Технология и оборудование для производства гуминовых цеолитовых субстратов

1.

к.т.н. горный инженер, геотехнолог, гидрогеолог
Николай Дмитриевич Бычек (Россия. Астрахань)
Астрахань. тел. +7 927 586 3826 e-mail: sapropex@mail.ru
Технология и оборудование для производства гуминовых цеолитовых
субстратов
Гуминовые цеолитовые субстраты – это комплексные органо-минеральные удобрения или
почвоулучшители, сочетающие гуминовые кислоты (из торфа, бурого угля, сапропеля,
леонардита) и природный цеолит. Они улучшают структуру почвы, повышают
влагоемкость и сорбционную способность, обогащают грунт микроэлементами.
1. Основные этапы производства
1.1. Подготовка сырья
Цеолит (природный или модифицированный) – дробление, сушка, активация
(термическая или химическая).
Гуминовые компоненты (торф, бурый уголь, сапропель, леонардит) –
измельчение, экстракция гуминовых кислот (щелочной гидролиз).
Дополнительные добавки – микроэлементы, биопрепараты (например,
азотфиксирующие бактерии).
1.2. Смешивание компонентов
Пропорции зависят от назначения субстрата (например, 50–70% цеолита, 20–30%
гуминового концентрата, 5–10% добавок).
Гомогенизация в смесителях.
1.3. Гранулирование (опционально)
Для удобства применения субстрат может гранулироваться (экструзия,
прессование).
1.4. Сушка и фасовка
Снижение влажности до 10–15%.
Упаковка в мешки или биг-беги.
2. Оборудование для производства
Этап
Оборудование
Дробление
Щековые или молотковые дробилки, мельницы (для цеолита и
угля/торфа)

2.

Этап
Оборудование
Сушка
Барабанные или ленточные сушилки, сушильные камеры
Экстракция
Реакторы с мешалками (для щелочной обработки гуминовых
веществ)
Смешивание
Лопастные, шнековые или планетарные смесители
Гранулирование
Экструдеры, валковые прессы, грануляторы
Фасовка
Автоматические весовые дозаторы, упаковочные машины
3. Преимущества технологии
Экологичность – используются природные компоненты.
Универсальность – можно адаптировать под разные культуры и типы почв.
Экономичность – цеолит и гуминовые вещества доступны и дешевы.
4. Применение
Сельское хозяйство (удобрение, мелиорация засоленных почв).
Гидропоника и тепличные комплексы.
Рекультивация земель.
Производство можно организовать как на крупных заводах, так и в малых форматах
(мини-линии для фермерских хозяйств).
Наиболее емкая технологическая операция процесса – активация цеолита.
Активация цеолита: методы, оборудование и технологические нюансы
Природный цеолит обладает высокой пористостью и ионообменной способностью, но для
усиления его сорбционных и каталитических свойств применяют активацию –
физическую или химическую обработку. Рассмотрим основные методы и оборудование.
1. Виды активации цеолита
1.1. Термическая активация (прокаливание)
Цель: Удаление влаги и органических примесей, увеличение пористости.
Процесс:
Нагрев до 300–600°C (иногда выше) в печах.
Выдержка 1–3 часа в зависимости от типа цеолита.
Эффект:
Улучшается адсорбционная способность.
Устраняются летучие загрязнители.
Оборудование:

3.

