Изобретение относится к области технологии получения гуминовых веществ, и может использоватся для получения комплексного минерального удобрения из отходов угольных месторождений для нужд сельскохозяйственной области.
Гуминовые вещества являются высокоэффективным органоминеральным удобрением, обеспечивающим точное и хорошо прогнозируемое высокоэффективное действие на повышение урожайности, также широко использующиеся в других отраслях. Соли гуминовых кислот являются хорошим сорбентом и для роста растения, могут быть новым удобрением, которое получается из отходов угольного производства, накопившимся миллионными тонами на угольным месторождения в Таджикистане.
Основной существующей технологией получения гумуса является щелочная экстракция гумата из бурых углей, торфа и др., которая используется реактивной азотной кислотой. На сырьевом рынке эти химические реактивы стоят дорого, а также при подготовке сырья проводят тонкое измельчение, а это связано с большим расходом электроэнергии.
Из уровня техники известен способ заключающееся в том, что выделение гуматов аммония проводится при одновременном тонком активационном диспергировании перемешивании в присутствии 8% аммиака от массы сухого угля и при оптимальном соотношении уголь:жидкость = 1:8 при общем времени процесса 25-30 мин.
В качестве гуматсодержащего сырья используют землистый бурый уголь Александрийского месторождения с природной влажностью 50%, содержанием 15% золы и 70% гуминовых веществ на горючую массу угля. Необходимое качество диспергирования угля за минимальное время в указанных условиях достигается на мельнице-смесителе, разработанной в Могилевском машиностроительном институте [Патент RU 2015951, МПК: C05F 11/02 (1994)]. Способ получения безбалластного гумата аммония, включающий обработку землистого бурого угля водным раствором аммиака при одновременном тонком активационном диспергировании-перемешивании и последующее отделение жидкой фазы - раствора гумата аммония, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода гумата аммония, обработку землистого бурого угля осуществляют в течение 25 - 30 мин при соотношении твердой и жидкой фаз 1 : 8 в присутствии 8% аммиака от массы сухого угля, а отделение жидкой фазы осуществляют центрифугированием.
Недостатком данного способа можно считать использование большого объёма воды, загрязнение окружающей среды, использование химических реактивов щелочи и серной кислоты.
Целью предлагаемого изобретения является получения гуминовых веществ, более высокое извлечение основного полезного продукта из отходов углей, которое перерабатывается с производственными отходами кислоты и щелочи.
Сущность изобретения заключается в разработке гибкой безотходной технологии, то ест получения органоминеральных удобрений (ОМУ) из измельченных отходов переработки угля Фан-Ягноба или Шурабского месторождения, путем окисления серной или соляной или азотными кислотами которые являются также отходом Яванского цеха по производству серной кислоты и азотнотукового завода, а также отходов щелочного производства.
Результат предлагаемого изобретения достигается следующим способом получения: измельченные отходы угля окисляют азотной кислотой 50% концентрации, весом в соотношении равном 1:2 (угол:кислота) при температуре 35-45ºС с продолжительностью в 20-90 мин. По окончании процесса реакционную массу разделялют на твердую и жидкую фазу центрифугированием.
Твердая фаза содержит нитроуголь жидкая фаза содержит азотнокислотную вытяжку.
В твердой фазе в полученный нитроуголь добавляют щёлочь NaOH или КОН 10% концентрации весом в соотношении угля равном 1:15 (ОУ:щёлочь) при температуре 80ºС и кипятят в течение 30 мин и получают экстракт натрия или калия (в зависимости от использованного щелоча). Далее экстракт промывают 2 раза дистиллированной водой от кислот при соотношении Н2О:гумат = 2:1, отстаивают получают экстракт и шлам, далее определяют в ней зольность, влажность, органику и выход гуминовых и фульвокислот по ГОСТам (ГОСТ 11022-75, ГОСТ 11014-70 и ГОСТ 9517-76). Экстракт можно использовать как стимулятор роста растения или обработать дальше для получения гуминовой кислоты.
Для получения гуминовой кислоты в экстракт добавляют азотную кислоту 40% концентрации, отстаивают и получают гуминую кислоту. Оставшееся жидкость упаривают при температуре 105-110ºС, до состояния 20% остатка и охлаждают, фильтруют и получают нитрат калия или натрия (в зависимости от использованного щелоча).
В жидкой фазе основного этапа озотнокислотную вытяжку разлогают фосфоритом в течение 15 минут смешиванием и получают азотнокислотную пульпу. Далее в пульпу добавляют получений шлам от твёрдой фазы и сушат при температуре 105ºС продолжительностью 30-60 мин., и получают комплексный органоминеральное удобрение, что можно в гранулированным видом отправлять на использование.
Технологическая схема осуҳествления изобретения объясняется приложеннойавто Фигурой.
Общим для всех результатов является следующее: с повышением концентрации азотной кислоты, соотношения уголь, HNO3 и продолжительность окисления в продуктах растет, содержание водорастворимых и щелочерастворимых веществ, нитроугля, гуминовых и фульвокислот растут и потери оксидов азота, и зольность уменьшается. Зависимость содержания нитроугля и гуминовых кислот от концентрации азотной кислоты не носит прямолинейный характер. С ростом концентрации азотной кислоты с 30% до 50% влияние соотношения уголь: HNO3 на содержание нитроугля и гуминовых кислот усиливается.
Содержание азотной кислоты на фильтраты и промывные воды колеблется в пределах: 20,79 - 46,62, 3,46 -16,38%, соответственно. То есть, концен-
трация азотной кислоты снижается на 3,38 - 9,21%. Содержание органоминеральных удобрений (ОМУ) повышается более чем 77 %, а содержание гуминовых кислот (ГК) увеличивается более 10 раз в сравнении с исходным. Доминирующим показателем данной стадии является степень выделения азотной кислоты на газовую фазу и содержания гуминовых кислот в продуктах после окисления. Действительно, при низких концентрациях с снижением соотношения уголь:HNO3 от 1:0,5 до 1:2 содержание ГК увеличивается монотонно с повышением концентрации азотной кислоты его действие усиливается, а при условии концентрации азотной кислоты равной 50% и соотношения уголь:HNO3 - 1:2, достигает максимума.
В результате были получены стимуляторы роста растении и комплексные удобрения позволяющего получить ранний урожай из сельскохозяйственных культуры, повысить плодородие почвы и продуктивность пахотных земель, а также производить экспорта-ориентированные твердые гуминосодержащие комплексное удобрения в Республика Таджикистан.
Отличие предлагаемого способа получения гумата с отходами кислоты и отходом углей позволило бы увеличить выход основных продуктов с 62,44% до 83,27%, основного продукта гуминовых концентратов доходит от 62,44% до 83,27%, а выход получаемого из него органоминеральных удобрений доходит до 93,50%. Предлагаемая технология получения гуминовых веществ имеет большие преимущества по сравнению с существующим методом. Во-первых, использование всех компонентов для получения основных продуктов являются отходами производства, оставшееся отходы после получения выше указанных продуктов перерабатываются с заранее подготовленными обогащенными фосфоритами, в результате которого, получаем комплексного минеральное удобрение гуммафоса. Во-вторых, процесс дробления и измельчения не проводится. В-третьих, по данному методу происходит утилизация промотходов, что до настоящего времени не имеет аналогов в литературе по переработке технологии получения гуминовых веществ из отходов углей. Эти угольные отходы в настоящее время накопились сотни тысячами тонн и это оказывает пагубное влияние на экологию региона, что использование способа приводит к улучшению экологической обстановки в регионе.
