CC BY
20<<ШУШетиМ~^®У©Ма1>#Щ14)),2©1]9 / TECHNICAL SCIENCE
27
TECHNICAL SCIENCE
УДК 67.08
Герайбейли С.А.
старший лаборант, диссертант факультета «Химическая технология» Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10263 РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ОТХОДОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Geraybeyli S.A.
Azerbaijan State University Oil and Industry
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY FOR IMPROVING SOIL FERTILITY USING WASTE
MINERALS
Аннотация.
Основная цель данной статьи заключается в разработке технологии восстановления, потерявших свою плодородность, засоленных, окаменелых, и превратившихся в болота, почв, путем добавления смеси шлака, образующегося в ходе сжигания твердых бытовых отходов, шлама, образующегося при разработке нефтяных скважин, и богатой калием, калий-оксидной фонолитовой породы, обработанную отработанной 5-10%-ной НNОз-ной кислотой. Было установлено, что из 100 гр. шлака, образующегося в ходе сгорания твердых бытовых отходов, 50-60 гр. нефтезабойного шлама с добавлением 10-20 гр. фо-нолитовой породы, возможно получение органо-минерального комплексного удобрения, обогащенного макро- и микроэлементами, в особенности, калием и азотом.
Abstract.
The main purpose of this article is to develop a technology of recovery, lost their fertility, saline, fossilized, and turned into swamps, soils, by adding a mixture of slag formed during the combustion of solid waste, sludge formed during the development of oil wells, and rich in potassium, potassium-oxide phonolite rock, treated with spent 5-10% НЫОз acid. It was found that out of 100 gr. slag formed during the combustion of solid waste, 50-60 g. oilfield slurry with 10-20 g. phonolite rock, it is possible to obtain organo-mineral complex fertilizer enriched with macro-and microelements, especially potassium and nitrogen.
Ключевые слова: шлак, шлам, фосфорит, концентрат, фонолитовая порода.
Key words: slag, sludge, phosphorite, concentrate, phonolite rock.
Современный период развитий производства характеризуется нарастающим объемом и разнообразием конечной и промежуточной продукции, увеличением объемов природных ресурсов, вовлекаемых в производственную деятельность, ростом количество и разнообразия отходов, отводимых в окружающую среду.
Объем добычи полезных ископаемых в нашей стране каждый день значительно увеличивается. Однако из этих полезных ископаемых до настоящего времени использованы только 55- 65%. Все остальное количество в виде отходов остается неиспользованными, загрязняя атмосферу, гидросферу и литосферу [1]. Только в нашей стране на поверхности земли ежегодно складируется значительное количество разнообразных отходов производства и потребления. Соответственно общее количество накопленных отходов составляет млрд, тонн, а под складированием занято более 100 000 Га земельных площадей. Все это подтверждает выводы ученых о том, что основная причина отрицательного воздействия на окружающую среду состоит не столько в росте производства, сколько в отсутствии комплексной переработки полезных ископаемых, а также утилизации отходов различных отраслях промышленных, содержащих макро- и
микроэлементов. Основные направления по комплексному использованию полезных ископаемых и охране недр. Известно, что под охраной недр понимается научно обоснованное рациональное и бережное использование полезных ископаемых, максимально полное технически доступное и экономически целесообразное их извлечение, утилизация отходов, ликвидация урона нанесенного естественным природным ландшафтам. Основные мероприятия по охране недр базируется на ресурсосбережении:
- предотвращение потерь, при добыче, транспортировке полезных ископаемых, при их обогащении и переработке, использовании готовой продукции. Значительные потери полезных ископаемых и ущерб окружающей среде происходят при разработке месторождений подземным способом.
По назначению полезных ископаемых выделяют следующие виды:
• Горючие полезные ископаемые (нефть, природный газ, горючие сланцы, торф, уголь).
• Руды (руды черных, цветных и благородных металлов).
• Гидроминеральные (подземные минеральные и пресные воды).
• Камнесамоцветное сырье (яшма, родонит,
агат и др.).
• Горнохимическое сырье (апатит, фосфаты, минеральные соли, бораты, глины и др.
• Нерудные полезные ископаемые (строительные материалы).