Муфельные печи (для лабораторных и малых объемов).
Вращающиеся трубчатые печи (промышленные линии).
Печи кипящего слоя (для равномерного прогрева).
1.2. Химическая активация
Цель: Модификация поверхности, увеличение кислотности или щелочности, введение
дополнительных функциональных групп.
А) Кислотная обработка
Реагенты: HCl, H₂SO₄, HNO₃ (обычно 0.1–2 М растворы).
Процесс:
1. Промывка цеолита кислотой при 60–90°C (1–4 часа).
2. Нейтрализация и сушка.
Эффект: Удаление примесей (Ca, Mg, Fe), увеличение площади поверхности.
Оборудование:
Кислотостойкие реакторы с мешалками (из стекла, футерованные или
титановые).
Фильтр-прессы для отделения кислоты.
Б) Щелочная обработка
Реагенты: NaOH, KOH (1–5 М растворы).
Процесс:
1. Замачивание цеолита в щелочи при 80–100°C (1–3 часа).
2. Промывка водой до нейтрального pH.
Эффект: Частичное растворение алюмосиликатного каркаса, увеличение
пористости.
Оборудование:
Нержавеющие реакторы с термостатирующим кожухом.
В) Ионный обмен (модификация катионами)
Реагенты: Соли NH₄⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Ag⁺.
Процесс:
1. Пропитка цеолита раствором соли (например, NH₄Cl).
2. Сушка и термообработка для закрепления катионов.
Эффект: Изменение каталитических и антимикробных свойств.
Оборудование:
Магнитные мешалки с подогревом.
Центрифуги для отделения избытка раствора.
1.3. Механохимическая активация

4.

Цель: Измельчение и создание дефектов в кристаллической решетке.
Метод: Интенсивное помол в мельницах-активаторах.
Эффект: Увеличение реакционной способности.
Оборудование:
Планетарные мельницы.
Аттриторы.
Вибрационные мельницы.
2. Выбор метода активации в зависимости от применения
Применение цеолита
Рекомендуемый метод активации
Сорбция тяжелых металлов
Кислотная + термическая
Катализ
Ионный обмен (NH₄⁺ → H⁺) + прокаливание
Удобрения
Щелочная или минимальная термическая
Очистка воды
Ионный обмен (Ag⁺, Cu²⁺) + термообработка
3. Промышленные линии активации цеолита
Для крупного производства используют комбинированные установки, например:
1. Дробление → Кислотная промывка → Сушка → Термоактивация.
2. Щелочная обработка → Гранулирование → Прокаливание.
Пример оборудования:
Вращающаяся печь (для термической активации).
Каскадные реакторы (для химической обработки).
Ленточные сушилки (для удаления влаги).
4. Контроль качества активированного цеолита
BET-анализ (удельная поверхность).
Рентгенофазовый анализ (XRD) – сохранение кристаллической структуры.
ИК-спектроскопия – наличие функциональных групп.
Вывод
Активация цеолита позволяет значительно улучшить его свойства. В сельском хозяйстве
чаще применяют термическую и щелочную обработку, в промышленности
– кислотную и ионный обмен. Оборудование подбирается исходя из масштабов
производства и требуемых характеристик продукта.
Технология и рецептуры производства гуминовых цеолитовых субстратов
(Детализированный практический разбор с оборудованием и рецептами)

5.

1. Подготовка сырья
1.1. Цеолит
Требования:
Фракция 0.1–5 мм (для субстратов оптимально 1–3 мм).
Содержание клиноптилолита >70%.
Оборудование для подготовки:
Этап
Оборудование
Технические параметры
Дробление
Щековая дробилка
(например, СМД-108)
Производительность: 5–15 т/ч
Просеивание
Вибрационный грохот (ГИС-42)
Фракционирование на 2–3 класса
Активация
Вращающаяся печь (ПВТ-600)*
Температура: 350–450°C,
время: 1–2 ч
*Примечание: Для небольших производств подходят муфельные печи SNOL (30–100 л).
1.2. Гуминовые компоненты
Источники предпочтительные:
Торф (низинный, степень разложения >30%).
Бурый уголь (марка Б, зольность <25%).
Леонардит (содержание гуминовых кислот >50%).
Оборудование для экстракции:
Реактор с мешалкой (например, РОМ-1,2 из нержавеющей стали):
o Объем: 1–5 м³.
o Нагрев: термомасляный рубашечный.
Фильтр-пресс (например, ФПАКМ-25) для отделения гуминового экстракта.
Рецепт щелочной экстракции (на 1 тонну субстрата):
Компонент
Количество
Параметры обработки
Торф/уголь (измельченный)
200 кг
Фракция <0.5 мм
Вода
800 л
Температура 60–80°C
NaOH (10% раствор)
50 кг
pH 10–11, время 3–4 часа
2. Смешивание компонентов

6.

