1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПРОЦЕССЕ

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПРОЦЕССЕ

1.1 Органические удобрения и их преимущество

Органические удобрения благотворно влияют на состав почвы, улучшают такие ее характеристики, как воздухо- и водопроницаемость, оказывают стабилизирующее действие на структуру почвы. Разлагаясь в земле, органические удобрения развивают гумусный слой почвы, чем значительно повышают ее плодородие и содержание в ней питательных веществ. Кроме того, внесение органических удобрений способствует регуляции биологических процессов в почве и активизирует деятельность почвенных микроорганизмов. В настоящее время в связи с экологизацией нашего сознания предпочтение отдается натуральным органическим удобрениям. Натуральные органические удобрения могут быть животного и растительного происхождения. В зависимости от происхождения органические удобрения различным образом воздействуют на почву животные оказывают большее влияние на ее химический состав, а растительные — на физические качества почвы. Однако большинство органических удобрений положительно влияют и на физические, и на химические свойства почвы, к тому же всегда есть возможность комбинировать несколько видов органических удобрений, сочетая их положительные свойства. Практически все органические удобрения являются полными, так как содержат азот, фосфор, калий, а также множество микроэлементов, витаминов и гормонов в доступной для растений форме. Среди органических удобрений животного происхождения ведущее место занимает навоз.

На долю органических и органоминеральных удобрений на сегодняшний день приходится порядка 2% от мирового объема производства (0.8 млн. тонн в весе действующих веществ или 12 млн. тонн в конечном весе) , однако доля удобрений этого класса растет с опережающими темпами.

Преимущества органических и органоминеральных удобрений состоит в том, что их выпуск не лимитируется ограниченностью ресурсов, которая все более сказывается при производстве традиционных минеральных удобрений. Наиболее дефицитным ресурсом в отрасли являются соли калия, добываемые в промышленных масштабах лишь в трех странах – Канаде, России и Республике Беларусь. Территориально более распространены, но так же физически ограничены и извлекаемые запасы природных фосфатов. Производство же минеральных азотных удобрений требует значительного расхода энергии и углеводородов (природного газа) в качестве источника водорода при синтезе аммиака, что в условиях резко подорожавших в последние годы энергоносителей приводит к опережающему повышению себестоимости и сокращению сбытовых возможностей.

В этих условиях перед производством комплексных органических удобрений открываются большие перспективы. Их сырьевым источником служат разнообразные отходы животноводства, в которых концентрируется значительная часть почвенных микроэлементов, вынесенных с полей при производстве кормовых культур, то есть посредством удобрений этого класса азот, фосфор и калий возвращаются в почву. Основным технологическим принципом при производстве данного класса удобрений являются процессы биохимической ферментации, протекающие при обычных температурах, а силу своей экзотермичности и способные обеспечивать само-разогрев реакционных резервуаров в холодный период года, то есть минимизируется потребление энергии. Основной объем энергии при производстве удобрений данного класса расходуется не на производство, а на достижение необходимой товарной формы – сушку, грануляцию и т.д., и соответствующий энерго-расход оказывается на порядок ниже, чем при традиционных химических технологиях.

Наконец, комплексные органические удобрения обладают рядом фундаментальных преимуществ при использовании, связанных с фиксацией азота, фосфора и калия в органических формах. При внесении этих удобрений исключены вымывание и иные виды потерь микроэлементов, которые растения не успевают усвоить. Поступившие в органические удобрения микроэлементы депонируются в плодородном слое почвы в составе нерастворимых гуминовых кислот и растворимых (но удерживаемых коллоидными связями) гуматов, и поступают в корни растений «по потребности», в результате расщепления гуматов на неорганические соли прикорневыми микроорганизмами и ферментами, выделяемыми корневой системой растений. Тем самым при внесении органических удобрений не требуется завышать норму внесения на 25-30% гарантированного вымывания, значительно улучшается экологическое состояние пашни, устраняются токсические эффекты для почвенной фауны.

Единственным недостатком комплексных органических удобрений является более низкая концентрация действующего вещества – в среднем 5-7% против 30-40% в массовых минеральных удобрениях. Однако увеличение затрат на транспортировку и внесение в условиях современных высокопроизводительных технических средств оказывается значительно ниже суммарной энергоемкости при производстве традиционных минеральных удобрений и не может рассматриваться в качестве источника экономических потерь.

Таким образом, производство комплексных органических и органоминеральных удобрений является востребованным и перспективным направлением, обладающим фундаментальными конкурентными преимуществами. Прогнозируется, что к 2016 г объем органических удобрений, получаемых с помощью промышленных технологий, возрастет до 2 млн. тонн в весе действующих веществ или 28 млн. тонн в конечном весе, а к 2025 г достигнет 5-7 млн. тонн в весе действующих веществ или 70-100 млн. тонн в конечном весе.

