[go: up one dir, main page]

RU2849083C1 - Composition of the binding agent solution for obtaining modified biochar - Google Patents

Composition of the binding agent solution for obtaining modified biochar

Info

Publication number
RU2849083C1
RU2849083C1 RU2025100739A RU2025100739A RU2849083C1 RU 2849083 C1 RU2849083 C1 RU 2849083C1 RU 2025100739 A RU2025100739 A RU 2025100739A RU 2025100739 A RU2025100739 A RU 2025100739A RU 2849083 C1 RU2849083 C1 RU 2849083C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biochar
granules
binder solution
modified biochar
composition
Prior art date
Application number
RU2025100739A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Игоревич Шаненков
Роман Борисович Табакаев
Константин Олегович Пономарев
Алина Дрягина
Арина Николаевна Первушина
Александра Дмитриевна Пономарева
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2849083C1 publication Critical patent/RU2849083C1/en

Links

Abstract

FIELD: means for improving soil fertility.
SUBSTANCE: composition of the binder solution for obtaining modified biochar to improve soil fertility consists of the following components, wt. %: azophoska – from 5 to 30; urea – from 0.1 to 10; dextrin – from 6 to 20; water – the rest.
EFFECT: proposed composition of the binder solution for obtaining modified biochar provides modified biochar containing a set of microelements, with improved transportability, suitability for transportation, and high abrasion resistance.
1 cl, 1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к способам получения модифицированного биоугля предназначенного для улучшения плодородия почв, а именно к составу раствора для получения биоуголя с микроэлементами фосфор, калий, кальций, магний, натрий. The invention relates to methods for producing modified biochar intended for improving soil fertility, namely to the composition of a solution for producing biochar with microelements phosphorus, potassium, calcium, magnesium, and sodium.

Известен способ грануляции пироугля с иммобилизованными микроорганизмами и гранулы, полученные указанным способом [RU 2698659 C1, МПК C05G 5/00 (2006.01), C05G 3/00 (2006.01), C05F 3/00 (2006.01), опубл. 28.08.2019], в котором в гранулятор подают пироуголь в количестве 1 кг с влажностью до 5%, со средним линейным размером частиц пироугля не более 2 мм ± 0,5 мм, при этом добавляют на 1 кг пироугля с иммобилизованными микроорганизмами 500 мл пластификатора, представляющего собой водный раствор Кремнезоля «ЛЭЙКСИЛ®» 40-AL в соотношении кремнезоль: вода = 4:1, затем выполняют процесс гранулирования при температуре 40°С ± 10°С и атмосферном давлении с получением целевого продукта в виде гранул с размером 4 мм. Далее выполняют сушку гранул при комнатной температуре в течение 2 часов. Гранулы пироугля имеют размер макропор не менее 5 мкм, удельную площадь поверхности не менее 10 м2/кг, содержание по сухому веществу углерода не менее 40% вес., азота не менее 3,5% вес., фосфора не менее 1,5% вес., калия не менее 4% вес.A method for granulating pyrocarbon coal with immobilized microorganisms and granules obtained by the said method is known [RU 2698659 C1, IPC C05G 5/00 (2006.01), C05G 3/00 (2006.01), C05F 3/00 (2006.01), publ. [28.08.2019], in which 1 kg of pyrocarbon with a moisture content of up to 5%, with an average linear particle size of pyrocarbon of no more than 2 mm ± 0.5 mm, is fed into the granulator. 500 ml of a plasticizer, which is an aqueous solution of LAYKSIL® 40-AL Silica Sol in a silica sol: water ratio of 4:1, is added per 1 kg of pyrocarbon with immobilized microorganisms. The granulation process is then carried out at a temperature of 40°C ± 10°C and atmospheric pressure to obtain the target product in the form of granules with a size of 4 mm. The granules are then dried at room temperature for 2 hours. Pyrochar granules have a macropore size of at least 5 µm, a specific surface area of at least 10 m2 /kg, a dry matter content of carbon of at least 40% by weight, nitrogen of at least 3.5% by weight, phosphorus of at least 1.5% by weight, potassium of at least 4% by weight.

Недостатком данного способа является сложность и трудоемкость технологического процесса получения продукта.The disadvantage of this method is the complexity and labor intensity of the technological process of obtaining the product.

Известно улучшенное удобрение [RU 2788485 C1, МПК C05F 1/00 (2006.01), C05G 1/00 (2006.01), опубл. 20.01.2023], представляющее собой твердое удобрение в форме дискретных частиц, где каждая частица твердого удобрения содержит неорганический материал, содержащий по меньшей мере один из питательных элементов N, Р, K или S, где неорганический материал выбран из одного или нескольких жидких и твердых неорганических удобрений, включающих сульфат аммония, АРР (полифосфат аммония), NPK (азот, фосфор, калий), NO3PK, SOA (сульфат аммония), MAP (моноаммонийфосфат), DAP (диаммонийфосфат), мочевину, CAN (нитрат кальция аммония), МОР (хлористый калий), SOP (сульфат калия), и нагреваемый органический материал или торрефицированный органический материал (продукт с лабильным углеродом из органических отходов).An improved fertilizer is known [RU 2788485 C1, IPC C05F 1/00 (2006.01), C05G 1/00 (2006.01), publ. 20.01.2023], which is a solid fertilizer in the form of discrete particles, where each particle of the solid fertilizer contains an inorganic material containing at least one of the nutrients N, P, K or S, where the inorganic material is selected from one or more liquid and solid inorganic fertilizers, including ammonium sulfate, APP (ammonium polyphosphate), NPK (nitrogen, phosphorus, potassium), NO3PK, SOA (ammonium sulfate), MAP (monoammonium phosphate), DAP (diammonium phosphate), urea, CAN (calcium ammonium nitrate), MOP (potassium chloride), SOP (potassium sulfate), and heated organic material or torrefied organic material (a product with labile carbon from organic waste).