2.1. Базовые рецептуры
(Дозировка на 1 тонну готового субстрата)
Вариант 1: Универсальный почвоулучшитель
Компонент
%
Количество (кг)
Активированный цеолит
60%
600
Гуминовый концентрат*
25%
250
Биогумус
10%
100
Фосфоритная мука
5%
50
*Гуминовый концентрат: сухой остаток после выпаривания экстракта (влажность <15%).
Вариант 2: Антистрессовый субстрат для теплиц
Компонент
%
Количество (кг)
Цеолит (фракция 2–5 мм)
50%
500
Гумат калия (жидкий)
20%
200
Перлит
15%
150
Цинк/бор (микроэлементы)
1%
10
Вода (для увлажнения)
14%
140
2.2. Оборудование для смешивания
Лопастной смеситель СЛ-200 (объем 0.5–2 м³):
o Время смешивания: 10–15 мин.
o Мощность: 5.5 кВт.
Шнековый смеситель (для порошковых компонентов).
3. Гранулирование (опционально)
Цель: Удобство внесения, снижение пыления.
3.1. Рецептура связующего
Меласса (2–3% от массы смеси).
Лигносульфонаты (1–2%).
3.2. Оборудование

7.

Гранулятор ОГМ-1,5 (производительность 1.5 т/ч):
o Диаметр гранул: 3–6 мм.
o Влажность шихты: 12–15%.
Сушилка АС-3 (ленточная, температура 80–100°C).
4. Контроль качества
Параметры готового продукта:
Влажность: <15%.
pH: 6.0–7.5.
Содержание гуминовых кислот: >8%.
Лабораторное оборудование:
**pH-метр HI98103 (Hanna Instruments).
Спектрофотометр для анализа гуминовых веществ.
5. Пример мини-линии (производительность 500 кг/ч)
1.
2.
3.
4.
5.
Дробилка ДКУ-1 (измельчение угля/торфа).
Реактор РОМ-0,5 (экстракция гуминовых кислот).
Смеситель СЛ-100 (объем 100 л).
Сушилка ШБ-1 (шахтная, 50 кг/цикл).
Фасовочный автомат АФ-5 (мешки 5–25 кг).
Стоимость линии: ~1.2–2 млн руб. (без учета монтажа).
6. Важные нюансы
Для активации цеолита в полевых условиях можно использовать бочку с газовой
горелкой (температура контролируется пирометром).
Гуминовый экстракт можно сушить на вакуум-выпарных установках для
сохранения активности.
Биодобавки (например, Bacillus subtilis) вносятся в последнюю очередь при
температуре <40°C.
Адаптированные рецептуры гуминово-цеолитовых субстратов для различных
культур
Каждая культура имеет свои требования к pH, влагоемкости, содержанию микроэлементов
и структуре субстрата. Ниже приведены оптимизированные составы на основе цеолита
и гуминовых компонентов.
1. Виноград
Требования:
pH 6.0–7.0
Высокая воздухопроницаемость
Усиленное питание калием и кальцием

8.

Рецептура (на 1 тонну):
Компонент
%
Количество (кг)
Активированный цеолит (2–5 мм)
50%
500
Гумат калия (сухой)
15%
150
Биогумус
20%
200
Доломитовая мука (Ca, Mg)
10%
100
Калимагнезия (K, Mg)
5%
50
Дополнение:
Внести бор (0.1%) и цинк (0.05%) для профилактики хлороза.
2. Финиковые пальмы
Требования:
pH 7.0–8.0 (любят слабощелочную среду)
Высокая влагоемкость + дренаж
Магний и железо для профилактики пожелтения листьев
Рецептура (на 1 тонну):
Компонент
%
Количество (кг)
Цеолит (3–7 мм)
60%
600
Гуминовый экстракт торфа
10%
100
Песок (крупнозернистый)
15%
150
Вермикулит
10%
100
Сульфат магния (MgSO₄)
3%
30
Хелат железа (Fe-EDTA)
2%
20
3. Томаты
Требования:
pH 5.8–6.5
Высокое содержание фосфора и калия
Хорошая аэрация

9.

