ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Комплексные гуминовые органоминеральные удобрения. Кавитационная технология приготовления экологически чистых удобрений пролонгированного действия ХХI века.

Рекомендуемая область пременения

Любые климатические зоны и любые типы почв (подзолистые, лесные, серые, черноземы, сероземы, солончаки и т.д.).
Детоксикация и очистка почв и земель, загрязненных органическими и неорганическими экотоксикантами;
Рекультивация погруженных земель, промышленных отвалов и свалок;
В коммунальном хозяйстве городов и населенных пунктов.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – разработка высокоэффективных, экологически чистых удобрений пролонгированного действия (2-3 года), для всех видов почв, с понижением растворимости в воде азотистых и калийных составляющих и повышением растворимости фосфорных составляющих, способствующих восстановлению структуры почв и их детоксикации. Интенсификация сельского хозяйства немыслима без применения органических и минеральных удобрений. Чрезмерное увлечение внесением завышенных доз минеральных удобрений и недостаточное поступление органики в почву привели к повсеместной деградации почв.

Общие итоги землепользования к началу 2000 г. показывают, что:

эрозия охватила 72% всех пахотных земель;

30% почв полностью деградировали и должны быть выведены из севооборота.

То же самое касается 175 млн. га пастбищ.

За последние 20 лет, сельхозугодия в черноземной зоне сократились 50,9 до 46,2 млн. га, на оставшихся в севообороте землях резко снизилось содержание гумуса, ухудшилась структура почв, их агрофизические  свойства, возросла кислотность.

Не менее впечатляющие потери в черноземной зоне. В районах освоения целины – в Западной Сибири за 50 лет с начала эксплуатации почв черноземы потеряли в среднем 38%, а каштановые почвы более 50% гумуса. Четвертая часть целины уже не используется  и на очереди значительные площади должны быть выведены из севооборота как «не эффективные».

Таким образом, разработка новых экологически чистых и безотходных технологий производства и составов органических и органоминеральных удобрений на основе отходов (шелуха, костра, опилки, кора и т.д.), растительного сырья своей нацеленностью на будущее затрагивает проблемы сегодняшнего дня – создание технологий направленных на ресурсосбережение и улучшения плодородия почв основных сельскохозяйственных районов России.

Комплексные гуминовые органоминеральные удобрения – это новый вид удобрений, представляющих собой набор тех самых, совершенно необходимых современной агрохимии микромодулей, содержание и порядок установки которых можно менять, приспосабливая к конкретным условиям и типам почв.

Органоминеральные гранулы, не позволяя азотным и калийным удобрениям бесконтрольно вымываться в почву, способствуют дозированной выдаче азота, калия, фосфора, т.е. столько, сколько необходимо растению.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Интенсификация сельского хозяйства не мыслима без применения минеральных и органических удобрений, если внесение удобрений происходит комплексно, экологически обоснованно, по рекомендациям науки.

За последние годы на гектар сельхозугодий в Российской Федерации заделывается в среднем свыше 200 кг действующего вещества азота, фосфора, калия. Но эти цифры сильно разнятся по хозяйствам. В целом по многим регионам объем минеральной подкормки даже недостаточен, используются минеральные удобрения нерационально, к тому же не удовлетворяет их ассортимент.

Снижение поступления органических удобрений и повышение доз минеральных удобрений приводит к дисбалансу содержания оптимальных доз азота, фосфора, калия.

В этих условиях вступает в действие закон минимума, оптимума и максимума. Урожай лимитируется тем элементом, который находится в минимуме, что резко отражается на количестве и качестве урожая.

Для того, чтобы сохранить наличие в почве легкорастворимых в воде азота и калия вносятся завышенные дозы удобрений (по учетным данным азота заделывается в 2 раза, фосфора в 3,7 раза, калия в 1,6 раза больше необходимого для получения запланированного урожая).

Снижение содержания в почве гумуса и чрезмерное несбалансированное количество минеральных удобрений (особенно азота и калия), а также их избыточное заделывание способствует уплотнению почвы.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Комплексные гуминовые органоминеральные удобрения, содержащие гуматы, органическую составляющую (60-65%) и минеральную составляющую (25-30%).