Недостатком аналога является исполнение удобрения в виде дискретных частиц разной фракции, что будет приводить к большим потерям при использовании на полях или открытых площадках за счет выдувания ветром. Кроме того, при транспортировке удобрение будет истираться, приводя к увеличению потерь при внесении.A disadvantage of this alternative is that the fertilizer is produced in discrete particles of varying sizes, which will lead to significant losses when applied in fields or open areas due to wind blowing. Furthermore, the fertilizer will wear down during transportation, leading to increased losses during application.

Известен способ получения удобрения на основе пироугля, содержащего микроэлемент иод [RU 2720913 C1, МПК C05G 3/00 (2006.01), C05F 3/00 (2006.01), опубл. 14.05.2020], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что берут 10 мг иодида калия, растворяют его в 100 мл дистиллированной воды, а также берут кремнезоль с массовой концентрацией диоксида кремния 39-41% и размером мицелл не более 6 нм, смешивают его с водой в соотношении 1 часть кремнезоля к 3 частям воды. Затем смешивают 100 мл раствора иодида калия и 400 мл раствора кремнезоля, после чего берут 1 кг пироугля и добавляют к нему 500 мл полученного водного раствора иодида калия и кремнезоля. Далее пироуголь гранулируют, а гранулы пироугля выдерживают при температуре 35°С в течение 4-х часов. A known method for producing a pyrocarbon-based fertilizer containing the microelement iodine [RU 2720913 C1, IPC C05G 3/00 (2006.01), C05F 3/00 (2006.01), published 05/14/2020], selected as a prototype, consists of taking 10 mg of potassium iodide, dissolving it in 100 ml of distilled water, and also taking silica sol with a mass concentration of silicon dioxide of 39-41% and a micelle size of no more than 6 nm, mixing it with water in a ratio of 1 part silica sol to 3 parts water. Next, mix 100 ml of potassium iodide solution and 400 ml of silica sol solution. Then, take 1 kg of pyrocarbon charcoal and add 500 ml of the resulting aqueous solution of potassium iodide and silica sol. The pyrocarbon charcoal is then granulated, and the granules are maintained at 35°C for 4 hours.

К недостатку прототипа можно отнести наличие только одного микроэлемента (йода), что требует внесения дополнительных удобрений для получения высокого плодородия растений, недостаточная прочность и эффективность применения по назначению.The disadvantages of the prototype include the presence of only one microelement (iodine), which requires the addition of additional fertilizers to achieve high plant fertility, insufficient strength and effectiveness of use for its intended purpose.

Проблема известных способов получения биоугля предназначенного для улучшения плодородия почв, заключается в том, что полученный биоуголь в процессе его перевозки, перемещения утрачивает свойства, в то время как при транспортировке требуется сохранить комплекс признаков, которые позволяют доставить биоуголь в места назначения в пригодном для использования виде и применить по назначению с определенной эффективностью. Прочность модифицированного биоугля по условию транспортировки должна соответствовать следующим требованиям (ГОСТ Р 57016 - 2016): прочность на сбрасывание (SM) - не менее 85 %, прочность на истирание (DUr) - не менее 80 %. Биоуголь полученный при использовании известных спросов не обладает необходимыми свойствами, прочность на сбрасывание менее 85 %, прочность на истирание менее 80 %. The problem with known methods for producing biochar for improving soil fertility is that the resulting biochar loses its properties during transportation and handling. However, during transportation, it is necessary to preserve the complex properties that enable the biochar to be delivered to its destination in a usable form and used effectively for its intended purpose. The strength of modified biochar during transportation must meet the following requirements (GOST R 57016-2016): drop strength (SM) of at least 85%, and abrasion strength (DUr) of at least 80%. Biochar obtained using known methods does not possess the required properties, with drop strength less than 85% and abrasion strength less than 80%.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение модифицированного биоугля предназначенного для улучшения плодородия почв с микроэлементами и улучшенной транспортабельностью, пригодностью к процессу его перевозки, перемещению с сохранением свойств. The technical result of the claimed invention is the production of modified biochar intended for improving soil fertility with microelements and improved transportability, suitability for the process of its transportation, movement while maintaining its properties.

За счет обеспечения механической прочности гранул биоугля на сбрасывание более 85%, на истирание более 80 % при транспортировке сохраняется целостность и структура гранул с микроэлементами. By ensuring the mechanical strength of biochar granules against dropping of more than 85% and against abrasion of more than 80% during transportation, the integrity and structure of granules with microelements are maintained.

Технический результат достигается тем, что состав раствора связующего вещества для получения модифицированного биоугля для улучшения плодородия почв состоит из следующих компонентов, мас. %: The technical result is achieved in that the composition of the solution of the binder for obtaining modified biochar for improving soil fertility consists of the following components, wt. %:

азофоска - от 5 до 30 %;azofoska - from 5 to 30%;

карбамид - от 0,1 до 10 %;urea - from 0.1 to 10%;

декстрин - от 6 до 20 %;dextrin - from 6 to 20%;

вода - остальное. water is the rest.

