Результат интеллектуальной деятельности: КОМПЛЕКСНОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ ДЛЯ ЛЬНА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к производству минеральных удобрений, в частности комплексных минеральных удобрений для льна (азотно-фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами).

Актуальность проблемы заключается в том, что урожайность льна (как льна-долгунца, так и масличного льна) зависит от плодородия почв, содержания доступных форм элементов питания, что объясняется относительно неглубоким расположением корней в пахотном слое, плохой способностью усваивать труднодоступные соединения из почвы, а также сравнительно небольшим временем, в течение которого растения поглощают основную массу питательных веществ. На урожайность льна оказывает влияние не только содержание основных компонентов, но и необходимых микродобавок. Так, в льносеющей зоне РФ в применении таких удобрений нуждается от 60 до 90% пашни. Ситуация с обеспеченностью почв микроэлементами усугубляется в последнее десятилетие из-за малого объема применения основных источников пополнения почвенных их запасов - органических удобрений.

Известны удобрения, которые могут быть использованы под лен, содержащие в качестве микродобавки бор. По авторскому свидетельству СССР №893982, кл. C05D 9/02, опубл. 1981 г., получают борсодержащие удобрения на основе простого или двойного суперфосфатов и нитрофоски.

Известно сложное гранулированное удобрение пролонгированного действия с микроэлементами и способ его получения. Заявленное удобрение производится на основе сухой смеси фосфоритной муки, карбамида и хлорида калия. Удобрение содержит 6,0-18,0% азота, 8,0-14,0% фосфора, 6,5-12,0% калия, а также кобальт, медь, никель, цинк, хром. Однако большой набор микроэлементов ограничивает применение данного удобрения из-за высокого содержания их в почве (свыше ПДК) (Патент РФ №2193546, кл. C05B 17/00, опубл. 24.11.2000 г.).

Известно комплексное гранулированное удобрение, которое может выпускаться также в виде суспензии, описанное в международной заявке WO 01/030724 A1, опубл. В 2001 г., кл. C05G 3/00 и включающее азот, фосфор, калий и широкий спектр микроэлементов (железо, марганец, цинк, бор и молибден), совместное присутствие которых не всегда целесообразно и не дает повышения урожайности льна.

Известно комплексное удобрение для льна, описанное в патенте ЕАПО №007603, кл. C05G 1/06, C05G 3/00, опубл. в 2006 г., содержащее 5% азота, 16% фосфора и 35% калия, а также 0,17% бора, 0,3% цинка и 0,2% железа. Недостатками данного удобрения являются низкое содержание азота, а также широкое соотношение между азотом и фосфором (1:3,2), что ведет к неэффективному использованию фосфора на почвах с повышенным его содержанием, преобладающим в льносеющих хозяйствах Северной и Северозападной части Нечерноземной зоны.

Наиболее близким к описываемому является комплексное минеральное удобрение для льна-долгунца, защищенное патентом РФ №2469012, кл. C05D 9/02, опубл. 10.12.2012 г. Данное удобрение включает азотсодержащую, фосфорную и калийную составляющую, а также микродобавки - бор или бор и цинк, а также серу в количестве 1,5%. Соотношение N:P:K в данном удобрении равно 1:2,4:5,3, а бора и цинка в соответствии с составами: 7% N, 17% P₂O₅, 37% K₂O, 0,2% B и 7% N; 17% P₂O₅, 37% K₂O, 0,2% B и 0,4% Zn.

Однако данное удобрение из-за несбалансированного соотношения компонентов не позволяет достичь достаточно высокого прироста урожайности льна-долгунца, а при применении его для льна масличного прироста урожайности нет, поэтому оно и применялось только для льна-долгунца. Большое значение для получения сбалансированного удобрения имеет и способ его производства.

Известны различные способы получения фосфорных удобрений, содержащих микродобавки.

В авторском свидетельстве №1281557, кл. C05D 9/02, опубл. 07.01.1987 г., описан способ получения удобрений, в котором в пульпу нитроаммофоски вводят боратовую руду фракции 1,5 мм. Степень вымывания бора за 8,5 часов составляет 40,5%. При применении других борсодержащих компонентов вымывание бора увеличивается до 90%.

Однако большинство способов получения комплексных азотно-фосфорно-калийных удобрений с микродобавками, такими как бор, цинк, железо и другие, получают тукосмешением.

