Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения удобрения-мелиоранта силикатно-известнякового типа

Изобретение относится к способам получения мелиоранта и предназначено для использования в сельском хозяйстве для снижения кислотности почв и повышения их плодородия.

Известно применение кальцийсодержащих мелиорантов кислых почв, полученных из отходов производства Ачинского глиноземного комбината и золы бурых углей Канско-Ачинского бассейна. В работе приведены результаты модельных опытов на агросерых и дерново-подзолистых почвах и изучено действие нефелинового шлама и золы бурых глей на зольность и усвоение азота, фосфора, калия и кальция зерновыми и кормовыми культурами [Н.Г. Рудой, Я.И. Лубите Об использовании шламов Ачинского глиноземного комбината для мелиорации кислых почв//Совершенствование гидротехнического строительства и мелиорации в Сибири. - Красноярск: Изд-во СибНИИГиМ, 1976. - Вып. 1. - С. 128-134].

Недостатком данного способа является, то, что нефелиновый шлам применяется без подготовки и измельчения, а процесс раскисления почвы протекает замедленно и требует значительных затрат на приготовление мелиоранта для нейтрализации кислых почв.

Известно удобрение для кислых почв, содержащее 84-90% мае. карбоната кальция, находящегося в мелкодисперсной форме со средними размерами частиц 17 мкм [ Шиян П.Н. Новое известковое удобрение / Сахарная свекла, 1993. - №6. - с. 13-15].

Недостатком данного удобрения является его низкая эффективность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения удобрения-мелиоранта силикатно-известкового типа включающий смешение известкового материала (доломитовой или известняковой муки) с силикатным материалом в виде кремнегеля метасиликата калия, обеспечивающем массовое соотношение в смеси карбонатов и оксида кремния, равное 1:(0,8-0,1) с последующей обработкой смеси при температуре 200-300°С [АС 1583405. C05D 1/04. Способ получения удобрения - мелиоранта силикатно-известкового типа. - опубл. 07.08.1990. Бюл. №29].

Недостатком данного способа является, то, что процесс получения удобрения-мелиоранта осуществляется с дополнительной подготовкой известкового материала измельчением и обработкой смеси при температуре 200-300°С, при этом процесс раскисления почвы при вводе данного мелиоранта протекает замедленно и требует значительных затрат на его приготовление.

Задачей изобретения является его низкая эффективность, выраженная в замедленном процессе раскисления и снижение затрат на приготовление мелиоранта.

Поставленная задача достигается тем, что для повышения раскисляющей способности и эффективности мелиоранта в качестве известкового материала используют пыль электрофильтров печей каустификации глиноземного производства, а в качестве силикатного материала - пыль электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали глиноземного производства, при этом их смешение осуществляют при массовом соотношении 1:(0,1-0,5).

Сопоставительный анализ с ближайшим аналогом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ получения удобрения-мелиоранта силикатно-известкового типа отличается тем, что вместо известняковой муки в качестве известкового материала используют пыль электрофильтров печей каустификации глиноземного производства, а вместо метасиликата калия в качестве силикатного материала применяют пыль электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали глиноземного производства, при этом смесь пыли не подвергают температурной обработке. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Предлагаемый способ получения удобрения-мелиоранта силикатно-известкового типа позволяет получать мелиорант из пыли электрофильтров печей каустификации глиноземного производства, а в качестве силикатного материала дополнительно вводят пыль электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали глиноземного производства, при этом их смешение осуществляют при массовом соотношении 1:(0,1-0,5), что обеспечивает повышение его раскисляющей способности за счет присутствия в нем тонкодисперсных частиц пыли, содержащей активный оксид кальция и при этом ускоряется процесс нейтрализации кислых почв. Предлагаемое изобретение придает способу получения удобрения-мелиоранта силикатно-известкового типа для раскисления кислых почв новое техническое решение способа с использованием для этого ранее не применяемую смесь пыли электрофильтров печей обжига известняка (известковая составляющая мелиоранта) и пыли электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали глиноземного производства (силикатная составляющая мелиоранта), что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

Способ получения удобрения-мелиоранта силикатно-известкового типа осуществляли следующим образом.

Пыль электрофильтров печей каустификации АО «РУСАЛ Ачинск» является отходом газоочистных сооружений глиноземного производства и содержит в основном в своем составе большое количество известковых компонентов: кальцита (34%) и оксида кальция (31%). Пыль электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали АО «РУСАЛ Ачинск» является отходом производства теплоэнергии глиноземного комбината и содержит в основном в своем составе силикатный компонент : оксид кремния (56%). Химический состав пыли электрофильтров печи каустификации и пыли электрофильтров котлов ТЭЦ АО «РУСАЛ Ачинск» приведен в табл. 1.