Прочность получаемого модифицированного биоугля на сбрасывание составляет не менее 85 %, прочность на истирание не менее 80 %, что обеспечивает необходимые условия транспортировки и применения по назначению с достаточной эффективностью.The drop strength of the resulting modified biochar is at least 85%, and the abrasion strength is at least 80%, which ensures the necessary conditions for transportation and use for its intended purpose with sufficient efficiency.

В способе получения модифицированного биоугля для улучшения плодородия почв смешивают водный раствор связующего вещества, содержащего азофоску, карбамид, декстрин, с биоуглем, после чего гранулируют, причём биоуголь измельчают до размера менее 0,5 мм, смешивают измельченный биоуголь с полученным раствором связующего вещества в заданном соотношении, выбирая соотношение раствора связующего вещества и измельченного биоугля от 2 к 10 до 6 к 10, полученную смесь прессуют при давлении от 75 до 225 МПа и температуре от 16 до 100°C в гранулы или брикеты, которые высушивают при температуре от 16 до 160°C.In the method for producing modified biochar for improving soil fertility, an aqueous solution of a binder containing azophoska, urea, dextrin is mixed with biochar, after which it is granulated, wherein the biochar is crushed to a size of less than 0.5 mm, the crushed biochar is mixed with the resulting solution of the binder in a given ratio, choosing the ratio of the solution of the binder and crushed biochar from 2 to 10 to 6 to 10, the resulting mixture is pressed at a pressure of 75 to 225 MPa and a temperature of 16 to 100 °C into granules or briquettes, which are dried at a temperature of 16 to 160 °C.

Осуществление изобретения. Implementation of the invention.

Способ получения биоугля для улучшения плодородия почв относится к технологии получения гранулированного модифицированного биоугля. The method of obtaining biochar for improving soil fertility refers to the technology of obtaining granulated modified biochar.

Биоуголь предназначен для использования в качестве структурообразователя или улучшителя почвы, мелиоранта, выполняет функцию удобрения, и может применяться в сельском хозяйстве, предприятиях агропромышленного комплекса. Добавление модифицированного биоугля в почву позволяет повысить её плодородие, увеличить урожайность выращиваемых растений.Biochar is intended for use as a soil conditioner, soil improver, and ameliorant. It also functions as a fertilizer and can be used in agriculture and agro-industrial complexes. Adding modified biochar to soil improves its fertility and increases crop yields.

В способе получения модифицированного биоугля для улучшения плодородия почв смешивают водный раствор связующего вещества, содержащего азофоску, карбамид, декстрин, с биоуглем, после чего гранулируют, причём биоуголь измельчают до размера менее 0,5 мм, при температуре от 450 до 650°C, смешивают измельченный биоуголь с полученным раствором связующего вещества в заданном соотношении, оптимальное соотношение раствора связующего вещества и измельченного биоугля от (2:10) до (6:10), полученную смесь прессуют при давлении от 75 до 225 МПа и температуре от 16 до 100°C в гранулы или брикеты, которые высушивают при температуре от 16 до 160°C.In the method for obtaining modified biochar for improving soil fertility, an aqueous solution of a binder containing azophoska, urea, dextrin is mixed with biochar, after which it is granulated, wherein the biochar is crushed to a size of less than 0.5 mm, at a temperature of 450 to 650 °C, the crushed biochar is mixed with the resulting solution of the binder in a given ratio, the optimal ratio of the solution of the binder and crushed biochar is from (2:10) to (6:10), the resulting mixture is pressed at a pressure of 75 to 225 MPa and a temperature of 16 to 100 °C into granules or briquettes, which are dried at a temperature of 16 to 160 °C.

Состав раствора связующего вещества для получения модифицированного биоугля для улучшения плодородия почв состоит из следующих компонентов, мас. %: The composition of the binder solution for obtaining modified biochar for improving soil fertility consists of the following components, wt. %:

азофоска - от 5 до 30 %;azofoska - from 5 to 30%;

карбамид - от 0,1 до 10 %;urea - from 0.1 to 10%;

декстрин - от 6 до 20 %;dextrin - from 6 to 20%;

вода - остальное. water is the rest.

Раствор связующего вещества получают добавлением в воду указанных компонентов в заданном количестве % масс. The binder solution is obtained by adding the specified components to water in a given amount (% by weight).

Используют биоуголь полученный путём пиролиза из навоза, помета, скорлупы кедрового ореха, сосновых опилок.They use biochar obtained through pyrolysis from manure, droppings, pine nut shells, and pine sawdust.

Биоуголь измельчают при температуре от 450 до 650°C, до размера менее 0,5 мм, и смешивают с полученным раствором связующего вещества в заданном соотношении (например 3:2), при этом оптимальное соотношение раствора связующего вещества и измельченного биоугля от (2:10) до (6:10). Biochar is crushed at a temperature of 450 to 650°C to a size of less than 0.5 mm and mixed with the resulting binder solution in a given ratio (for example 3:2), while the optimal ratio of the binder solution and crushed biochar is from (2:10) to (6:10).

Полученную смесь прессуют при давлении от 75 до 225 МПа и температуре от 16 до 100°C в гранулы или брикеты, которые высушивают при температуре от 16 до 160°C.The resulting mixture is pressed at a pressure of 75 to 225 MPa and a temperature of 16 to 100°C into granules or briquettes, which are dried at a temperature of 16 to 160°C.