Так, например, в патенте ЕАПО №007603 в примерах указано, что в готовое комплексное азотно-фосфорно-калийное удобрение вводят необходимые добавки - бор, цинк, железо, серу и другие. Подобным способом получено и комплексное удобрение по патенту №2469012, взятому нами за прототип. В патенте не указан способ его получения, однако, как указано в описании, соотношение определено расчетным путем, что указывает на то, что удобрение получено тукосмешением.

Недостатком всех известных решений является недостаточная эффективность удобрения.

Задачей изобретения была разработка нового комплексного удобрения и способа его получения, позволяющего повысить урожайность как льна-долгунца, так и льна масличного.

Поставленная задача решается тем, что разработанное комплексное минеральное удобрение, включающее азотсодержащую, фосфорную и калийную составляющие, а также микродобавки, имеет соотношение N:P:K, равное 1:(1,25-1,5):(2-2,5), а в качестве микродобавок используют бор и цинк или бор и магний в соответствии с составами: для льна-долгунца N - 12-15%, Р₂O₅ - 15-20%, K - 25-30%, В - 0,2% и Zn - 0,4%; для масличного льна: N - 12-15%, Р₂O₅ - 15-20%, K - 25-30%, В - 0,2% и MgO - 3-7%.

Способ получения предложенного удобрения, включающего смешение фосфорной, азотсодержащей и калийной составляющих, введение микродобавок, гранулирование смеси и сушку готового продукта, характеризуется тем, что он может быть проведен по нескольким вариантам. В качестве азотосодержащей составляющей может быть взят аммиак или аммиак и нитрат аммония, или аммиак и карбамид. Фосфорную кислоту нейтрализуют аммиаком с получением фосфатной пульпы, а микродобавки вводят либо в фосфорную кислоту, либо в фосфатную пульпу. При использовании аммиака в качестве азотсодержащей составляющей на нейтрализацию подают смесь фосфорной и серной кислот, взятых в соотношении 1:1,2 и нейтрализацию ведут до мольного отношения NH₃ к Н₃РО₄ (м.о.), равного 1,7-1,73.

При использовании в качестве азотсодержащей составляющей аммиака и нитрата аммония, фосфорную кислоту нейтрализуют аммиаком до м.о., равного 1,0-1,13, а нитрат аммония вводят на стадию гранулирования вместе с ретуром и хлористым калием.

При использовании в качестве азотсодержащей составляющей аммиака и карбамида, последний вводят на стадии гранулирования в сухом виде, либо в виде плава в количестве, обеспечивающем содержание в готовом продукте 70% азота в амидной форме.

В качестве микродобавки используют борсодержащую добавку, в качестве которой берут либо борную кислоту, либо борсолевые концентраты и вводят их или в кислоту, или в фосфатную пульпу при рН=1,8-2,2.

В качестве микродобавки используют цинкосодержащую добавку, в качестве которой берут цинковый купорос, а также цинковые отходы, содержащие цинк в виде оксида и растворяют ее либо в фосфорной кислоте, концентрацией 35-40% при температуре 40-50°С, либо вводят в фосфатную пульпу.

В качестве микродобавки используют магнийсодержащую добавку, в качестве которой берут либо магнезитовый порошок, либо брусит.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Оптимальное соотношение элементов питания в предлагаемом удобрении для льна было установлено по методу компенсации их выноса урожаем с учетом современного агрохимического состояния почвы и необходимости обеспечения высокой окупаемости.

В соответствии с этим было установлено наиболее целесообразное соотношение N:P:K, равное 1:(1,25-1,5):(2-2,5), на основании чего были разработаны составы для комплексного удобрения для льна, в которых содержание N - 12-15%, Р₂О₅ - 15-20%, K - 25-30%.

Количественное содержание в удобрении этих элементов объясняется следующим.

Для льна вреден как дефицит, так и избыток азота. До фазы елочки лен растет медленно и нежелательно с начала вегетации создавать ему обильное азотное питание во избежание чрезмерного разрастания листового аппарата, снижения устойчивости к полеганию и ухудшения качества волокна. Однако в условиях низкой удобренности предшественника льна и на полях с пониженным рельефом при холодной дождливой весне наблюдается слабое развитие растений льна с момента прорастания (тонкие стебли, мелкие бледно-зеленые листья, прижатые к стеблю). Если такой лен не подкормить азотом, к уборке он будет иметь высоту растений не более 40-50 см, исходя из этого и учитывая конкретные условия, содержание азота в удобрениях составляет 12-15%.