Предлагаемая технология приготовления комплексных гуминовых органоминеральных удобрений осуществляют следующим образом:

Предварительно подсушенные до влажности 25-30% каустобиолиты , большая часть из которых обладает высокой природной влажностью (торф и угли), что делает их липкими  и осуществить их измельчение традиционными способами становится трудно из-за залипания бункеров и течек, забивания дробилок и измельчающих устройств, самосвалом доставляют к линии приготовления гуминовых кислот и гуматов. Весовым дозатором каустобиолиты направляются в смеситель, в который подаются вода и щелочь. Полученная смесь направляется в кавитационный диспергатор, который закачивая ее из смесителя после обработки вновь возвращает ее в смеситель. В процессе кавитационного диспергирования одновременно происходит физико-химическое разложение каустобиолитов на молекулярном уровне. Полученная, за счет протекающих кавитационных процессов, каустобиолито – водяная пастообразная суспензия интенсивно разогревается, перемешивается. Одновременно происходит деструкция и расщепление длинных молекул на более мелкие,  на концах оборванных межмолекулярных связей образуются радикалы, одновременно в воде  также образуются гидроксильные группы и водородные радикалы, которые присоединяются к органическим радикалам с образованием разнообразных углеводородных соединений. Кавитационную обработку каустобиолито – водяной суспензии проводят до полного выхода гуминовых кислот, который происходит при температуре обрабатываемой смеси 90-95⁰С.

В случае необходимости получения гуминовых кислот как товарного продукта, который в дальнейшем будет использован за пределами технологической линии, полученная суспензия направляется в емкость для хранения гуминовых кислот. В случае использования гуминовых кислот и гуматов для приготовления удобрений, в полученную суспензию добавляют гидроксиды, карбонаты и гидрокарбонаты калия, натрия, аммония до полного перевода гуминовых кислот в гуматы калия, натрия, аммония. Полученный продукт темно-бурого или черного цвета обладает высокой сорбционной, ионообменной, коплексообразующей, хелатообразующей, флокулирующей, коагулирующей  и биологической активностью. Содержание основных компонентов в приготовленном продукте определяется исходным составом каустобиолитов, в которых содержание природно-гидратированных гуминовых кислот должно быть не менее 25%, зольность не более 30%, а выход летучих веществ не более 40%, и корректируется в процессе приготовления гуматов добавлением необходимых элементов. В дальнейшем гуматы подаются для смешивания с органоминеральными составляющими в соответствующий смеситель.

Предварительно измельченное лигноцеллюлозное сырье, привезенное автомобилем, подается весовыми дозаторами, а затем ленточным конвейером в смеситель. В смеситель заливается вода и подаются минеральные удобрения, необходимые минеральные добавки и микроэлементы. Смесь подается в кавитационный диспергатор, а из него обратно в смеситель. В процессе кавитационного диспергирования осуществляется деструкция клеточных структур и клеточных стенок лигноцеллюлозного сырья (солома, древесные опилки, кора, хвоя, подсолнечная лузга, костра льна, шелуха, навоз и т.д.). В результате кавитационного воздействия растительное сырье расщепляется вдоль волокон, измельчается и интенсивно пропитывается раствором минеральных удобрений, минеральных добавок и микроэлементов, а также интенсивно разогревается. При достижении полученной суспензией температуры 70-80⁰С, она подается для перемешивания с другими компонентами удобрения в смеситель.

Твердые бытовые отходы, доставленные специализированным автомобилем, весовыми дозаторами подаются  на ленточный конвейер – сортировщик, на котором по мере продвижения твердых бытовых отходов из них отделяются металлические изделия, пластмассовые и иные составляющие, битое стекло и стеклотара, оставшаяся органо- углеводная масса измельчается и поступает в смеситель. Из смесителя разбавленная водой органоуглеводная масса направляется в кавитационный диспергатор, в котором интенсивно измельчается, разогревается. В результате кавитационного воздействия на получаемую смесь, происходит ее дегазация, ионизация, расщепление растительных компонентов и их частичный гидролиз. В результате гидролиза крахмал, содержащийся в сырье, превращается в вещества, которые легко усваиваются почвенными бактериями (сапрофитами и гетеротрофами). Такими веществами чаще всего бывают моносахариды, дисахариды, трисахариды (глюкоза, фруктоза, сорбоза, мальтоза, галактоза и т.д.).

