CC BY
283
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Получение гуминового органоминерального удобрения
из бурого угля Ермагамбет Б. Т.1, Нургалиев Н. У.2, Касенова Ж. М.3, Зикирина А. М.4, Холод А. В.5
1Ермагамбет Болат Толеуханулы / Yermagambet ВоШ То1еи^апи1у - доктор химических наук,
профессор, директор;
2Нургалиев Нуркен Утеуович /Nurgaliyev Ми^еп Uteuovich - кандидат химических наук,
ведущий научный сотрудник; 3Касенова Жанар Муратбековна / Kassenova Zhanar Muratbekovna - магистр техники и технологии, заместитель директора, Институт химии угля и технологии;
4Зикирина Айнур Мухаметжановна / Zikirina AinurMukhametzhanovna - магистр физических
наук, преподаватель,
кафедра химии и физики, факультет компьютерных систем и программного обеспечения, Агротехнический университет им. С. Сейфуллина;
5Холод Андрей Владимирович /Kholod А^геу Vladmirovich - бакалавр техники и технологии,
младший научный сотрудник, Институт химии угля и технологии, г. Астана, Республика Казахстан
Аннотация: в статье описан метод получения жидкого гуминового органоминерального удобрения из бурого угля месторождения Майкубен. Способ состоит в предварительной экстракции углеводородного сырья водным раствором калийной щелочи, с последующей подачей на полученную суспензию воздуха и ультразвукового излучения. Выход свободных гуминовых кислот (на аналитическое состояние) составил 87%.
Ключевые слова: гуминовое органоминеральное удобрение, гуминовые кислоты, бурый уголь, калийная щелочь, ультразвуковое излучение.
Гуминовые удобрения имеют высокое содержание гуминовых кислот и фульвокислот, и в связи с этим оказывают комплексное воздействие на почву, улучшая ее физические, химические и биологические свойства [1]. Также они выполняют протекторную функцию, связывая тяжелые металлы, радионуклиды и органические токсиканты, препятствуя их попаданию в растения. Гуминовые удобрения способствуют их более активному росту и развитию. Обработка гуминовыми удобрениями улучшает развитие корневой системы, закрепляя растения в почве, повышая устойчивость к сильным ветрам, смыву в результате обильного выпадения осадков и эрозионным процессам [2]. Развитие корневой системы интенсифицирует поглощение растением влаги и кислорода, а также почвенное питание. В результате применения гуминового удобрения в корневой системе активизируется синтез аминокислот, сахаров, витаминов и органических кислот, усиливается обмен веществ между корнями и почвой. Выделяемые корнями органические кислоты (угольная, яблочная и др.) активно воздействуют на почву, увеличивая доступность питательных веществ и микроэлементов [3].
Как известно, источниками гуминовых веществ являются торф, сопрапель, донный ил, некоторые виды каменного и бурого углей. В бурых углях содержится от 4,5 до 50% гуминовых веществ в расчете на органическую массу угля (ОМУ). Считается, что с содержанием гуминовой кислоты не менее 30% на ОМУ угли пригодны для получения из них качественных гуминовых удобрений.
Агрохимическая ценность угля зависит от органического состава угля (гуминовые и фульвокислоты), а также содержания азота. Однако исходный уголь нельзя использовать как удобрение, вследствие малой доступности органического вещества.
14
В качестве активаторов органического вещества угля обычно используют водные щелочи (калия, натрия), которые извлекают гуминовые вещества в виде водорастворимых гуматов.
Целью настоящей работы является получение высококонцентрированного гуминового органоминерального удобрения из бурого угля месторождения Майкубен. Опытная партия удобрения была получена в ТОО «Институт химии угля и технологии» (г. Астана). Данный способ основан на совместном воздействии ультразвукового излучения и воздуха на гуматсодержащие вещества (водный раствор едкого калия и угля).