Из описанного видно, что имеющего в составе полезных ископаемых земель при улучшении свойств можно выращивать экологически чистые плодородные растения, так как имеются в нужном количестве макро- и микроэлементы. Указанные полезные ископаемые не используются, так как в их составе питательные вещества в малом количестве. С другой стороны несмотря на использование в большом количестве машин и механизмов, а также рабочей силы полезные ископаемые используются 55 - 65%. Питательные вещества имеющие в составе использованного шлама, не используются в необходимом виде. Если использовать их в комплексе, то имеющийся элемент заменяет недостаю-щийся. Все это приведет к производству нового продукта с тем, что производимый продукт будет удовлетворять потребности республики. Однако в настоящее время республика нуждается в 160-170 тысяч тонн удобрений и мелиоранта используемого для приведения заложенных земель в используемый вид. Очень жаль, что удобрение покупаются из заграницы по дорогой цене, а также нехватка мелиоранта приводит к увеличению гектарами заселенных земель. Несмотря на все это, большая часть шлама богатого питательными веществами не используется. Оставался под дождём и солнцем приходит в непригодное состояние, а также нарушает экологическое равновесие. Наравне с этими полезные ископаемые, а также имеющий большие запасы шлам не используется для облагораживания почвы. Поэтому в настоящее время в республике разработка технологий, таких соединений и расширение областей использования имеет большое значение. В связи с этим актуально. совместное использование шлама и полезных ископаемых.
Тем неменее буровой шлам, сваленный вокруг буровых вышек, продолжает оставаться источником пыли - летом, а зимой причиной заболоченности, как в горных, так и в равнинных областях. Это
В качестве соединений содержащих калий использовали Сиязанское месторождение Азербайджанской республики следующего состава (масс %): №20 1,61-2,00; М§О 2,10-2,90; АЬОз 9,8610,50; БЮ2 61,50-62,0; Р2О5 0,89-1,01; К2О 1,893,41; СаО 1,66-1,79; ТЮ2 0,81-0,93; МпО 0,11-0,13;
вызывает нарушение экологического равновесия, загрязнение места обитания, пастбищ, атмосферы, гидросферы и литосферы и является причиной различных заболеваний. С каждой действующей скважины за период эксплуатации получают 80-100 м3 шлама. С другой стороны, буровые шламы, отличаются наличием многочисленных макро- и микроэлементов, и могут быть использованы при получении комплексных удобрений, мелиорант и других модифицированных соединений, обладающих свойствами защиты растений. Рациональное использование дешевого и неисчерпаемого сырья -отходов различных производств, также является актуальным. Несмотря на то, что актуальному направлению существуют стадии изобретения и материалы, в которых показано использование в различных областях отбросов шламов и их растворов, полученных от бурения нефтяных скважин [25]. Однако, утилизации этих изобретений и материалов недостаточны для использования нефтяной промышленности, в частности буровых шламов. Оказывается, это связано с тем, что почвы республики всегда нуждаются химической мелиорации нарушенных сельскохозяйственных земель. Также одновременно с этими использование в качестве основного сырья неисчерпаемых и дешевых отходов, загрязняющих атмосферу, гидросферу, литосферу, что в целом предотвращает нарушение экологического равновесия [6-10].
Цель нашего исследования, является разработка технологии соединений имеющее важное значение при выращивании экологически чистых, более стойких к природным явлениям (холод, жара, ветер) растений, увеличивающего продуктивность и плодородность каменистых, песчаных, солончаковых и болотистых почв, богатого многочисленными питательными, макро- и микроэлементами буровых шламов и калийсодержащих полезных ископаемых [11,12]. Поставленная цель достигается смещением буровых шламов и соединений содержащий калий в соотношении 2,5 - З,5 : 0,3- 0,5. При этом использовали выходящий при бурении из нефтяных скважин в виде шлама материалы, с нижеприведенным химическим составом (таб.1)
Ре20з 1,60-1,70; КТ 0,69-0,75; итого 99,9-100. Отработанная фосфорная кислота из различных производств содержит (масс %): Н3РО4 10,0-15,0; 80з 5,07,0; гпО 0,3-0,5; МпО 0.10-0,12; остальное Н2О.
