ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИМЫХ ГУМАТОВ ИЗ

Н. М. СМОЛЬЯНИНОВА, С, И. ХОРОШКО, А. Н. МОСКАЛЬЧУК

За последнее время гуминовые кислоты получают все большее применение в различных отраслях народного хозяйства,. Они в виде, растворимых солей натрия (гуматов) с успехом используются в качестве стабилизаторов глинистых растоворов, применяемых при бурении нефтяных скважин, а также для изготовления красителей для древесины. Гуминовые кислоты вследствие хороших поверхностно-активных свойств применяются в аккумуляторной промышленности в качестве расширителя положительных пластин аккумуляторов. И, наконец, весьма перспективным является использование гуминовых кислот в виде растворимых гуматов в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста. Высокая их эффективность доказана в многочисленных работах профессора Л. А. Христевой с сотрудниками и других авторов .

В настоящее время промышленное производство гуминовых кислот осуществляется на Тюменском аккумуляторном заводе. Твердые гуматы натрия для нужд мебельной промышленности производятся в небольшом количестве в Латвии на промкомбинате. Оба продукта являются дефицитными.

Вследствие возросшего спроса на гуминовые препараты необходима организация их промышленного производства, в крупных масштабах. Это позволит быстрее внедрить гуминовые кислоты и другие препараты на их основе в промышленность и сельское хозяйство.

Существующие технологические схемы обладают рядом серьезных недостатков, а именно: 1), периодичность процесса и как следствие громоздкость аппаратурного оформления, трудность автоматизации, малая производительность установок и высокие эксплуатационные расходы; 2) высокий расход тепла; 3) большие потери продукта и низкий коэффициент "извлечения гуминовых кислот.

Разумеется, если ставить вопрос о промышленном производстве кислот на современном уровне, то речь может идти только о непрерывном процессе.

Основной трудностью при разработке непрерывной технологии получения гуматов или гуминовых кислот является чрезвычайная длительность процесса их извлечения из топлива, обусловленная малыми скоростями диффузии активной части щелочного реагента внутрь твердых частиц и образовавшихся гуматов из твердого вещества в раствор, а также самой спецификой гуминовых кислот как высокомолекулярных органических кислот, обладающих свойствами коллоида. Кроме того, от-158

деление непрореагировавшего сырья от раствора гумата затруднительно, так как измельченное топливо, особенно торф, сильно набухает и частично пептизируется в щелочном растворе, образуя весьма стойкую суспензию, которая очень медленно отстаивается, а фильтровать ее практически невозможно.

Большие трудности [Возникают также при осуществлении процесса фильтрации и сушки гуминовых кислот. Отсюда вытекает необходимость поисков путей интенсификации процесса 1в целом и в первую очередь его первой стадии - извлечения гуминовых кислот из исходного сырья в виде растворимых гуматов.

Одним "из факторов, позволяющих интенсифицировать данный процесс, является температура. Известно, что нагрев торфощелочной суспензии до температуры 80-100°С позволяет значительно увеличить скорость образования и растворения гуматов. Наши опыты показали , что если при извлечении на холоду в течение 30 мин. выход гуминовых кислот из торфа составляет всего 5,73%, то уже при 50°С он равен 12,74%, а при кипячении смеси -29,72% за тот же самый промежуток времени.

Значительный интерес представляет так называемый диспергацион-ный метод извлечения гуминовых кислот, основанный на тонком измельчении исходного сырья в щелочной среде. По данным Г. М. Волкова , этот прием обеспечивает повышение выхода продукта и уменьшение продолжительности процесса, позволяя производить извлечение на холоду.

Большие перспективы может иметь ультразвуковой способ получения гуматов, позволяющий значительно интенсифицировать данный процесс. А. П. Гришин и В. Ю. Зорин показали, что под действием ультразвукового поля процесс извлечения гуминовых кислот из бурого угля в щелочной среде ускоряется примерно в 20 раз.

В проблемной лаборатории торфа ТПИ проведены исследования по выяснению возможностей диспергационного и ультразвукового способов интенсификации процесса, применительно к торфу. Изучено влияние типа, расхода и концентраций щелочного реагента, температуры процесса и интенсивности перемешивания торфо-щелочной смеси на скорость извлечения гуминовых кислот., Кроме того, были испытаны способы разделения торфо-гуматной суспензии - отстаивание, фильтрование, центрифугирование, действие полиакриламида (как флокулянта) .

На основании обсуждения полученных нами результатов, а также данных анализа работы действующих предприятий и литературных данных были сделаны следующие выводы:

1. Механическое диспергирование торфа в щелочной среде позволяет значительно интенсифицировать процесс извлечения гуминовых кислот из торфа и может быть положено в основу разрабатываемого технологического процесса в сочетании с последующим нагревом тонкодисперсной торфо-щелочной суспензии до температуры 80-100°С. Это позволит сократить продолжительность процесса обработки торфа щелочным раствором до 30-60 минут и проводить извлечение при меньшем расходе щелочи, т. е. при соотношении торф: щелочной раствор, равном 1: 10, по сравнению с 1: 100, являющемся оптимальным при извлечении обычным методом.

