfur), and the organic material contains an essentially sterile product with labile carbon from organic waste.
Согласно второму аспекту представлен способ получения сухого и твердого удобрения в форме дискретных частиц, при этом способ содержит стадииAccording to the second aspect, a method for producing dry and solid fertilizer in the form of discrete particles is presented, the method comprising the steps
стерилизации материала органических отходов для обеспечения по существу стерильного продукта с лабильным углеродом;sterilizing the organic waste material to provide a substantially sterile labile carbon product;
смешивания неорганического материала, содержащего по меньшей мере одно из NPKS, с по существу стерильным продуктом для получения смешанного продукта;mixing an inorganic material containing at least one of the NPKS with a substantially sterile product to obtain a mixed product;
связывания смешанного продукта для обеспечения однородной смеси органических и неорганических материалов иbinding the mixed product to ensure a homogeneous mixture of organic and inorganic materials and
формирования однородной смеси органических и неорганических материалов в отдельные частицы.forming a homogeneous mixture of organic and inorganic materials into individual particles.
Согласно некоторым вариантам осуществления стадии связывания и смешивания осуществляют одновременно.In some embodiments, the linking and mixing steps are performed simultaneously.
Под «однородной смесью органических и неорганических материалов» в удобрении подразумевается, что удобрение содержит два материала, смешанных и по существу связанных вместе. Материалы не обязательно должны быть химически связаны вместе, но они связаны вместе, по меньшей мере физически. Под удобрением не подразумеваются удобрения, в которых органическое удобрение вносится на одной стадии, а неорганическое удобрение на второй стадии. Это была бы гетерогенная смесь двух компонентов и обеспечивала бы меньше преимуществ, чем настоящее изобретение. Преимуществом сухого и твердого удобрения является то, что органические и неорганические удобрения могут быть внесены вместе за одну стадию с использованием существующего оборудования для внесения. Это представляет собой значительную экономию средств и времени.By "homogeneous mixture of organic and inorganic materials" in a fertilizer is meant that the fertilizer contains two materials mixed and substantially bonded together. The materials do not have to be chemically bonded together, but they are bonded together, at least physically. Fertilizer does not include fertilizers in which organic fertilizer is applied at one stage and inorganic fertilizer at the second stage. This would be a heterogeneous mixture of the two components and provide fewer benefits than the present invention. The advantage of dry and solid fertilizer is that organic and inorganic fertilizers can be applied together in one step using existing application equipment. This represents a significant cost and time saving.
Органические отходы можно отнести к твердым веществам биологического происхождения. Органические отходы предпочтительно представляют собой отходы животного происхождения. Отходы животного происхождения могут быть любыми, полученными от животных, которые обычно выбрасываются или считаются малоценными для дальнейшей обработки. Отходы могут включать навоз от животных, туши или другие материалы, используемые животным (например, подстилочный материал), сбрасываемые с животного (например, волосы, кожа, части тела). Отходы могут включать подстилку. Подстилка может представлять собой смесь птичьего помета, рассыпанного корма, частей тела, например, перьев, и материала, используемого в качестве подстилочного в сельскохозяйственных операциях. Подстилка также может включать неиспользованные подстилочные материалы. Согласно некоторым вариантам осуществления органические отходы представляют собой зеленые отходы. Зеленые отходы могут включать сельскохозяйственные отходы, такие как сено (возможно, поврежденное отработанное сено) или другие сельскохозяйственные твердые вещества биологического происхождения. Органические отходы, подвергаемые способу в соответствии с настоящим изобретением, или предназначенные для удобрения в соответствии с настоящим изобретением, могут представлять собой смеси различных типов твердых веществ биологического происхождения. Согласно некоторым вариантам осуществления отходы животного происхождения содержат по меньшей мере приблизительно 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100 мас. % органического компонента композиции удобрения.Organic waste can be attributed to solid substances of biological origin. The organic waste is preferably animal waste. Animal waste can be anything derived from animals that is normally discarded or considered of little value for further processing. Waste may include animal manure, carcasses, or other materials used by the animal (eg bedding material) discarded from the animal (eg hair, skin, body parts). Waste may include bedding. The litter may be a mixture of bird droppings, loose feed, body parts such as feathers, and material used as bedding in agricultural operations. The bedding may also include unused bedding materials. In some embodiments, the organic waste is green waste. Green waste may include agricultural waste such as hay (possibly damaged hay) or other agricultural biosolids. The organic waste subjected to the process according to the present invention, or to be fertilized according to the present invention, may be mixtures of different types of biosolids. In some embodiments, animal waste contains at least about 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, or 100 wt. % organic component of the fertilizer composition.
Согласно одному варианту осуществления отходы животного происхождения представляют собой отходы куриного происхождения. Отходы могут содержать куриные туши, и/или куриный помет, и/или куриную подстилку. В некоторых странах отходы куриного происхождения или подстилка домашней птицы представляют собой значительный поток отходов. Согласно одному варианту осуществления отходы животного происхождения представляют собой отходы свиноводства. Отходы могут содержать туши свиней, и/или навоз свиней, и/или подстилку свиней. Согласно одному варианту осуществления отходы животного происхождения представляют собой отходы крупного рогатого скота. Отходы могут содержать туши крупного рогатого скота, и/или навоз крупного рогатого скота, и/или подстилку крупного рогатого скота. Животное может представлять собой любое другое животное, производящее отходы. Согласно вариантам осуществления настоящее изобретение может обеспечивать способ утилизации этого потока отходов в повторно используемый и коммерчески ценный продукт. Процентные содержания различных отходов животного происхождения могут варьировать, как раскрывается в настоящем документе. Предпочтительно, чтобы отходы не были слишком влажными, поэтому может быть полезным применение большего количества подстилки и меньшего количества навоза в потоке сырья.In one embodiment, the animal waste is chicken waste. The waste may include chicken carcasses and/or chicken manure and/or chicken litter. In some countries, chicken waste or poultry litter is a significant waste stream. In one embodiment, the animal waste is pig waste. The waste may comprise pig carcasses and/or pig manure and/or pig bedding. In one embodiment, the animal waste is bovine waste. The waste may comprise bovine carcasses and/or bovine manure and/or bovine bedding. The animal may be any other waste-producing animal. According to embodiments, the present invention may provide a method for recycling this waste stream into a reusable and commercially valuable product. The percentages of various animal wastes may vary, as disclosed herein. It is preferable that the waste is not too wet, so it may be beneficial to use more bedding and less manure in the feed stream.
Одним из ограничений прямого внесения органических отходов в почву является наличие патогенных микроорганизмов. Например, отходы животного происхождения могут содержать микроскопические грибы, такие как из родов Fusarium, Apergillus и/или Penicillium. Большинство грибов Fusarium являются фитотрофами. Aspergillus и Penicillium образуют в почве токсины. Можно найти ряд патогенов в куриной подстилке или органических удобрениях на основе куриной подстилки, таких как Actinobacillus, Bordetalla, Campylobacter, Clostridium, Corynebacterium, Escherichia coli, Globicatella, Listeria, Mycobacterium, Salmonella, Staphylococcus и Streptococcus. Известно, что Listeria и Salmonella являются причиной смертельных исходов. Удобрение, раскрываемое в настоящем документе, представляет собой по существу стерильный продукт из органических отходов. Под «по существу стерильным» подразумевается, что патогены, как правило, не присутствуют в удобрении непосредственно перед применением. Поскольку удобрение является по существу стерильным, с ним безопаснее обращаться, чем с нестерильным удобрением. Инфекция Listeria может приводить к незапланированным абортам у беременных женщин или к смерти новорожденных. Salmonella, Campylobacter и энтерогеморрагическая Escherichia coli являются одними из наиболее распространенных патогенов пищевого происхождения, ежегодно поражающих миллионы людей, иногда с тяжелыми и летальными исходами. Следует учитывать, что патогены, в том числе бактерии, грибки, дрожжи и т. д., присутствуют в воздухе и будут неизбежно загрязнять любой материал, который не изолирован или не защищен иным образом. Соответственно, в продукте удобрения могут присутствовать некоторые патогены, но их количество не будет таким же, как если бы отсутствовал какой-либо процесс стерилизации.One of the limitations of the direct introduction of organic waste into the soil is the presence of pathogenic microorganisms. For example, animal waste may contain microscopic fungi such as those from the genera Fusarium, Apergillus and/or Penicillium. Most Fusarium fungi are phytotrophs. Aspergillus and Penicillium form toxins in the soil. A number of pathogens can be found in chicken litter or organic chicken litter fertilizers such as Actinobacillus, Bordetalla, Campylobacter, Clostridium, Corynebacterium, Escherichia coli, Globicatella, Listeria, Mycobacterium, Salmonella, Staphylococcus and Streptococcus. Listeria and Salmonella are known to cause deaths. The fertilizer disclosed herein is a substantially sterile organic waste product. By "substantially sterile" is meant that pathogens are generally not present in the fertilizer immediately prior to use. Because the fertilizer is essentially sterile, it is safer to handle than non-sterile fertilizer. Listeria infection can lead to unplanned abortions in pregnant women or death of newborns. Salmonella, Campylobacter and enterohemorrhagic Escherichia coli are among the most common foodborne pathogens, affecting millions of people each year, sometimes with severe and fatal outcomes. Be aware that pathogens, including bacteria, fungi, yeasts, etc., are present in the air and will inevitably contaminate any material that is not isolated or otherwise protected. Accordingly, some pathogens may be present in the fertilizer product, but their numbers will not be the same as if there were no sterilization process.
Для стерилизации материала могут применяться химические, термические или физические способы. Органическое вещество удобрения в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно подвергают процессу термической стерилизации. Следует учитывать, что помимо термической стерилизации могут применяться и другие процессы стерилизации. Процесс стерилизации предпочтительно подвергает органические отходы воздействию температуры, достаточной для уменьшения или устранения патогенов в отходах. Процесс стерилизации направлен на уменьшение или устранение патогенов и может также уменьшать содержание влаги в органических отходах до такой степени, что дальнейший рост микроорганизмов подавляется. Такое снижение содержания влаги может быть важным для хранения и транспортировки органической части удобрения до момента применения при внесении в почву. Согласно вариантам осуществления процесс стерилизации может снижать содержание влаги до общего содержания воды по массе не более приблизительно 1, 2, 5, 10 или 15 мас. %.Chemical, thermal or physical methods can be used to sterilize the material. The organic matter of the fertilizer according to the present invention is preferably subjected to a heat sterilization process. It should be borne in mind that other sterilization processes can be used in addition to thermal sterilization. The sterilization process preferably exposes the organic waste to a temperature sufficient to reduce or eliminate pathogens in the waste. The sterilization process aims to reduce or eliminate pathogens and may also reduce the moisture content of organic waste to the extent that further microbial growth is inhibited. Such a reduction in moisture content may be important for the storage and transport of the organic portion of the fertilizer until the time of application when applied to the soil. In embodiments, the sterilization process may reduce the moisture content to a total water content by weight of no more than about 1, 2, 5, 10, or 15 wt. %.
Во время процесса термической стерилизации пар и другие летучие газы могут выпариваться, улавливаться и/или конденсироваться в системе газоочистки. Считается, что потери питательных веществ из сыпучего твердого вещества в конденсированные пары невелики. Неконденсируемые пары могут быть отправлены в атмосферу через процесс окончательной фильтрации. Конденсат можно хранить на месте и необязательно повторно использовать в процессе (в качестве смачивающего средства) или избавляться от него. Согласно одному варианту осуществления конденсат используют на стадии гранулирования в процессе, дополнительно раскрываемом ниже. В конденсат могут быть добавлены другие питательные вещества (например, APP (от англ. - ammonium polyphosphate - полифосфат аммония) и/или мочевина) для продажи в виде жидкого удобрения.During the thermal sterilization process, steam and other volatile gases may be evaporated, trapped and/or condensed in the gas cleaning system. It is believed that there is little loss of nutrients from the free-flowing solid to the condensed vapors. The non-condensable vapors can be sent to the atmosphere through a final filtration process. The condensate can be stored on site and optionally reused in the process (as a wetting agent) or disposed of. According to one embodiment, the condensate is used in the granulation step of a process further disclosed below. Other nutrients (eg APP (ammonium polyphosphate) and/or urea) can be added to the condensate for sale as a liquid fertilizer.