Утилизация отходов буровых шламов, отработанная фосфорная кислотой и добавлением полез-
Таблица-1
Химический состав выходящих при бурении из нефтяных скважин в виде шлама материалов
№ Na2Ü MgO AI2O3 SiÜ2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 MnO Fe2O3 BaO X
1 2,3 2,73 12,13 37,85 0,14 5,40 0,97 4,27 0,91 0,052 2,71 15,15 15,15
2 1,84 3,23 13,80 41,90 0,15 2,97 1,29 5,17 0,79 0,058 4,18 5,52 8,20
3 1,70 3.37 14,55 42,09 0.15 2,51 1,26 5,23 0,77 0,059 4.22 4,67 19,10
4 1,64 3,09 8,93 46,87 0,14 5,02 1,04 4,35 0,88 0,053 2,92 9,34 15,70
5 1,80 2,97 9,17 54,85 0,16 1,32 1.54 5,88 0,73 0,058 5,78 2,46 12,30
6 2.12 2,39 10,32 60,05 0,15 0,98 2.10 2,27 0,70 0,039 4,74 1,82 11,76
<<шушетим~^®и©ма1>#щ14)),2©1]9 / тбсимсль 80б]чсб
29
ных ископаемых калиисодержащих глин осуществляется по следующей технологической схеме (рисунок 1).
Технологическая схема включает: бункер-1 для шлама, бункер-2 для Сиязанской глины, транс-портер-3, дозатор-4, резервуар с кислотой-5, смеси-тель-6, реактор-7, кран-8, шнековый пресс-9 с валом-10 и камерой-11 с порами-12 и выходным патрубком для мелиоранта-13, насос-14, резервуар с жидкостью-15, бункер с ракушечником-16, шнек-17, слив-18, гранулятор-19, осушитель-20, элева-тор-21, сито-22, ретур-23, дробилка-24, готовый продукт-25.
Шлам, полученный в результате бурения нефтяных скважин (из бурения нефтяных скважин) после очищения от примесей (камень, деревянные и стеклянные осколки, и другие материалы) высушивают и измельчают, 100 кг из полученного материала загружают в бункер (1), откуда подается в конвейер (3). Одновременно, в соответствии с требованием из маленьких бункеров (2) в конвейер вводят один из природных минеральных соединений (в представленной технологии в качестве природного минерального соединения использована глина месторождения Сиазань) -50 кг глины Сия-занского месторождения. Шлам и глина, вместе переходя через дозатор (4), попадают в реактор (7). В реакторе начинает работать смеситель (6). В образующуюся смесь необходимого времени вводят разбавленную 5-10% Н3РО4 и перемешивают в течение 30-35 мин., после чего из жидкой и твердой части полученной смеси берут образцы для определения количества питательных элементов. Производят три и больше анализов до получения одинаковых результатов. Полученная пульпа с притоком из реактора подается в шнек-пресс (9). Твердая часть собирается в конце шнек-пресса и отправляется для использования по назначению. Жидкая часть с помощью насоса (13) накачивается в чан (14). Одновременно, в чан (цистерн) подается определенное количество измельченной ракушки до
приведения pH до 6,0-7,5. Образующийся в цистерне нейтральный материал при перемешивании с помощью другого шнека (15) подается в грануля-тор (16). Сюда также вводят пыль, полученную из сита (19). Полученный материал из гранулятора переводят в сушильные барабаны. После сушки через элеватор (18) отправляется в сито (19), где разделяется на три части, гранулы с размером 1 -5 мм как готовый продукт направляют для использования, с размером 0,5-1,0 мм возвращают обратно в процесс, а с размером больше 5мм снова подвергают измельчению в дробилке (20) после чего заново поступает в технологический цикл.
В зависимости от условий, выход полученного продукта с размерами гранул 1-5 мм составляет 8994% следующим составом питательных элементов (% масс, часть): Р2О5 2,5- 3,1; К2О 2,6-3,0; Н2О 9,910,1; микроэлементы (С^ 2п, Mg и др.) - 0,11-0,17 и твердостью гранул 1,7-2,4 МРа. Мелиорант, полученный из шнек-прессы состоит (масс. %): Р2О5 0,40,6; К2О 0,2-0,3; Н2О 2,6-3,1.
После разделения твердой и жидкой части в обоих образцах определялись количества Р2О5, К2О. С^ 2п, Mg и Мп. Было установлено, что в зависимости от концентрации кислоты, продолжительности пребывания разбавленного раствора в реакторе и шнек-прессе около 89-92% питательных элементов. Сиязанская глина и Дарыдагской вода переходят в жидкую, остальные в твердую фазы [13-15].
Анализы используемых отходов (материалов) и полученных продуктов проводились спектрофо-тометрическими, хроматографическими, атомно-абсорбционными спектрометрическими (ААС) методами исследования.
Другие опыты проводились аналогично, остальные 1, с разными количествами использованных компонентов. Результаты проводятся в таблице 2.