2. В качестве реагентов могут быть использованы растворы едкого натра или соды, последняя значительно дешевле и ее использование более экономично.

3. Для отделения раствора гумата от торфяного остатка целесообразно использовать центрифугу отстойного типа.

4. В случае применения в качестве реагента едкого натра может быть рекомендовано его двухкратное использование: первый раз-в виде

чистого раствора, во второй - в виде щелочного гумата, полученного при первом извлечении.

5. Интенсификация процесса извлечения гуминовых кислот путем сочетаний тонкого диспергирования торфа в щелочной среде с последующим нагревом см^си до температуры кипения при интенсивном перемешивании дает основание для разработки непрерывной технологической схемы производства гуматов, а также (при необходимости) и гуминовых кислот.

6. Целесообразно сооружение крупной установки для производства твердого гумата или концентрированного раствора, предназначенного для централизованного снабжения различных потребителей (сельского хозяйства, мебельной промышленности, нефтяных промыслов). Концентрирование раствора легко осуществить путем выпаривания.

Рис. 1. Технологическая схема получения гуматов натрия: 1-бункер -для сырья, 2 - элеватор, 3 - промежуточный бункер, 4 - молотковая дробилка, 5 - шнек-смее-титель 6 - емкость для раствора, 7 - собрник, 8 - механический диспергатор, 9 - реактор, 10 - осадительная центрифуга, 11 - выпарной аппарат, 12 - поверхностный конденсатор, 13 - вакуумнасос, 14 - сборник гуматов, 15-насос, 16 -

Приведенные выводы положены в основу разработки непрерывного варианта технологической схемы процесса получения гуматов на базе торфа Таганского месторождения Томской области. Производительность установки определялась ориентировочно, исходя из потребности в гум"а-тах основных районов области с развитым овощеводством, поскольку именно под овощные культуры применение гуминовых удобрений наиболее эффективно.

В качестве реагента использован 2%пный раствор кальцинированной соды. Несмотря на меньшую активность, сода обеспечивает достаточную степень извлечения гуминовых кислот при сочетании тонкого 160

диспергирования торфа в щелочной среде с последующим нагревом смеси до 80-100°С в течение 0,5-1,0 часа при интенсивном ее перемешивании. Отношение (веса торфа к объему раствора соды составляет 1: 10.

Для разделения торфо-щелочной суспензии применяется отстойная центрифуга 2НОГШ-300 (7).

Технологическая схема процесса приведена на рис. 1.

Воздушно-сухой торф в виде крошки подается из бункера (1) ковшевым элеватором (2) через промежуточный бункер (3) в молотковую дробилку (4), где происходит его измельчение до размера кусочков не более 1-2 мм. Измельченный торф смешивается в шнеке-смесителе (5) с раствором соды, подаваемым из емкости (6). Затем торфо-щелочная смесь поступает в механический диспергатор (8), оттуда она подается в реактор (9). В реакторе происходит окончательное извлечение гумино-вых кислот при нагреве и перемешивании суспензии острым паром, поступающим через эжектор. Непрореагировавший торф отделяется от раствора гумата в центрифуге отстойного типа (10). Последняя имеет два шнека, что дает возможность проводить промывку осадка с отдельным отводом промывных вод, которые (с целью уменьшения потерь гуматов) подаются в емкость (7) для приготовления содового раствора.

Промытый осадок идет в отвал, а слабый раствор гуматов (2,0%-ный) упаривается в выпарном аппарате (11) до концентрации 15% и поступает в сборник (14).

Вторичный пар из выпарного аппарата конденсируется в поверхностном конденсаторе (12). Горячий конденсат может быть использован для промывки осадка:на центрифуге. Разрежение в системе создается вакуум-насосом (13).

Как показал ^экономический расчет, полная себестоимость гуматов составила 465 руб. за тонну.. Высокая стоимость продукции объясняется малой производительностью установки, так как большая часть затрат (около 60%) приходится на зарплату и эксплуатационные расходы. Эти "затраты могут быть уменьшены за счет строительства более крупных установок.

Экономический эффект от применения гуматов натрия составил в среднем 8-10 руб. на каждый гектар посевов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сб. «Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения», ч. I, Сельхозич-дат УССР, Киев, 1957.

2. Сб. «Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения», ч. II. Сельхоз-лздат УССР. Киев. 1962.

3. Г. М. Волков. О технологий производства гуминовых кислот. Труды ИГИ АН СССР, т. XII, 65-76. 1961.