Рецептура (на 1 тонну):
Компонент
%
Количество (кг)
Цеолит (1–3 мм)
50%
500
Гумат натрия
10%
100
Биогумус
20%
200
Суперфосфат (P₂O₅)
10%
100
Древесная зола (K, Ca)
8%
80
Перлит (аэрация)
2%
20
Дополнение:
Добавить 0.05% молибдена для улучшения цветения.
4. Огурцы
Требования:
pH 6.0–6.8
Высокая влагоемкость
Азот в легкодоступной форме
Рецептура (на 1 тонну):
Компонент
%
Количество (кг)
Цеолит (1–3 мм)
40%
400
Гуминовый экстракт + биогумус
30%
300
Кокосовый субстрат
15%
150
Мочевина (N)
5%
50
Сульфат калия (K₂SO₄)
5%
50
Микроэлементы (B, Zn, Mn)
1%
10
5. Кофе (арабика/робуста)
Требования:
pH 5.5–6.5 (слабокислая среда)

10.

Высокое содержание органики
Магний и сера для аромата
Рецептура (на 1 тонну):
Компонент
%
Количество (кг)
Цеолит (2–5 мм)
40%
400
Компост (листовой перегной)
30%
300
Гумат калия
10%
100
Сульфат магния (MgSO₄)
10%
100
Костная мука (P, Ca)
8%
80
Торф верховой (кислый)
2%
20
6. Баклажаны и Перец
Требования:
pH 6.0–6.8
Высокое содержание калия и фосфора
Хороший дренаж
Рецептура (на 1 тонну):
Компонент
%
Количество (кг)
Цеолит (1–3 мм)
50%
500
Гумат калия
15%
150
Биогумус
20%
200
Суперфосфат (P₂O₅)
8%
80
Древесная зола (K)
5%
50
Перлит
2%
20
Дополнение:
Вывод
Добавить 0.1% бора для улучшения завязываемости плодов.

11.

Все рецептуры можно корректировать в зависимости от:
Типа почвы (песчаная/глинистая).
Способа выращивания (открытый грунт/теплица/гидропоника).
Фазы роста (рассада/цветение/плодоношение).
Для гидропоники лучше использовать гранулированный цеолит (4–8 мм) и снизить
долю органики.
Авторская технология и спецификация оборудования для малого бизнеса по производству
гуминовых цеолитовых субстратов предложена к.т.н. Николаем Дмитриевичем Бычеком
(Россия, Астрахань. e-mail: sapropex@mail.ru)
Технико-экономическое обоснование (ТЭО) производства гуминово-цеолитового
субстрата
Производительность: 500 кг/ч (3 т/смена, 60 т/мес. при 20 рабочих днях)
Фасовка: клапанные мешки по 15 кг с этикеткой
Регион: Центральный федеральный округ (ЦФО), Россия
1. Технологическая схема производства
1.1. Основные этапы
1. Подготовка сырья:
o Дробление цеолита и угля/торфа.
o Активация цеолита (термическая/химическая).
o Экстракция гуминовых кислот.
2. Смешивание компонентов по рецептуре.
3. Гранулирование (опционально).
4. Сушка (если влажность >15%).
5. Фасовка в мешки + нанесение этикетки.
1.2. Оборудование (линия 500 кг/ч)
Этап
Оборудование
Модель
Цена
(руб)
Дробление
Щековая дробилка
ДКУ-1М
250 000
Просеивание
Вибрационный грохот
ГИС-32
180 000
Сушка/активация
Барабанная сушилка
СБ-1,5
400 000
Экстракция
гуминов
Реактор с мешалкой
РОМ-0,5 (500 л)
350 000
Смешивание
Лопастной смеситель
СЛ-200
220 000
Гранулирование
Гранулятор ОГМ-0,8
ОГМ-0,8
600 000

12.