Минимальная температура прессования и сушки, равная 16°C, выбрана из соображения осуществления процесса в производственных помещениях, температура внутри которых согласно СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» не должна быть меньше 16°C.The minimum pressing and drying temperature of 16°C was chosen based on the fact that the process is carried out in production facilities, the temperature inside which, according to SanPiN 1.2.3685-21 “Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors for humans”, should not be less than 16°C.

Повышение температуры сушки свыше 160°C может привести к термической деструкции декстрина [Федосеев С.Д., Чернышев А.Б. Полукоксование и газификация твердого топлива. - М.: Гостоптехиздат, 1960], являющегося компонентом раствора связующего вещества, что приведет к разрушению гранулированного биоугля или его самовозгоранию. Как показано в работе [Tabakaev, R., Ibraeva, K., Astafev, A. et al. Pine nut shells of Siberian cedar as a resource for the high-strength smokeless fuel. Biomass Conv. Bioref. 14, 6737-6747 (2024). https://doi.org/10.1007/s13399-022-02820-7], на примере получения гранул бездымного топлива, увеличение доли декстрина свыше 15 % не приводит к повышению прочности гранул. При этом себестоимость брикетов значительно увеличивается.Increasing the drying temperature above 160°C can lead to thermal destruction of dextrin [Fedoseyev S.D., Chernyshev A.B. Semi-coking and gasification of solid fuel. - Moscow: Gostoptekhizdat, 1960], which is a component of the binder solution, which will lead to the destruction of granulated biochar or its spontaneous combustion. As shown in the work [Tabakaev, R., Ibraeva, K., Astafev, A. et al. Pine nut shells of Siberian cedar as a resource for the high-strength smokeless fuel. Biomass Conv. Bioref. 14, 6737-6747 (2024). https://doi.org/10.1007/s13399-022-02820-7], using the example of obtaining smokeless fuel granules, an increase in the proportion of dextrin above 15% does not lead to an increase in the strength of the granules. At the same time, the cost of briquettes increases significantly.

Температура пресования 100°C или менее, нагрев прессуемой смеси из связующего раствора и измельченного биоугля свыше 100°C нецелесообразен, так как приводит к испарению связующего раствора и, как следствие, увеличит себестоимость получаемого продукта.The pressing temperature is 100°C or less; heating the pressed mixture of the binder solution and crushed biochar above 100°C is impractical, as it leads to evaporation of the binder solution and, as a consequence, will increase the cost of the resulting product.

Способ обеспечивает получения биоугля обладающего достаточной прочностью (на истирание и сжатие) для транспортировки с сохранением свойств, содержащего в своем составе микроэлементы (фосфор, калий, кальций, магний, натрий), улучшающие рост растений. The method ensures the production of biochar with sufficient strength (to abrasion and compression) for transportation while maintaining its properties, containing microelements (phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sodium) that improve plant growth.

Микроэлементы (минеральные удобрения: фосфор, калий, кальций, магний, натрий) вводят в состав гранул биоугля на этапе формования связующего раствора - путем введения в воду декстрина в количестве от 6 до 20 %; как правило 12 % масс. с учётом допустимых отклонений. Microelements (mineral fertilizers: phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sodium) are introduced into the composition of biochar granules at the stage of forming the binder solution - by introducing dextrin into water in an amount of 6 to 20%; as a rule, 12% by weight, taking into account permissible deviations.

Прочность биоугля на сбрасывание (SM) составляет 85 % и более, прочность на истирание (DUr) 80 % и более.The shedding strength (SM) of biochar is 85% or more, and the abrasion strength (DUr) is 80% or more.

Получение модифицированного биоугля предназначенного для улучшения плодородия почв с улучшенной транспортабельностью, пригодностью к процессу его перевозки, перемещению с сохранением свойств. Production of modified biochar intended for improving soil fertility with improved transportability, suitability for the process of its transportation, and movement while maintaining its properties.

Добавление модифицированного биоугля, полученного на основе навоза с добавлением азофоски и мочевины, повышает урожайность выращивания пшеницы на 311 %. Добавление модифицированного биоугля, полученного на основе помета, с добавлением азофоски и мочевины, повышает урожайность выращивания пшеницы на 235 %. Adding modified biochar, produced from manure with the addition of azophoska and urea, increases wheat yields by 311%. Adding modified biochar, produced from manure with the addition of azophoska and urea, increases wheat yields by 235%.

Таблица №1. Эффективность использования биоугля.Table No. 1. Efficiency of biochar use.

No. ВариантOption Урожайность, /гаProductivity, /ha Прирост к контролю, %Increase in control, % 11 КонтрольControl 0,2420.242 00 22 Гранулированный биоуголь из пометаGranulated biochar from manure 0,8130.813 235%235% 33 Гранулированный биоуголь из навозаGranulated biochar from manure 0,9950.995 311%311%