1.2 Перечень технологических операций

Удобрения вносят до посева (основное внесение), при посеве и посадке (припосевное внесение) и после посева и посадки (подкормка). При основном внесении удобрения разбрасывают по поверхности поля, а затем заделывают в почву при вспашке.

Органические удобрения могут вноситься навозоразбрасывателями. Современные агрегаты выполнены в форме вместительного кузова с трапециобразным днищем. Силовой частью является трактор, которым агрегатируют данный механизм. Масса органических удобрений может доходить до 20 тонн. Подача массы на разбрасыватель происходит посредством специальных напольных транспортеров, встроенных в днище кузова. Усиленное шасси не допускает уплотнение почвы. Также такие разбрасыватели, помимо прямого предназначения, можно использовать для перевозки сельскохозяйственных грузов.

По срокам внесения удобрения разделяют на основное (допосевное), с глубокой заделкой плугом или перекопкой на глубину штыка лопаты, припосевное, проводимое одновременно с посевом семян или посадкой рассады в лунки, рядки или гнезда, и подкормки (корневые, с заделкой в почву или без нее с последующим поливом, и внекорневые - опрыскивание растений слабыми растворами удобрений) - в период вегетации растений.

По способам внесения удобрения разделяют на разбросанное, без заделки или с заделкой на разную глубину, и локальное, в виде лент (специальными орудиями) в лунки, рядки или гнезда при посеве, посадке и при корневых подкормках.

Основное удобрение обеспечивает питание растений на протяжении всего периода его роста и развития. Его вносят осенью или весною в зависимости от почвенных и климатических условий, а также от особенностей удобряемой культуры и применяемых удобрений. В качестве основного вносится большая часть удобрения (питательных веществ) из общего количества, необходимого растениям.

Припосевное удобрение вносится при посеве семян или высадке рассады и обеспечивает питанием молодые растения в период, когда они еще не имеют мощной корневой системы и плохо могут использовать питательные вещества из почвы. Обычно используют минимальную дозу удобрения, чтобы избежать в почве (в районе молодых корней) высокой концентрации питательных веществ, которая может отрицательно сказаться на росте и развитии растений и прорастании семян. В качестве припосевного удобрения обычно используют суперфосфат или аммофос.

Подкормки позволяют усилить питание растений в определенные периоды их развития и ликвидировать недостаток какого-то микроэлемента. Овощные, плодовые и ягодные культуры подкармливают в определенные сроки в соответствии с отработанными или рекомендованными способами (технологиями) выращивания культур, сочетая, как правило, корневые и некорневые подкормки. Обычно порядок и методы их проведения приводятся в рекомендательной литературе по выращиванию отдельных видов и сортов растений.

Прямоточная технологическая схема внесения включает операции: погрузку в транспортно-технологические средства, транспортировку и распределение в поле поверхностным или внутри-почвенным способом, т. е. движение удобрения от места хранения до почвы идет без разрыва во времени, а это исключает необходимость в создании промежуточных площадок для хранения и последующую погрузку в распределительные средства. Однако для достижения высокой эффективности использования всего комплекса погрузочных, вспомогательных, транспортно-технологических средств при больших расстояниях транспортирования требуется значительное количество последних.

Для перевалочной схемы характерны доставка удобрений на край поля или в кучи на само поле транспортом общего назначения, последующая погрузка в распределители, которые перемещаются в пределах поля и вносят удобрения внутрипочвенно или на ее поверхность. При такой схеме возможно применение высокопроизводительного большегрузного транспорта, сокращение агротехнических сроков внесения удобрений, уменьшение потребности в специализированных распределителях. В этом случае наблюдается разрыв потока удобрений от места хранения до почвы во времени.

Разнообразие видов удобрений их состояний, концентрации обуславливает применение трех технологических схем внесения.

Перегрузочная технологическая схема от перевалочной отличается тем, что удобрения, доставленные на край поля или на само поле, из транспорта общего назначения перегружаются в технологическую емкость распределителя, после чего осуществляется их внесение. Здесь нет разрыва потока удобрений во времени, что исключает операцию погрузки удобрений в поле, но возникает негативное явление – взаимозависимость транспортных и распределительных средств, так называемая «жесткая» связь циклов одних и других технологических средств. Равенство циклов или их кратность в практике обеспечить трудно, кроме того, должно соблюдаться равенство грузоподъемностей. Это снижает эффективность применения перегрузочной схемы.

Перегрузка удобрений из транспортного средства в распределитель может осуществляться по ряду вариантов.

