Производство гуминовых удобрений из торфа

производство гуминовых удобрений

Производство гуминовых удобрений – одно из наиболее перспективных направлений для повышения плодородия почв и получения хорошего урожая.

В мире насчитывается около 3,2 миллиарда гектаров земли, пригодной для ведения сельскохозяйственных работ, что составляет всего 9% от всего земельного фонда. Но с каждым годом урожайность уверенно снижается. К этому приводит нарушение научных основ ведения хозяйственной деятельности (принципов севооборота и др.). Недостаток урожая компенсируется внесением минеральных удобрений, но в данный момент с точки зрения экологической безопасности они исчерпали свои возможности из-за минерализации грунтов. Во многих странах введены и постепенно ужесточаются ограничения на применение в качестве удобрения минеральных веществ, особенно тех, которые содержат фосфор. Поэтому производство гуминовых удобрений из сырья органического происхождения рассматривается в качестве частичной или полной замены традиционных минеральных удобрений.

Что такое гуминовые удобрения

Гуминовые вещества образуются в грунтах в результате биохимического разложения и преобразования остатков органического происхождения. Гумины накапливаются в грунтах на протяжении длительного времени и во многом определяют плодородие почвы.

Гуминовые вещества – это общее название, которое объединяет:

  • гуминовые кислоты;
  • фульвокислоты;
  • соли этих кислот (гуматы и фульваты);
  • соединения этих кислот с грунтовыми минералами (гумины).

Гуминовые вещества могут находится в почве и быть неактивными, то есть никак не влиять на процессы, происходящие в растениях и в самой почве. Для запуска благоприятных процессов гуминовые вещества нужно активировать путем повышения температуры или использования реагентов, которые переведут базовое вещество водорастворимое состояние. И только после этого удобрение станет стимулятором роста растений и источником питательных веществ. Кроме благоприятного влияния гуминовых удобрений на растения, гумины также делают лучше и грунт (повышение капиллярной и полевой влагоемкости, повышение водопроницаемости, улучшение структуры, уменьшение плотности и др.).

История применения гуминовых веществ

Производство гуматов стало реальностью, начиная с 1876-го года. Именно тогда немецкий химик Ахард впервые получил соли гуминовых кислот из торфа. Но достаточной теоретической и практической базы для массового производства тогда не было. Поначалу гуминовые вещества, полученные из бурых углей, применяли в качестве красителя.

В ХХ-м веке исследования продолжились и в 80-х годах гуминовые вещества начали применяться в сельском хозяйстве и медицине. Для их получения использовались каменные и бурые угли, торф, сапропель, леонардит.

Производство гуминовых удобрений – основные технологии

Производство гуминовых удобрений – процесс не такой простой, как может показаться на первый взгляд. Чтобы «достать» гуматы и гумины из исходного сырья сначала нужно разрушить очень крепкие лигниновые и целлюлозные оболочки клеток. Если разрушение произошло лишь частично, то какой бы реагент не использовался, выход удобрений будет невысоким. С учетом того, что шар гуминовых веществ не очень большой и для его образования требуется минимум 1-2 года, эффективность оборудования, которое применяется для экстракции, является важным фактором.

Самый простой процесс производства гуминовых удобрений выглядит следующим образом. Исходная смесь загружается в экстрактор, куда одновременно подается растворитель. По истечению некоторого времени концентрация гуминовых веществ достигнет необходимого уровня и смесь подается в перегонный куб для отгона растворителя. Пары растворителя конденсируются в холодильнике-конденсаторе, после чего собираются в специальном сборнике. Растворитель может многократно использоваться для экстракции. Процесс повторяется до тех пор, пока из исходного сырья не будет получено желаемое количество гуминовых веществ. Эта схема несложная, но малоэффективная. Не происходит разрушения лигнинных и целлюлозных оболочек, поэтому выход продукта небольшой. Процесс длительный, повторяемый и энергозатратный. Использование растворителей делает его также и неэкологичным.

Для более эффективной экстракции можно использовать новое для этого процесса оборудования – электромагнитные аппараты с вихревым слоем ферромагнитных частиц, или сокращенно – АВС.