Количество внесения биоугля в почву обычно находится в диапазоне от 10 до 30 т/га [Тюрина Е.А., Свиридов М.К., Нестерова О.В., Сакара Н.А. Бизнес-модель применения биоугля сельхозпроизводителями с учётом концепции LCA (Life Cycle Assessment) и углеродного следа // Известия Дальневосточного федерального университета. Экономика и управление. - 2022. - №. 4 (104). - С. 106-120; Попова А.Д., Семаль В.А., Брикманс А.В., Нестерова О.В., Колесникова Ю.А., Бовсун М.А. Применение биоугля как мелиоранта и его влияние на изменение физических свойств агропочв юга Приморского края // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2019. - №. 6 (176). - С. 57-63.]. При этом на дерново-подзолистых почвах высокая агрономическая эффективность как мелиоранта почвы достигается при фактическом внесении биоугля в дозе 10 т/га [Иванов А.И. Биоуголь в технологиях освоения закустаренной залежи // Материалы международного научного семинара «Биоуголь: свойства, применение в сельском хозяйстве, влияние на почвы, растения и окружающую среду» ФГБНУ АФИ, Санкт-Петербург, Россия, 08 декабря 2020 г. - С. 44-48].The amount of biochar applied to the soil is usually in the range from 10 to 30 t/ha [Tyurina E.A., Sviridov M.K., Nesterova O.V., Sakara N.A. Business model for the use of biochar by agricultural producers taking into account the concept of LCA (Life Cycle Assessment) and carbon footprint // Bulletin of the Far Eastern Federal University. Economics and Management. - 2022. - No. 4 (104). - P. 106-120; Popova A.D., Semal V.A., Brikmans A.V., Nesterova O.V., Kolesnikova Yu.A., Bovsun M.A. Use of biochar as an ameliorant and its impact on changes in the physical properties of agricultural soils in the south of Primorsky Krai // Bulletin of the Altai State Agrarian University. - 2019. - No. 6 (176). - P. 57-63.]. At the same time, on sod-podzolic soils, high agronomic efficiency as a soil ameliorator is achieved with the actual application of biochar at a dose of 10 t/ha [Ivanov A.I. Biochar in technologies for the development of bushy deposits // Proceedings of the international scientific seminar "Biochar: properties, application in agriculture, impact on soils, plants and the environment" FSBSI AFI, St. Petersburg, Russia, December 08, 2020. - P. 44-48].

Пример 1. Example 1.

Измельчают биоуголь, полученный при пиролизе помета при температуре 550°C, до размера фракции менее 0,5 мм. Получают раствор связующего вещества, смешивая компоненты в следующем соотношении:Biochar obtained by pyrolysis of manure at 550°C is ground to a particle size of less than 0.5 mm. A binder solution is obtained by mixing the components in the following ratio:

Азофоска - 5 %;Azofoska - 5%;

карбамид - 1,6 %;urea - 1.6%;

декстрин - 10,0 %;dextrin - 10.0%;

вода - остальное до 100%.water - the rest up to 100%.

Раствор связующего вещества смешивают с измельченным биоуглем в соотношении 5 к 10. Полученную смесь прессуют при давлении 150 МПа и температуре 20°C в цилиндрические биоугольные гранулы размером 15 мм × 10 мм, которые высушивают при температуре 60°C в течение 300 минут в сушильном шкафу ШС-160-02. Механическая прочность полученных биоугольных гранул на сбрасывание (SM) составила 99,5 %, прочность на истирание (DUr) - 93 %. За счет обеспечения механической прочности гранул при транспортировке сохраняется целостность и структура гранул с микроэлементами. После транспортировки биоугольные гранулы вносят в почву, которая находится в вегетационном сосуде с площадью сечения 0,045 м2, в следующей пропорции: 23 г биоугольных гранул на 2 кг почвы. Далее в вегетационный сосуд с почвой и биоугольными гранулами высаживают зерна яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в количестве 10 семян. Урожайность зерна мягкой яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в данном случае при пересчете на площадь вегетационного сосуда составляет не менее 0,81 т/га.The binder solution is mixed with crushed biochar in a ratio of 5 to 10. The resulting mixture is pressed at a pressure of 150 MPa and a temperature of 20°C into cylindrical biochar granules measuring 15 mm × 10 mm, which are dried at a temperature of 60°C for 300 minutes in an ШС-160-02 drying oven. The mechanical strength of the resulting biochar granules upon dropping (SM) was 99.5%, the abrasion strength (DUr) was 93%. By ensuring the mechanical strength of the granules during transportation, the integrity and structure of the granules with microelements are preserved. After transportation, the biochar granules are added to the soil, which is located in a vegetation vessel with a cross-sectional area of 0.045 m2 , in the following proportion: 23 g of biochar granules per 2 kg of soil. Next, 10 seeds of the Novosibirskaya-31 spring wheat variety are planted in a growing vessel containing soil and biochar pellets. The yield of Novosibirskaya-31 soft spring wheat, when calculated per growing vessel area, is at least 0.81 t/ha.

Урожайность зерна мягкой яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в аналогичных условиях без внесения биоугольных гранул при пересчете на площадь вегетационного сосуда составляет 0,25 т/га.The grain yield of soft spring wheat of the Novosibirskaya-31 variety under similar conditions without the addition of biochar granules, when recalculated per area of the vegetation vessel, is 0.25 t/ha.

Повышение урожайности выращивания яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» на 235%.Increasing the yield of spring wheat of the Novosibirskaya-31 variety by 235%.

Пример 2. Example 2.

Измельчают биоуголь, полученный при пиролизе навоза при температуре 600°C, до размера фракции менее 0,5 мм. Получают раствор связующего вещества, смешивая компоненты в следующем соотношении:Biochar obtained by pyrolysis of manure at 600°C is ground to a particle size of less than 0.5 mm. A binder solution is obtained by mixing the components in the following ratio:

Азофоска - 4,0 %;Azofoska - 4.0%;

карбамид - 1,8 %;urea - 1.8%;

декстрин - 12,0 %;dextrin - 12.0%;

вода - остальное до 100%.water - the rest up to 100%.