Согласно одному варианту осуществления для выполнения стерилизации органический материал подвергают пиролизу. Предпочтительно пиролиз представляет собой торрефикацию органического материала. Пиролиз представляет собой термическое разложение материалов при повышенных температурах в инертной (анаэробной) атмосфере. Пиролиз органических материалов требует контроля/устранения кислорода, чтобы избежать частичного или полного окисления (сжигания). Пиролиз органических материалов происходит в температурных диапазонах и, как правило, приводит к различным конечным продуктам. Для многих природных органических веществ пиролиз начинается при приблизительно 250°C, а обугливание - при температуре приблизительно 400°C. На самом низком уровне компостирование происходит при 40°C - 80°C. Торрефикация, как правило, происходит при 150°C - 350°C. Биоуголь, как правило, получают при выше ~ 750°C. Как правило, уголь становится более поверхностно-активным при температурах выше 600°C. Виды биоугля, полученные при очень высоких температурах, например, > 600-700°C, не могут быть применимыми, по меньшей мере для сельскохозяйственного применения. Некоторые виды биоугля, полученные при приблизительно 450-500°C, могут обеспечивать относительно хорошие результаты при сельскохозяйственном применении. В способе в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно применяют температуру, при которой происходит торрефикация, поэтому органические отходы превращаются в торрефицированный продукт.According to one embodiment, the organic material is pyrolyzed to perform sterilization. Preferably the pyrolysis is the torrefaction of organic material. Pyrolysis is the thermal decomposition of materials at elevated temperatures in an inert (anaerobic) atmosphere. The pyrolysis of organic materials requires the control/elimination of oxygen to avoid partial or complete oxidation (burning). Pyrolysis of organic materials occurs over temperature ranges and typically results in a variety of end products. For many naturally occurring organics, pyrolysis starts at about 250°C and charring starts at about 400°C. At the lowest level, composting occurs at 40°C - 80°C. Torrefaction typically occurs at 150°C - 350°C. Biochar is typically produced at above ~750°C. As a rule, carbon becomes more surface active at temperatures above 600°C. Biochars produced at very high temperatures, eg >600-700°C, may not be applicable, at least not for agricultural use. Some types of biochar produced at about 450-500°C can provide relatively good results in agricultural applications. The process according to the invention preferably uses a temperature at which torrefaction occurs, so that the organic waste is converted into a torrefied product.
Торрефикация считается подходящей технологией для получения удобрения в соответствии с настоящим изобретением, поскольку она может «активировать» органический материал при температуре, достаточно низкой, чтобы предотвратить выделение более сложных летучих материалов (например, смол). Активация представляет собой процесс изменения основной углеродной матрицы. После торрефикации (~ 350°C) углерод органических отходов имеет тенденцию становиться более хрупким, его относительно легче измельчать и уплотнять. Торрефицированный продукт имеет ячеистую структуру, которая похожа, но не такая же, как у биоугля. Предпочтительно, в процессе в соответствии с настоящим изобретением органические отходы не подвергаются воздействию температур, которые приводят к образованию биоугля.Torrefaction is considered to be a suitable technology for producing fertilizer according to the present invention because it can "activate" organic material at a temperature low enough to prevent the release of more complex volatile materials (eg tars). Activation is the process of changing the basic carbon matrix. After torrefaction (~350°C), organic waste carbon tends to become more brittle and relatively easier to grind and compact. The torrefied product has a honeycomb structure that is similar but not the same as that of biochar. Preferably, in the process according to the present invention, the organic waste is not subjected to temperatures that lead to the formation of biochar.
После внесения сухого и твердого удобрения в почву бактерии, присутствующие в почве, могут начать метаболизм углерода органического материала. Органический материал богат углеродом. Углерод в удобрении лабильный. Под «лабильным» подразумевается, что углерод является биодоступным для микроорганизмов в почвенной матрице. Другим примером богатого углеродом материала является биоуголь; однако углерод биоугля, как правило, не является лабильным. Таким образом, биоуголь не пригоден в качестве удобрения в соответствии с настоящим изобретением, поскольку микроорганизмы менее способны к использованию углерода. Биоуголь может представлять собой, во-первых, секвестрирующую среду для предотвращения повторного попадания углерода в атмосферу и, во-вторых, композицию замедленного высвобождения для применения при посеве семян.After the application of dry and solid fertilizer to the soil, the bacteria present in the soil can start the carbon metabolism of the organic material. Organic material is rich in carbon. The carbon in the fertilizer is labile. By "labile" is meant that carbon is bioavailable to microorganisms in the soil matrix. Another example of a carbon-rich material is biochar; however, biochar carbon is generally not labile. Thus, biochar is not suitable as a fertilizer in accordance with the present invention, since microorganisms are less able to use carbon. Biochar can be, firstly, a sequestering medium to prevent re-entry of carbon into the atmosphere and, secondly, a sustained release composition for use in seed sowing.
Торрефицированная структура, которая получается в результате способа в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно полезна для здоровья почвы, поскольку она может обеспечивать пористую среду с большой площадью поверхности для роста полезных микробов, сохранения воды и питательных веществ. Удобрение в соответствии с настоящим изобретением может обеспечивать одновременную подачу питательных веществ и компоста; при этом питательные вещества находятся в форме, которая характеризуется замедленным высвобождением и с меньшей вероятностью вызовет проблемы с прорастанием/повреждением проростков, но согласно вариантам осуществления все же более быстрее и предсказуемым образом высвобождаются, чем из традиционных навозов и компостов.The torrefied structure that results from the method of the present invention is preferably beneficial to soil health as it can provide a porous environment with a high surface area for beneficial microbial growth, water and nutrient retention. The fertilizer according to the present invention can provide a simultaneous supply of nutrients and compost; the nutrients are in a sustained release form and are less likely to cause germination/damage problems to seedlings, but in embodiments are still released more quickly and in a predictable manner than from traditional manures and composts.
Питательные вещества в удобрении включают по меньшей мере одно из азота (N), фосфора (P), калия (K) и серы (S). Питательные вещества могут представлять собой NPKS (т. е. все 4). Питательные вещества могут представлять собой одно или несколько из NPKS. Дополнительные неорганические питательные вещества могут быть добавлены в органический материал после того, как он был подвергнут процессу стерилизации. Следует учитывать, что органический материал также содержит некоторые питательные вещества, но желаемое и постоянное, стабильное и точное содержание питательных веществ достигают путем добавления неорганического удобрения после стерилизации органического компонента.The nutrients in the fertilizer include at least one of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), and sulfur (S). Nutrients can be NPKS (i.e. all 4). The nutrients may be one or more of the NPKS. Additional inorganic nutrients can be added to the organic material after it has been subjected to the sterilization process. It should be taken into account that the organic material also contains some nutrients, but the desired and constant, stable and accurate nutrient content is achieved by adding an inorganic fertilizer after sterilizing the organic component.
Способ формирования удобрения может включать стадию смешивания неорганических материалов, содержащих по меньшей мере одно из NPKS с по существу стерильным органическим продуктом для получения смешанного продукта. Как правило, это выполняют после того, как органический компонент был подвергнут процессу стерилизации, однако в некоторых случаях это можно сделать и раньше. Нет необходимости термически обрабатывать ингредиенты неорганического удобрения, поскольку они будут иметь тенденцию к стерильности уже из-за высокого содержания в них солей и/или аммония, а также из-за тепла/давления, связанных с процессом их изготовления. Дополнительным аргументом в пользу добавления неорганического материала после этого является то, что определенные температуры могут химически изменять удобрения из неорганических материалов или плавить их в представленной форме.The method for forming a fertilizer may include the step of mixing inorganic materials containing at least one of the NPKS with a substantially sterile organic product to obtain a mixed product. Typically, this is done after the organic component has been subjected to the sterilization process, however, in some cases, it can be done earlier. It is not necessary to thermally treat the ingredients of the inorganic fertilizer, as they will tend to become sterile already due to their high salt and/or ammonium content, and also due to the heat/pressure associated with their manufacturing process. An additional argument for adding the inorganic material thereafter is that certain temperatures can chemically alter the inorganic fertilizers or melt them into the form presented.
Смешивание может быть выполнено после измельчения каждого из органических и неорганических материалов. В качестве альтернативы, смешивание может быть выполнено до того, как каждый из органического и неорганического материалов будет измельчен, чтобы они были измельчены вместе. Согласно некоторым вариантам осуществления совместное измельчение материалов обладает преимуществом, поскольку в мельнице может быть меньше засоров и меньше чрезмерного измельчения торрефицированной основы.Mixing can be performed after grinding each of the organic and inorganic materials. Alternatively, mixing may be performed before each of the organic and inorganic materials is ground so that they are ground together. In some embodiments, the co-grinding of materials is advantageous because there may be less clogging in the mill and less over-grinding of the torrefied base.
Для смешивания двух материалов смешивание может быть выполнено с помощью следующего процесса.For mixing two materials, mixing can be done with the following process.
Органические ингредиенты термически обрабатывают (торрефицируют).The organic ingredients are thermally treated (torrefied).
Органический ингредиент смешивают с неорганическим удобрением (и другими минералами, например, реакционно активной фосфатной рудой и связывающим средством). Затем органическую/неорганическую смесь измельчают.The organic ingredient is mixed with an inorganic fertilizer (and other minerals such as reactive phosphate ore and binder). The organic/inorganic mixture is then crushed.
Затем смешанная композиция органических и неорганических ингредиентов может быть подвергнута уплотнению для формирования дискретных частиц. Это может быть любая форма, в том числе гранулирование, экструзия или пеллетирование. Этот процесс не обязательно требует внешнего тепла, но тепло может выделяться из-за сдвига при смешивании. Согласно некоторым вариантам осуществления для облегчения гранулирования можно использовать пар или горячую воду. Именно на этом этапе можно использовать переработанный конденсат.The mixed composition of organic and inorganic ingredients can then be compacted to form discrete particles. It can be any form, including granulation, extrusion or pelletizing. This process does not necessarily require external heat, but heat can be generated due to mixing shear. In some embodiments, steam or hot water may be used to facilitate granulation. It is at this stage that the recycled condensate can be used.
Гранулы можно подвергать полировке для достижения сферической формы (без неровных и острых краев) и постоянного размера. Для полировки, как правило, требуется нанесение жидкости в виде аэрозоля.The granules can be polished to achieve a spherical shape (no jagged or sharp edges) and a constant size. Polishing usually requires the application of a liquid in the form of an aerosol.
Полированные гранулы затем можно подвергать термической сушке, чтобы гарантировать высыхание дополнительной влаги, и при этом гранулы становятся биологически неактивными для целей хранения и обработки. Высушенные гранулы также будут более твердыми для устойчивости к обработке в оборудовании для внесения удобрений.The polished granules can then be thermally dried to ensure that additional moisture dries out and the granules are rendered biologically inactive for storage and handling purposes. Dried granules will also be harder to handle in fertilizer equipment.
Для образования гранул требуется некоторое количество влаги. Если влаги будет слишком мало, то продукт будет пыльным. Если содержание влаги слишком велико, может возникнуть повышенная тенденция к росту патогенов в продукте. Содержание влаги можно снизить, выбрав более сухую смесь органической смеси для торрефикации. Содержание влаги в конечных гранулах согласно предпочтительному варианту осуществления составляет менее 5 мас. %, но более 1 мас. %. Для достижения этого уровня влажности можно регулировать период сушки и/или температуру сушки на стадии термической сушки. В качестве альтернативы, гранулы могут быть подвергнуты более чем одному циклу сушки.Some moisture is required to form granules. If there is too little moisture, the product will be dusty. If the moisture content is too high, there may be an increased tendency for the growth of pathogens in the product. Moisture content can be reduced by choosing a drier organic torrefaction mix. The moisture content of the final granules according to a preferred embodiment is less than 5 wt. %, but more than 1 wt. %. To achieve this moisture level, the drying period and/or the drying temperature in the thermal drying step can be adjusted. Alternatively, the granules may be subjected to more than one drying cycle.
Содержание влаги в гранулах улучшенного удобрения влияет на прочность на раздавливание (твердость). Прочность на раздавливание уменьшается с увеличением содержания влаги. Согласно одному варианту осуществления прочность на раздавливание составляет по меньшей мере приблизительно 2,5, 3 или 3,5 кгс, что сопоставимо, например, с гранулами мочевины. Частицы улучшенного удобрения также имеют такой же размер, что и гранулы мочевины, и их средний диаметр находится в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 5 мм. Чтобы уменьшить какую-любо тенденцию к абсорбции воды, которая может повлиять на полученную в результате прочность на раздавливание, на частицы можно нанести покрытие. Покрытие может представлять собой известное покрытие, которое снижает гигроскопичность частиц.The moisture content of improved fertilizer granules affects crushing strength (hardness). Crushing strength decreases with increasing moisture content. In one embodiment, the crush strength is at least about 2.5, 3, or 3.5 kgf, which is comparable to, for example, urea pellets. The improved fertilizer particles are also the same size as the urea granules and their average diameter is in the range of about 2 to about 5 mm. To reduce any tendency to absorb water, which may affect the resulting crush strength, the particles can be coated. The coating may be a known coating that reduces the hygroscopicity of the particles.
В удобрение в соответствии с настоящим изобретением неорганические питательные вещества добавляют в попытке контролировать количество питательных веществ, доступных в почве. Количество добавленных питательных веществ может быть определено на основании предполагаемого применения удобрения. Согласно некоторым вариантам осуществления специалист в данной области проведет эксперименты на почве, в которую будет вноситься удобрение. Результаты экспериментов покажут, какие питательные вещества лучше всего подходят для целевой почвы. В качестве альтернативы, потребности в питательных веществах могут быть определены с помощью анализов почвы и/или растительной ткани.In the fertilizer of the present invention, inorganic nutrients are added in an attempt to control the amount of nutrients available in the soil. The amount of added nutrients can be determined based on the intended application of the fertilizer. In some embodiments, a person skilled in the art will conduct experiments on the soil to which the fertilizer will be applied. The results of the experiments will show which nutrients are best for the target soil. Alternatively, nutrient requirements can be determined using soil and/or plant tissue analyses.