4. А. П. Гришин, .В. Ю. Зорин Ультразвуковой способ выделения гуминовых веществ, Труды Грозненского нефтяного института, Сб. 25, № 3, 59-62. 1961.

5. Н. М. Смольянинова, А. Н. Москальчук. Исследование процесса получения гуминовых кислот из торфа. Изв. ТПИ. В печати.

6. Разработка технологии получения гуминовых кислот на основе торфа. Отчет п теме 162/63. Томск. 1965.

7. Центрифуги. Каталог-справочник. Машгиз, 1955.

Соли гуминовых кислот принято относить к отдельному классу органоминеральных удобрений. Это пока небольшая, но очень перспективная с точки зрения агрохимии и растениеводства группа. Обладая высокой эффективностью, гуматы способны заменить многие минеральные удобрения. О том, что представляют собой эти вещества и как их применять при выращивании растений, расскажет настоящий материал.

Гуминовые вещества и их природные источники

Гуминовые вещества – это продукт разложения органики в почве. Они представляют собой высокомолекулярные азотосодержащие соединения тёмного цвета и, в основном, имеют кислотную природу.

Впервые выделил гуминовые вещества химик Франц Ахард ещё в конце XVIII века. Над их исследованиями трудились многие химики и почвоведы, предложив следующую классификацию этих соединений:

• Гумин – продукт, не способный к растворению во всём диапазоне pH.
• Гуминовые кислоты – вещества, не способные к растворению в кислотах, но хорошо растворимые в щелочах.
• Фульвокислоты – вещества, способные к растворению и в кислотах, и в щелочах.

Таким образом, из гумусовых веществ для агрохимиков и растениеводов интерес представляют гуминовые и фульвокислоты – компоненты, легко вступающие во всевозможные реакции. Вместе они именуются гумусовыми кислотами.

Гумусовые вещества в природе встречаются повсюду, где есть жизнь и накапливается большое количество биомассы, в том числе – в почвах. Их концентрация в разных типах почв может быть различной. Например, в сильноподзолистых грунтах их всего около 1%, а в чернозёмах – до 12%.

Наиболее богат гуминовыми веществами бурый уголь. В нём их содержание доходит до 85%. Это органогенное полезное ископаемое служит основным источником получения гумусовых кислот в мире. На втором месте – торф. Российские производители гуминовых удобрений чаще всего используют именно его.

Актуальные вопросы о гуминовых удобрениях

Ответы на наиболее частые вопросы от читателей. Нажмите, чтобы прочитать ↓

Вопрос №1. Что такое «Гумат +7» и как его использовать?

«Гумат +7» — это гумат калия, обогащённый микроэлементами – бором, железом, кобальтом, цинком, молибденом, медью и т.д. Есть также удобрение «Гумат +7 йод», при листовой обработке повышающий устойчивость растений к грибкам. Использовать их можно так же, как другие гуматы.

Вопрос №2. Нужно ли сыпать гуматы в компост?

Не обязательно, но можно. Гуминовые удобрения повысят активность микрофлоры, которая занимается гумификацией органической массы, и компост созреет быстрее. Но на компостную кучу потребуется немало порошка или раствора, поэтому нужно смотреть по своим возможностям.

Получение гуматов калия и натрия

В чистом виде гумусовые кислоты в растениеводстве не используются. Сначала их переводят в форму водорастворимых солей – гуматов.

В зависимости от вещества, которым воздействуют на гумусовые кислоты в ходе производства, различают три вида гуматов:

• гумат калия;
• гумат натрия;
• гумат аммония.

Таким образом, гуминовые удобрения – это соли, содержащие гуминовые и фульвокислоты и минеральные элементы. Они могут выпускаться в разных формах. Чаще всего – в жидкой концентрированной, но встречаются также порошковые и пастообразные гуматы.

Влияние гуминовых удобрений на почву и растения

Гуминовые удобрения родственны почве. В этом и заключается их главное преимущество перед минеральными солями: они не оказывают никакого токсического эффекта на почвенный биоценоз, мягко и естественно повышая плодородие.

При внесении в почву, гуматы проявляют следующие свойства:

• повышают буферные характеристики грунта;
• повышают ионообменные свойства почвы;
• повышают микробиологическую активность грунта.

В результате, происходит быстрая и заметная структуризация почвы, минеральные элементы переходят в биодоступные формы, улучшается их усвоение из почвенного раствора.

Влияние гуматов на растения выражается в повышении их адаптации к засухам, инфекционным заболеваниям, переувлажнению, высокой концентрации солей. Заслуживает отдельного внимания и ростостимулирующее свойство гуминовых удобрений.

