Научная статья на тему 'Получение удобрений из окисленных бурых углей и фосфатного сырья за-байкалья'

Получение удобрений из окисленных бурых углей и фосфатного сырья за-байкалья Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
365
66
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Золтоев Е. В., Батуев Б. Ц., Будаева А. Д.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотр
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Получение удобрений из окисленных бурых углей и фосфатного сырья за-байкалья»

------------------------------------ © Е.В. Золтоев, Б.Ц. Батуев,

А.Д. Будаева, 2009

Е.В. Золтоев, Б.Ц. Батуев, А.Д. Будаева

ПОЛУЧЕНИЕ УДОБРЕНИЙ ИЗ ОКИСЛЕННЫХ БУРЫХ УГЛЕЙ И ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ ЗАБАЙКАЛЬЯ

Отходы угледобывающих предприятий - окисленные угли, являются источником органического материала, необходимого для стабилизации гумусного состояния почв [1]. На территории Забайкалья сосредоточены значительные запасы окисленных углей с содержанием гуминовых кислот (ГК) до 80%, что делает их перспективными для переработки на органоминеральные удобрения. Ценным агрохимическим сырьем среди минеральных ресурсов Забайкалья являются апатиты Ошурковского месторождения, балансовые запасы которых составляют около 1 млрд т. Обогащение таких небогатых полезным компонентом фосфатных руд сопровождаются определенными технологическими и экономическими проблемами вследствие высокой стоимости получаемого концентрата. Кроме того, при переработке бедных руд образуется большое количество отходов, загрязняющих окружающую среду [2].

В сложившейся ситуации необходим поиск малоотходных, экологически чистых методов переработки природного угольного и фосфатного сырья. Одним из таких методов является механическая активация (МА) окисленных бурых углей с фосфатным сырьем в энергонагруженных измельчительных аппаратах, при которой повышается эффективность процесса по их переработке, отсутствуют выбросы в атмосферу и сточные воды [3].

Цель работы - определение оптимального режима МА окисленных углей и фосфатного сырья месторождений Забайкалья в мельницах центробежно-планетарного типа, установление влияния полученных фосфорных органоминеральных удобрений на плодородие каштановых почв сухостепной зоны Забайкалья.

Пробы окисленных углей для исследования отобраны из верхних наиболее окисленных пластов угольных месторождений Забайкалья: Гусиноозерского (Холбольджинский участок, пласт 48), Загустайского (Загустайский участок, Орхон-1) и Тункинского (Ахалинский участок). Технический состав углей и выход ГК, элементный состав углей определен по стандартным методикам [4].

Совместное измельчение фосфатных руд с окисленными бурыми углями в процессе МА значительно увеличивает содержание лимонно- и цитратно-растворимых форм фосфата, являющейся тестовой характеристикой не растворимых в воде удобрений. Содержания растворимых форм фосфора определено согласно методическим рекомендациям [5].

Экспериментальная часть

Результаты технического, элементного анализов и содержание ГК в пробах бурых углей месторождений Забайкалья приведены в табл. 1.

Данные, приведенные в табл. 1, указывают на существенные различия между образцами углей из верхних и нижних пластов. Значительный выход ГК наблюдается при содержании кислорода более 27%. Исследуемые угли характеризуются средней величиной зольности и небольшим содержанием серы.

Проведено исследование технологических параметров процесса получения органоминерального удобрения из окисленных углей и природного фосфатного сырья. В эксперименте использована планетарно-центробежная мельница типа АГО-2.

Тестом, характеризующим количество усвояемых растениями форм фосфата в исходных образцах и их увеличение после МА смесей, принято содержание Р2О5, растворимое в 2 %-м растворе лимонной кислоты, определяемое по стандартным методикам [5].