Питательные вещества предпочтительно медленно высвобождаются, при этом не более приблизительно 15, 25, 30, 45 или 50% N и P становятся доступными в приблизительно первые 1, 2 или 3 месяца, а оставшаяся часть становится доступной в течение следующих от 1-3 до 12-18 месяцев, согласно одному варианту осуществления от 1 до 12 месяцев. Согласно одному варианту осуществления 50% N и P доступно в течение первого месяца, а оставшаяся часть становится доступной в течение следующих 1-4 месяцев. Без ограничения теорией, полагают, что большая часть доступных питательных веществ изначально используется микробами в почве, и эти питательные вещества высвобождаются при смерти и разложении нативной микробной популяции. Микробы перестают расти, когда содержащий углерод материал удобрения используется в качестве источника пищи.Nutrients are preferably slowly released with no more than about 15%, 25%, 30%, 45%, or 50% of N and P available in the first 1, 2, or 3 months approximately, with the remainder available over the next 1-3 to 12 months. -18 months, according to one embodiment, from 1 to 12 months. In one embodiment, 50% of N and P is available within the first month and the remainder becomes available over the next 1-4 months. Without being limited by theory, it is believed that most of the available nutrients are initially used by microbes in the soil and these nutrients are released when the native microbial population dies and decays. Microbes stop growing when carbon-containing fertilizer material is used as a food source.
С использованием органической матрицы вместе с неорганическими питательными веществами можно добавить более высокую азотную нагрузку в сухое и твердое удобрение. Обычно большая концентрация азота из солей удобрения и/или из аммония в непосредственной близости к прорастающему семени или развивающемуся растению в почве будет губительной для растения. Однако, если в окружающей почвенной среде содержится достаточно органического вещества для связывания азота аммония и других солей, эту проблему можно устранить или по меньшей мере уменьшить. Затем азот становится доступным для растений позже, поскольку микробы используют углерод в качестве источника энергии, а аммоний - в качестве строительного блока белка. Количество азота аммония в удобрении может составлять по меньшей мере приблизительно 1, 2, 5, 10, 12 или 15% масс./масс.By using an organic matrix along with inorganic nutrients, a higher nitrogen load can be added to dry and solid fertilizers. Usually a high concentration of nitrogen from fertilizer salts and/or from ammonium in close proximity to a germinating seed or developing plant in the soil will be detrimental to the plant. However, if the soil environment contains enough organic matter to fix ammonium nitrogen and other salts, this problem can be eliminated or at least reduced. Nitrogen is then made available to plants later as microbes use carbon as an energy source and ammonium as a protein building block. The amount of ammonium nitrogen in the fertilizer may be at least about 1, 2, 5, 10, 12, or 15% wt./mass.
Азот N, добавляемый в органический материал, может быть в форме одного или нескольких из (без ограничения)The nitrogen N added to the organic material may be in the form of one or more of (without limitation)
сульфата аммония,ammonium sulfate,
мочевины,urea,
хлорида аммония,ammonium chloride,
нитрата аммония,ammonium nitrate,
безводного аммония,anhydrous ammonium,
мочевины-нитрата аммония,urea-ammonium nitrate,
нитрата кальция аммония,calcium ammonium nitrate,
нитрата калия,potassium nitrate,
нитрата кальция.calcium nitrate.
Процентное содержание общего азота в удобрении может составлять по меньшей мере приблизительно 0, 10, 20 или 30% масс./масс. Согласно одному варианту осуществления при условии, что содержится минимум 30% органического материала, максимальное количество общего N будет ограничено до приблизительно 30% масс./масс.The percentage of total nitrogen in the fertilizer may be at least about 0, 10, 20, or 30% wt./mass. According to one embodiment, provided that a minimum of 30% organic material is contained, the maximum amount of total N will be limited to about 30% wt./mass.
Согласно некоторым вариантам осуществления комбинация неорганического материала и органического вещества может обеспечивать потенциально взрывоопасную комбинацию. Чтобы уменьшить вероятность того, что удобрение станет горючим, можно предпринять определенные меры. Меры могут включать добавление замедлителя взрыва. Замедлитель взрыва может представлять собой гидрофосфат аммония (DAP (от англ. - diammonium phosphate)).In some embodiments, the combination of inorganic material and organic material may provide a potentially explosive combination. To reduce the chance that the fertilizer will become flammable, certain measures can be taken. Measures may include the addition of an explosion retardant. The explosion retardant may be ammonium hydrogen phosphate (DAP).
Фосфор P, добавляемый к органическому материалу, может быть в форме одного или нескольких из (без ограничения)The phosphorus P added to the organic material may be in the form of one or more of (without limitation)
суперфосфата,superphosphate,
костной муки,bone meal
фосфатной руды,phosphate ore
гидрофосфата аммония,ammonium hydrophosphate,
дигидрофосфата аммония,ammonium dihydrophosphate,
тройного суперфосфата,triple superphosphate,
фосфорной кислоты.phosphoric acid.
Процентное содержание общего фосфора в удобрении может составлять по меньшей мере от приблизительно 0,5 до приблизительно 15% масс./масс.The percentage of total phosphorus in the fertilizer may be at least about 0.5 to about 15% wt./mass.
Калий K добавляемый к органическому материалу, может быть в форме одного или нескольких из (без ограничения)Potassium K added to organic material may be in the form of one or more of (without limitation)
хлорида калия (хлористого калия),potassium chloride (potassium chloride),
сульфата калия,potassium sulfate,
калийного шенита,potassium shenit,
нитрата калия,potassium nitrate,
полученного из мелассы калия.derived from potassium molasses.
Процентное содержание общего калия в удобрении может составлять по меньшей мере от приблизительно 0,5 до приблизительно 12% масс./масс.The percentage of total potassium in the fertilizer may be at least from about 0.5 to about 12% wt./mass.
Сера S, добавляемая к органическому материалу, может быть в форме одного или нескольких из (без ограничения):The sulfur S added to the organic material may be in the form of one or more of (without limitation):
порошка серы,sulfur powder,
серы (гранулированной),sulfur (granulated),
бентонитовой серы,bentonite sulfur,
сульфата аммония.ammonium sulfate.
Процентное содержание общей серы в удобрении может составлять по меньшей мере от приблизительно 1 до приблизительно 16% масс./масс.The percentage of total sulfur in the fertilizer may be at least from about 1 to about 16% wt./mass.
Состав может содержать по меньшей мере одно из NPKS, что означает, что он может содержать N, и/или P, и/или K, и/или S. Состав может содержать все четыре из NPKS, или он может содержать менее, чем все четыре из питательных веществ NPKS. Не каждый состав будет содержать неорганические формы каждого из NPKS, например, некоторые могут содержать N только в неорганической форме. Также можно использовать комбинированные добавки, включая одну или несколько из без ограничения гидрофосфата аммония, сульфата-фосфата аммония, мочевины-фосфата аммония, гидрофосфата аммония, нитрата-фосфата аммония, фосфата аммония, NPK. Помимо перечисленных неорганических питательных веществ удобрение может содержать микроэлементы, в том числе цинк, медь, железо, марганец, бор, молибден и вторичные питательные вещества - кальций, магний и кремний. Процентное содержание вторичных питательных веществ, таких как кальций, в удобрении может составлять по меньшей мере от приблизительно 0,5 до приблизительно 18% масс./масс. Процентное содержание микроэлементов в удобрении может составлять по меньшей мере от приблизительно 0,01 до приблизительно 2% масс./масс.The composition may contain at least one of the NPKS, which means that it may contain N and/or P and/or K and/or S. The composition may contain all four of the NPKS, or it may contain less than all four of the NPKS nutrients. Not every formulation will contain the inorganic form of each of the NPKS, for example, some may only contain N in the inorganic form. You can also use combination additives, including one or more of, without limitation, ammonium hydrogen phosphate, ammonium sulfate-phosphate, urea-ammonium phosphate, ammonium hydrogen phosphate, ammonium nitrate-phosphate, ammonium phosphate, NPK. In addition to the listed inorganic nutrients, the fertilizer may contain trace elements, including zinc, copper, iron, manganese, boron, molybdenum, and secondary nutrients calcium, magnesium, and silicon. The percentage of secondary nutrients, such as calcium, in the fertilizer may be at least about 0.5 to about 18% wt./mass. The percentage of trace elements in the fertilizer may be at least from about 0.01 to about 2% wt./mass.
В композиции могут быть другие добавки, которые не обязательно обеспечивают питательные свойства, но вместо этого вносят другие функциональные улучшения. Согласно вариантам осуществления существуют добавки для повышения механических свойств конечного продукта. Согласно вариантам осуществления состав включает один или несколько ингибиторов нитрификации. Азот удобрения неэффективно используется во многих сельскохозяйственных почвах, поскольку доступный для растения азот нитрата подвергается выщелачиванию и потерям при денитрификации. Одним из способов уменьшения таких потерь является стабилизация содержащих азот удобрений ингибиторами нитрификации. Это достигается путем обработки почвы (с помощью удобрения) соединениями, которые ингибируют активность нитрифицирующих бактерий, так что азот остается в более стабильной форме аммония в течение длительного периода. Примером ингибитора нитрификации является диметилпиразол (ДМП). Это обеспечивает капельную подачу азота нитрата, что компенсирует потери. Следует отметить, что эффективность ингибиторов нитрификации в австралийских почвах различна по ряду причин. Растения также могут извлекать азот аммония из почвы, хотя высокие концентрации аммония и связанного с ним аммиака могут быть токсичными для растений. Известно, что эта токсичность может быть уменьшена за счет наличия витамина B6, который присутствует в отходах животного происхождения и обнаруживается в следовых количествах в готовом продукте. Есть также некоторые свидетельства того, что оксид цинка может ингибировать нитрификацию, в то время как цинк также является важным микроэлементом, которого мало или недостаточно во многих почвах Австралии. Соответственно, согласно некоторым вариантам осуществления в состав добавляют цинк.There may be other additives in the compositions that do not necessarily provide nutritional benefits, but instead provide other functional enhancements. In embodiments, there are additives to improve the mechanical properties of the final product. In embodiments, the formulation includes one or more nitrification inhibitors. Fertilizer nitrogen is used inefficiently in many agricultural soils because plant-available nitrate nitrogen is subject to leaching and denitrification losses. One way to reduce these losses is to stabilize nitrogen-containing fertilizers with nitrification inhibitors. This is achieved by treating the soil (with fertilizer) with compounds that inhibit the activity of nitrifying bacteria so that the nitrogen remains in the more stable form of ammonium for an extended period. An example of a nitrification inhibitor is dimethylpyrazole (DMP). This provides a droplet supply of nitrogen nitrate, which compensates for the losses. It should be noted that the effectiveness of nitrification inhibitors in Australian soils varies for a number of reasons. Plants can also extract ammonium nitrogen from the soil, although high concentrations of ammonium and associated ammonia can be toxic to plants. It is known that this toxicity can be reduced by the presence of vitamin B6, which is present in animal waste and found in trace amounts in the finished product. There is also some evidence that zinc oxide can inhibit nitrification, while zinc is also an essential micronutrient that is low or deficient in many Australian soils. Accordingly, in some embodiments, zinc is added to the composition.
Кроме того, полевые культуры регулярно подвергаются другим абиотическим стрессам, включая засуху и засоление. Доступный для растений кремний признан элементом, который может помочь растениям справиться с абиотическими стрессами, кроме того, кремний также является структурным строительным элементом стенок растительных клеток. Некоторые культуры, такие как сахарный тростник и рис, очень требовательны к кремнию и часто выращиваются на почвах или в регионах, где доступный для растений кремний истощен. Считается, что эффективным способом снабжения растений азотом будет комбинирование неорганических и органических источников азота в сочетании с ингибиторами, регулирующими высвобождение азота, и с регуляторами абиотического стресса, которые помогают растениям компенсировать вредные факторы окружающей среды или химические факторы.In addition, field crops are regularly exposed to other abiotic stresses, including drought and salinity. Plant-available silicon is recognized as an element that can help plants cope with abiotic stresses, in addition, silicon is also a structural building block of plant cell walls. Some crops, such as sugar cane and rice, are very demanding on silicon and are often grown in soils or regions where plant-available silicon is depleted. It is believed that an effective way to supply plants with nitrogen would be to combine inorganic and organic nitrogen sources in combination with inhibitors that regulate nitrogen release and with abiotic stress regulators that help plants compensate for harmful environmental or chemical factors.
