Технология производства комплексных минеральных, азотных и

Технология производства комплексных минеральных, азотных и
комплексных органоминеральных удобрений из торфа
Технология относится к сельскому хозяйству и предназначена для производства комплексных
минеральных, азотных и комплексных органоминеральных удобрений из торфа. Предлагаемая
технология, в зависимости от варианта ее реализации, позволяет производить широкий спектр
комплексных минеральных, азотных и комплексных органоминеральных удобрений. Кроме того, один
из вариантов технологии подразумевает производство дополнительных количеств электроэнергии и
тепла для внешних потребителей. Единственным сырьем для производства всего спектра
комплексных удобрений, служит торф или его заменители: солома, древесная стружка,
подсолнечная лузга, бурый уголь и т.п. материалы. Отличительная особенность представляемой
технологии состоит в использовании плазмохимических процессов связывания атмосферного азота,
замкнутости технологического цикла и отсутствие каких либо отходов и внешнего
энергопотребления на реализацию технологического цикла. Основная часть оборудования для
реализации технологии, является серийно выпускаемым и отличается простотой и надежностью.
Ключевые слова: минеральные удобрения, комплексные удобрения, азотные удобрения,
органоминеральные удобрения, переработка торфа, удобрения из торфа, сельское хозяйство.
Предлагаемые формы сотрудничества: продажа лицензии, проектирование и поставка
оборудования для реализации технологии, комплексное решение организации производства.
Описание технологии
Технология относится к сельскому хозяйству и предназначена для
производства комплексных минеральных, азотных и комплексных
органоминеральных удобрений из торфа. Торф содержит весь комплекс макрои микроэлементов, необходимых для питания растений и поддержания
плодородия почвы. Однако данные вещества находятся в труднодоступных для
растений формах, и их высвобождение происходит крайне медленно, что
делает экономически не целесообразным использование торфа в качестве
самостоятельного основного комплексного удобрения. Предлагаемая
технология, в зависимости от варианта ее реализации, позволяет производить
из торфа широкий спектр комплексных минеральных, азотных и комплексных
органоминеральных удобрений. Кроме того, один из вариантов реализации
технологии, подразумевает производство дополнительных количеств
электроэнергии и тепла для внешних потребителей. Единственным сырьем для
2
производства всего спектра комплексных удобрений, служит торф. Вместе с
тем, торф может быть заменен на другое сырье, например солому, древесную
стружка, подсолнечную лузгу, бурый уголь и т.п. материалы.
Отличительная особенность представляемой технологии состоит в
использовании плазмохимических процессов связывания атмосферного азота,
замкнутости технологического цикла и отсутствие каких либо отходов и
внешнего энергопотребления на реализацию технологического цикла.
Технология состоит из последовательно реализуемых стадий, описание
которых приводится ниже.
1. Стадия сжигания торфа, с
минерального остатка (золы).
целью
выработки
энергии
и
золы
Реализация стадии сжигания торфа, с целью выработки энергии и минерального остатка
(золы), является классическим решением по выработке электроэнергии, при этом образуемая
зола, наряду с электроэнергией используются на последующих технологических стадиях
реализации технологии производства удобрений. Данная стадия, может быть реализована
любым известным способом, в частности на существующих ТЭЦ (микроТЭЦ), с
использованием технологии газификации, например http://www.gekgasifier.com/. Вместе с
тем, наиболее оптимальным с технической и экономической точек зрения, является
использование систем с прямой генерацией пара (http://npckvadra.ru/texnologii/texnologiyaproektirovaniya-tec/). Использование технологии прямой генерации пара, не только
существенно дешевле аналогов в части цены оборудования, но и полностью отвечает
экологическим требованиям, не требует громоздкого оборудования и позволяет
использовать непосредственно влажный фрезерный торф.
Количество тепла и электроэнергии, при реализации данной стадии избыточно, по
отношению к стадии 2, поэтому избыточная его часть может расходоваться, либо на
дополнительную выработку азотных и/или обогащенных органических удобрений, либо
реализовываться сторонним потребителям.
2. Стадия нитрования минерального остатка и плазмохимического
связывания атмосферного азота для получения дополнительных
количеств азотных удобрений.
Минеральный остаток торфа (зола) содержит весь набор макро- и микроэлементов, за
исключением азота. Для насыщения минерального остатка азотом, его подвергают
нитрованию, при этом, происходит оптимизация значения рН продукта до требуемых
значений и перевод ряда труднодоступных оксидных форм веществ, содержащихся в
минеральном остатке, в их соли-нитраты (селитры). Процесс реализуется в специально
сконструированных плазмохимических реакторах. Основа такого реактора разрядная камера.
Азот и кислород воздуха, в условиях плазмы высоковольтной искры, взаимодействуют
между собой с образованием оксида азота NO, который окисляется до NO2 и поглощается, в
форме нитрат ионов, увлажненным минеральным остатком. При этом, конструкция реактора
такова, что одновременно позволяет реализовать электрогидравлический эффект,
Электрогидравлический эффект – эффект возникающий при прохождении электрического искрового
стримерного разряда через плотные, условно несжимаемые среды. Следствием прохождения разряда через
несжимаемую среду, является мгновенное расширение вещества в канале разряда, сопровождающееся
мощной ударной волной, которая при прохождении сквозь жидкость вызывает явление кавитации. Далее
следует мгновенное схлопывание разрядного канала, что собственно также является кавитационным
явлением.
3
что приводит к резкой интенсификации процесса (вследствие мощного кавитационного
воздействия на минеральный остаток) с одной стороны, а с другой стороны позволяет
осуществлять на одном и том же оборудовании, в случае такой необходимости,
управляемую деструкцию исходного сырья (торфа) с целью получения аминокислот (см.