В табл. 2-4 представлены результаты МА, отражающие зависимость выхода растворимого Р2О5 от различных параметров. По данным табл. 2 видно, что соотношение уголь: апатитовый концентрат (у:ф) = 1:2 является наиболее оптимальным. При этом выход лимонорастворимого фосфора увеличивается почти вдвое (36,5 отн.%), по сравнению с активацией фосфатного сырья без окисленного угля.

71

Таблица 1

Технический и элементный состав бурых углей месторождений Забайкалья, %

Месторождение Пласт А- Vі" 8- (НА)" СЫТ Н# М*# О*чг

Гусино Нижний 4,5 14,5 40,5 0,5 7,6 73,0 5,1 1,7 19,7

озерское Верхний 9,2 16,6 44,6 0,5 75,4 67,1 3,1 1,3 28,0

Тункин Нижний 6,2 13,3 38,6 0,5 8,0 74,2 4,8 1,6 18,9

ское Верхний 10,3 17,0 42,6 0,5 70,1 68,3 2,9 1,2 27,1

Загустай Нижний 10,5 21,3 41,3 0,7 10,4 70,3 5,0 1,5 22,5

ское Верхний 14,2 25,0 43,5 0,7 40,0 67,2 3,7 1,2 27,2

Примечание: (НА)М - выход ГК на сухое беззольное топливо.

Таблица 2

Зависимость выхода растворимого Р2О5 от соотношения у:ф (время измельчения 15 мин, тнавески/тмел.тел -1/15)

Уголь: апатитовый концентрат

Содержание Р2О5 в смеси уголь:апатитовый концентрат

Р2О5 общ Р2О5 абс Р2О5 отн

2 1 12,6 3,5 27,7

1 :1 18,1 5,5 30,4

1 :2 23,3 8,5 36,5

1 :3 26,3 8,2 31,2

1 :6 30,1 8,0 26,5

1 :9 31,5 7,2 22,8

Контроль (без угля) 35,0 6,5 18,5

В табл. 3 представлена зависимость выхода растворимого Р2О5 от соотношения массы навески к массе мелющих тел. Оптимальным соотношением массы навески к массе мелющих тел можно выбрать - 1/15, с выходом растворимого Р2О5 - 36,5%. Оптимальное время МА составляет 15 мин. Дальнейшее увеличение времени обработки приводит к значительным относительным энергозатратам на процент увеличения выхода растворимого Р2О5.

В табл.4 приведена зависимость выхода растворимого Р2О5 от типа измельчительного устройства. Истирающе-ударное воздействие центробежно-планетарной мельницы АГО-2 позволяет увеличить вдвое выход растворимого Р2О5 по сравнению с виброизмельчителем ДРМ-75Т.

Результаты рентгенографического исследования полученного удобрения выявили уменьшение числа, снижение интенсивности, уширение пиков и рост фона после МА, что свидетельствует о

Таблица 3

Зависимость выхода растворимого Р2О5 от соотношения массы навески к массе мелющих тел (тнавески/тмел.тел) при различном времени МА (у:ф=1:2)

Соотношение Содержание Р2О5 в смеси уголь: апатитовый концентрат при раз-

тнавески/тмел.тел личном времени МА, отн. %

5 мин. 15 мин. 25 мин. 45 мин. 60 мин.

1/50 25,7 46,8 61,3 65,0 67,3

1/30 22,9 41,7 51,5 57,9 61,6

1/15 23,6 36,5 37,7 40,4 42,0

1/10 17,0 24,2 26,4 28,1 32,1

Таблица 4

Зависимость выхода растворимого Р2О5 (у:ф=1:2, тнавески/тмел.тел -1/50) от типа мельницы

Тип мельницы Время измельчения, мин. Содержание Р2О5 в смеси уголь:апатитовый концентрат, %

Р2О5 общ Р2О5 абс Р2О5 отн

АГО-2 5 23,3 6,0 25,7

15 23,5 11,0 46,8

25 23,3 14,3 61,3

ДРМ-75Т 5 23,5 5,0 21,3

15 23,2 6,0 25,8

25 23,5 6,7 28,5

нарушенности апатитовой структуры, появлении рентгеноаморфной фазы. За характерные приняты рефлексы с наибольшей интенсивностью пиков: 3, 45 А, дуплет 2,82-2,71 А и 1,94 А. Степень образования рентгеноаморфной фазы через 15 минут достигает 67,0-86, 5% (в зависимости от выбранного рефлекса).