Согласно вариантам осуществления соотношение органического материала к неорганическому материалу составляет 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 32,5:67,5 или 30:70. Согласно одному варианту осуществления базовый состав содержит 45% органического и 55% неорганического материала (называемый в настоящем документе основой A, иногда вместе с номером, который является внутренней ссылкой, например, A1), или 32,5% органического и 67,5% неорганического материала (может называться основой B, иногда вместе с номером, который является внутренней ссылкой, например, B1, B2, B3 и т. д.); или 30% органического и 70% неорганического материала (может называться основой Е, иногда вместе с номером, который является внутренней ссылкой, например, E1).In embodiments, the ratio of organic material to inorganic material is 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 45:55, 40:60, 32.5:67.5, or 30:70. In one embodiment, the base composition contains 45% organic and 55% inorganic material (referred to herein as base A, sometimes together with a number that is an internal reference, such as A1), or 32.5% organic and 67.5% inorganic material (may be called base B, sometimes together with a number that is an internal reference, such as B1, B2, B3, etc.); or 30% organic and 70% inorganic material (may be referred to as base E, sometimes together with a number that is an internal reference, such as E1).
Согласно одному варианту осуществления органический материал торрефицируют со связующим. Предшественник связующего может быть добавлен к органическому материалу, а затем доставлен в торрефикатор. Согласно одному варианту осуществления органический материал торрефицируют, а затем добавляют связующее после торрефикации. Связующим может быть леонардит. Связующим может быть лигносульфат кальция (CaLigno). Леонардит можно использовать для кондиционирования почв либо путем внесения его непосредственно в землю, либо в качестве источника гуминовой кислоты или гумата калия для внесения. Потенциал леонардита в отношении геосеквестрации углерода, в частности, для быстрого ускорения микробной активности по блокированию и удержанию углерода в почвах, обеспечивает основу для обширного исследования бурого угля в аспекте органических удобрений.According to one embodiment, the organic material is torrefied with a binder. The binder precursor can be added to the organic material and then delivered to the torrefaction tank. In one embodiment, the organic material is torrefied and then a binder is added after torrefaction. The binder may be leonardite. The binder may be calcium lignosulphate (CaLigno). Leonardite can be used for soil conditioning either by applying it directly to the ground or as a source of humic acid or potassium humate to apply. The potential of leonardite for carbon geosequestration, in particular for rapidly accelerating microbial carbon sequestration and sequestration activity in soils, provides the basis for extensive research on brown coal in terms of organic fertilizers.
Леонардит может присутствовать в количестве по меньшей мере приблизительно 1, 5 или 10% масс./масс. от композиции удобрения. Возможное смешивание леонардита с куриным пометом приведет к получению материала со свойствами, аналогичными лигносульфонату кальция, который широко используется в качестве связующего средства. Леонардит также признан ценным источником гуминовой кислоты, которая представляет собой почвенный кондиционер, широко используемый в ряде сельскохозяйственных систем, направленных на улучшение удержания питательных веществ в почве, а также на усвоение растениями определенных питательных веществ, таких как фосфат. Функциональные группы углерода, поставляемые леонардитом, смешанным с другими торрефицированными органическими отходами, могут улучшать усвоение фосфора растениями, потенциально обеспечивая более эффективное фосфорное удобрение.Leonardite may be present in an amount of at least about 1, 5 or 10% wt./mass. from the composition of the fertilizer. Possible mixing of leonardite with chicken manure will result in a material with properties similar to calcium lignosulfonate, which is widely used as a binder. Leonardite is also recognized as a valuable source of humic acid, which is a soil conditioner widely used in a number of agricultural systems to improve nutrient retention in the soil, as well as plant uptake of certain nutrients such as phosphate. The carbon functional groups supplied by leonardite mixed with other torrefied organic waste can improve phosphorus uptake by plants, potentially providing more efficient phosphorus fertilization.
Согласно одному варианту осуществления можно контролировать активность микробной популяции в почве. Большинство микробов продуцируют побочные продукты, такие как углеродсодержащие продукты или газы, которые можно использовать в качестве индикатора активности микробов в почве. Если микробы очень активны, то можно сделать вывод, что содержание питательных веществ в почве еще не достигло высоких пороговых значений, которые могли бы повредить прорастающие растения, и поэтому можно высаживать семена. Если микробы менее активны, это может указывать на то, что популяция сокращается, а неорганические питательные вещества вскоре будут высвобождаться в процессе минерализации. Когда это происходит, и нежелательно, чтобы микробные популяции все еще сокращались (например, растение может быть недостаточно зрелым, еще нужно будет посадить семена, или по какой-либо другой причине), может быть целесообразно увеличить микробную популяцию. Возможно увеличение микробной популяции за счет добавления в почву большего количества удобрений с лабильным углеродом. Соответственно, тестирование почвы также может быть использовано для определения оптимального дозирования удобрений в зависимости от времени и места.According to one embodiment, the activity of the microbial population in the soil can be monitored. Most microbes produce by-products such as carbonaceous products or gases that can be used as an indicator of microbial activity in the soil. If the microbes are very active, then it can be concluded that the nutrient content of the soil has not yet reached high thresholds that could damage the germinating plants, and therefore seeds can be planted. If the microbes are less active, this may indicate that the population is declining and inorganic nutrients will soon be released through the mineralization process. When this occurs, and it is undesirable that microbial populations are still declining (for example, the plant may not be mature enough, seeds still need to be planted, or for some other reason), it may be advisable to increase the microbial population. It is possible to increase the microbial population by adding more fertilizers with labile carbon to the soil. Accordingly, soil testing can also be used to determine the optimal fertilizer dosage depending on time and place.
Как обсуждалось, способ включает стадию формирования однородной смеси органических и неорганических материалов в виде дискретных частиц. Сухое и твердое удобрение может содержать мелкие частицы, гранулы, пеллеты или приллы. Дискретные частицы в любой форме могут характеризоваться средним диаметром по меньшей мере приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 мм. Согласно вариантам осуществления по меньшей мере приблизительно 80, 90, 95 или 100% дискретных частиц попадают в 1 стандартное отклонение от среднего размера частиц (в идеале > 80, 85 или 90% попадают в диапазон от приблизительно 2 до приблизительно 5 мм). Гранулы, как и пеллеты, представляют собой небольшие агрегаты порошкообразного материала. Гранулы имеют тенденцию к распаду менее быстро, чем пеллеты, предрасположены создавать меньше пыли, и согласно некоторым вариантах осуществления позволяют связывать вместе несколько продуктов, которые затем равномерно распределяются по грануле. Под равномерным распределением подразумевается, что в любом месте частицы удобрения относительные количества неорганического и органического материала приблизительно такие же, как и в любом другом месте. Гранулы также являются более аэродинамическими при внесении посредством оборудования для разбросного внесения и поэтому могут обеспечивать более широкий охват. Согласно предпочтительному варианту осуществления для получения гранул используют пеллетирование.As discussed, the method includes the step of forming a homogeneous mixture of organic and inorganic materials in the form of discrete particles. Dry and solid fertilizer may contain fine particles, granules, pellets or prills. Discrete particles in any form may have an average diameter of at least about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 mm. In embodiments, at least about 80%, 90%, 95%, or 100% of the discrete particles fall within 1 standard deviation of the mean particle size (ideally >80%, 85%, or 90% fall within the range of about 2 to about 5 mm). Granules, like pellets, are small aggregates of powdered material. Pellets tend to break down less quickly than pellets, tend to create less dust, and in some embodiments allow multiple products to be bound together, which are then evenly distributed throughout the granule. By uniform distribution is meant that at any location on the fertilizer particle, the relative amounts of inorganic and organic material are approximately the same as at any other location. The granules are also more aerodynamic when applied with broadcast equipment and can therefore provide wider coverage. According to a preferred embodiment, pelletization is used to produce granules.
Удобрение раскрывается как сухое твердое вещество. Под «сухим и твердым» подразумевается, что материал можно обрабатывать с получением формы пеллет (гранул). Например, материал можно загружать в грузовик и транспортировать, а затем вносить с использованием оборудования, предназначенного для контролируемого дозирования пеллетизированного материала. Один или несколько из компонентов, используемых для формирования удобрения, могут быть жидкими.The fertilizer is disclosed as a dry solid. By "dry and hard" is meant that the material can be processed into the form of pellets (granules). For example, the material can be loaded into a truck and transported, and then applied using equipment designed for controlled dosing of pelletized material. One or more of the components used to form the fertilizer may be liquid.
Способ также может включать стадию внесения удобрения. Удобрение можно вносить при нормах от по меньшей мере приблизительно 0,05 до приблизительно 5 тонн/гектар. Согласно некоторым вариантам осуществления удобрение может повышать урожайность сельскохозяйственных культур на 2, 20, 50 или 100%. Созревание сельскохозяйственной культуры можно ускорить по меньшей мере на 5, 8 или 10% от времени, достигаемого без удобрения. Согласно некоторым вариантам осуществления удобрение можно использовать при рекультивации земель, содержащих почву, которая в противном случае непригодна для сельскохозяйственных культур. Углеродно-лабильная природа удобрения может стимулировать микробные сообщества потреблять и размножаться, но затем погибать и разлагаться по мере того, как источник пищи истощается. Когда бактерии умирают, почва может быть восстановлена за счет высвобождения питательных веществ, которых в противном случае было бы недостаточно. Леонардит можно добавлять непосредственно в почвы, чтобы уменьшить поглощение металлов растениями в загрязненном грунте, особенно в сочетании с компостом).The method may also include the step of fertilizing. Fertilizer can be applied at rates of at least about 0.05 to about 5 tons/hectare. In some embodiments, the fertilizer can increase crop yields by 2%, 20%, 50%, or 100%. Crop maturation can be accelerated by at least 5%, 8% or 10% of the time achieved without fertilization. In some embodiments, the fertilizer may be used in the remediation of land containing soil that is otherwise unsuitable for crops. The carbon-labile nature of a fertilizer can encourage microbial communities to consume and multiply, but then die and decompose as the food source is depleted. When the bacteria die, the soil can be restored by releasing nutrients that would otherwise be scarce. Leonardite can be added directly to soils to reduce the uptake of metals by plants in contaminated soil, especially when combined with compost).
Краткое раскрытие графических материаловBrief disclosure of graphic materials
Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут раскрыты со ссылкой на прилагаемые графические материалы, которые выполнены без соблюдения масштаба и которые приводятся исключительно в качестве иллюстративных.In the following, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, which are not drawn to scale and are provided for illustrative purposes only.
На фигуре 1 представлена таблица, демонстрирующая предлагаемые составы удобрения и содержание в них органических и неорганических веществ в процентах.The figure 1 presents a table showing the proposed fertilizer compositions and their content of organic and inorganic substances in percent.
На фигуре 2 представлен график, демонстрирующий % абсолютной интенсивности сигнала различных типов углерода в материале органических отходов, торрефицированном согласно процессу, раскрываемому в настоящем документе.Figure 2 is a graph showing the % absolute signal intensity of different types of carbon in organic waste material torrefied according to the process disclosed herein.
На фигуре 3 представлены спектры C13 ядерного магнитного резонанса ЯМР материала органических отходов, торрефицированного согласно процессу, раскрываемому в настоящем документе.Figure 3 shows C 13 nuclear magnetic resonance NMR spectra of organic waste material torrefied according to the process disclosed herein.
На фигуре 4 представлены спектры C13 ЯМР (a) лигнита и (b) компоста из зеленых отходов для сравнения.Figure 4 shows the C 13 NMR spectra of (a) lignite and (b) green waste compost for comparison.
На фигуре 5 представлена упрощенная блок-схема процесса согласно варианту осуществления.Figure 5 is a simplified process flow diagram according to an embodiment.
На фигуре 6 представлена подробная схема последовательности операций процесса согласно варианту осуществления.Figure 6 is a detailed flow diagram of a process according to an embodiment.
На фигуре 7 представлена таблица 1, демонстрирующая % разложения органического материала (после торрефикации) и включающая результаты тестирования патогенов.The figure 7 presents table 1 showing the % decomposition of organic material (after torrefaction) and includes the results of testing pathogens.
На фигуре 8 представлена таблица 4, демонстрирующая состав и содержание питательных веществ различных торрефицированных органических основ.Figure 8 is Table 4 showing the composition and nutrient content of various torrefied organic bases.
На фигуре 9 представлен график прочности на раздавливание гранул после применения лигносульфоната кальция в качестве связывающего средства.Figure 9 is a graph of the crush strength of granules after the use of calcium lignosulfonate as a binder.
На фигуре 10 представлена таблица 5, демонстрирующая ожидаемое и измеренное содержание питательных веществ образца B1.Figure 10 is Table 5 showing the expected and measured nutrient content of sample B1.
На фигуре 11 представлен график, демонстрирующий число бактерий кишечной группы, прочность на раздавливание и содержание влаги.Figure 11 is a graph showing the number of intestinal bacteria, crush strength and moisture content.
На фигуре 12 представлена таблица 6, демонстрирующая пример базового состава торрефицированной органической основы.Figure 12 is Table 6 showing an example of the basic composition of a torrefied organic base.
На фигуре 13 представлена таблица, демонстрирующая композицию удобрений согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.Figure 13 is a table showing a fertilizer composition according to embodiments of the present invention.