стадии 2.а. и 2.b.).
В случае необходимости, избыточная электроэнергия по отношению к процессу нитрования
минерального остатка, может быть использована для выработки дополнительного
количества селитры. В этом случае, необходим внешний источник минерального сырья –
например, оксидов кальция (мел, известняк, известь – продукт кальциевая селитра),
гидроксидов или карбонатов натрия или калия (едкие натрий, калий, сода, поташ – продукт
натриевая или калийная селитра), фосфатов кальция (апатиты – продукт – нитрофос), а
также другого подходящего минерального сырья.
2.а. Стадия (вариант стадии 2) нитрования минерального остатка совместно
с частью исходного сырья (торфа) с целью получения органоминеральных
удобрений.
Данная стадия, рассматривается как вариант реализации стадии 2. Ее отличия от стадии два
2 в том, что минеральный остаток предварительно смешивается с частью исходного торфа,
после чего совместно подвергается процессу плазмохимического нитрования. Эта стадия
позволяет полностью утилизировать избыточную электроэнергию без применения
дополнительных количеств минерального сырья, поскольку образуемые окислы азота
связывается исходным торфом, дополнительно насыщая его доступными растениям
формами азота. Также, одновременно происходит частичная деструкция торфа, что не
только переводит содержащиеся в нем вещества в доступные растениям формы, но и
приводит к образованию различных классов новых соединений. В частности существенно
увеличивается содержание гуминовых кислот, и образуется большое количество
аминокислот, являющихся стимуляторами роста растений и увеличивающие их
сопротивляемость к неблагоприятным факторам среды (болезни, засуха и др.).
2.b. Стадия (вариант стадии 2) нитрования и плазмохимической
окислительной деструкции исходного сырья (торфа) с целью получения
обогащенных органических удобрений и аминокислотных стимуляторов
роста растений
Другим вариантом реализации стадии 2, является выпуск комплексного минерального
удобрения, по технологии полностью аналогичной стадии 2. При этом, для утилизации
избытка вырабатываемой электроэнергии, расходуемой на выработку азотной кислоты и
последующего связывания в результате этого нитрат ионов, применяется только исходный
торф. В результате, в зависимости от длительности обработки торфа и режимов такой
обработки, получаются высокообогащенные доступными для растений формами азота
органические удобрения, с высокой долей гуминовых и аминокислот, либо аминокислотные
концентраты – стимуляторы роста растений.
3. Стадия кондиционирования полупродуктов и их упаковка.
После стадий 2, 2а, 2b, получаемые продукты имеют жидкую, пастообразную консистенцию.
Стадия 3, это набор технологических операций, например обезвоживания, гранулирования,
которые реализуются на стандартном, серийно выпускаемом рядом производителей
специальном оборудовании. Возможным вариантом, может быть применение, для
обезвоживания продуктов нитрования, вакуумных сушилок, использующих остаточную
тепловую энергию топочных газов или отработанного паровой турбиной пара (в
зависимости от варианта реализации стадии 1). Также, в зависимости от закладываемых
4
требований к технологической линии, возможен выпуск концентрированных жидких
комплексных минеральных или органоминеральных удобрений.
В случае максимально полного использование тепловой и электроэнергии со
стадии 1, в зависимости от зольности торфа, из одной его тонны (в пересчете на
сухое вещество) может быть получено до 500 кг комплексного азотного
удобрения (аналоги по содержанию макроэлементов – нитрофоски) или до 800
кг комплексного органоминерального удобрения, либо до 500 кг комплексного
азотного удобрения и 120-150 кг аминокислотных стимуляторов роста
растений, с ориентировочным составом распределения аминокислот в
получаемом продукте:
Аминокислоты
всего, грамм
109,2124
В т.ч., граммы
аспарагин
треонин
серин
глутамин
пролин
глицин
аланин
валин
метионин
изолейцин
лейцин
тирозин
фенилаланин
гистидин
лизин
аргинин
8,906883
3,563941
4,574899
11,78138
11,78138
3,441296
7,611336
5,34413
3,421728
3,036437
6,518219
3,765182
6,963563
9,51417
6,882591
3,198381
Инновационная составляющая технологии
Технология
предусматривает
получение
широкого
спектра
высококачественных
комплексных
минеральных,
азотных
и
органоминеральных экологически удобрений, с использованием всего одного
вида сырья – торфа или его заменителей. Реализация технологии позволяет
производить удобрения без потребления энергии от внешних источников.
Отличительная особенность технологии – плазмохимическое связывание
атмосферного азота и одновременная плазмохимическая активация
органической составляющей, в случае производства органоминеральных
удобрений.
5
Преимущества технологии
• Возможность использования недорогого и доступного сырья.
• Экологичность удобрений и процесса их производства.
• Возможность выпуска широкого спектра удобрений с заданным
комплексом свойств.
• Высокая энергоэффективность технологии, полное отсутствие в
необходимости во внешних источниках энергии.
• Простота технологической схемы, отсутствие сложного дорогостоящего
оборудования для ее реализации.
• Уникальный комплекс свойств удобрения – кроме набора основных
макро- и микроэлементов, в случае органоминеральных удобрений,
продукт содержит гуминовые и аминокислоты, являющиеся
стимуляторами роста для растений и увеличивающих стойкость культур
к внешним неблагоприятным факторам.
Текущая стадия разработки технологии
Завершенный НИОКР. Создана базовая технология.
Области рыночного применения
• Промышленность
- химическая промышленность
• Сельскохозяйственные/морские ресурсы/продукты
Защита интеллектуальной собственности
Поданы заявки на получение патентов РФ, защищающие основные
научно-технические решения, лежащие в основе данной технологии.