• применение полевой передвижной перегрузочной эстакады, на которую въезжает автосамосвал и перегружает в технологическую емкость распределителя удобрений;

• использование автосамосвалов с предварительным подъемом кузова;

• осуществлять распределение удобрений разбрасывателями с низко опускающимся кузовом.

Негативные последствия - «жесткая» связь, соблюдение равенства грузоподъемностей транспортного и распределительного средства могут быть устранены применением промежуточных полевых емкостей – перегрузчиков – компенсаторов, куда удобрения перегружают из транспортных средств, а затем загружают в распределители (возможна и самозагрузка).

При двухфазной технологической схеме распределение удобрений по полю осуществляется в два приема:

• раскладка куч удобрений на поле с предварительной ее разметкой, учитывающей дозу внесения, вес куч, ширину захвата машины, осуществляющую распределение удобрений на втором этапе;

• распределение удобрений по полю из куч.

1.3 Применяемая техника при разбрасывании органических удобрений

По способу внесения удобрений различают машины для основного внесения, припосевного внесения.

По способу агрегатирования ( Рисунок 1.1) разбрасыватели делятся на прицепные и полунавесные. У большинства машин рабочий орган состоит из двух барабанов, расположенных вертикально или горизонтально.

Обычно рабочим органам разбрасывателя органических удобрений приводят в движение от вала отбора мощности трактора через карданную передачу. Продольный транспортер днища кузова разбрасывателя изготавливают двухсторонним или односторонним конвейером с использованием якорной цепи и металлических планок. Скорость продольного конвейера регулируют с помощью кулисного механизма.

Рисунок 1.1 Классификация разбрасывателей ТОУ

Разбрасыватель РОУ-6 (рисунок 1.2) представляет собой двухосный полуприцеп, на раме которого установлен металлический кузов с надставными бортами 5. По дну кузова движется цепочно-планчатый питающий транспортер 1. Разбрасывающее устройство машины состоит из двух шнековых барабанов: измельчающего 2 и разбрасывающего 3, оси которых расположены горизонтально. Устройство установлено на месте заднего борта кузова и приво­дится в действие от ВОМ трактора. РОУ-6 оборудована также тор­мозной системой и системой электрооборудования, обеспечивающими безопасность работы.

Во время движения агрегата транспортер перемещает весь объем удобрений, находящихся в кузове, к разбрасывающему устройству. Барабаны, вращающиеся снизу вверх, воздействуют на весь слой удобрений. При этом зубья нижнего барабана интенсивно рыхлят удобрения и измельчают соломистые включения. Нижний барабан подает удобрения на верхний барабан. Последний, вращаясь с большей скоростью, подхватывает удобрения и разбрасывает их по поверхности поля. Вследствие того что шнековая навивка на барабане от центра расходится к его концам, ширина разброса удобрений значительно превышает ширину кузова. Кроме того, верхний барабан, отбрасывая лишние удобрения в кузов, обеспечивает частичное выравнивание слоя.

Рисунок 1.2 - Машина для внесения твердых органических удобрений РОУ-6:а-общий вид; б-привод транспортера;1-цепочно-планчтый транспортер; 2-измельчающий барабан; 3-разбрасывающий барабан; 4-защитный кожух передачи; 5-надставной борт кузова; 6- натяжное устройство; 7-шатун; 8-коромысло.

Грузоподъемность машины 6000 кг, рабочая ширина распределения удобрений 4...6 м, доза внесения 13,9-71,3 т/га, рабочая скорость 10 км/ч.

Навесной разбрасыватель органических удобрений РУН-15А (рисунок 1.3) предназначен для разбрасывании по поверхности поля органических удобрений и органоминеральных смесей из куч, ранее завезенных на поле самосвальными транспортными средствами и размещенных в определенном порядке.

Основные узлы РУН-15А: валкообразователь, механизм передней навески и разбрасывающий механизм.

Валкообразователь предназначен для формирования валка из куч при движении агрегата. Он состоит из боковин 1 рамы 12, опорных катков 11, проталкивателя 2 с силовым гидроцилиндром 3 и переключателем потока масла, проходного окна с заслонками. Валкообразователь присоединен к трактору двумя штангами 9 и двумя тягами 10. Штанги связаны шарнирно с валкователем и поперечным брусом 8, который жестко закреплен на лонжеронах рамы трактора. Тяги 10 шарнирно присоединены к раме механизма передней навески 4, которая неподвижно прикреплена к раме трактора.

Механизм навески 4, состоящий из рамы, рычага подъема и гидроцилиндра, служит для перевода валкообразователя из рабочего положения в транспортное и наоборот.

Разбрасывающим механизм кронштейнами присоединен сзади к механизму навески трактора. Он состоит из рамы, двух четырехлопастных метателей 6, опорных катков 7 и механизма привода метателей.