Жир, содержащийся в твердых бытовых отходах, гидролизируется под действием кавитации до низкомолекулярных карбоновых кислот и углекислого газа, белок – до аминокислот и пептидов, а лигнин – до бензолполикарбоновых кислот. В процессе кавитационного диспергирования твердых бытовых отходов семена сорняков теряют всхожесть и происходит уничтожение гнилостных и патогенных микроорганизмов, личинок мух и гельминтов, а также их яиц.

Поданные, в необходимых пропорциях, в смеситель гуминовые кислоты и гуматы, органоминеральная и органоуглеводная составляющие удобрения перемешиваются в смесителе и гомогенизируются в кавитационном диспергаторе, направляются в вакуумный рессивер, в котором разогретая до 70-80⁰С гомогенная масса легко обезвоживается до влажности необходимой для осуществления грануляции. Винтовым конвейером обезвоженная масса подается в гранулятор, затем в сушильную печь, холодильник, а затем на упаковку в виде гранулированных, обеззараженных, комплексных гуминовых органоминеральных удобрений.

Технологическая линия для осуществления способа приготовления комплексных гуминовых органоминеральных удобрений работает следующим образом:

Измельченные каустобиолиты, завезенные после измельчения до размера 0-10 мм, весовым дозатором –2  подаются на ленточный конвейер – 3, а затем в смеситель – 4. В этот же смеситель подаются в соответствующей пропорции вода и щелочи. Поступающая из смесителя-4 в диспергатор – 5 смесь подвергается интенсивному диспергированию, разогреву и т.д., по окончании всех физико-химических процессов и разогреве полученной суспензии до 70-80⁰С гуминовые кислоты подаются в товарную емкость – 35.

Для получения гуматов в емкость – 4 добавляют гидроксиды, карбонаты и гидрокарбонаты калия, натрия, аммония и продолжают диспергатором – 5 обрабатывать суспензию до полного выхода гуматов, который завершается при наборе суспензией температуры 80-90⁰С. Далее полученную суспензию гуматов, либо перекачивают диспергатором – 5 в емкости для товарных гуматов, либо дозированно в смеситель – 20.

Для получения органоминеральной составляющей удобрения предварительно измельченное лигноцеллюлозное сырье, доставленное автомобилем –6 , весовыми дозаторами – 7, а затем ленточным конвейером – 8, подается в смеситель – 9. В этот же смеситель подается вода, минеральные удобрения, микроэлементы и другие добавки. Полученная смесь из смесителя-9 подается в кавитационный диспергатор – 10 и возвращается обратно по трубопроводу. В процессе кавитационного диспергирования и протекания физико-химических процессов, согласно заявляемого способа, смесь интенсивно разогревается и при достижении температуры 70-80⁰С диспергатором –10 перекачивается в смеситель –20.

Для получения ограноуглеводной составляющей удобрения твердые бытовые отходы автомобилем –11, а затем весовыми дозаторами доставляются  на ленточный конвейер-сортировщик-10. По мере перемещения конвейером отходов из них удаляются металлические отходы и предметы в контейнер-16, пластмассовые и полиэтиленовые изделия в контейнер-17, неметаллические отходы (дерево, кирпич, бетон) в контейнер-18, битое стекло и стеклотара в контейнер-19, магнитным железоотделителем из массы отходов извлекаются пропущенные железные предметы, а также трудноразличимые иглы, булавки и т.д. Затем масса отходов подается в измельчитель-36, после которого направляется в смеситель-14. В смеситель-14 подается и вода, в необходимых количествах, а затем смесь направляется в кавитационный диспергатор-15 и вновь в смеситель-14. В процессе кавитационного диспергирования и протекания всех физико-химических процессов, согласно заявляемого способа, при достижении суспензией температуры 70-80⁰С кавитационным диспергатором-15 полученная суспензия перекачивается в смеситель-20.