По существующей в АО «РУСАЛ Ачинск» технологии пыль электрофильтров частично возвращают в производство и частично размещают на промотвалах. Для лабораторной проверки практической реализации способа пыль электрофильтров печи каустификации и пыль электрофильтров котлов ТЭЦ АО «РУСАЛ Ачинск» перемешивали и в определенном соотношении использовали в качестве мелиоранта для нейтрализации кислых почв согласно заявляемого способа.

Примеры выполнения способа получения удобрения-мелиоранта силикатно-известкового типа для кислых почв приведены в табл. 2. Примеры 1-3 - по прототипу, примеры 4-7 - по заявляемому способу.

Заявляемый способ получения удобрения-мелиоранта силикатно-известкового типа кислых почв из смеси пыли электрофильтров газоочистных сооружений глиноземного производства проверен на пробах кислых почв, отобранных на лесных серых почвах полей Большеулуйского района Красноярского края. Анализ полученных экспериментальных данных (табл. 2 примеры 4-7) показал, что раскисляющая способность у заявляемого удобрения-мелиоранта значительно выше и его для нейтрализации кислой среды почвы требуется вводить значительно меньше, чем удобрения-мелиоранта, приготовленного по способу прототипу. Удобрение-мелиорант силикатно-известкового типа, приготовленный по предлагаемому способу из смеси пыли глиноземного производства, решает поставленную задачу, то есть обеспечивает ему более высокую раскисляющую способность и позволяет получить по сравнению с прототипом более высокий технический результат, заключающийся в повышении эффективности предлагаемого мелиоранта за счет увеличения активной поверхности частиц пыли печей каустификации и повешенной активности присутствующего в ней оксида кальция. Наличие в заявляемой смеси пыли электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали обеспечивает почве рассыпчатость за счет присутствия в ней большого количества оксида кремния, а содержание оксида кальция приводит к повышению раскисляющей способности удобрения-мелиоранта.

Анализ табл. 2 показывает, что ввод известняковой мука с кремнегелем метасиликата калия с массовым соотношением в смеси карбонатов и оксида кремния, равным 1:(0,5) с последующей обработкой смеси при температуре 200-300°С в количестве 4,3 т/га (табл. 2 пример 1) не обеспечивает повышение рН водной вытяжки кислой почвы до нейтральной среды и только ввод данного удобрения-мелиоранта в количестве 18,2 т/га (табл. 2, пример 2) позволяет достичь рН=7,0.

Применение пыль электрофильтров печей каустификации и пыль электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали глиноземного производства, при массовом соотношении 1 : (0,1 -0,5) для раскисления пробы кислой серой лесной почвы с рН 4,5-4,7 позволяет снизить расход необходимой дозы мелиоранта до 3,1-3,5 т/га (табл. 2, примеры 3,4,5) за счет увеличения раскисляющей способности заявляемого удобрения - мелиоранта. Использование пыли электрофильтров печей каустификации и пыли электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали глиноземного производства, при массовом соотношении более 1:0,5 (табл. 2, пример 6) хотя и обеспечивает достижение поставленной задачи повышения раскисляющей способности мелиоранта, но при этом увеличивается расход мелиоранта. Применение одной пыли электрофильтров печей каустификации (табл. 2, пример 7) позволяет достичь нейтральной среды водной вытяжки почвы, но при этом расход мелиоранта возрастает до 4,3 т/га. Снижение массового содержания пыли электрофильтров печи каустификации в заявляемой смеси пылей до 0,5 массовых частей не позволяет достичь нейтральной среды почвы даже при дозировке мелиоранта 5,5 т/га. При использовании одной пыли электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали глиноземного производства в качестве удобрения - мелиоранта обеспечиваются условия нейтрализации кислой среды почвы до нейтральной за счет тонкодисперсной пыли и достигается рассыпчатость почвы ввиду присутствия в ней достаточно большого содержания оксида кремния (табл. 2 пример 9).

Применение смеси тонкодисперсной пыли, с содержащейся в ней активного оксида кальция и карбоната кальция, позволяет увеличить раскисляющую способность заявляемого удобрения-мелиоранта, а присутствие в этой смеси пыли электрофильтров котлов теплоэлектроцентрали, обеспечивает разрыхляющую способность данного состава за счет содержания в ней большого количества оксида кремния. Использование заявляемого удобрения-мелиоранта способствует более эффективному его применению для раскисления серых лесных почв.

Таким образом, на основе данных лабораторных испытаний заявляемый способ обеспечивает в отличие от прототипа повышение раскисляющей способности мелиоранта также за счет увеличения активного оксида кальция. Применение заявляемого удобрения-мелиоранта позволяет в отличие от прототипа сократить его расход и обеспечить необходимую нейтрализацию кислой среды почвы. Использование изобретения позволяет существенно сократить расход необходимого мелиоранта для раскисления серых лесных почв и обеспечить условия для улучшения продуктивности культурных растений.