Перед проведением синтеза гуминового удобрения проводили предварительную экстракцию гуматсодержащих веществ. Для этого в рабочую емкость 4 (рис. 1) с установленным по замкнутому контуру ультразвуковым реактором (диспергатором) проточного типа 1, и прокачивающим насосом 3 заливали дистиллированную воду. Порционно добавляли калийную щелочь КОН, и периодически перемешивая с помощью мешалки 2, полностью растворяли, доводя рН раствора едкого калия не менее 12. После этого в емкость со щелочным раствором засыпали измельченный бурый уголь в воздушно-сухом состоянии с размерами частиц до 0,3 мм. Перемешивали полученную суспензию и проводили ее выдержку в течение 24 часа с периодическим перемешиванием. Далее в суспензию подавали воздух под давлением 2-105 Па и включали насос прокачки, ультразвуковой реактор и осуществляли циклическую ультразвуковую обработку суспензии, обеспечивающем нагрев смеси до температуры не более 70°С. После такой обработки смесь преобразуется в однородную суспензию с рН 9-11. Полученный продукт перекачивали в промежуточную емкость и давали ему отстояться не менее 60 минут, после чего добавляли азот- и фосфорсодержащие вещества (мочевина, ортофосфорная кислота) нужной концентрации.
Рис. 1. Установка по производству гуминовыхудобрений:
1 — реактор ультразвуковой с источником питания; 2 — мешалка с мотор-редуктором;
3 — насос винтовой; 4 — рабочая емкость; 5 — шкаф управления; 6 — основание
В полученном (вышеуказанным способом) гуминовом органоминеральном удобрении содержание свободных гуминовых кислот определяли в соответствии с ГОСТ 9517. Сущность метода заключается в однократной экстракции гуминовых кислот из аналитической пробы угля после удаления битумов 1%-ным раствором гидроксида натрия при нагревании, последующем осаждении гуминовых кислот избытком соляной кислоты и определении массы полученного осадка [4]. Выход свободных гуминовых кислот составил (на аналитическое состояние) 87%.
Данная технология является эффективной и обладает низкой энергоемкостью (по затратам исходных веществ, материалов, электрической энергии). Ультразвуковое диспергирование позволяет получать высокодисперсные (средний размер частиц -микроны и доли микрон), однородные и химически чистые смеси (суспензии)
15
твердых частиц в жидкостях. При дополнительном воздействии воздуха на суспензию происходит повышение степени ее окисления и соответственно увеличивается выход гуминовых кислот. В процессе получения гуминовых удобрений не используется дополнительное энергетически затратное оборудование (печь, сушильный шкаф и др.) для нагрева суспензии, так как ее нагрев осуществляется под действием мощного ультразвукового излучения.
Литература
1. Гришина Л. А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. М.: Издательство Московского университета, 1986. 242 с.
2. Денисюк Е. А., Кузнецова И. А., Митрофанов Р. А. Технологии получения гуминовых веществ // Вестник НГИЭИ, 2014. № 2 (33). С. 66-79.
3. Мотовилова Л. В. Гуматы - экологически чистые стимуляторы роста и развития растений. М.: Колос, 2001. 105 с.
4. ГОСТ 9517-94. Топливо твердое. Методы определения выхода гуминовых кислот. Дата введения 1997-01-01.
Основные подходы к повышению надежности сильноточных
источников питания Ладик А. В.
Ладик Александр Викторович /Ladik Alexander Viktorovich - аспирант, кафедра промышленной электроники, факультет радиоэлектроники и информатики, Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева,
г. Рыбинск
Аннотация: в статье анализируются основные причины выхода из строя мощных источников питания. Также в статье сравниваются характеристики элементов одного из узлов источников питания.
Ключевые слова: источники питания, IGBT, MOSFET, надежность.
Источники электропитания являются неотъемлемой частью радиотехнических устройств, к которым предъявляется целый ряд требований, одно из которых его габаритные размеры, а точнее большие мощности при малых габаритных размерах. Поэтому проблема создания миниатюрного, легкого и надежного устройства электропитания с хорошими технико-экономическими показателями является важной и актуальной, но, несмотря на очевидные достижения в последние годы в развитии электронных и электротехнических компонентов, в силовой электронике существуют серьезные проблемы по обеспечению надежности. Несмотря на общее улучшение качества продукции, благодаря внедрению систем управления, на основе стандартов серии ISO9000, реальная надежность силовых устройств улучшается более медленно. Проведем анализ факторов влияющих на надежность источника питания.
Увеличению надежности работы источника питания, далее ИП, способствует работа его элементов в слабонагруженном режиме. На практике считается, что наиболее оптимальным является выбор значения коэффициента нагрузки схемного элемента в интервале 0,5 - 0,8. То есть, наиболее эффективным путем повышения надежности ИП являются достаточные запасы электрической прочности изоляции и высокая нагрузочная способность элементов схемы в экстремальных условиях эксплуатации. Естественно это сказывается на схемотехнике источника и на его габаритах. При конструировании ИП в качестве силовых элементов ранее