Из смесителя –20 смесь суспензий подается в кавитационный диспергатор-гомогенизатор-21 и обратно в смеситель. По достижении полученной суспензии гомогенного состояния и температуры 70-80⁰С, она диспергатором-гомогенизатором-21 перекачивается  в вакуумный рессивер-22. По окончании загрузки суспензии из вакуумного рессивера вакуумным насосом-24 в теплообменник для конденсации жидкости-33, из него откачивают интенсивно испаряющуюся  и конденсирующуюся лишнюю влагу, которая накапливается  в емкости для сбора конденсата-23. После достижения удобрением влажности, пригодной для осуществления гранулирования, влажная масса винтовым конвейером-28 направляется  в гранулятор-26. Сформированные гранулы удобрений направляются в сушильную печь-27.

В сушильную печь навстречу гранулам подается разогретый воздух от теплогенератора-32. Из сушильной печи гранулы поступают в классификатор-34, холодильник-31, а затем на упаковку. Из классификатора-34 пылевидные и мелкие частицы удобрения винтовым конвейером-29 возвращают в гранулятор-26. Запыленный воздух из сушильной печи-27 и классификатора-34 направляется в циклон-25, из которого обеспыленный воздух отсасывается вентилятором-30, а пылевидные частицы из циклона-25 направляются в гранулятор-26.

Получаемые комплексные гуминовые органоминеральные удобрения являются экологически чистыми и безопасными удобрениями и могут быть изготовлены для любых видов почв: подзолистых, серых лесных, черноземов, сероземов, солончаков и т.д. Комплексные гуминовые органоминеральные удобрения обладают пониженной растворимостью в воде азотистых и калийных составляющих, с повышенной растворимостью в воде фосфорных составляющих, а наличие в них гуминовых составляющих обеспечивает восстановление структуры почв за счет образования нерастворимых соединений, детоксикацию почв от гербицидов и техногенных загрязнений за счет хелатообразующих свойств удобрений, получаемых по заявляемому способу, могут применяться в открытом и защищенном грунте, во всех климатических зонах, для всех видов культур (деревья, кустарники, овощные, корнеплоды, плодово-ягодные, бобовые, зерновые, декоративные, травы, цветы).

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Изучена реакция яровой пшеницы Алтайская-98 на внесение новых видов органо-минеральных удобрений «на основе растительного сырья» в условиях засушливого лета 2005 года.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Высокие потребительские свойства удобрения, выражающегося в пролонгированном характере действия.

Прирост урожайности зерновых культур в год внесения  13-27%, на второй год 10-16% и в третий год после внесения 13-16%.

Прирост урожая гуминовых органоминеральных удобрений в год внесения, в условиях засушливого лета, дал прибавку урожая яровой пшеницы Алтайская-98 до 73%.

Ресурсосбережение.

Новые потребительские свойства продукции

Пролонгированный характер (3 года) действия удобрений, обеспечивающий не только экономный расход N, Р, К, но и высокий прирост урожайности до 100%, различных культур.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

В качестве органического сырья можно применять торф, опилки, шелуху, костер, кору и т.д., минеральная составляющая – стандартные удобрения. Готовая продукция в виде гранул соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Удобрения прошли агрохимические испытания на полях Алтайского научно-исследовательского института сельского хозяйства СО РАСХН в г.Барнауле.
Трудности в освоении технологии отсутствуют, так как ООО «ТехноКомплекс» отработаны конструкция и ресурс основного производства – кавитационных диспергаторов различной мощности и производительности.
Требуется разработка технической документации установок производительностью 10-50 т/час, дислокация которых наиболее рентабельна вблизи залежей или скоплений органической составляющей удобрений.

Предлагаемые инвестиции

18 млн. руб.

Рынки сбыта

Новый вид удобрений может применяться не только на деградированных, но и землях обладающих достаточной плодородностью. Ограничений по климатическим зонам нет.
Таким образом, удобрения могут применяться во всех сельскохозяйственных зонах Российской Федерации.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая технология приготовления органоминеральных удобрений и их свойства не имеют аналогов в мире.

Возможность выхода на мировой рынок

В первую очередь страны СНГ.

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

11.10.2006