Раствор связующего вещества смешивают с измельченным биоуглем в соотношении 6:10. Полученную смесь прессуют при давлении 75 МПа и температуре 40°C в цилиндрические биоугольные гранулы размером 15 мм × 10 мм, которые высушивают при температуре 100°C в течение 120 минут в сушильном шкафу ШС-160-02. Механическая прочность полученных биоугольных гранул на сбрасывание (SM) составила 99,6 %, прочность на истирание (DUr) - 80 %. За счет обеспечения механической прочности гранул при транспортировке сохраняется целостность и структура гранул с микроэлементами. После транспортировки биоугольные гранулы вносят в почву, которая находится в вегетационном сосуде с площадью сечения 0,045 м2, в следующей пропорции: 30 г биоугольных гранул на 2 кг почвы. Далее в вегетационный сосуд с почвой и биоугольными гранулами высаживают зерна яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в количестве 10 семян. Урожайность зерна мягкой яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в данном случае при пересчете на площадь вегетационного сосуда составляет не менее 0,99 т/га.The binder solution is mixed with crushed biochar in a ratio of 6:10. The resulting mixture is pressed at a pressure of 75 MPa and a temperature of 40°C into cylindrical biochar granules measuring 15 mm × 10 mm, which are dried at a temperature of 100°C for 120 minutes in an ШС-160-02 drying oven. The mechanical strength of the resulting biochar granules upon dropping (SM) was 99.6%, the abrasion strength (DUr) was 80%. By ensuring the mechanical strength of the granules during transportation, the integrity and structure of the granules with microelements are preserved. After transportation, the biochar granules are added to the soil, which is located in a vegetation vessel with a cross-sectional area of 0.045 m2 , in the following proportion: 30 g of biochar granules per 2 kg of soil. Next, 10 seeds of the spring wheat variety "Novosibirskaya-31" are planted in a growing vessel with soil and biochar pellets. The yield of soft spring wheat of the "Novosibirskaya-31" variety in this case, when calculated per growing vessel area, is at least 0.99 t/ha.

Урожайность зерна мягкой яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в аналогичных условиях без внесения биоугольных гранул при пересчете на площадь вегетационного сосуда составляет 0,25 т/га.The grain yield of soft spring wheat of the Novosibirskaya-31 variety under similar conditions without the addition of biochar granules, when recalculated per area of the vegetation vessel, is 0.25 t/ha.

Повышение урожайности выращивания яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» на 311 %.Increasing the yield of spring wheat of the Novosibirskaya-31 variety by 311%.

Пример 3. Example 3.

Измельчают биоуголь, полученный при пиролизе помета при температуре 450°C, до размера фракции менее 0,5 мм. Получают раствор связующего вещества, смешивая компоненты в следующем соотношении:Biochar obtained by pyrolysis of manure at 450°C is ground to a particle size of less than 0.5 mm. A binder solution is obtained by mixing the components in the following ratio:

Азофоска - 0,5 %;Azofoska - 0.5%;

карбамид - 0,1 %;urea - 0.1%;

декстрин - 15 %;dextrin - 15%;

вода - остальное до 100%.water - the rest up to 100%.

Раствор связующего вещества смешивают с измельченным биоуглем в соотношении 4:10. Полученную смесь прессуют при давлении 120 МПа и температуре 60°C в цилиндрические биоугольные гранулы размером 15 мм × 10 мм, которые высушивают при температуре 160°C в течение 60 минут в сушильном шкафу ШС-160-02. Механическая прочность полученных биоугольных гранул на сбрасывание (SM) составила 99,5 %, прочность на истирание (DUr) - 95 %. За счет обеспечения механической прочности гранул при транспортировке сохраняется целостность и структура гранул с микроэлементами. После транспортировки биоугольные гранулы вносят в почву, которая находится в вегетационном сосуде с площадью сечения 0,045 м2, в следующей пропорции: 25 г биоугольных гранул на 2 кг почвы. Далее в вегетационный сосуд с почвой и биоугольными гранулами высаживают зерна яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в количестве 10 семян. Урожайность зерна мягкой яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в данном случае при пересчете на площадь вегетационного сосуда составляет не менее 0,27 т/га.The binder solution is mixed with crushed biochar in a ratio of 4:10. The resulting mixture is pressed at a pressure of 120 MPa and a temperature of 60°C into cylindrical biochar granules measuring 15 mm × 10 mm, which are dried at a temperature of 160°C for 60 minutes in an ШС-160-02 drying oven. The mechanical strength of the resulting biochar granules upon dropping (SM) was 99.5%, the abrasion strength (DUr) was 95%. By ensuring the mechanical strength of the granules during transportation, the integrity and structure of the granules with microelements are preserved. After transportation, the biochar granules are added to the soil, which is located in a vegetation vessel with a cross-sectional area of 0.045 m2 , in the following proportion: 25 g of biochar granules per 2 kg of soil. Next, 10 seeds of the Novosibirskaya-31 spring wheat variety are planted in a growing vessel containing soil and biochar pellets. The yield of Novosibirskaya-31 soft spring wheat, when calculated per growing vessel area, is at least 0.27 t/ha.