Сотрудниками института общей и экспериментальной биологии РАН была проведена серия опытов по изучению стимулирующего эффекта гумата аммония на ряд культур. Исследование проводилось в Забайкалье, на проблемных мучнисто-карбонатных, малогумусных почвах с низкой ёмкостью катионного обмена. Гумат аммония применялся в концентрации 0,01% для предпосевного замачивания семян гороха, укропа, овса и петрушки в течение 24 часов:

Культура	Результат обработки семян гуматом аммония
Укроп сорта Обильнолиственный	Высота кустов, выросших из обработанных семян, на 11,3% превысила высоту контрольных образцов. Прибавка урожая зелёной массы составила 31,7%.
Петрушка сорта Богатырь	Высота обработанных растений на 4,9% превысила высоту контрольных образцов. Прибавка урожая зелёной массы – 18,3%
Овёс сорта Гэсэр	Высота стебля обработанных растений превысила высоту контрольных образцов на 1,8%.
Горох сорта Русский богатырь	Высота куста обработанных растений превысила высоту контрольных на 1,7 %. Прибавка урожая составила 3,7%.

В ходе испытания было доказано, что обработка солями гуминовых кислот повышает интенсивность клеточного дыхания и фотосинтеза. Особенно этот эффект выражен у молодых растений. Анализы показали повышенные концентрации аскорбиновой кислоты и хлорофилла в их листьях.

Важно! Способность стимулировать рост растений – общее свойство всех гуминовых удобрений. Но разные культуры в разной степени отзываются на обработку гуматами. Самую активную реакцию показывают зеленные культуры.

Гумат калия: общая характеристика

Гумат калия – наиболее распространённое и популярное гуминовое удобрение. Частота его применения обусловлена двумя важными характеристиками:

• нейтральное значение pH;
• обогащённость калием.

Первая характеристика важна тем, что растворы с нейтральной кислотностью одинаково эффективно работают в любых почвенных условиях. Калий же в составе этого удобрения – элемент, необходимый всем растениям на всех фазах вегетации.

Гумат калия может использоваться практически во всех операциях: предпосевная обработка семян, клубней, луковиц, корневищ и корней, весенняя и осенняя обработка почвы в теплицах и в огороде, поливы вегетирующих культур, внекорневые подкормки.

Совет #1. Гумат калия подходит для подкормки всех культур без исключения, независимо от сезона. Он оказывает мощное стимулирующее действие на развитие корневой системы. Приобретая сильные и разветвлённые корни, растения активно питаются, становятся более устойчивыми к неблагоприятным факторам среды. В итоге, увеличивается их общая урожайность.

Производители гумата калия: анализ предложений и цены

Гумат калия производится многими агрохимическими предприятиями, занимающимися изготовлением удобрений. В тройку самых продаваемых входят следующие продукты:

Название	Производитель	Описание	Средняя цена
Гумат калия «Суфлёр» («Октябрина Апрелевна»)	АО «Щёлково Агрохим»	Жидкий раствор, с концентрацией гуминовой соли в 2,5 раза выше, чем у аналогов.	75 рублей за 500 мл
«Joy Лигногумат»	Кирово-Чепецкая химическая компания	Жидкий раствор, содержащий помимо калия другие макро- и микроэлементы. Может рассматриваться как полное комплексное органоминеральное удобрение.	140 рублей за 330 мл
«Гуми-Оми Калий»	«БашИнком»	Гранулированный сухой препарат или гель. Входит в линейку уникальных удобрений «Гуми Кузнецова». Доза калия повышена, что делает удобрение эффективным для стимуляции плодоношения и повышения устойчивости к болезням.	79 рублей за 500 г

Гуматы калия выпускаются под торговыми марками «БиоМастер», «Гера», «Огородник» и многими другими.

Гумат натрия: общая характеристика

Гумат натрия применяется садоводами немного реже. Во-первых, свою роль играет присутствие натрия, который не так критически важен для растений, как калий. Во-вторых, гумат натрия – физиологически щелочной препарат. Его можно применять только на кислых почвах. На карбонатных он почти не эффективен.

Данное гуминовое удобрение в большей степени подходит для внекорневых опрыскиваний любых растений. При поливе он наиболее эффективен для культур, любящих натриевые соли: свёкла, лук, чеснок, капуста, брюква, картофель, томаты, баклажаны. Огурцы и другие тыквенные лучше подкармливать под корень гуматом калия.

Производители гумата натрия: торговые марки и цены

Гумат натрия можно приобрести под следующими торговыми марками:

• «Сила жизни» — раствор с микроэлементами по цене 50 рублей за 120 мл;
• «Бочка и четыре ведра» — раствор с высокой концентрацией гумусовых кислот по цене 88 рублей за 600 мл;
• «Гумат натрия Сахалинский» — буроугольный раствор с микроэлементами по цене 60 рублей за 500 мл.

По эффективности и свойствам натриевые гуматы разных производителей заметных отличий не имеют.