 

Рисунок 1.3 - Разбрасыватель органических удобрений РУН 15А: 1 – боковина;2 – проталкиватель; 3 – силовые гидроцилиндры; 4 – передняя навеска;5 - задняя навеска; 6 – четырехлопасные метатели; 7,11 – опорные катки;8 – поперечный брус;9 – штанга;10 –тяга;12 рама.

При движении агрегата валкообразователь захватывает и толкает кучу удобрений вперед. При этом часть их проходит через дозирующее окно, формируя непрерывный валок. В случае внесения влажных, соломистых и глыбистых органических удобрений для образования сплошного валка включают проталкиватель. Проталкиватель работает от гидросистемы трактора.

За трактором передняя плоскость корпуса разбрасывателя сгребает валок и направляет его в зону действия метателей. Лопасти метателей захватывают удобрения и разбрасывают их в обе стороны от направления движения агрегата. Такова технология внесения удобрений при формировании куч массой до 3 т. В случае большей массы куч вначале формируют из них валки, а затем разбрасывают удобрения или эти операции выполняют одновременно, разделяя кучи на два прохода агрегата.

Норму внесения регулируют подбором проходного сечения дозирующего окна. Проходное сечение изменяют при помощи двух горизонтальных и двух вертикальных заслонок. Высоту проходного окна от 0 до 40 см регулируют вертикальными заслонками, а его ширину от 28 до 70 см — горизонтальными заслонками.

Разбрасыватель РУП-15А позволяет вносить от 20 до 60 т удобрений на гектар. Агрегатируют его с тракторами класса тяги 30 кН.

Разбрасыватель ПРТ 10 (рисунок 1.4) предназначен для транспортировки и поверхностного внесения твёрдых органических удобрений (навоза, компоста, торфа), а также для перевозки различных сельскохозяйственных грузов. Представляет собой двухосный полуприцеп, состоящий из сварной рамы; кузова; трансмиссии; ходовой части типа «Тондем»; тормозной пневмосистемы; электрооборудования.

Разбрасыватель может вносить удобрения с нормами от 3 до 60 т/га. ПРТ-10 имеет кузов с комплектом надставных бортов и съемным задним бортом, цепочно-планчатый транспортер, разбрасывающее устройство, механизм привода рабочих органов, ходовую часть с тормозной системой и электрооборудование.

Рама машины сварная, состоит из двух лонжеронов, трех траверс и четырех поперечных опорных балок, на которых монтируется кузов. К раме приварены кронштейны запасного колеса, кронштейн ручного тормоза и скобы крепления трубок пневматической тормозной системы и электропроводов. Сзади рамы установлен буксировочный крюк автомобильного типа с амортизатором.

Передняя часть рамы заканчивается дышлом со сцепной петлей. На днище цельнометаллического кузова смонтирован цепочно-планчатый транспортер, состоящий из четырех цепей собранных в две ветви, на каждой из которых имеется по 28 скребков. Цепи сварные калиброванные; диаметр проволоки 13 мм. Каждая ветвь транспортера имеет отдельное регулировочное устройство. Разбрасывающее устройство состоит из двух барабанов: нижнего, измельчающего барабана и верхнего, разбрасывающего.

Рабочие органы разбрасывателя приводятся в действие от вала отбора мощности трактора через систему валов и коническо-цилиндрический двухступенчатый редуктор. В приводе предусмотрена регулировка скорости движения транспортера.

Ходовая часть прицепа состоит из рамы, тележки с балансирной подвеской в виде двух продольных полуэллиптических рессор и реактивных тяг и двух мостов с четырьмя колесами на пневматических шинах. Имеется одно запасное колесо с механической лебедкой, облегчающей его подъем и установку под раму прицепа. Тормоза колес колодочные с двумя независимыми один от другого приводами: пневматическим, действующим от пневматической системы трактора, и ручным механическим, используемым на стоянке.

Агрегатируется с трактором МТЗ 1221. Грузоподьёмность 11000 кг. Рабочая ширина распределения удобрений 5-8 м. Доза внесения 20-60 т/га

Рисунок 1.4- Полуприцеп-разбрасыватель органических удобрений ПРТ-10:

1 – борт; 2 – транспортер; 3 – звездочка натяжная; 4 – звездочка обводная; 5 – звездочка натяжная; 6 – разбрасыватель; 7 – электродвигатель; 8 – вал привода транспортера; 9 – транспортер; 10 – вал привода битеров; 11 – система тормозная; 12 – колесо со ступицей; 13 – вал задний;14 - вал промежуточный; 15 – вал передний; 16 – опора; 17 – рама; 18 – вал телескопический.