Патент на изобретение №2163585

(54) ГРАНУЛИРОВАННОЕ КОМПЛЕКСНОЕ УДОБРЕНИЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к гранулированным калийно-фосфатным удобрениям пролонгированного действия на основе стекла. Гранулированное комплексное удобрение выполнено в виде многослойных гранул, каждый слой которых представляет основной питательный компонент растений на основе соединений отдельно фосфора и отдельно калия в смесях с микроудобрениями. Каждая группа слоев из соединений фосфора, соединений калия рассчитана на растворение в течение одного года, и число групп слоев соответствует требуемому числу лет работы всей гранулы удобрения. Удобрение отличается пролонгированным действием, экологически безопасно, т.к. не вымывается и не выветривается, все компоненты находятся в усвояемой растениями форме за счет метастабильной структуры стеклообразного состояния. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к гранулированным пролонгированным калийно-фосфатным удобрениям на основе стекла.

Потребители предъявляют следующие требования к удобрениям:
– комплексность по содержанию полезных компонентов, в том числе микроэлементов;
– способность к пролонгированному действию;
– минимальное выветривание и проникновение в грунтовые воды;
– последовательный доступ корневой системы растений к необходимому для него полезному компоненту удобрения в конкретный период вегетации.

В мировой практике не существует удобрений, отвечающих одновременно всем четырем требованиям.

Известно комплексное гранулированное удобрение по патенту США N 395942 кл. C 01 B 25/16, опубликованному в 1976 году, включающее гранулированный фосфат аммония в смеси с поташем и нитратом аммония. Недостатком его является отсутствие пролонгированного действия и низкая прочность гранул.

Известно также гранулированное комплексное удобрение по патенту Российской Федерации N 2034817 кл. C 05 B 7/00 опубликованному 10.05.95 г., Бюл. N 13, содержащее фосфат аммония, смешанный с карбонатами магния и кальция и затем гранулированное при температуре 80…100^oC. Удобрение обладает пролонгированным действием на период вегетации растений только в течение одного года, причем большая часть его уходит в грунтовые воды.

Известно принимаемое за прототип удобрение (а.с. СССР N 1119999 кл. C 05 B 13/06, опубликованное 23.10.84, Бюл. N 39), содержащее в остеклованном виде калийно-фосфатные основные компоненты, а также микроэлементы.

Удобрение служит 3 года, не проникает в грунтовые воды и не выветривается. Недостатком его является отсутствие способности в соответствии с развитием растений отдавать им в определенные периоды вегетации те или иные полезные компоненты, в которых они нуждаются, что приводит к недостаточному повышению урожайности.

Целью настоящего изобретения является создание такого удобрения, которое, обладая пролонгированным действием, обеспечило бы повышение урожайности за счет переменного состава компонентов, выходящих в грунт в различные моменты развития и плодоношения растений.

Задачей изобретения является придание пролонгированному комплексному удобрению способности за период вегетации обеспечивать растения полезными компонентами последовательно в соответствии с их потребностями. Это означает, что в различные периоды развития растений удобрение должно характеризоваться
1. Различной кинетикой растворения.

2. Различным составом поступающих в почвенные растворы минеральных веществ.

3. Различными значениями pH, создаваемого удобрениями в почве.

Так, например, на ранних стадиях развития зерновых культур необходима не только общая высокая скорость растворения, но и повышенный выход калия, магния, фосфора. На более поздних стадиях необходимо увеличение содержания кальция, усвояемых микроэлементов при снижении общей скорости растворения.

Для различных типов сельскохозяйственных культур особые требования по составу и соотношению выходящих в почву элементов могут возникать в период плодоношения.

Поставленные цель и задача обеспечиваются тем, что в известном гранулированном комплексном удобрении, содержащем калийные и фосфатные компоненты в сочетании с микроэлементами, они представлены в остеклованных соединениях переменного состава. Гранулы выполнены многослойными, с последовательным и повторяющимся размещением слоев калийных и фосфатных компонентов, каждый из которых включает микроэлементы, при этом количество групп слоев соответствует числу лет работы удобрения.

Удобрение в соответствии с предлагаемым изобретением формируется в многослойную структуру различными известными в технике способами.