Потребность в фосфорном питании у льна резко выражена с первых дней его жизни, и поступление фосфора в растения льна играет важную роль в течение всей вегетации. Фосфор ускоряет рост и развитие льна, сокращает его вегетационный период, повышает урожайность семян. Количество фосфора в удобрении зависит от сорта льна. Так, для льна-долгунца оно выше, чем для льна масличного. Учитывая вышесказанное, было установлено оптимальное содержание фосфора в удобрении - 15-20%.

Калий, как и фосфор, необходим для льна с первых дней его роста, но больше всего, в период от бутонизации до цветения и при образовании семян. Высокая концентрация калия при посеве в засушливых условиях приводит к изреживанию стеблестоя. Поэтому калийсодержащее удобрение должно обладать пролонгированным свойством на протяжении всей вегетации и не создавать излишней концентрации. Проведенные агрохимические испытания образцов показали, что содержание калия в рецептурах целесообразно поддерживать на уровне 25-30%.

Лен, как любое двудольное растение, очень требователен к наличию в почве доступного бора. Он поступает в растения льна на протяжении всей вегетации. Хорошо выраженный максимум среднесуточного поступления бора в растения льна наблюдается в период от начала быстрого роста до бутонизации. При дефиците бора лен поражается бактериозом, визуальные признаки которого обнаруживаются в разные периоды вегетации: от всходов до цветения льна. Следовательно, бор должен быть в почве до начала прорастания льна и доза его не должна превышать указанного в рецептурах количества.

Визуальные признаки цинковой недостаточности у льна начинают проявляться в фазу «елочка». Отмирание точки роста у льна при цинковой недостаточности в самом начале перехода к быстрому росту обуславливается исключительно важным значением этого микроэлемента в образовании триптофана - предшественника индолилуксусной кислоты (природного регулятора роста).

Лен относится к культурам, требовательным к достаточной обеспеченности почвы магнием. Недостаток магния в минеральном питании ограничивает не только возможность получения высокого урожая, но снижает качество получаемой продукции, не обеспечивает эффективное использование других средств химизации, в том числе NPK-удобрений. Применение магния защищает всходы льна от антракноза, повышает засухоустойчивость растений, способствует увеличению выхода и урожайности волокна и семян.

Выбранные условия проведения вариантов способа объясняются следующим.

В случае, когда в качестве азотсодержащего компонента используется аммиак, то на нейтрализацию подают смесь фосфорной и серной кислоты при их соотношении 1:1,2, а нейтрализацию ведут до м.о. 1,7:1,73. И выбранное соотношение кислот и м.о. обусловлены тем, что необходимо получить определенное количество сульфата аммония в пульпе с целью увеличения в готовом продукте аммонийной формы азота, т.к. аммонийные формы азота усиливают восстановительные процессы в растениях. В результате этого улучшается структура волокнистых пучков и элементарных волокон, повышается выход и качество волокна.

Но высококачественное волокно формируется в том случае, когда обеспечивается равномерное поступление азота в растения льна. Поэтому целесообразно иметь азот в различной форме, чтобы обеспечить его равномерное поступление на разных фазах развития растения. Для различных видов почв целесообразно часть азота вводить и в виде нитрата аммония, который добавляют в кислую фосфатную пульпу на стадию гранулирования. Такую пульпу получают нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком до м.о. 1,0-1,13. В зависимости от состояния почвы целесообразно большую часть азота вводить в виде карбамида, т.к. в этом случае углеводный обмен в большей мере, чем при внесении нитрата аммония направлен в сторону образования более сложных сахаров, что благоприятно влияет на формирование волокнистых веществ в стеблях льна.

Условия введения микродобавок - бора, цинка и магния в рецептуры удобрений обусловлены необходимостью получить их в водной и усвояемой форме.

Установлено, что введение борной кислоты в количествах, обусловленных рецептурой, не оказывает заметного влияния на реологические свойства фосфатной пульпы. Борная кислота может растворяться в растворе ЭФК при перемешивании в течение 20-30 минут. При этом происходит ее физическое растворение в фосфорной кислоте (для рабочих концентраций). Как показали рентгенофазовые исследования, бор в готовом продукте содержится в виде борной кислоты.