Производство гуминовых удобрений в аппаратах вихревого слоя

Производство гуминовых удобрений из торфаКомпанией GlobeCore накоплен опыт производства гуматов, производства фолиевой кислоты, производства фульватов путем переработки торфа, сапропеля и леонардита в аппарате вихревого слоя ферромагнитных частиц. Рассмотрим работу аппарата на примере измельчения торфа.

В АВС осуществляется диспергирование торфа в воде за счет интенсивного воздействия на него со стороны ферромагнитных частиц, которые движутся по сложным траекториям под действием вращающегося электромагнитного поля. Во время движения частицы соударяются с частицами торфа, друг с другом и со стенками рабочей камеры. В результате частицы торфа измельчаются и более 80-90% из них имеют размер не более 15 микрон. При этом эффективно разрушаются лигниновые и целлюлозные оболочки, а гуминовые вещества выходят из торфа и попадают в воду. Производство гуминовых удобрений в аппаратах вихревого слоя может проводится как с использованием, так и без использования реагентов.

Схема производства гуминовых удобрений с использованием аппарата вихревого слоя

Один из вариантов технологической схемы для производства гуминовых удобрений в аппаратах вихревого слоя приведен на рисунке 1.

Производство гуминовых удобрений из торфа

Рисунок 1 – Технологическая схема производства гуминовых удобрений в аппаратах вихревого слоя: 1 – емкость с мешалкой (500 л), 2 – аппарат вихревого слоя, 3 – ловушка для ферромагнитных частиц, 4 – промежуточная емкость  (500 л), 5 – смотровое окно, 6 – емкость готового продукта (500 л), 7 – смотровое окно, 8 – емкость для разведенной с водой щелочи (50 л), V – шаровой кран, H1 – насос, регулировка или частотным преобразователем, или краном V2, H2 – насос, FE – ротаметр, TE – термосопротивление, ДК – дыхательный клапан, F1 – фильтр грубой очистки, F2 – фильтр тонкой очистки, PS – манометр, SV – предохранительный клапан, OK – обратный клапан, LS – датчик уровня

Результаты лабораторных исследований

Были проведены лабораторные исследования образцов гуминовых удобрений, полученных с использованием аппарата вихревого слоя типа АВС компании GlobeCore. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав комплексного гуминового удобрения, полученного в аппарате вихревого слоя

Наименование показателя Содержание
Фульвокислоты, г/л 30,8
Гуминовые кислоты, г/л 19,1
Общий азот, г/л 2,2
Общий фосфор, г/л 2,5
Общий калий, г/л 8,1
Кислотность рН 11,1

Приведенные данные свидетельствуют о том, что по комплексным показателям исследуемое гуминовое удобрение соответствует требованиям к продукции этого типа.

Преимущества аппаратов вихревого слоя в производстве гуминовых удобрений

  1. Повышает выход гуминовых веществ и фульвокислот в раствор, а также повышает их биологическую активность.
  2. Аппарат может использоваться для получение гуминовых удобрений путем переработки торфа, сапропеля, биогумуса, леонардита, бурого угля, компоста, последа и др.;
  3. В случае использования биогумуса, компоста или последа как исходного сырья обработка в аппарате позволяет не только получить удобрение, но и уничтожить паразитов и гельминтов;
  4. Производство гуминовых удобрений может осуществляется как с применением реагентов, так и без них;
  5. Малое энергопотребление. Производительность аппарата вихревого слоя АВС-150 при получении гуминовых удобрений составляет от 5 м3/ч, а потребление мощности – 9,5 кВт. Таким образом удельный расход электроэнергии на производство одной тонны удобрений самого аппарата (без учета мощности, потребляемой приводом насосов) составляет всего 1,9 кВт·ч/м3;
  6. Компактность размеров и легкость встраивания в действующие технологические линии (замена других диспергаторов и экстракторов).

Для дополнительной информации или консультации по применению аппаратов вихревого слоя в процессе переработки сапропеля, торфа, бурого угля, леонардита, биогумуса с целью получения гуминовых удобрений воспользуйтесь одним из контактов из соответствующего раздела нашего сайта.