В стекловарочных печах приготавливаются метафосфатные расплавы с переменным содержанием оксидов калия, магния, кальция, кремния, бора и сочетания микроэлементов. Затем формируют гранулоподобную или волоконную структуру, например методами напыления, гранулирования или вытяжки стеклянных волокон из расплавов или последовательно покрывая ядро смесью P₂O₅, затем K₂O и так далее 4-5 раз в зависимости от требуемого количества лет работы удобрения. Таким образом, формируют 4-5 групп слоев.

При этом толщина каждого слоя, его масса и скорость растворения должна соответствовать требуемому годовому объему потребления растением компонентов этого слоя. Гранула может иметь цилиндрическую, шарообразную, эллипсоидную или оскольчатую формы. В любом случае приближающиеся к центру слои должны утолщаться, чтобы сохранить необходимую годовую массу. Таким образом, устанавливается естественная очередность питания растения в течение каждого года последовательно необходимыми ему компонентами в соответствии с развитием вегетации.

Многослойность удобрения позволяет решать проблемы севооборота, при котором на смену бобовым или пасленовым приходят злаки.

Рассмотрим применение предлагаемого решения на следующем примере.

Пример реализации.

Выработка стекла производится в виде трехслойного цилиндра (фиг. 1) с переменной толщиной слоев 2 H₂, H₂, H₃, длиной L.

Для получения заготовок трехслойных цилиндров использовалось центробежное литье и фильерная вытяжка штабиков из расплава при температуре 1100-1200^oC диаметром 10 – 20 мм при общей длине заготовок от 200 – 1000 мм.

В процессе последующей перетяжки при температуре 700 – 800^o получились цилиндрические штабики диаметром 3-5 мм с допуском на диаметр 0,3 мм, длиной 1000 мм. Толщина слоев 2H₁, H₂, H₃ составляла соответственно 1,5; 1,0; 0,5 мм 0,2 мм. Состав стекла слоев 1, 2, 3 приводится в таблице. Кинетика растворения, приведенная на фиг. 2 соответствует стеклам 1, 2, 3. Соответственно стекло слоя 1 растворяется сравнительно быстро по сравнению со слоем 2, а стекло слоя 3 быстрее, чем слоя 2. Таким образом, достигается последовательное изменение скорости выхода питательных веществ и микроэлементов в почвенные растворы при постоянных внешних условиях.

Слои 1, 2, 3 различались по микроэлементному составу при суммарном содержании последних до 2% массы. Исходя из поставленной задачи полученные цилиндрические штабики длиной до 1000 мм секционировались на отрезки длиной 5, 10, 20, 30, 50, 100 мм 0,5 мм и разделялись на фракции в зависимости от их длины. Это позволило изменять соотношение площади поверхности – R², и образующей – 2 RL (где R общий радиус цилиндра, R = H₁ + H₂ + H₃). Суммарная скорость растворения определяется соотношением указанных площадей. В результате конечная кинетика растворения гранулометрических разных фракций может варьироваться в пределах кинетических зависимостей, приведенных на фиг. 2 при неизменном составе и толщине слоев стекол, полученных при выработке стекломассы из расплава.

В процессе растворения всех использованных типов стекол (1, 2, 3) pH растворов изменяется в условиях постоянного объема воды от 7,5 до 5,0. В природных условиях дебит воды величина перемещения, так же как и температура окружающей среды. Это позволяет варьировать pH в указанных пределах, исходя из скорости растворения и гранулометрического состава фракций.

Предлагаемое удобрение обеспечивает все необходимые 4 требования к удобрениям, приведенные в начале заявки. Единство этих признаков ставит предлагаемое удобрение существенно выше известных в мировой практике. Оно отличается пролонгированным действием за счет острой температурной зависимости скорости растворения каждого из слоев, экологически безопасно, т.к. не вымывается и не выветривается. Все компоненты находятся в усвояемой растениями форме за счет метастабильной структуры стеклообразного состояния материала.

Формула изобретения

Гранулированное комплексное удобрение переменного состава, содержащее калийные и фосфатные компоненты в сочетании с микроэлементами, представленные в остеклованном виде, отличающееся тем, что гранулы выполнены многослойными с последовательным и повторяющимся размещением слоев калийных, фосфатных и других компонентов, каждый из которых включает различные микроэлементы, при этом количество групп слоев разного состава соответствует числу лет работы удобрения.

РИСУНКИ