Практическое применение гуминовых удобрений на участке

Гуминовые удобрения используются в довольно большом разведении. В зависимости от цели применения рабочие растворы готовятся в разной концентрации:

• Для замачивания семян и посадочного материала: 1 столовая ложка жидкого концентрата на 1 л воды или 1 чайные ложки с горкой сухого гумата на 1 л воды.
• Для корневых подкормок овощных культур: 10 мл жидкого концентрата на 10 л воды или 1 столовая ложка сухого гумата на 10 л воды.
• Для корневых подкормок плодовых деревьев и кустарников: 100 мл концентрата или 10 столовых ложек сухого гумата на 10 л воды.
• Для листовых подкормок: 1 чайная ложка сухого гумата или 5 мл жидкого концентрата на 10 л воды.

Ещё один способ использования гуминовых соединений на участке – рекультивация засолённой или загрязнённой отходами почвы.

«Гумусовые кислоты, обладающие высокой способностью связывать различные химические вещества, можно применять для очистки почвы от нефтепродуктов и других токсических отходов. Для этой цели сухие гуматы в смеси с древесной золой распределяют по загрязнённому участку и тщательно промывают почву водой. Норма расхода гуматов – 5 г на 1 м 2 ».

Д. Костюхина, кандидат химических наук

Изобретение относится к переработке торфа, а именно к способу получения маточного раствора гумата натрия, и может найти применение в различных областях - в сельском хозяйстве, металлургии, резиновой промышленности, ветеринарии, медицине, деревообрабатывающей и пищевой промышленности. Торф сушат, измельчают до размера частиц не более 1 мм, просеивают и фасуют вместе с реагентом NаОН в пакеты из нетканого гигроскопического материала размером 30 х 40 см. На 1 кг торфа берут 50 г NаОН, пакеты плотно укупоривают. Для получения маточного раствора пакеты помещают в пластмассовую емкость и заливают водой при температуре 70-80 o С в соотношении исходный материал/жидкость 1:20 - 1:25. Надавливая на пакет, жидкость тщательно перемешивают в течение 10-15 мин до появления пены коричневого цвета, затем емкость плотно закрывают и ведут запаривание в течение 2-3 ч, снова тщательно перемешивают жидкость в емкости, пакет вынимают из емкости и тщательно отжимают. Способ позволяет упростить и удешевить технологию получения гумата натрия, а также получить более концентрированный раствор биологически активного препарата. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к способу получения маточного раствора гумата из природного сырья, а именно из торфа, и может найти широкое применение в различных областях народного хозяйства: в сельском хозяйстве (растениеводстве, садоводстве, животноводстве, птицеводстве), в металлургии, резиновой промышленности, деревообрабатывающей промышленности, ветеринарии, медицине, пищевой промышленности. Проблема разработки дешевых технологий для получения биологически активных препаратов из природного сырья является актуальной задачей. Важная биологическая роль гумуса в природе и оказываемое им влияние на растительные и другие организмы постоянно привлекают внимание к гуминовым веществам (ГВ). Современные сведения о природе и свойствах ГВ, особенно их ценной составляющей - гуминовых кислот (ГК), довольно широко отражены в различных источниках информации. Основные стадии процесса получения ГК можно охарактеризовать следующим образом: приготовление торфокислотной суспензии (1:20), гидролиз торфа в кислой среде (4%-ная серная кислота) в течение 4-х часов, подщелачивание продукта до pH 12 - 13, щелочная обработка в течение 1 часа, подкисление гидролизата до pH 3,4 - 4,0, отделение от жидкого продукта гуминового комплекса центрифугированием (Г.В. Наумова "Торф в биотехнологии", Минск, "Наука и техника", 1987, с. 85). Гуминовые препараты кислотно-щелочного гидролиза по сравнению с исходными ГК имеют более высокую степень окисленности, парамагнетизма, что повышает их биологическую активность. Известен способ приготовления органического реагента (пат. РФ N 2025515, C 22 B 3/16, 10.06.92), заключающийся в смешивании торфа с раствором гидроокиси натрия, термообработке полученной смеси, отделении раствора органического реагента фильтрацией. Темообработку смеси ведут при температуре 115 - 130 o C. Выщелачивание металлов из сырья органическим реагентом проводят при следующем режиме тепловой обработки: давление 0,3 - 0,5 атм в течение 10 - 30 минут при температуре процесса до 130 o C. Известен способ подготовки торфа для его комплексной переработки (а.