Подробное раскрытие вариантов осуществления изобретенияDetailed disclosure of embodiments of the invention
Следующее раскрытие фокусируется на варианте осуществления, в котором органические отходы представляют собой отходы куриного происхождения, а процесс стерилизации представляет собой торрефикацию. Следует учитывать, что они используются в качестве примеров, и данному могут подвергаться другие органические отходы. Более того, торрефикация является наиболее предпочтительной, но квалифицированный специалист должен понимать, что могут быть выполнены и другие методики стерилизации. Тем не менее торрефикация действительно обеспечивает значительное преимущество в способе в соответствии с настоящим изобретением за счет использования низкой температуры и, следовательно, сохранения большей лабильности углерода органических отходов. Продукт с лабильным углеродом оптимизирует здоровье почвы и работает синергетически с добавленными питательными веществами, обеспечивая особенно выгодное удобрение. Основной процесс, раскрываемый в настоящем документе, заключается в превращении материала основы (торрефицированных отходов куриного происхождения) в порошок, который затем может быть смешан с другими ингредиентами для получения «предусмотренного» выхода питательных веществ. Торрефицированный продукт оптимизирован для «кондиционирования почвы». Неорганические добавки повышают концентрацию питательных веществ и нацелены на повышение продуктивности растений.The following disclosure focuses on an embodiment where the organic waste is chicken waste and the sterilization process is torrefaction. It should be noted that they are used as examples and other organic wastes may be subject to this. Moreover, torrefaction is most preferred, but the skilled artisan will appreciate that other sterilization techniques may be performed. However, torrefaction does provide a significant advantage in the process of the present invention by utilizing low temperature and therefore keeping organic waste carbon more labile. The labile carbon product optimizes soil health and works synergistically with added nutrients to provide a particularly beneficial fertilizer. The main process disclosed herein is to convert the base material (torrefied chicken waste) to a powder that can then be mixed with other ingredients to achieve a "specified" nutrient yield. The torrefied product is optimized for "soil conditioning". Inorganic additives increase the concentration of nutrients and are aimed at increasing plant productivity.
Сырьевые органические отходы (подстилка бройлеров, слой помета, падеж бройлеров) с близлежащих птицефабрик могут доставляться на объект насыпью. Эти отходы будут различаться по содержанию питательных веществ и углерода в зависимости от фермы-источника, имеющихся подстилочных материалов и сезонных изменений. Соотношение сырья может незначительно варьировать в зависимости от содержания питательных веществ и желаемого продукта. Со временем другие органические сырьевые материалы можно будет использовать в качестве сырья, хранить и обрабатывать на объекте.Raw organic waste (broiler bedding, manure layer, broiler mortality) from nearby poultry farms can be delivered to the facility in bulk. These wastes will vary in nutrient and carbon content depending on the source farm, bedding materials available and seasonal changes. The ratio of raw materials may vary slightly depending on the nutrient content and the desired product. Over time, other organic raw materials can be used as raw materials, stored and processed on site.
Перед процессом торрефикации отходы животного происхождения могут храниться в стальных или бетонных бункерах. Предпочтительно отходы хранят таким образом, чтобы уменьшить любую возможную биологическую опасность. Отходы животного происхождения могут быть особенно опасными для людей, особенно если рассматриваемое животное также является человеком, поэтому перед стерилизацией следует принять строгие меры по охране здоровья и безопасности. Можно использовать ленточный смеситель периодического действия для смешивания отходов птицеводства, таких как навоз, подстилочный материал и тушки (отработанные цыплята). При необходимости сырьевой органический материал может быть кондиционирован в измельчителе и/или молотковой мельнице перед транспортировкой в торрефикатор для обработки.Before the torrefaction process, animal waste can be stored in steel or concrete bins. Preferably, the waste is stored in such a way as to reduce any potential biohazard. Animal waste can be especially hazardous to humans, especially if the animal in question is also a human, so strict health and safety measures should be taken before spaying. A batch belt mixer can be used to mix poultry waste such as manure, bedding material and carcasses (spent chicks). If desired, the organic raw material may be conditioned in a pulverizer and/or hammer mill before being transported to a torrefaction tank for processing.
Фронтальный загрузчик (FEL (от англ. - Front End Loader)) может загружать исходные материалы в бункеры с желаемым соотношением, откуда они могут проходить через весовые дозаторы для последующего смешивания в ленточном смесителе. Смешанный материал можно транспортировать в измельчитель для измельчения материала перед подачей в торрефикатор. Торрефикация нагревает материал до 250-350°C в отсутствие кислорода. В торрефикаторе это осуществляется путем нагревания материала, проходящего через винтовой конвейер, за счет излучения и теплопроводности от системы горелок под ним. Это приводит к двум результатам:The Front End Loader (FEL) can load raw materials into hoppers at the desired ratio, from where they can pass through weighers for subsequent mixing in a ribbon mixer. The mixed material can be transported to a shredder to grind the material before being fed into the torrefaction machine. Torrefaction heats the material up to 250-350°C in the absence of oxygen. In the torreficator, this is done by heating the material passing through the screw conveyor by radiation and heat conduction from the burner system underneath. This leads to two results:
- удалению основной массы влаги из материала;- removal of the main mass of moisture from the material;
- денатурации любых патогенов, которые могут присутствовать в исходных отходах животного происхождения.- denaturation of any pathogens that may be present in the original animal waste.
Процесс может достигать этих результатов, но сохраняет углерод в лабильной (пригодной для использования) форме, поскольку температура не достигает точки пиролиза.The process can achieve these results, but keeps the carbon in a labile (usable) form because the temperature does not reach the pyrolysis point.
Пар и другие летучие газы можно выпаривать, улавливать и конденсировать в системе очистки газа с незначительными потерями питательных веществ из насыпного твердого вещества в конденсированные пары.Steam and other volatile gases can be evaporated, captured and condensed in the gas scrubbing system with negligible loss of nutrients from bulk solids to condensed vapors.
Торрефикатором может быть любое устройство, подходящее для этой цели. Согласно одному варианту осуществления торрефикатор представляет собой небольшой винтовой конвейер, функционирующий в режиме «дросселирования», чтобы обеспечивать воздушное уплотнение. Специально разработанный шнековый торрефикатор с жестким допуском может быть обеспечен внешним газовым нагревом. Шнековый конвейер может быть установлен над торрефикатором для рекуперации отходящего тепла. В процессе эксплуатации может быть определена температура торрефикации. Температуру выбирают на основании предыдущего опыта работы с материалом, подлежащим торрефикации. Температура может находиться в диапазоне от приблизительно 100°C до приблизительно 350°C. С помощью контроллера устанавливают, какую мощность необходимо приложить к нагревательным элементам для поддержания температуры. Для поддержания температуры в заданном диапазоне можно использовать термостат. После того, как температура достигнет желаемого уровня, влажные биологические твердые вещества (органические отходы) можно непрерывно подавать через входное отверстие торрефикатора. Органические отходы собираются шнековым конвейером и транспортируются в камеру торрефикации. Скорость, с которой материал проходит через торрефикатор, будет зависеть от скорости вращения конвейера. Тепло подается за счет теплопроводности через внешние стенки и за счет теплового излучения твердых веществ во время транспортировки.The torreficator may be any device suitable for this purpose. According to one embodiment, the torreficator is a small screw conveyor operating in a "throttle" mode to provide an air seal. A specially designed tight tolerance screw torreficator can be provided with external gas heating. A screw conveyor can be installed above the torreficator to recover waste heat. During operation, the torrefaction temperature can be determined. The temperature is chosen based on previous experience with the material to be torrefied. The temperature may range from about 100°C to about 350°C. With the help of the controller, it is set how much power must be applied to the heating elements to maintain the temperature. A thermostat can be used to maintain the temperature within a given range. Once the temperature has reached the desired level, wet biosolids (organic waste) can be continuously fed through the torrefaction inlet. Organic waste is collected by a screw conveyor and transported to a torrefaction chamber. The speed at which the material passes through the torreficator will depend on the rotational speed of the conveyor. Heat is supplied by conduction through the outer walls and by radiant heat from solids during transport.
Согласно одному варианту осуществления торрефикатор может состоять из трех последовательно соединенных шнековых конвейеров различного назначения:According to one embodiment, the torreficator may consist of three screw conveyors connected in series for various purposes:
- шнек предварительного нагрева, посредством которого отходящее тепло от основной горелки нагревает материал до основного шнека;- a pre-heating auger, whereby waste heat from the main burner heats the material up to the main auger;
- основной шнек, под которым расположена группа горелок;- the main auger, under which a group of burners is located;
- оснащенный водяной рубашкой охлаждающий шнек для снижения температуры, чтобы продукт торрефикации можно было хранить.- water-jacketed cooling screw to reduce the temperature so that the torrefied product can be stored.
Двойные ножевые задвижки обеспечивают газовое уплотнение на входе и выходе из каждого шнека. Скорость подачи торрефикатора можно контролировать с помощью контуров обратной связи, которые выполнены с возможностью регулировки температуры на выходе основного шнека, что обеспечивает предполагаемое содержание влаги в продукте (~ 7-10%) в зависимости от загружаемого материала. Установку температуры на выходе можно регулировать на основании анализа влажности и можно ограничивать, чтобы минимизировать пиролиз загружаемого материала до приемлемой скорости.Double knife gate valves provide a gas seal at the inlet and outlet of each auger. The feed rate of the torrefaction can be controlled using feedback loops that are designed to adjust the temperature at the exit of the main auger, which provides the expected moisture content in the product (~ 7-10%), depending on the feed material. The outlet temperature setting can be adjusted based on moisture analysis and can be limited to minimize the pyrolysis of the feed material to an acceptable rate.
Все входы торрефикатора и сами установки торрефикатора могут быть расположены в специально отведенном здании. Это может помочь в контролировании риска загрязнения конечных продуктов патогенами, которые могут присутствовать в сырьевом органическом материале, доставляемом на объект. Параллельно могут быть установлены три установки торрефикатора (одинарная система подачи, одинарная конденсатная система).All torreficator entrances and the torreficator installations themselves can be located in a dedicated building. This can help control the risk of contamination of end products with pathogens that may be present in the raw organic material delivered to the facility. Three torrefaction units can be installed in parallel (single supply system, single condensate system).
После торрефикации твердых веществ обработанный органический материал можно транспортировать из торрефикатора. Материал может падать под действием силы тяжести из камеры торрефикации в подходящий контейнер. Торрефицированный материал можно охлаждать до комнатной температуры или температуры, чуть превышающей таковую, чтобы облегчить дальнейшую обработку. Необязательно охлаждение представляет собой охлаждение после торрефикации с помощью оснащенного водяной рубашкой шнекового конвейера. Заполненный торрефицированным материалом контейнер может представлять собой мешок, поддерживаемый устройством для разгрузки мешков. Через заданные интервалы торрефицированный материал можно тестировать для гарантии того, что он соответствует требованиям стерилизации и содержания влаги. Если происходят какие-либо проблемы с тестированием, процесс можно останавливать и настраивать параметры в торрефикаторе.Once the solids have been torrefied, the treated organic material can be transported out of the torreficator. The material can fall by gravity from the torrefaction chamber into a suitable container. The torrefied material can be cooled to room temperature or just above room temperature to facilitate further processing. Optionally, the cooling is post-torrefaction cooling with a water jacketed screw conveyor. The container filled with torrefied material may be a bag supported by a bag unloader. At predetermined intervals, the torrefied material can be tested to ensure that it meets sterilization and moisture content requirements. If there are any problems with testing, the process can be stopped and the parameters in the torreficator can be adjusted.
Продукт из торрефикатора можно транспортировать в соседнее здание грануляции для хранения в промежуточных силосах. Эти силосы могут быть разработаны с возможностью модернизации системы подачи для обеспечения будущей подачи торрефицированного материала по принципу «веерной структуры» из установок торрефикации на ферме.The product from the torreficator can be transported to an adjacent granulation building for storage in intermediate silos. These silos can be designed with a feed system upgrade to accommodate the future “fan structure” feed of torrefied material from on-farm torrefaction plants.
Затем полученный торрефицированный продукт можно партиями отправлять в ленточный смеситель и молотковую мельницу, где он измельчается. Материал можно измельчать до однородной консистенции. На этой стадии неорганические материалы, включая твердые и жидкие неорганические питательные вещества, могут быть добавлены к торрефицированному продукту в промышленном смесителе для достижения гомогенизированной смеси. Неорганические удобрения (например, смеси RPR/SOP, мочевина, смеси DAP/MOP) могут доставляться на объект насыпью и выгружаться через шнековый конвейер в силосы для хранения. Могут быть предусмотрены возможности для доставки других микроэлементов (например, содержащих Zn/Cu/Mo материалов) в мешках по 1 тонне (т) и хранения до применения по мере необходимости в будущем.The resulting torrefied product can then be sent in batches to a ribbon mixer and a hammer mill where it is pulverized. The material can be ground to a homogeneous consistency. At this stage, inorganic materials, including solid and liquid inorganic nutrients, can be added to the torrefied product in an industrial mixer to achieve a homogenized mixture. Inorganic fertilizers (eg RPR/SOP blends, urea, DAP/MOP blends) can be delivered to site in bulk and discharged via a screw conveyor into storage silos. Possibilities may be provided to ship other trace elements (eg Zn/Cu/Mo containing materials) in 1 tonne (t) bags and store until future use as needed.