Таблица. 2
Результаты с разными количествами использованных компонентов
№ Использованные материалы Полученный продукт Степень разло-
Нефтяной шлам (кг) Сиязан- ская глина(кг) Обработанная Н3РО4 Дары-дагская вода Твердая фаза(кг) Жидкая фаза(кг) жения
1 100 50 50 20 65 135 92
2 100 50 55 15 60 140 93
3 100 50 60 20 58 152 94
4 100 50 65 25 56 164 95
5 100 55 70 20 67 133 91
6 100 60 75 20 70 130 90
7 100 65 35 20 75 125 88
Технологическая схема разработки технологии повышения горнорудной и нефтяной промышленности
1-бункер для шлама; 2-бункер для глины; 3-транспортер; 4-дозатор; 5-резервуар с кислотой; 6-смеситель; 7-реактор; 8- кран; 9-шнековый пресс; 10-вал; 11-камера; 12-поры; 13- выходная патрубка; 14-насос; 15-резсрвуар с жидкостью; 16-бункер с ракушечником; 17-шнек; 18-слив; 19-гранулятор; 20-осушитель; 21-элеватор; 22-сиго; 23-ретур; 24-дробилка; 25-готовый продукт.
Предлагаемый метод совместного использования буровых шламов, Сиязанских Дарыдагской воды Нахичевана дает возможность:
- впервые использовать в сельском хозяйстве и производстве продовольствий
- растений, неисчерпаемых запасов буровых шламов;
- использовать как сырье содержащую калий ,Сиязанскую глину;
- использовать как сырье содержащие бор, цинк и другие микроэлементы
Дарыдагских вод Сиязана;
- впервые произвести дробление смеси буровых шламов и Сиязанских глин
- впервые разработать технологию получения модифицированных многочисленными микроэлементами органических минеральных удобрений и мелиоранта с использованием универсальной технологии на основе бурового шлама, Сиязанской глины, Н3РО4 разбавленной водой Сиязана содержащего бор.цинк и другие микроэлементы.
Список литературы
1. А.П. Циганков, В.Н. Семен. / Циклические процессы в химической технологии. Основы безотходных производств. М.: «Химия», 1988, -С. 166167.
2. Алосманов М.С. Физико-химические исследования и разработки технологии фосфорсодержащих удобрений с использованием промышленных отходов и природных ресурсов Закавказья. Дисс. на соиск. уч. Степени док. наук. Москва 1988,
-С.44.
3. Пат. SU 1222672 А. Способ обезвреживания отработанных буровых растворов. 07.04.86, бюлл.13.
4. Пат. РФ А. 2229494 Способ утилизации отработанного бурового раствора, 27.05.2004. бюлл. 27.
5. Пат. К2 А. 4.24716 Способ утилизации бурового шлама. 17.10.2011, бюлл. 10.
6. Пат. К2 А. 428938 Способ утилизации бурового шлама, 15.04.2014, бюлл. 9.
7. Пат. RU 2439098 С 2 Способ утилизации бурового шлама, 2.01.2012, бюлл. 1.
8. Ксензенко В.И. и др. / Общая химическая технология и основы промышленной экологии. М.: Колос, 2003, -С.326-343.
9. Оуэн О.С. Охрана природных ресурсов. М.: Колосс, 1999, с. 126-144
10. Зайцев В.А. / Промышленная экология: учебное пособие. М., Де Ли, 1999, -С.140.
11. Азаров В.Н., Грачев В.А., Денисов В.В., Павлихин Г.П. / Промышленная экология: учебник для высших учебных заведений Мин-ва обр. и науки РФ под общ. Ред. В.В. Гутенева. М., Волгоград: Прин Терра, 2009, -С 840.
12. Калыгин В.Г. Промышленная экология: /учеб, пособие для студ. Высш. Учеб. Заведений, стер. М.: Изд. Центр «Академия», 2007, -С.432.
13. Калыгин В.Г., Бондарь В.А., Дедеян Р.Я. Безопасность жизнедеятельности. Промышленная и экологическая безопасность, безопасность в техногенных чрезвычайных ситуациях. Курс лекций / Под ред. В.Г. Калыгина. М.:Колосс, 2006, 520с.
14. Гречко А.В. Современные методы термической переработки твердых бытовых отходов. / Пром. Энергетика, 2006, №9, -с.102-112.
15. Бабушкин Д.А., Кузнецова А.В. Методы утилизации нефтесодержащих отходов // ЭИ Ресурсосберегающие технологии, 2006, №6, -с.217-223.