с. СССР N 1460036, C 10 F 9/00) на химические продукты путем экстракции торфа кипящим бензином БР (бензин ректификационный) для получения воска и гуминовой кислоты. Торф предварительно перед экстракцией подвергают термообработке при температуре 225 - 275 o C в среде газов разложения с последующим резким охлаждением. Известен способ получения гуминовых кислот (а.с. СССР N 1509393, C 10 F 9/00) из торфа, включающий подсушивание, измельчение, обработку щелочью, выделение целевых продуктов. Измельченный подсушенный торф подвергают термообработке при температуре 225 - 275 o C в среде газов разложения, твердый остаток термолиза повергают обработке бензином БР для экстракции воска, а затем остаток обрабатывают раствором щелочи и выделяют гуминовые кислоты подкислением (прототип). Недостатком известных способов является сложность технологического процесса. Технической задачей изобретения является упрощение способа получения маточного раствора гумата натрия и удешевление технологического процесса, а также получение наиболее концентрированного (маточного) раствора гумата натрия. С этой целью предлагается способ получения гумата натрия, включающий сушку, измельчение и просеивание исходного материала (торфа), обработку исходного материала с выделением целевого продукта. Исходный материал измельчают до размера частиц не более 1 мм и дозируют вместе с реагентом NaOH из расчета 1 кг торфа и 50 г NaOH в пакеты из гигроскопического нетканого материала размером 36 х 40 см, пакеты плотно укупоривают, для получения маточного раствора пакет помещают в емкость до 25 литров и заливают водой температурой 70 - 80 o C в количестве 20 - 25 литров, жидкость с пакетом в емкости тщательно перемешивают в течение 10 - 15 минут, затем емкость плотно закрывают и ведут запаривание в течение 2 - 3 часов, затем жидкость в емкости снова тщательно перемешивают, вынимают пакет из емкости и отжимают его. Полученный раствор - маточный раствор гумата натрия - используют по назначению. Отжатые пакеты - твердую фракцию утилизируют. На чертеже изображена технологическая схема для получения маточного раствора гумата натрия, где: 1 - приемный бункер, 2 - вибросито, 3 - редуктор, 4 - двигатель, 5 - бункер-дозатор, 6 - упаковочный узел, 7 - термопак оборудование, 8 - склад готовой продукции. Сырьем для приготовления гумата натрия является, например, осоковый низинный фрезерный торф со степенью разложения не ниже 20%. Исходное сырье высушивают до влажности 40 - 45% и измельчают в машине измельчения при установке сита диаметром не более 1 мм, затем подают в бункер-дозатор. Из бункера-дозатора продукт фасуют в пакеты размером, например, 36 х 40 см, причем на 1 кг торфа берут 50 г NaOH, который фасуют вместе с торфом в тот же пакет. Для пакетов используют нетканый гигроскопический материал, например укрывной материал СПАНБОНД. Пакеты плотно укупоривают, например зашивают, и помещают в полиэтиленовые мешки для удобства транспортировки. Для приготовления маточного раствора пакет вынимают из полипропиленового мешка, помещают в пластмассовую емкость из пищевой пластмассы объемом, например, до 25 литров и заливают водой температурой 70 - 80 o C в количестве, например 20 - 25 литров. Интенсивно перемешивают жидкость в емкости, надавливая на пакет в течение 10 - 15 минут до выделения пены коричневого цвета, и плотно закрывают крышкой. Запаривание ведут в течение 2 - 3 часов. Затем еще раз интенсивно перемешивают жидкость в емкости, надавливая на пакет, вынимают пакет и тщательно его отжимают. Отжатые пакеты с твердой фракцией утилизируют. Жидкая фракция - концентрированный (маточный) раствор гумата натрия. Фасовка исходного сырья в количестве 1 кг выбрана из расчета удобства составления пропорций "исходный материал: жидкость". Использование нетканого гигроскопического материала для изготовления пакетов позволяет использовать пакет в качестве своеобразного реактора. Температура воды для заливания исходного сырья 70 - 80 o C выбрана из расчета сохранения клетки исходного сырья в "живом состоянии". Время размешивания жидкости в емкости 10 - 15 минут выбрано из расчета насыщения исходного сырья кислородом из воздуха и полного растворения NaOH в жидкости (воде). Запаривание исходного сырья в течение 2 - 3 часов выбрано из расчета полного отделения ГК. Структурная формула гуминовой кислоты по С.С. Драгунову имеет вид:

В предлагаемом процессе учтены все требования, предъявляемые к технологическим процессам получения качественного гумата натрия: наличие гидромодуля; окислительный процесс происходит за счет расчитанного размера пакета, свободного перемещения в нем измельченного торфа, растворения реагента в жидкости в сочетании с кислородом, находящимся в пакете, pH 7 - 8. В табл. 1 даны выходы водорастворимых и легкогидролизуемых веществ из исходного торфа. В табл. 2 даны характеристики гуминовой кислоты исходного торфа. Влажность и зольность исходного торфа определяют по следующим стандартам: влажность аналитическая - по ГОСТ 11305-83, зольность аналитическая A - по ГОСТ 11306-83. Влажность и зольность исходного торфа даны в табл. 3. В табл. 4 приведен сравнительный анализ элементного состава гумата натрия, полученного по предлагаемому способу и по способу-прототипу. Целевой продукт - маточный раствор гумата натрия, по предлагаемому способу отфильтрованный раствор без балласта получают без использования реактора и центрифуги и другой дорогостоящей аппаратура. Так, например, в технологическое оборудование по способу-прототипу входит: узел термообработки со стальным реактором, термопара хромель-алюмелевая в стальном чехле с потенциометром, электромотор с регулятором скорости вращения, трубчатая печь, лабораторный автотрансформатор. Узел охлаждения состоит из душа и приемной ванны; шахтомельничная сушилка, измельчающая машина, вибросито. Полученный препарат - гумат натрия - представляет собой экологически чистый продукт природного происхождения, обладающий высокой биологической активностью в отношении широкого класса вещества органической и минеральной природы. Он обладает антимикробными свойствами: подавляет жизнедеятельность патогенной микрофлоры, содержит органические кислоты, способные разрушать кислотонеустойчивые токсины, обладает вяжущими свойствами, активизирует обмен веществ, углеводный и белковый метаболизм, усиливает дыхание, повышает коэффициент использования питательных веществ кормов, стимулирует жизнедеятельность микрофлоры, ускоряет рост и формирование организма. Рассмотренные характеристики подтверждены: Государственной комиссией по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками; Всесоюзным онкологическим научным центром (г. Москва); Институтом экспериментальной и клинической онкологии (г. Москва); Комитетом по канцерогенным веществам и мерам профилактики (г. Москва); Ветеринарным фармакологическим советом (г. Москва); Государственным агропромышленным комитетом (г. Москва), Министерством сельского хозяйства при правительстве Свердловской области (г. Екатеринбург); ЗАО "Богдановическая птица" (Свердловская область) и др. Препарат сертифицирован.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения гумата натрия, включающий сушку, измельчение и просеивание исходного материала, обработку исходного материала с выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют, например, осоковый низинный фрезерный торф, который измельчают до размера частиц не более 1 мм, дозируют и фасуют вместе с реагентом NaOH в пакеты из нетканого гигроскопического материала размером 36х40 см, на 1 кг торфа берут 50 гр NaOH, пакеты плотно укупоривают, для получения маточного раствора пакеты помещают в емкость и заливают водой при температуре 70 - 80 o C в соотношении исходный материал/жидкость 1:20 - 1:25, надавливая на пакет, жидкость в емкости тщательно перемешивают в течение 10 - 15 мин, затем емкость плотно закрывают и ведут запаривание в течение 2 - 3 ч, снова тщательно перемешивают жидкость в емкости, пакет вынимают из емкости и тщательно отжимают.

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМАТА НАТРИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам переработки торфа, а именно к способу получения гумата натрия. Исходный материал (торф) с естественной влажностью просеивают до размера частиц не более 3 мм. Фасуют его вместе с реагентом NaOH в пакеты из нетканого гигроскопичного материала, причем NaOH помещают в отдельный пакет также из нетканого гигроскопического материала. Пакеты с торфом и реагентом NaOH плотно укупоривают. Для получения маточного раствора пакет с торфом и NaOH помещают в емкость, заливают водой, нагретой до 60-65 o С, в соотношении исходный материал /жидкость 1:20-1:25. Надавливают на пакет до намокания. Емкость плотно закрывают и настаивают в течение 5 ч. Затем тщательно перемешивают жидкость в емкости. Пакет отжимают и вынимают из емкости. Объем пакета для реагента NaOH выбирают в два раза больше объема этого реагента. Объем пакета для торфа в 3-3,5 раза больше объема торфа. На 1 кг исходного материала используют 100-120 г NaOH. Изобретение позволяет получить концентрированный и биологически активный маточный раствор гумата натрия. 1 табл.