Леонардит может быть добавлен в количестве по меньшей мере приблизительно 2, 5, 10 или 15% от общего количества продукта. Леонардит может быть доставлен на объект в мешках по 1 тонне (т) и храниться для применения по мере необходимости. Леонардит может быть добавлен после торрефикации, поскольку он представляет собой не содержащий патогенов материал, и его добавляют из-за высокого содержания углерода и наличия гуминовых кислот, которые, как считается, способствуют грануляции и улучшению здоровья почвы.Leonardite may be added in an amount of at least about 2%, 5%, 10%, or 15% of the total product. Leonardite can be delivered to site in 1 ton (t) bags and stored for use as needed. Leonardite can be added after torrefaction as it is a pathogen-free material and is added due to its high carbon content and the presence of humic acids, which are thought to promote granulation and improve soil health.
Чтобы получить гранулы конечного продукта, которые содержат однородную смесь торрефицированных органических веществ, леонардита и неорганического удобрения, материалы смешивают и измельчают в молотковой мельнице для достижения желаемого уменьшения размера, а затем отправляют на процесс пеллетирования или гранулирования. Пеллетирование предусматривает транспортировку смеси в экструдер для пеллет и режущую машину. Гранулирование может предусматривать шаровые мельницы, необязательно три, расположенные последовательно. На всех соответствующих стадиях могут распыляться жидкости для уменьшения пыли. Процессы подачи, смешивания и измельчения могут быть непрерывными с подачей непрерывного потока измельченного сырья в смачивающий смеситель. Некоторые смеси больше подходят для пеллетирования, чем другие. Специалист в данной области может попытаться пеллетировать и гранулировать, чтобы увидеть, что подходит для используемой смеси.To obtain final product pellets that contain a homogeneous mixture of torrefied organics, leonardite and inorganic fertilizer, the materials are mixed and ground in a hammer mill to achieve the desired size reduction and then sent to a pelletizing or granulating process. Pelletizing involves transporting the mixture to a pellet extruder and cutting machine. The granulation may involve ball mills, optionally three, arranged in series. Dust reduction fluids may be sprayed at all appropriate stages. The feeding, mixing and grinding processes can be continuous with a continuous flow of crushed raw material fed to the wetting mixer. Some mixtures are more suitable for pelleting than others. One of skill in the art may attempt to pelletize and granulate to see what is appropriate for the mixture being used.
Принцип пеллетирования заключается в смачивании всего сырья, подаваемого в пеллетизатор, до заданного уровня для достижения достаточного объединения материала под давлением с достаточной смазкой для прохождения через головку. Недостаточное или слишком большое количество воды может привести к забиванию/закупориванию валков и головки, а также к слабому продукту и избытку мелких частиц.The principle of pelletizing is to wet all the feedstock fed into the pelletizer to a predetermined level to achieve sufficient pressurized material combination with sufficient lubrication to pass through the die. Too little or too much water can lead to clogged/clogged rolls and heads, as well as weak product and excess fines.
Для продуктов, изготовленных с использованием пеллетирования, сырьевой измельченный подаваемый материал может поступать в смачивающий смеситель с рециркулированным прошедшим через сито продуктом и водой (или конденсатом торрефикатора), добавляемой для смачивания смеси перед пеллетированием. Предполагают, что процесс пеллетирования/комкования даст приблизительно 70% продукта нужного размера, поэтому приблизительно 30% всего материала, подаваемого в пеллетизатор, возвращается обратно в качестве рециркулята (коэффициент рециркуляции 0,43:1).For pelletized products, the raw pulverized feed may enter the wetting mixer with recycled screened product and water (or torrefaction condensate) added to wet the mixture prior to pelletizing. The pelletizing/clumping process is expected to produce approximately 70% of the desired product size, so approximately 30% of all material fed to the pelletizer is recycled back as recycle (recycle ratio 0.43:1).
Смоченный материал может подаваться в параллельные пеллетизаторы (режим 2 × 50%) для получения небольших цилиндров продукта, а затем в серию шаровых мельниц для округления острых краев гранул и изменения их формы на сферы. Шаровые мельницы состоят из вращающегося диска, который бросает продукт в вертикальную стенку вокруг диска, что обеспечивает качение сыпучего материала при вращении его по периферии мельницы. Для облегчения размягчения краев и пластификации пеллет с целью изменения их формы можно добавлять воду (или конденсат торрефикатора). Комкование также приведет к объединению некоторых мелких частиц в частицы большего размера. Скругленный материал затем можно подавать в расположенную далее сушилку и в процессы просеивания.The wetted material can be fed into parallel pelletizers (2×50% mode) to produce small product cylinders, and then into a series of ball mills to round the sharp edges of the pellets and reshape them into spheres. Ball mills consist of a rotating disk that throws the product against a vertical wall around the disk, which causes the bulk material to roll as it rotates around the periphery of the mill. To facilitate the softening of the edges and plasticization of the pellets in order to change their shape, water (or torrefaction condensate) can be added. Clumping will also cause some of the smaller particles to coalesce into larger particles. The rounded material can then be fed to a downstream dryer and screening processes.
Газовая горелка может быть использована для нагрева воздуха, который подается в сушильный барабан для сушки гранул. Выходящие газы сушилки могут улавливаться через рукавный фильтр, с помощью вытяжного вентилятора, отводящего очищенные газы в атмосферу. Сухой твердый продукт удобрения можно просеивать (с помощью 2-ярусного вибрационного сита). После отсева крупных фракций продукт можно пропускать через сито для удаления мелких фракций. Затем его пропускают через вращающийся охлаждающий барабан, а затем через сито тонкой очистки для удаления пыли. Мелкие фракции, прошедшие через сито для удаления мелких фракций и сито тонкой очистки, можно возвращать обратно в пеллетизатор. Сухой твердый продукт удобрения, необязательно в форме гранул, может характеризоваться содержанием влаги менее приблизительно 10, 8 или 5% (предпочтительно менее 5%) для стабильности при хранении и для предотвращения (или по меньшей мере уменьшения) повторного роста патогена в гранулах.A gas burner can be used to heat the air that is fed into the tumble dryer to dry the pellets. The outgoing gases of the dryer can be captured through a bag filter, with the help of an exhaust fan, which removes the purified gases to the atmosphere. The dry solid fertilizer product can be screened (using a 2-deck vibrating sieve). After screening out large fractions, the product can be passed through a sieve to remove fine fractions. It is then passed through a rotating cooling drum and then through a fine sieve to remove dust. The fines that have passed through the fines removal sieve and the fine sieve can be returned back to the pelletizer. The dry solid fertilizer product, optionally in the form of granules, may have a moisture content of less than about 10%, 8%, or 5% (preferably less than 5%) for storage stability and to prevent (or at least reduce) pathogen regrowth in the granules.
После охлаждения и обработки с помощью сита тонкой очистки продукт можно транспортировать в силос для хранения на объекте для отправки насыпью на грузовиках или можно подавать на линию упаковки на объекте для хранения в мешках по 1 тонне. Готовый продукт можно отправлять на просеивание конечного продукта. Если продукт соответствует всем необходимым стандартам, его можно продавать насыпью или в мешках и маркировать для продажи и применения.After being cooled and treated with a fine screen, the product can be transported to a storage silo at the site for shipment in bulk by trucks, or can be fed to the packaging line at the site for storage in 1 ton bags. The finished product can be sent for screening of the final product. If the product meets all the required standards, it can be sold in bulk or in bags and labeled for sale and use.
ПримерыExamples
Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут иллюстрироваться со ссылкой на следующие неограничивающие примеры.Further, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the following non-limiting examples.
Пример 1. Как определить ожидаемое содержание питательных веществ в удобренииExample 1: How to Determine the Expected Nutrient Content of a Fertilizer
Для определения эффективности состава удобрения могут быть созданы различные составы в соответствии с настоящим раскрытием. Затем квалифицированный специалист может определить, какой состав лучше всего подходит для применения на каком типе почвы и для какого типа растений, предназначенных для выращивания в этой почве. В качестве примера предлагаются различные составы, и они могут быть помечены буквами от A до M для внутренней ссылки.To determine the effectiveness of the composition of the fertilizer can be created in various compositions in accordance with the present disclosure. The skilled artisan can then determine which formulation is best suited for application to which type of soil and for which type of plants intended to be grown in that soil. Various formulations are provided by way of example and may be labeled A through M for internal reference.
В качестве примера, состав A удобрения может быть получен с помощью торрефикации органического материала, содержащего куриный помет, подстилку, слой помета и падеж цыплят. Органический материал можно хранить, а затем транспортировать в торрефикатор. Можно применять температуру от 150°C до приблизительно 350°C в течение от приблизительно 5 до приблизительно 30 минут для торрефикации отходов. После торрефикации твердых веществ обработанный органический материал можно транспортировать из торрефикатора и охлаждать перед сбором в контейнер. Партии можно брать из контейнера и отправлять в ленточный смеситель, где торрефицированный материал будет смешиваться перед измельчением в мельнице (например, молотковой мельнице), например, в течение до 20 минут, хотя промежутки времени могут быть более короткими. Жидкие и твердые неорганические удобрения, такие как сульфат аммония и APP, могут быть добавлены к измельченному продукту и смешаны. Органический компонент может составлять приблизительно 20-80%; связующее - приблизительно 5-10%, а неорганический компонент - приблизительно 20-70% от общей массы измельченного материала. Смешанные органические и неорганические материалы можно отправлять на пеллетирование.As an example, fertilizer composition A can be obtained by torrefaction of organic material containing chicken manure, bedding, manure bed and chick mortality. Organic material can be stored and then transported to a torreficator. You can apply a temperature of 150°C to about 350°C for about 5 to about 30 minutes to torrefice the waste. Once the solids have been torrefied, the treated organic material can be transported out of the torrefaction tank and cooled before being collected in a container. Batches can be taken from the container and sent to a ribbon mixer where the torrefied material will be mixed prior to grinding in a mill (eg hammer mill) for up to 20 minutes, for example, although times may be shorter. Liquid and solid inorganic fertilizers such as ammonium sulfate and APP can be added to the ground product and mixed. The organic component may be approximately 20-80%; binder - approximately 5-10%, and the inorganic component - approximately 20-70% of the total mass of the crushed material. Mixed organic and inorganic materials can be sent for pelletizing.
Ожидаемое разложение удобрения на углерод (C), азот (N), фосфор (P), калий (K), серу (S) и кальций (Ca) показано в таблице 1 на фигуре 1.The expected decomposition of the fertilizer into carbon (C), nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), sulfur (S) and calcium (Ca) is shown in table 1 in figure 1.
В таблице 1 на фигуре 1 также показан предлагаемый состав композиций B - M, которые могут быть получены способом, аналогичным раскрываемому выше.Table 1 in figure 1 also shows the proposed composition of compositions B - M, which can be obtained in a manner similar to that disclosed above.
В дополнение к другому составу время, проведенное в торрефикаторе, может варьировать от 30 минут до 15 минут, 1 часа, 2 часов, 3 часов. Кроме того, будет исследован эффект температуры от 150°C до 350°C. Также время, затрачиваемое на измельчение, может быть больше или меньше 20 минут.In addition to other composition, the time spent in the torreficator can vary from 30 minutes to 15 minutes, 1 hour, 2 hours, 3 hours. In addition, the effect of temperature from 150°C to 350°C will be investigated. Also, the time spent on grinding can be more or less than 20 minutes.
Затем каждое из удобрений можно тестировать на почвах, чтобы определить их эффективность в стимулировании роста растений и общего состояния здоровья.Each of the fertilizers can then be tested in soil to determine their effectiveness in promoting plant growth and overall health.
Пример 2. Анализ торрефицированного продуктаExample 2 Analysis of Torrefied Product
Стерильный характер торрефицированного органического компонента состава показан на фигуре 7.The sterile nature of the torrefied organic component of the formulation is shown in Figure 7.
Проводили анализ природы лабильного углерода торрефицированного материала. Результаты показаны на фигуре 2. Торрефицированный материал содержит ряд форм углерода. Представляющими интерес ключевыми формами являются следующие.The nature of the labile carbon of the torrefied material was analyzed. The results are shown in Figure 2. The torrefied material contains a number of forms of carbon. The key forms of interest are the following.
С карбоксила. Включает карбоновые кислоты, в том числе органические кислоты с короткой цепью; они способствуют почвенным процессам, влияющим на доступность питательных веществ. Они легко разлагаются почвенными микробами.From carboxyl. Includes carboxylic acids, including short chain organic acids; they contribute to soil processes that affect nutrient availability. They are easily decomposed by soil microbes.
С арила. Включает ароматические соединения C, включающие структуру бензольного кольца, которая является функцией более «зрелых» органических материалов. Хотя эти соединения также способствуют доступности питательных веществ, они характеризуются более длительным временем пребывания в почве из-за того, что их кольцевая структура более устойчива к разложению микробами. Они могут способствовать секвестрации C.From Aryl. Includes C aromatics that include a benzene ring structure that is a function of more "mature" organic materials. While these compounds also contribute to nutrient availability, they have a longer residence time in the soil due to their ring structure being more resistant to microbial degradation. They may contribute to the sequestration of C.
С O-алкила. Этот класс включает все полисахариды (типа сахара) и углеводные соединения. Они будут стимулировать локальную микробную активность, поскольку являются легкодоступными микробными субстратами. Этот материал может также обладать «инициирующим» эффектом, благодаря чему он стимулирует минерализацию других, не столь доступных источников С в почве.With O-alkyl. This class includes all polysaccharides (such as sugar) and carbohydrate compounds. They will stimulate local microbial activity as they are readily available microbial substrates. This material may also have a “triggering” effect, whereby it stimulates the mineralization of other less available sources of C in the soil.
С алкила. Этот класс включает жирные кислоты, липиды и другие алифатические соединения с длинной цепью. Хотя они, вероятно, потребляются микробами в качестве источников энергии, они не способствуют высвобождению питательных веществ или секвестрации С.With alkyl. This class includes fatty acids, lipids and other long chain aliphatic compounds. Although they are likely consumed by microbes as energy sources, they do not promote nutrient release or C sequestration.
Спектр 13С ЯМР показан на фигуре 3, при этом различные классы С измеряются как группы пиков при различных «химических сдвигах». Большой пик приблизительно 70 частей на миллион представляет собой пик полисахарида/углевода. Эта форма спектра аналогична той, что наблюдается у других органических улучшающих средств компостного типа. Таким образом, торрефикация сохраняет многие преимущества другой органической обработки, такой как компостирование, при этом концентрируется углерод и удаляются патогены. Другой пример ЯМР показан на фигуре 4 в сравнении с лигнитом и компостом.The .sup.13 C NMR spectrum is shown in Figure 3, with different C classes measured as clusters of peaks at different "chemical shifts". The large peak at about 70 ppm is the polysaccharide/carbohydrate peak. This spectrum shape is similar to that seen with other compost-type organic improvers. Thus, torrefaction retains many of the benefits of other organic processing such as composting while concentrating carbon and removing pathogens. Another example of NMR is shown in figure 4 in comparison with lignite and compost.
Пример 3. Конкретный пример получения удобрения согласно варианту осуществленияExample 3 Fertilizer Producing Specific Example of the Embodiment
Схемы последовательности операций на фигуре 5 и фигуре 6 представляют собой схематическое изображение процесса от сырьевых материалов до упаковки конечных гранул. Стадии описаны ниже и обозначены на фигуре 5.The flow charts in figure 5 and figure 6 are a schematic representation of the process from raw materials to the packaging of the final granules. The steps are described below and are indicated in figure 5.
1. Органические сырьевые материалы (куриная подстилка, куриный помет и куриные тушки поступали в отдельные отсеки).1. Organic raw materials (chicken litter, chicken manure and chicken carcasses came in separate compartments).
2. Все органические сырьевые материалы подавали в ленточный смеситель в указанном соотношении (например, в таблице на фигуре 13) и хорошо перемешивали перед подачей в измельчитель.2. All organic raw materials were fed into the ribbon mixer in the indicated ratio (eg, in the table in figure 13) and mixed well before being fed into the chopper.
3. Смесь измельчали до небольшого и однородного размера частиц перед введением в процесс торрефакции. Эта стадия обеспечивала равномерную торрефикацию (распределение тепла) из-за однородного размера.3. The mixture was ground to a small and uniform particle size before being introduced into the torrefaction process. This stage provided uniform torrefaction (heat distribution) due to uniform size.
4. Измельченную смесь вводили в блок торрефикатора, где смесь подвергали воздействию повышенной температуры 330°С в отсутствие кислорода. Процесс торрефакции значительно снижает влажность смеси (от содержания влаги 40% до содержания влаги менее 10%).4. The crushed mixture was introduced into the torrefaction block, where the mixture was subjected to an elevated temperature of 330° C. in the absence of oxygen. The torrefaction process significantly reduces the moisture content of the mixture (from 40% moisture content to less than 10% moisture content).
5. Затем торрефицированный органический материал вводили в смеситель с гранулами неорганического удобрения и связующим средством в соотношении, указанном, например, в таблице на фигуре 13 (в соответствии с рецептурами состава продукта).5. The torrefied organic material was then introduced into the mixer with the inorganic fertilizer granules and the binder in the ratio indicated, for example, in the table in figure 13 (according to the formulations of the product composition).
6. Затем смесь органического и неорганического материала вводили в молотковую мельницу для измельчения частиц и дальнейшего перемешивания материала с целью обеспечения однородности. Пример однородности композиции конечных смешанных пеллет показан на фигуре 10.6. Then the mixture of organic and inorganic material was introduced into the hammer mill to grind the particles and further mix the material to ensure uniformity. An example of the uniformity of the composition of the final mixed pellets is shown in figure 10.
7. Затем измельченную и гомогенизированную смесь вводили на станцию смачивания, где к смеси добавляли жидкость (воду, или жидкое удобрение, или конденсат из процесса) для подготовки к пеллетированию.7. The crushed and homogenized mixture was then introduced to the wetting station, where a liquid (water or liquid fertilizer or process condensate) was added to the mixture in preparation for pelletizing.
8. Затем влажную смесь вводили в пеллетизатор для гранулирования.8. The wet mixture was then injected into the pelletizer for granulation.
9. Гранулы из пеллетизатора вводили в устройство для полирования вместе с жидкостью (водой или конденсатом из процесса) с целью дополнительной полировки поверхности гранул и получения однородных сферических гранул.9. The pellets from the pelletizer were introduced into the polisher together with the liquid (water or condensate from the process) in order to further polish the surface of the pellets and obtain uniform spherical pellets.
10. Полированные гранулы вводили в сушилку для удаления избыточного содержания влаги. Влажность снижали до диапазона от по меньшей мере приблизительно 1% до не более приблизительно 9%.10. Polished granules were introduced into the dryer to remove excess moisture content. Humidity was reduced to a range of at least about 1% to no more than about 9%.
11. Высушенные гранулы затем охлаждали до температуры хранения, возможно, охлаждением в окружающей среде или с помощью вентилятора.11. The dried granules were then cooled to storage temperature, possibly by ambient cooling or with a fan.
12. Охлажденные гранулы дополнительно просеивали для отделения комков и частиц большого размера перед отправкой на хранение или упаковку.12. Chilled granules were further screened to separate lumps and large particles before being sent to storage or packaging.
Пример 4. Выбор торрефицированной основыExample 4. Choice of torrefied base
Отходы животного происхождения, используемые для получения продуктов, торрефицировали в различных пропорциях для получения «основ». Результаты анализа питательных веществ для четырех из этих основ показаны в таблице 4 на фигуре 8. Содержание влаги в основах действительно варьирует и увеличивается в зависимости от наличия навоза/туши (влажных) и уменьшается в зависимости от наличия подстилки (сухих материалов). Однако обнаружили, что, за исключением вариаций содержания влаги, общее содержание питательных веществ в органическом сырье не оказывает значительного влияния на количество лабильного углерода в готовом продукте. Это означает, что улучшенное удобрение может выдерживать варьирующие процентные содержания подстилки/навоза/туши в торрефицированной основе при условии, что содержание углерода в результате находится в диапазоне от приблизительно 30% до приблизительно 40% от общего количества.Animal waste used to make products has been torrefied in varying proportions to make "bases". Nutrient analysis results for four of these bases are shown in Table 4 in Figure 8. The moisture content of the bases does vary and increase with the presence of manure/carcass (wet) and decrease with the presence of bedding (dry materials). However, it was found that, with the exception of variations in moisture content, the total nutrient content of organic raw materials does not significantly affect the amount of labile carbon in the finished product. This means that the improved fertilizer can tolerate varying percentages of litter/manure/carcass in a torrefied base, as long as the resulting carbon content is in the range of about 30% to about 40% of the total.
Три партии материалов органических отходов после торрефикации также анализировали с помощью независимой лаборатории (SWEP) на предмет питательных веществ, углерода и патогенов. Результаты показаны в таблице 1 на фигуре 7. Как видно из таблицы 1, торрефицированный продукт является по существу стерильным из-за отсутствия E. coli, Salmonella и Listeria (общее число бактерий кишечной группы (< 3)). Отсутствие бактерий кишечной группы также можно увидеть на графике на фигуре 11. Удобрения, обозначенные как B1 и B4, не содержат бактерии кишечной группы, обладают желаемой твердостью и желаемым содержанием влаги.Three batches of torrefied organic waste materials were also analyzed by an independent laboratory (SWEP) for nutrients, carbon and pathogens. The results are shown in Table 1 in Figure 7. As can be seen from Table 1, the torrefied product is essentially sterile due to the absence of E. coli, Salmonella and Listeria (total intestinal bacteria (< 3)). The absence of enteric bacteria can also be seen in the graph in figure 11. Fertilizers designated as B1 and B4 do not contain enteric bacteria, have the desired hardness and the desired moisture content.
Пример 5. Твердость/прочность на раздавливаниеExample 5 Hardness/Crush Strength
Прочность на раздавливание, которая является мерой твердости гранул, используется в качестве показателя качества гранул. Проводили эксперименты с использованием лигносульфоната в качестве связующего для гранулирования с целью дальнейшего улучшения прочности на раздавливание (твердости гранул). На фигуре 9 показаны результаты одного из таких экспериментов. Из данных на фигуре 9 видно, что при содержании влаги менее 10% твердость гранул с лигносульфанатом кальция значительно выше, чем без связующего.Crushing strength, which is a measure of the hardness of the granules, is used as an indicator of the quality of the granules. Experiments were carried out using lignosulfonate as a granulation binder to further improve crush strength (granule hardness). Figure 9 shows the results of one such experiment. From the data in figure 9 it can be seen that when the moisture content is less than 10%, the hardness of the granules with calcium lignosulfonate is significantly higher than without a binder.
Пример 5. Улучшенные составы удобренияExample 5 Improved Fertilizer Formulations
Получали ряд составов с использованием процесса торрефикации и гранулирования для изготовления пеллет удобрений, включающих органические и неорганические материалы.A number of formulations have been prepared using the torrefaction and granulation process to make fertilizer pellets, including organic and inorganic materials.
Затем торрефицированный органический материал смешивали с неорганическими удобрениями в варьирующих смесях и соотношениях и смесь гранулировали. Композиции показаны в таблице на фигуре 13. Конечные гранулы отправляли в лабораторию для анализа содержания питательных веществ, влажности и композиции.The torrefied organic material was then mixed with inorganic fertilizers in varying mixtures and ratios and the mixture was granulated. The compositions are shown in the table in figure 13. The final granules were sent to the laboratory for analysis of nutrient content, moisture and composition.
Эксперименты по инкубации почвы и в теплице проводили на песчаной и глинистой почвах, чтобы понять эффект продукта(ов) удобрения в отношении различных структур почвы и композиций питательных веществ.Soil and greenhouse incubation experiments were performed on sandy and clay soils to understand the effect of the fertilizer product(s) on various soil structures and nutrient compositions.
Инкубация почвыsoil incubation
Разложение органического материала наблюдали в обоих типах почвы, однако оно было более четко заметно в песчаной почве из-за более низкой нагрузки питательных веществ, органического вещества и микробной активности по сравнению с глинистой.Decomposition of organic material was observed in both soil types, however, it was more clearly visible in sandy soil due to a lower load of nutrients, organic matter and microbial activity compared to clay soil.
Высвобождение катионов наблюдали на протяжении экспериментального периода, что отразилось на взаимосвязи между CEC (от англ. - cation exchange capacity - катионообменная способность), соотношением C:N и лабильным углеродом.The release of cations was observed during the experimental period, which was reflected in the relationship between CEC (from the English - cation exchange capacity - cation exchange capacity), the ratio of C:N and labile carbon.
Наблюдали минерализацию калия и фосфора, при этом повышенная минерализация происходила с торрефицированными органическими продуктами по сравнению с их контролями.Potassium and phosphorus mineralization was observed, with increased mineralization occurring with the torrefied organic products compared to their controls.
Наблюдали, что торрефицированные органические материалы характеризуются аналогичным уровнем аммония и нитрата на протяжении экспериментального периода по сравнению с их контролями, которые показали, что не происходила значительная иммобилизация азота в обеих почвах.The torrefied organic materials were observed to have similar levels of ammonium and nitrate throughout the experimental period compared to their controls, which showed that there was no significant immobilization of nitrogen in both soils.
Из-за высокого содержания органических веществ и микробной активности N аммония быстро превращался в N нитрата.Due to the high content of organic matter and microbial activity, ammonium N rapidly converted to nitrate N.
Наблюдали, что некоторые торрефицированные органические продукты характеризуются более медленным и более контролируемым высвобождением N по сравнению с их контролями.Some torrefied organic products were observed to have slower and more controlled N release compared to their controls.
ТеплицаGreenhouse
Характеристика продукта(ов) лучше, чем у почвы для кукурузы (глинистая) и латука (песчаная), что обеспечивает повышенную урожайность и более высокое поглощение питательных веществ.Product(s) characterize better than corn (clay) and lettuce (sandy) soils resulting in higher yields and higher nutrient uptake.
Агрономические эффекты более очевидны в песчаной почве, чем в глинистой почве благодаря более высокому плодородию глинистой почвы.The agronomic effects are more evident in sandy soil than in clay soil due to the higher fertility of clay soil.
Испытывали различные нормы внесения для продукта (B4) и идентифицировали оптимальный диапазон.Various application rates for product (B4) were tested and an optimal range identified.
Испытывали две нормы внесения для всех других обработок. Наблюдали варьирующие ответы на продукт.Two application rates were tested for all other treatments. Observed varying responses to the product.
При полевых испытаниях осуществляли обработку дополнительным количеством компостированного куриного помета, в то время как при испытаниях в сосудах осуществляли обработку дополнительным количеством сырого куриного помета. Навоз/компост добавляли для сравнения с продуктами ABF (например, B1, B4, B5, B6, B7, D5 и т. д.) с отдельными внесениями навоза или компоста с последующим внесением традиционных удобрений NPK. Предполагали, что доступность питательных веществ будет одинаковой как для сырого навоза, так и для компостированного навоза, просто в компостированном материале будет меньше патогенов и в некоторых случаях немного меньше азота (который теряется во время компостирования).The field trials were treated with additional composted chicken manure, while the vessel trials were treated with additional raw chicken manure. Manure/compost was added to compare with ABF products (eg B1, B4, B5, B6, B7, D5, etc.) with separate applications of manure or compost followed by conventional NPK fertilizers. It was expected that nutrient availability would be the same for both raw manure and composted manure, just that the composted material would have fewer pathogens and in some cases slightly less nitrogen (which is lost during composting).
% выхода сухого вещества представляет собой массу сухого вещества (в граммах на сосуд), разделенное на массу контроля (без внесения удобрений).The % dry matter yield is the weight of dry matter (in grams per vessel) divided by the weight of the control (no fertilization).
Гипотеза 1. Торрефицированный органический материал будет работать так же или лучше, чем навоз/компост.
Вывод: верно.Conclusion: true.
Торрефицированные органические материалы C1 (еще) не содержат добавленных неорганических материалов. Данный эксперимент предназначен для демонстрации того, что лабильный углерод в торрефицированном органическом материале превосходит таковой в навозе или компосте, используемом отдельно. Как видно из результатов, % сухого вещества в полевых испытаниях, как правило, увеличивается за счет применения торрефицированного материала, что говорит в пользу его применения в улучшенной композиции удобрений.C1 torrefied organic materials do not (yet) contain added inorganic materials. This experiment is intended to demonstrate that labile carbon in torrefied organic material is superior to that in manure or compost used alone. As can be seen from the results, % dry matter in field trials is generally increased by the use of torrefied material, which favors its use in an improved fertilizer formulation.
Гипотеза 2. Совместно гранулированные торрефицированные органические материалы и неорганическое химическое удобрение будут работать так же, как навоз и компост + смесь химических удобрений NPK.Hypothesis 2: Combined granulated torrefied organic materials and inorganic chemical fertilizer will perform the same as manure and compost + NPK chemical fertilizer mix.
Вывод: верно.Conclusion: true.
Каждая из композиций B4, B5 и B6 согласно вариантам осуществления настоящего изобретения содержит 32,5% торрефицированной органической основы и 67,5% неорганического материала. Суффиксы 4, 5 и 6 используют для обозначения того, что каждый из составов В имеет немного отличающийся состав неорганических веществ. Точный % питательных веществ в составах показано в таблице на фигуре 13.Each of compositions B4, B5 and B6 according to embodiments of the present invention contains 32.5% torrefied organic base and 67.5% inorganic material. The
При рассмотрении характеристики в целом следует иметь в виду, что составы смеси NPK + компост и навоз должны поставляться в две отдельные стадии, что является недостатком, как раскрывается выше в разделе Предшествующий уровень техники изобретения. Поэтому улучшения, наблюдаемые для латука при полевом испытании и для брокколи при полевом испытании, являются значительными улучшениями, поскольку удобрение согласно варианту осуществления настоящего изобретения B4, B5 и B6 добавляли в одну стадию.When considering performance as a whole, it should be kept in mind that the NPK + compost and manure mix formulations must be supplied in two separate stages, which is a disadvantage, as disclosed above in the Background of the Invention section. Therefore, the improvements observed for lettuce in the field test and for broccoli in the field test are significant improvements since the fertilizer according to the embodiment of the present invention B4, B5 and B6 were added in one step.
Гипотеза 3. Совместно гранулированные торрефицированные органические материалы и химическое удобрение будут работать также или лучше, чем навоз и компост + химическое удобрение NPK.
Вывод: верно.Conclusion: true.
NO3PK иногда упоминается под товарным знаком Нитрофоска. Улучшенные результаты с B7 по сравнению с нитрофоской, используемой отдельно или в комбинации с компостом и навозом, должны быть очевидны из результатов, показанных в таблице. % выхода сухого вещества для латука повышался от 26% до 31% при использовании улучшенного удобрения B7 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. % выхода сухого вещества для кукурузы повышался от 107% до 136% при использовании улучшенного удобрения B7 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.NO 3 PK is sometimes referred to under the trademark Nitrophoska. The improved results with B7 compared to nitrophoska used alone or in combination with compost and manure should be evident from the results shown in the table. The % dry matter yield for lettuce increased from 26% to 31% using the improved B7 fertilizer according to an embodiment of the present invention. The % dry matter yield for corn increased from 107% to 136% using the improved B7 fertilizer according to an embodiment of the present invention.
Гипотеза 4. Совместно гранулированные торрефицированные органические материалы, соединенные с SOA (от англ. - Sulphate of Ammonia - сульфат аммония), будут работать также или лучше, чем SOA.
Вывод: верно.Conclusion: true.
Улучшенные результаты с B2 по сравнению с SOA, используемым отдельно, должны быть очевидны из результатов, показанных в приведенной выше таблице. % выхода сухого вещества для латука повышался от 66% до 138% при использовании улучшенного удобрения B2 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. % выхода сухого вещества для кукурузы повышался от 36% до 66% при использовании улучшенного удобрения B2 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.The improved results with B2 compared to SOA used alone should be evident from the results shown in the table above. The % dry matter yield for lettuce increased from 66% to 138% using the improved B2 fertilizer according to an embodiment of the present invention. The % dry matter yield for corn increased from 36% to 66% using the improved B2 fertilizer according to an embodiment of the present invention.
Гипотеза 5. Совместно гранулированные торрефицированные органические материалы, соединенные с MAP-S-Zn, будут работать также или лучше, чем Granulock Z.
Вывод: верно.Conclusion: true.
MAP-S-Zn упоминается под товарным знаком Granulock Z, что является зарегистрированным товарным знаком компании Incitec Pivot. Улучшенные результаты с B3 по сравнению с MAP-S-Zn, используемым отдельно, должны быть очевидны из результатов, показанных в приведенной выше таблице. % выхода сухого вещества для латука повышался от 100% до 138% при использовании улучшенного удобрения B3 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. % выхода сухого вещества для кукурузы повышался от 32% до 56% при использовании улучшенного удобрения B3 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.MAP-S-Zn is referred to as Granulock Z, which is a registered trademark of Incitec Pivot. The improved results with B3 compared to MAP-S-Zn used alone should be evident from the results shown in the table above. The % dry matter yield for lettuce increased from 100% to 138% using the improved B3 fertilizer according to an embodiment of the present invention. The % dry matter yield for corn increased from 32% to 56% using the improved B3 fertilizer according to an embodiment of the present invention.
Гипотеза. Совместно гранулированные торрефицированные органические материалы, соединенные с мочевиной, будут работать также или лучше, чем с добавлением ингибитора Si и ДМПHypothesis. Co-granular torrefied organic materials combined with urea will work as well as or better than with the addition of a Si inhibitor and DMP
Вывод: верно.Conclusion: true.
Можно видеть улучшенные результаты с D5 с дополнением кремнием, цинком и ДМП по сравнению с составом D1. % выхода сухого вещества для латука повышался от 38% до 77% при использовании D5 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. % выхода сухого вещества для кукурузы повышался от 77% до 86% при использовании улучшенного удобрения D5 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.One can see improved results with D5 supplemented with silicon, zinc and DMP compared to the D1 formulation. The % dry matter yield for lettuce increased from 38% to 77% using D5 according to an embodiment of the present invention. The % dry matter yield for corn increased from 77% to 86% using the improved D5 fertilizer according to an embodiment of the present invention.
Любые прогнозы, сделанные в настоящем раскрытии, следует понимать как относящиеся к некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, а не как прогнозы, сделанные в отношении настоящего изобретения. Если имеются прогнозы, которые считаются применимыми ко всем вариантам осуществления настоящего изобретения, сохраняется право впоследствии исключить эти прогнозы из настоящего раскрытия, поскольку нет намерения полагаться на эти прогнозы при принятии на рассмотрение или последующем предоставлении патента, если из контекста явно не следует иное.Any predictions made in the present disclosure should be understood as referring to certain embodiments of the present invention, and not as predictions made in relation to the present invention. If there are predictions that are considered applicable to all embodiments of the present invention, the right is reserved to subsequently exclude these predictions from this disclosure, since it is not intended to rely on these predictions in the admission or subsequent grant of a patent, unless the context clearly indicates otherwise.
В формуле изобретения, которая следует ниже, и в предшествующем раскрытии настоящего изобретения, за исключением случаев, когда контекст требует иного из-за выраженных формулировок или необходимого значения, слово «содержать» или вариации, такие как «содержит» или «содержащий», используют в инклюзивном смысле, т. е. для указания наличия указанных признаков, но не для исключения наличия или добавления дополнительных признаков согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.In the claims that follow, and in the foregoing disclosure of the present invention, except where the context otherwise requires due to express language or necessary meaning, the word "comprise" or variations such as "comprises" or "comprising" are used in an inclusive sense, i.e., to indicate the presence of these features, but not to exclude the presence or add additional features according to various embodiments of the present invention.
Claims (34)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2019902376 | 2019-07-04 | ||
| AU2020900981 | 2020-03-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788485C1 true RU2788485C1 (en) | 2023-01-20 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2054404C1 (en) * | 1992-07-27 | 1996-02-20 | Малое совместное предприятие "Бинор" | Organomineral fertilizer |
| WO2010129988A1 (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | Anthroterra Pty Ltd | Biochar complex |
| CN103708982A (en) * | 2013-12-15 | 2014-04-09 | 张彩年 | Organic-inorganic compound fertilizer capable of functionally improving soil and production method thereof |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2054404C1 (en) * | 1992-07-27 | 1996-02-20 | Малое совместное предприятие "Бинор" | Organomineral fertilizer |
| WO2010129988A1 (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | Anthroterra Pty Ltd | Biochar complex |
| CN103708982A (en) * | 2013-12-15 | 2014-04-09 | 张彩年 | Organic-inorganic compound fertilizer capable of functionally improving soil and production method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11691929B2 (en) | Fertiliser | |
| CN102079668B (en) | Efficient organic fertilizer and preparation method | |
| BRPI0901482B1 (en) | production process of high carbon organomineral fertilizers using physical and biological processes | |
| Klyosov et al. | On the development of technology for obtaining organomineral fertilizers | |
| RU2788485C1 (en) | Improved fertilizer | |
| US20070266751A1 (en) | Biosolid waste transformation process | |
| Komar | About granulation of bird droppings | |
| US20240034693A1 (en) | Fertilizer | |
| BR112021026868B1 (en) | METHOD FOR PREPARING A SOLID FERTILIZER IN THE FORM OF DISCRETE PARTICLES | |
| CN104446740A (en) | Preparation method for efficient organic composite fertilizer | |
| JP2022521206A (en) | Fertilizer based on poultry bedding and how to produce fertilizer based on poultry bedding from poultry bedding | |
| RU2606912C2 (en) | Method of producing granular bioorganomineral fertilisers | |
| RU2803800C1 (en) | Method for obtaining granulated organic fertilizer for increasing soil fertility in culturing crops | |
| Kolade et al. | Waste to wealth-conversion of poultry litter from raw form to pelleted organic fertilizer | |
| RU2365570C1 (en) | Reclamation method of down-feather crumbs by composting | |
| JP2002012489A (en) | Regulator-mixed organic material and method for producing the same | |
| LT6845B (en) | Method of manufacture of granular compound fertilizers with microbiological preparation | |
| PL234738B1 (en) | Method for producing granular NPK fertilizer | |
| UA143922U (en) | METHOD OF OBTAINING ORGANIC FERTILIZER FROM WASTE OF BIOGAS PLANTS | |
| PL234562B1 (en) | Granular organic-mineral fertilizer and method for producing it |