Доказана возможность использования борсолевых концентратов, получаемых при обогащении боратовых руд Индерского месторождения или борнодатолитового концентрата путем введения их в кислоту или в фосфатную пульпу с рН 1,8-2,2.

В качестве цинкосодержащего сырья используется цинковый купорос. Кроме того, возможно использование также некоторых цинковых отходов, содержащих цинк в виде оксида.

Раствор цинка готовят растворением нужного количества цинкового сырья в фосфорной кислоте с концентрацией 35-40°С. В этих условиях происходит физическое растворение сульфата цинка.

1) H₃PO₄+ZnSO₄+NH₃→ZnSO₄+NH₄H₂PO₄

2) ZnSO₄+NH₄H₂PO₄→ZnNH₄PO₄+H₂O

3) 3H₃PO₄+ZnSO₄+2NH₃→Zn(H₂PO₄)₂+NH₄H₂PO₄+NH₄HSO₄

Цинкосодержащее сырье можно вводить также и в фосфатную пульпу. При этом происходит равномерное распределение цинка в пульпе и в готовом продукте. Цинк в готовом продукте содержится в усвояемой форме.

Способ может быть осуществлен на технологическом оборудовании, используемом при получении сложно-смешанных удобрений с использованием аммонизатора-гранулятора и сушильного барабана. Образцы удобрения готовили по технологии применительно к этой схеме.

Осуществление способа получения комплексного удобрения заключается в стадии нейтрализации фосфорной кислоты или смеси фосфорной и серной кислот, взятых в определенных соотношениях, аммиаком до нужного мольного соотношения (1,0-1,1 иди 1,7-1,73) в зависимости от марки получаемого удобрения (или в зависимости от заданного соотношения разных форм азота в продукте). Полученную фосфатную пульпу из нейтрализатора подают на стадию гранулирования в аммонизатор-гранулятор, куда одновременно подают нитрат аммония или карбамид, в зависимости от получаемой марки удобрения, и хлорид калия. Микроэлементные добавки (бор, цинк и магний) вводят либо в фосфорную кислоту, либо в частично нейтрализованную фосфатную пульпу. Полученные в аммонизаторе-грануляторе гранулы удобрений высушивают в сушильном барабане. Основные показатели процесса приведены в нижеследующих таблицах (таблицы 1, 2, 3, 4).

Была изучена эффективность трех новых марок комплексного удобрения.

1. Марка 1:

N - 12%, P₂O₅ - 15%, K₂O - 25%, B - 0,2%, Zn - 0,4% (в сумме 52,6 кг д.в.) Соотношение N:P:K - 1:1,3:2.

2. Марка 2:

N - 12%, P₂O₅ - 15%, K₂O - 25%, B - 0,2%, MgO - 3% (в сумме 55,2 кг д.в.) Соотношение N:P:K - 1:1,3:2.

3. Марка 3:

N - 13%, P₂O₅ - 19%, K₂O - 26%, В - 0,2%, MgO - 3% (в сумме 61,2 кг д.в.) Соотношение N:P:K - 1:1,5:2.

В качестве контроля использовали Азофоску: N - 16%, P₂O₅ - 16%, K₂O - 16% (в сумме 48 кг д.в.). Соотношение N:P:K - 1:1:1.

Данные приведены в Таблицах 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Анализ вышеприведенных материалов показывает, что технический результат, т.е. решение поставленной задачи, достигнут благодаря совокупности приведенных признаков изобретения.

Урожайность льна-долгунца в одинаковых условиях и на одинаковой почве выросла в несколько раз, прибавка урожая по льно-соломе составила 10,3 ц/Га (прототип - 2,4 ц/Га); для льна-волокна - 7,2 ц/Га (прототип - 1,3 ц/Га); для семян - 1,7-1,9 ц/Га (прототип - 0,7-0,8 ц/Га).

Что же касается льна масличного, то, как было указано, прибавка урожая при применении нового комплексного удобрения по соломе составило 7,0-9,1 ц/Га, по семенам - 2,4-5,2 ц/Га, в то время как при использовании удобрения-прототипа прибавки урожая практически нет.