Урожайность зерна мягкой яровой пшеницы сорта «Новосибирская-31» в аналогичных условиях без внесения биоугольных гранул при пересчете на площадь вегетационного сосуда составляет 0,25 т/га.The grain yield of soft spring wheat of the Novosibirskaya-31 variety under similar conditions without the addition of biochar granules, when recalculated per area of the vegetation vessel, is 0.25 t/ha.

Увеличение урожайности находится в пределах погрешности, что указывает на неэффективность внесения биоугольных гранул такого состава.The increase in yield is within the margin of error, indicating the ineffectiveness of applying biochar granules of this composition.

Пример 4. Example 4.

Измельчают биоуголь, полученный при пиролизе ПОМЕТА при температуре 650°C, до размера фракции менее 0,5 мм. Получают раствор связующего вещества, смешивая компоненты в следующем соотношении:Biochar obtained by pyrolysis of litter at 650°C is ground to a particle size of less than 0.5 mm. A binder solution is obtained by mixing the components in the following ratio:

Азофоска - 30 %;Azofoska - 30%;

карбамид - 20 %;urea - 20%;

декстрин - 20 %;dextrin - 20%;

вода - остальное до 100%.water - the rest up to 100%.

Раствор связующего вещества смешивают с измельченным биоуглем в соотношении 10:10. Полученную смесь прессуют при давлении 150 МПа и температуре 20°C в цилиндрические биоугольные гранулы размером 15 мм × 10 мм, которые высушивают при температуре 100°C в течение 60 минут в сушильном шкафу ШС-160-02. Механическая прочность полученных биоугольных гранул на сбрасывание (SM) составила 99,5 %, прочность на истирание (DUr) - 89 %. Наглядно видно, что часть связующего выдавливается из пресс-формы, что свидетельствует о чрезмерном количестве связующего, что экономически нецелесообразно. Использование биоугольных гранул такого состава нецелесообразно в сельскохозяйственной деятельности из-за высокой себестоимости продукции.The binder solution is mixed with crushed biochar in a 10:10 ratio. The resulting mixture is pressed at a pressure of 150 MPa and a temperature of 20°C into cylindrical biochar granules measuring 15 mm × 10 mm, which are then dried at a temperature of 100°C for 60 minutes in an ШС-160-02 drying oven. The mechanical strength of the resulting biochar granules in terms of shedding (SM) was 99.5%, and the abrasion resistance (DUr) was 89%. It is clearly visible that some of the binder is squeezed out of the mold, indicating an excessive amount of binder, which is economically impractical. The use of biochar granules of this composition is impractical in agricultural activities due to the high cost of production.

Пример 5. Example 5.

Измельчают биоуголь, полученный при пиролизе скорлупы кедрового ореха при температуре 600°C, до размера фракции менее 0,5 мм. Получают раствор связующего вещества, смешивая компоненты в следующем соотношении:Biochar obtained by pyrolysis of pine nut shells at 600°C is ground to a particle size of less than 0.5 mm. A binder solution is obtained by mixing the components in the following ratio:

Азофоска - 4,3 %;Azofoska - 4.3%;

карбамид - 1,7 %;urea - 1.7%;

декстрин - 6 %;dextrin - 6%;

вода - остальное до 100%.water - the rest up to 100%.

Раствор связующего вещества смешивают с измельченным биоуглем в соотношении 1:10. Полученную смесь прессуют при давлении 200 МПа и температуре 30°C в цилиндрические биоугольные гранулы размером 15 мм × 10 мм, которые высушивают при температуре 100°C в течение 60 минут в сушильном шкафу ШС-160-02. Полученные биоугольные гранулы полностью разрушились при механических испытаниях на сбрасывание, что указывает на недостаточное количество связующего вещества при их получении.The binder solution is mixed with crushed biochar at a ratio of 1:10. The resulting mixture is pressed at a pressure of 200 MPa and a temperature of 30°C into cylindrical biochar granules measuring 15 mm × 10 mm, which are then dried at 100°C for 60 minutes in an ШС-160-02 drying oven. The resulting biochar granules completely disintegrated during mechanical drop tests, indicating an insufficient amount of binder during their production.

Пример 6. Измельчают биоуголь, полученный при пиролизе скорлупы кедрового ореха при температуре 500°C, до размера фракции менее 0,5 мм. Получают раствор связующего вещества, смешивая компоненты в следующем соотношении:Example 6. Biochar obtained by pyrolysis of pine nut shells at 500°C is ground to a particle size of less than 0.5 mm. A binder solution is obtained by mixing the components in the following ratio:

Азофоска - 4,3 %;Azofoska - 4.3%;

карбамид - 1,7 %;urea - 1.7%;

декстрин - 12 %;dextrin - 12%;

вода - остальное до 100%.water - the rest up to 100%.

Раствор связующего вещества смешивают с измельченным биоуглем в соотношении 4:10. Полученную смесь прессуют при давлении 30 МПа и температуре 50°C в цилиндрические биоугольные гранулы размером 15 мм × 10 мм. Получить брикеты не удается из-за недостаточного давления прессования.The binder solution is mixed with crushed biochar in a ratio of 4:10. The resulting mixture is pressed at a pressure of 30 MPa and a temperature of 50°C into cylindrical biochar granules measuring 15 mm × 10 mm. Briquettes cannot be produced due to insufficient pressing pressure.

Пример 7. Example 7.