Этап
Оборудование
Модель
Цена
(руб)
Фасовка
Фасовочный автомат
АФ-15 (клапанные
мешки)
500 000
Этикетировщик
Полуавтоматический
этикетировщик
ПЭ-2
150 000
2 650
000
Итого
2. Расчет себестоимости (на 1 тонну субстрата)
2.1. Сырье и материалы
Компонент
Расход (кг/т)
Цена (руб/кг)
Сумма (руб/т)
Цеолит
600
5
3 000
Торф/бурый уголь
200
8
1 600
Гумат калия
100
50
5 000
Биогумус
50
20
1 000
Микроэлементы
10
200
2 000
Мешки (15 кг)
67 шт./т
15
1 005
Этикетки
67 шт./т
2
134
Итого
13 739
2.2. Энергозатраты
Ресурс
Расход
Тариф (руб)
Сумма (руб/т)
Электроэнергия
50 кВт·ч/т
6
300
Газ (сушка)
10 м³/т
8
80
Вода
0.5 м³/т
40
20
Итого
2.3. Трудовые затраты
400

13.

Персонал
Кол-во
З/п (руб/мес)
На 1 т (руб)
Оператор линии
2
45 000
150
Упаковщик
1
35 000
117
Грузчик
1
30 000
100
Итого
367
2.4. Амортизация и прочие расходы
Статья
Сумма (руб/т)
Амортизация (5 лет)
100
Ремонт оборудования
50
Транспортные расходы
200
Итого
350
2.5. Итоговая себестоимость
Статья
Сумма (руб/т)
Сырье и материалы
13 739
Энергозатраты
400
Зарплата
367
Амортизация и прочие
350
Полная себестоимость
14 856
3. Финансовые расчеты
3.1. Выручка
Оптовая цена субстрата: 30 000 руб/т (2 000 руб/мешок 15 кг).
Месячная выручка (60 т): 1 800 000 руб.
3.2. Прибыль

14.

Показатель
Сумма (руб/мес)
Выручка
1 800 000
Себестоимость
891 360 (14 856×60)
Прибыль до налогов
908 640
Налог (УСН 15%)
136 296
Чистая прибыль
772 344
3.3. Окупаемость
Стартовые инвестиции: ~4 000 000 руб (оборудование + монтаж + сырье).
Срок окупаемости: 5–6 месяцев.
4. Риски и рекомендации
4.1. Риски
Сезонность спроса (пик – весна/осень).
Конкуренция (нужна агрессивная маркетинговая стратегия).
Рост цен на сырье (цеолит, гуматы).
4.2. Рекомендации
Сертификация (добровольная сертификация как органического удобрения).
Партнерство с сельхозпредприятиями ЦФО.
Расширение ассортимента (специализированные субстраты под культуры).
Вывод
Производство гуминово-цеолитового субстрата в ЦФО рентабельно при условии:
Загрузки линии от 60 т/мес.
Оптовых продаж по цене от 25 000 руб/т.
Контроля себестоимости (особенно сырья).
Для старта можно начать с мини-линии (250 кг/ч) и постепенно масштабироваться.
Бизнес-план производства гуминово-цеолитового субстрата в Волгограде (Россия)
Производительность: 500 кг/ч (~60 т/мес)
Фасовка: мешки по 15 кг с этикеткой
Целевой рынок: фермеры, тепличные хозяйства, садоводы ЮФО и ЦФО
1. Анализ рынка Волгограда и области
1.1. Потенциальные клиенты

15.