Методом ИК-спектроскопии изучены изменения структуры минералов апатита в процессе активации. Анализ ИК-спектров апатитового концентрата (с добавкой угля) подвергнутого МА, свидетельствует о происшедших структурных нарушениях. Основная полоса поглощения с максимумом при 1060 см-1 и плечами 980 и 1090 см-1 уширяется, исчезает поглощение при 980 и 1090 см-1. Эти изменения указывают на существенные структурные нарушения в образцах апатита, влияющие на увеличение растворимой формы фосфора в процессе МА.

Предложена технологическая схема получения органоминерального удобрения (рисунок). Схема включает измельчение фосфатного сырья с окисленными бурыми углями в планетарных мельницах. Конечный продукт содержит до 9 % растворимого фосфора. Растительные культуры положительно отзываются на внесение полученного органоминерального удобрения. Данные, полученные в результате проведенных полевых испытаний, показывают, что внесение органоминеральных удобрений, имеющих состав уголь: апатитовый концентрат - 1:2, дает наибольшую прибавку урожая сухой массы стеблей редиса (0,15%) при 100 % всхожести семян.

Установлено, что прибавка сухой массы редиса при внесении органоминерального удобрения повышается с 32 до 34% от контрольного варианта в зависимости от обработанности посадочных семян 0,001% раствором гумата натрия (доза внесения удобрений -0,6 кг/м2). Эффект от внесения органоминерального удобрения под картофель в зависимости от дозы внесения неодинаков, и увеличивается с 18,6 до 39,7. При этом оптимальной является доза внесения удобрения в количестве 6 т/га.

Выводы

1. Определен оптимальный режим МА, включающий следующие условия: совместное сухое измельчение окисленного угля и апатитового концентрата при соотношении - 1:2, время механической обработки - 15 мин., соотношение массы навески к массе мелющих тел - 1:15. При этом выход растворимого Р2О5

Измельчение в планетарной мельнице (15 мин)

Органоминеральное удобрение

Схема получения органоминерального удобрения из окисленных бурых углей и фосфатного сырья месторождений Забайкалья

составляет 36,5%. Способ получения удобрения отличается экологической безопасностью - отсутствием выбросов в атмосферу и сточных вод.

2. Наработана опытная партия органоминерального удобрения и проведены полевые испытания. Отмечено положительное влияние органоминерального удобрения на урожайность овощных и зерновых культур, выраженное в прибавке урожая сухой массы редиса на 34%, клубней картофеля - на 39,7%.

--------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Корсунов В.М., Убугунов Л.Л., Бодоев Н.В., Золтоев Е.В., Хантургаева Г.И. Батуев Б.Ц. Комплексные удобрения на основе техногенного и природного сырья. Улан-Удэ:изд-во БНЦ СО РАН (Ассоц.член изд.Наука СО РАН),2002. 195 с.

2. Чайкина М.В. Механохимия природных и синтетических апатитов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 223 с.

3. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск: Наука, Сиб.отд-ние, 1986. 303 с.

4. ТайцЕ.М. Методы анализа и испытания углей. М.: Недра,1983.301 с.

5. Удобрения минеральные. ГОСТ 20851. М.: Госстандарт,!975. ЕШ

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------

Золтоев Е.В. - кандидат технических наук, доцент, ст. научный сотрудник,

Батуев Б.Ц. - инженер;

Будаева А.Д. - мл. научный сотрудник,

Байкальский институт природопользования СО РАН.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.