Измельчают биоуголь, полученный при пиролизе сосновых опилок при температуре 500°C, до размера фракции менее 0,5 мм. Получают раствор связующего вещества, смешивая компоненты в следующем соотношении:Biochar obtained by pyrolysis of pine sawdust at 500°C is ground to a particle size of less than 0.5 mm. A binder solution is prepared by mixing the components in the following ratio:

Азофоска - 4,0 %;Azofoska - 4.0%;

карбамид - 5,0 %;urea - 5.0%;

декстрин - 8 %;dextrin - 8%;

вода - остальное до 100%.water - the rest up to 100%.

Раствор связующего вещества смешивают с измельченным биоуглем в соотношении 6:10. Полученную смесь прессуют при давлении 300 МПа и температуре 100°C в цилиндрические биоугольные гранулы размером 15 мм × 10 мм. Получить брикеты не удается из-за слишком высокого давления прессования, что приводит к выдавливанию связующего вещества из смеси.The binder solution is mixed with crushed biochar in a ratio of 6:10. The resulting mixture is pressed at a pressure of 300 MPa and a temperature of 100°C into cylindrical biochar granules measuring 15 mm × 10 mm. Briquettes cannot be produced due to excessive pressing pressure, which causes the binder to be squeezed out of the mixture.

Claims (2)

Состав раствора связующего вещества для получения модифицированного биоугля, состоящий из следующих компонентов, мас. %: The composition of the binder solution for obtaining modified biochar, consisting of the following components, wt. %: азофоскаazophoska от 0,5 до 30from 0.5 to 30 карбамидurea от 0,1 до 10from 0.1 to 10 декстринdextrin от 6 до 20from 6 to 20 водаwater остальноеrest
RU2025100739A 2025-01-16 Composition of the binding agent solution for obtaining modified biochar RU2849083C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2849083C1 true RU2849083C1 (en) 2025-10-22

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2015149790A (en) * 2014-11-20 2017-05-25 ТерраПауэр, ЭлЭлСи Carbonized Component Fuel Pellets
RU2698659C1 (en) * 2018-12-04 2019-08-28 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Method for granulation of biochar with immobilized microorganisms and granules obtained by said method
RU2720913C1 (en) * 2019-12-25 2020-05-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Method of obtaining fertilizer based on pyro-carbon, which contains microelement iodine, and fertilizer produced by said method
US10864492B2 (en) * 2014-10-01 2020-12-15 Carbon Technology Holdings, LLC Method for producing biochar aggregate particles
US20210188724A1 (en) * 2014-10-01 2021-06-24 Carbon Technology Holdings, LLC Biochar encased in a biodegradable material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10864492B2 (en) * 2014-10-01 2020-12-15 Carbon Technology Holdings, LLC Method for producing biochar aggregate particles
US20210188724A1 (en) * 2014-10-01 2021-06-24 Carbon Technology Holdings, LLC Biochar encased in a biodegradable material
RU2015149790A (en) * 2014-11-20 2017-05-25 ТерраПауэр, ЭлЭлСи Carbonized Component Fuel Pellets
RU2698659C1 (en) * 2018-12-04 2019-08-28 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Method for granulation of biochar with immobilized microorganisms and granules obtained by said method
RU2720913C1 (en) * 2019-12-25 2020-05-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Method of obtaining fertilizer based on pyro-carbon, which contains microelement iodine, and fertilizer produced by said method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101889400B1 (en) Method for manufacturing pellet type of slow releasing fertilizer using biochar and manure compost
CN102807459A (en) Blended facility vegetable field soil conditioner taking charcoal as matrix and preparation method thereof
CN104642026A (en) Production process for organic selenium-rich rice
CN102040434A (en) Method for producing compound microbial fertilizer by microbial inoculum packing method
WO2016181176A1 (en) Plant conditioner containing alginite and vericompost derivatives
RU2629215C1 (en) Fertiliser and method of its obtaining
CN106083246A (en) A kind of saline land greening special fertilizer and preparation, application process
CN100348553C (en) Method of preparing NPK composite fertilizer using straw ash
CN102040430A (en) Method for producing compound microbial fertilizer with insecticidal effect
CN1746138A (en) Production of long-effective ammonium bicarbonate composite fertilizer of vegetable
RU2849083C1 (en) Composition of the binding agent solution for obtaining modified biochar
RU2850687C1 (en) Method for obtaining modified biochar for improving soil fertility and composition of aqueous solution of binding agent for obtaining modified biochar
CN102442847A (en) Method for producing bio-organic fertilizer by using lignin organic granules
CN108658661A (en) Improve photosynthetic environment-friendly coated release fertilizer and preparation method thereof
RS20160702A1 (en) The procedure for obtaining of organic mineral fertilizer based on enriched chicken`s manure spreader with zeolite
CN107226757A (en) A kind of carbon enzyme functional compound fertilizer and preparation method thereof
Tolescu et al. Microencapsulated fertilizers for improvement of plant nutrition
CN107032875A (en) Acidproof, water conservation forestry chemical fertilizer and auxiliary agent
RU2794351C1 (en) Method for obtaining granulated fertilizer based on chicken manure and leonardite
CN112457097A (en) Special carbon-based fertilizer for potatoes and preparation method thereof
RU2729390C1 (en) Method of producing organic-mineral fertilizer
CN102442859A (en) Method for producing compound microbial fertilizer by using microbial inoculum osmotic adsorption method
WO2025023847A1 (en) Organic-mineral fertilizer
RU2676710C1 (en) Fertilizer and method for its obtaining
CN106365880A (en) Humic acid type fertilizer brick specially used for garden seedling trees, and application method of fertilizer brick