Сельхозпредприятия:
o Теплицы (томаты, огурцы) – Агрохолдинг "Волгоградский", КФХ
"Зеленый дом".
o Виноградники (Волгоградская область – >10 тыс. га виноградников).
Магазины для садоводов: "Дачник", "Агротех", "Зеленая грядка".
Онлайн-продажи: Wildberries, Ozon, собственный сайт.
1.2. Конкуренция
Основные конкуренты:
o "Фаско" (Москва) – цена 35–50 руб/кг.
o "Буйские удобрения" – 30–45 руб/кг.
Преимущества нашего продукта:
o Локальное производство (экономия на логистике).
o Натуральный состав (цеолит + гумус).
2. Инвестиции и стартовые затраты
2.1. Оборудование (цена с доставкой в Волгоград)
Оборудование
Модель
Цена (руб)
Дробилка
ДКУ-1М
280 000
Грохот
ГИС-32
200 000
Сушилка
СБ-1,5
450 000
Реактор для экстракции
РОМ-0,5
400 000
Смеситель
СЛ-200
250 000
Гранулятор
ОГМ-0,8
700 000
Фасовочный автомат
АФ-15
550 000
Этикетировщик
ПЭ-2
180 000
Итого
3 010 000
2.2. Дополнительные расходы
Статья
Сумма (руб)
Доставка и монтаж
300 000
Регистрация ИП/ООО
20 000

16.

Статья
Сумма (руб)
Аренда цеха (200 м²)
100 000/мес
Первая закупка сырья
500 000
Реклама и маркетинг
150 000
Итого
1 070 000
Общие стартовые инвестиции: 4 080 000 руб.
3. Себестоимость и ценообразование
3.1. Расчет себестоимости 1 тонны
Статья
Затраты (руб/т)
Сырье (цеолит, гумус и др.)
13 739
Электроэнергия (50 кВт·ч)
300
Газ (10 м³)
80
Зарплата
367
Аренда, амортизация
450
Итого
14 936
3.2. Цены и прибыль
Оптовая цена: 25 000 руб/т (1 667 руб/мешок 15 кг).
Розничная цена: 40 000 руб/т (2 666 руб/мешок).
Маржинальность: 40–60%.
Ежемесячные финансовые показатели:
Показатель
Сумма (руб)
Выручка (60 т оптом)
1 500 000
Себестоимость
896 160
Прибыль до налогов
603 840
Налог (УСН 15%)
90 576

17.

Показатель
Сумма (руб)
Чистая прибыль
513 264
Срок окупаемости: 8–10 месяцев.
4. План продаж
4.1. Каналы сбыта
1. Опт:
Сельхозпредприятия Волгоградской области.
Дистрибьюторы в Ростов-на-Дону, Краснодар, Воронеж.
2. Розница:
o Садовые магазины Волгограда.
o Маркетплейсы (Wildberries, Ozon).
3. Собственный сайт с доставкой по ЮФО.
o
o
4.2. Продвижение
Реклама в Telegram и ВКонтакте (таргет на дачников).
Участие в агровыставках (например, "Агрофорум Юга").
Партнерство с виноградниками (скидки при опте от 10 т).
5. Производственные риски и их минимизация
Риск
Решение
Сезонный спрос
Создание запасов, скидки в межсезонье
Рост цен на цеолит
Долгосрочные контракты с поставщиками
Конкуренция с "Фаско"
Акцент на экологичность и локальность
6. Готовые рецептуры под культуры Волгоградской области
6.1. Для винограда (как у "Волгоградского виноградника")
Цеолит (50%) + гумат калия (20%) + доломитовая мука (15%) + микроэлементы (B,
Zn).
6.2. Для томатов (тепличные хозяйства)
Цеолит (40%) + биогумус (30%) + суперфосфат (10%) + перлит (10%).
7. Вывод
Производство в Волгограде рентабельно благодаря:

18.

Доступности сырья (цеолит из Кавказа, уголь – Донбасс).
Высокому спросу на органические удобрения в ЮФО.
Низкой конкуренции среди локальных производителей.
Старт: Закупка оборудования → пробная партия (10 т) → переговоры с тепличными
хозяйствами.
Для запуска можно привлечь грант "Агростартап" (до 5 млн. руб).