Изобретение относится к способам переработки торфа, а именно к способу получения маточного раствора гумата натрия из торфа, и может найти применение в различных областях - в сельском хозяйстве, ветеринарии, медицине и в пищевой промышленности. Гумат натрия - биологически активное вещество (БАВ), которое может применяться, например, в сельскохозяйственном животноводстве и птицеводстве в качестве ветеринарного препарата, в качестве кормовой добавки; в медицине как биологически активная добавка (БАД), в пищевой промышленности в качестве БАД. Поиск нетрадиционных источников сырья (исходного материала) для приготовления БАВ и БАД всегда актуален. Известно получение гумата натрия из торфа и каменного угля путем обработки щелочью натрия ("Аграрная наука", 1, 2000, с.13-14). Известен способ получения гумата натрия (пат. РФ 2150484, С 10 F 7/00 от 21.04.99), включающий сушку торфа, измельчение его до размера частиц не более 1 мм, просеивание и фасовку вместе с реагентом NaOH в пакеты из нетканого гигроскопического материала размером 3640 см. На 1 кг торфа берут 50 г NаОН, пакеты плотно укупоривают. Для получения маточного раствора пакеты помещают в пластмассовую емкость и заливают водой при температуре 70-80 o C в соотношении исходный материал: жидкость 1:20-1:25. Надавливая на пакет, жидкость тщательно перемешивают в течение 10-15 мин до появления пены коричневого цвета, затем емкость плотно закрывают и запаривают в течение 2-3 часов, снова тщательно перемешивают жидкость в емкости, пакет вынимают из емкости и тщательно отжимают (прототип). Технической задачей изобретения является упрощение способа, а также получение более концентрированного и биологически более активного маточного раствора гумата натрия. Для решения технической задачи предлагается способ получения гумата натрия, включающий просеивание исходного материала, обработку исходного материала с выделением целевого продукта, причем в качестве исходного материала используют, например, осоковый низинный фрезерный торф, который после просеивания фасуют вместе с реагентом NaOH в пакеты из нетканого гигроскопического материала, пакеты плотно укупоривают, для получения маточного раствора пакеты помещают в емкость и заливают водой в соотношении исходный материал: жидкость 1:20-1:25, надавливая на пакет тупым предметом до намокания пакета, емкость плотно закрывают, после обработки исходного материала полученный исходный материал снова тщательно перемешивают в емкости, пакет вынимают из емкости и тщательно отжимают, отличающийся тем, что исходный материал используют с естественной влажностью 45%, просеивают его до размера частиц не более 3 мм, реагент NaOH помещают в отдельный пакет из нетканого гигроскопического материала для обеспечения исключения несанкционированного контакта реагента NаОН с исходным материалом, размер пакета для реагента NaOH выбирают исходя из условия: объем пакета в два раза больше объема реагента, размер пакета для исходного материала (торфа) выбирают из условия: объем пакета в 3-3,5 раза больше объема торфа, на один килограмм исходного материала (торфа) берут 100-120 г реагента NаОН, воду для обработки исходного материала нагревают до температуры 60-65 o С, настаивание ведут в течение 5 часов. Пакеты с исходным материалом и реагентом пропаивают двойным швом. Укупоренный пакет помещают еще в один пакет из полиэтилена толщиной не менее 40 мкм, который тоже пропаивают двойным швом. Для предотвращения начала частичной реакции нейтрализации торфа пакеты хранят при температуре от -10 до +10 o C. Для получения маточного раствора гумата натрия используют любые емкости, кроме алюминиевых. Используемые емкости имеют плотно закрывающуюся крышку и горловину, в которую должен проходить пакет с исходным материалом. В сравнении с прототипом предлагаемый способ позволяет упростить и удешевить технологию получения гумата натрия за счет исключения операций сушки и измельчения торфа; получить более концентрированный и биологически активный маточный раствор гумата натрия за счет более полной нейтрализации торфа. За счет снижения температуры воды до 60-65 o C, увеличения количества реагента NаОН, увеличения времени настаивания удалось значительно изменить химический состав маточного раствора по сравнению с аналогом, например: в составе появилось пятнадцать аминокислот, отсутствующих в аналоге, т.к. при температуре 70 o С эти аминокислоты распадаются; увеличилось количество гуминовых кислот в растворе с 2,1% (в аналоге) до 3,6%; содержание натрия в растворе увеличилось в 4,0 раза, содержание кальция - в 4,5 раза, йода - в 2,4 раза; рН изменился с 6,5 (аналог) до 7,15, т.е. раствор более нейтральный; отсутствуют тяжелые металлы и вредные примеси: свинец, мышьяк, хром, никель, нитраты. Далее для сравнения приведена таблица химического состава гумата натрия, полученного способом-аналогом и предлагаемым способом.

Формула изобретения

Способ получения гумата натрия, включающий просеивание исходного материала, например, осокового низинного фрезерного торфа, обработку его с выделением целевого продукта - маточного раствора, причем после просеивания исходный материал фасуют вместе с реагентом NaOH в пакеты из нетканого гигроскопического материала, пакеты плотно укупоривают, для получения маточного раствора пакеты помещают в емкость и заливают водой в соотношении исходный материал/жидкость 1: 20-1:25, надавливают на пакет тупым предметом до намокания пакета, емкость плотно закрывают, ведут обработку исходного материала, после которой жидкость в емкости тщательно перемешивают, пакет вынимают из емкости и тщательно отжимают, отличающийся тем, что исходный материал используют с естественной влажностью, просеивают его до размера частиц не более 3 мм, реагент NaOH также фасуют в отдельный пакет из нетканого гигроскопического материала, размер пакета для реагента NaOH выбирают исходя из условий: объем пакета в два раза больше объема реагента, размер пакета для исходного материала выбирают из условия: объем пакета в 3-3,5 раза больше объема исходного материала, на 1 кг исходного материала берут 100-120 г реагента, воду для обработки исходного материала нагревают до температуры 60-65 o С, настаивание ведут в течение 5 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1 , Рисунок 2

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе