CC BY
92
УДК 662.641+662.642
СЫРЬЕВАЯ БАЗА РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ) ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ
Т.В.Москаленко1, В.А.Михеев2, О.С.Данилов3
Институт горного дела Севера им. Н.В.Черского РАН, 677018, Республика Саха (Якутия), г. Якутск, пр. Ленина, 43.
Представлены состояние угольной базы Республики Саха (Якутия), результаты опробования бурого угля и торфа как источника для получения гуминовых веществ. Показана возможность разработки новых методов, позволяющих кратно увеличивать выход гуминовых веществ из сырья и получать гуминовые препараты с высокой биологической активностью. Табл. 3. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: месторождение; бурый уголь; торф; гуминовые кислоты.
RAW MATERIALS BASE OF THE SAKHA REPUBLIC (YAKUTIA) TO OBTAIN HUMIC PREPARATIONS T. V. Moskalenko, V.A. Mikheev, O.S. Danilov
Institute of the North Mining named after N.V.Chersky RAS, 43 Lenin Av., Yakutsk, Republic of Sakha (Yakutia), 677018.
The authors present the state of the coal base of the Sakha Republic (Yakutia), the results of brown coal and peat testing as a source of humic substances. They demonstrate the possibility to develop new methods that can significantly increase the yield of humic substances from raw materials and obtain humic preparations with high biological activity. 3 tables. 7 sources.
Key words: deposit; brown coal; peat; humic acids.
В настоящее время экономика регионов российского Севера имеет сугубо ресурсно-сырьевую направленность. В то же время, если добывающие предприятия Севера хотят идти в ногу со временем, они должны в качестве основного направления своего развития принять инновационный - переход к комплексной переработке добытого природного сырья, производство новых продуктов, конкурентоспособных на мировом рынке. Так, для угольной промышленности инновационный подход предполагает как внедрение современных технологий собственно в сферу угледобычи, так и применение технологий комплексной переработки угля, развитие углехимии.
Республика Саха (Якутия) расположена на востоке России и является одной из малоразвитых в инфраструктурном плане субъектов. Огромная территория (3103 тыс. км2 или 1/5 территории Российской Федерации) характеризуется чрезвычайно сложным рельефом и суровым климатом. Горнорудная промышленность республики связана с добычей алмазов, золота, угля, газа, нефти и других полезных ископаемых. Республика, благодаря расположенным на ее территории угольным бассейнам: Южно-Якутскому, Ленскому, Зырянскому, общей площадью около 780 тыс. км2, а также восточной части Тунгусского бассей-
на, разрозненных месторождений северо-восточной части, месторождений бухты Тикси и Новосибирских островов, - имеет в Дальневосточном регионе самые большие запасы бурых и каменных углей (48%).
По состоянию на 01.01.1998 г. запасы Республики Саха (Якутия), числящиеся на балансе Российского государственного фонда [1], составляют 9650,2 млн т, а прогнозные ресурсы - 688563 млн т. В последние (докризисные) годы на территории Республики Саха (Якутия) добывалось в среднем 11,1 млн т угля в год, из которых 26% использовалось на территории республики, 74% вывозилось за ее пределы, в том числе: для российских потребителей - 2,5 млн т (34%), на экспорт - 5 млн т (66%) [2]. Основная часть добываемого угля - это коксующийся каменный уголь Нерюн-гринского месторождения (Южно-Якутский угольный бассейн), который предназначен для коксования. Остальная часть добываемых на территории республики углей традиционно используется для энергетических целей - для тепловых электростанций, районных и промышленных котельных, как топливо для коммунальных и бытовых нужд.
Одно из перспективных направлений переработки угля, не требующее больших капитальных вложений, это получение гуминовых веществ. Гуминовые веще-
1Москаленко Татьяна Владимировна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории комплексного использования углей, тел./факс: (41147) 69844, e-mail: [email protected]
Moskalenko Tatiana Vladimirovna, Candidate of technical sciences, senior research worker of the laboratory of Complex use of coals, tel. / fax: (41147) 69844, e-mail: [email protected]
2Михеев Валерий Александрович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, и.о. заведующего лабораторией комплексного использования углей, тел./факс: (41147) 69844, e-mail: [email protected]
Mikheev Valery Alexandrovich , Candidate of technical sciences., senior research worker, acting head of the laboratory of Complex use of coals, tel. / fax: (41147) 69844, e-mail: [email protected]
3Данилов Олег Сергеевич, старший инженер лаборатории комплексного использования углей, тел./факс: (41147) 69844, email: [email protected]
Danilov Oleg Sergeevich, senior engineer of the laboratory of Complex use of coals, tel. / fax: (41147) 69844, e-mail: [email protected]
ства (ГВ) - это природные высокомолекулярные конденсированные ароматические соединения, являющиеся основной органической составляющей почвы, воды, а также твердых горючих ископаемых.
Существующие основные источники гуминовых веществ можно расположить в порядке увеличения в них содержания ГВ: морские воды (до 1 мг/л), речные воды (до 20 мг/л), болотные воды (до 300 мг/л), почвы (1-12%), торфа (до 40%), бурые угли (до 64%) [3, 4]. В буром угле содержание свободных гуминовых кислот (ГК) снижается от марки 1Б (64%) к марке 3Б (2-3%) [4].
Большой интерес к гуминовым веществам определяется их повсеместной распространенностью в природе и важнейшими биосферными функциями. Кроме того, на их основе создаются разнообразные гуминовые препараты для сельского хозяйства, медицины и промышленности, в частности:
- биостимуляторы для растениеводства и животноводства;
- реагенты, регулирующие реологические свойства водных растворов и суспензий в производстве строительной керамики, бурении скважин, приготовлении высококонцентрированных композиционных водоугольных топлив (ВУТ);
- высокоэффективные сорбенты и ионообменные материалы;
- препараты для рекультивации земель.
По состоянию на 01.01.1998 г. запасы бурых углей Республики, числящиеся на балансе РГФ [1], составляют 4407,4 млн т или 45,7% от запасов угля Республики. Запасы и ресурсы бурых углей Республики Саха (Якутия) по категориям приведены в табл. 1, которая наглядно показывает степень разведанности месторождений. Из табл. 1 следует, что запасы бурых углей преобладают в Ленском угольном бассейне, который
Таблица 1
Запасы и ресурсы бурых углей месторождений Республики Саха (Якутия) на 01.01.1998 [1]
Угольный бассейн, район, месторождение Марка Запасы Ресурсы
А+В+С-, С2 Р1+Р2+Р3
ЛЕНСКИИ БАССЕЙН
Якутско-Кангаласский район
Кангаласское Б 3499,0 17,8 11543,3
Кильдямское Б 163,1 - 7610,0
Ситте-Кенкемейское Б - - 9418,0
Хапчагайское Б 428,3 665,2 10425,0
Сангарский район
Белогорское Б, Д 4,0 14,2 6249,2
Люнкюбейское Б, Д, ГЖ - - 250,0
Вилюйский район
Кировское Б 235,8 843,2 -
Чапандинское Б 12,4 1,6 -
Кемпендяйское Б 4,5 - 30,0
Хататское Б 0,5 - -
Нижне-Нюрбинское Б 24,8 2,9 -
Октябрьское Б - - 1,0
Пятачковое Б - - 2,3
Жиганский район
Ынгылырское Б, Д - - 0,9
Жиганское Б, Д - - 131,5
Уаттахское Б, Д - - 9,8
Оленекский район
Чай-Тумусское Б 35,4 - -
Улахан-Юряхское Б - - 4,0
Уху-Сурунтахское Б - - 44,0
Тыллахское Б - - 26,5
Верхне-Улахан-Юряхское Б - - 20,0
Западно-Тас-Юряхское Б - - 26,3
Восточно-Тас-Юряхское Б - - 28,2
Западно-Улахан-Юряхское Б - - 179,7
ЗЫРЯНСКИЙ БАССЕЙН
Момский район
Согинское Б 12,1 1,5 -
Уяндинское Б 7,0 3,0 -
Куларское Б 13,7 1,2 -
расположен в среднем и нижнем течении реки Лены и ее притоков, в частности, Вилюя, на севере ограничен побережьем моря Лаптевых и является крупнейшим в России: запасы углей составляют 4947,9 млн т, прогнозные ресурсы района оцениваются в 836,5 млрд т, при чем бурый уголь составляет более 88 % от разведанных запасов бассейна. Бассейн с 1930-х годов разрабатывается для энергетических и коммунально-бытовых нужд центральных и северных районов республики (подземным способом разрабатываются месторождения Джебарики-Хая, Сангарское, открытым -Кангаласское, Кировское, Харбалахское, частично Джебарики-Хая).
Наиболее перспективным для освоения среди восьми районов Ленского бассейна является Якутский угленосный район, находящийся в зоне строительства Амуро-Якутской магистрали, которая обеспечит транспортную связь между Ленским бассейном и Дальним Востоком. Этот угленосный район может стать основной сырьевой базой для развития энергетики и создания углехимической промышленности Якутии. При проведении разведочных работ необходимого целенаправленного комплексного изучения технологических свойств угля не проводилось, поэтому данные о количественном распределении ресурсов по качеству и возможным направлениям переработки и (или) не топливного использования отсутствуют. Однако широкий диапазон марочного состава позволяет предположить, что угли Ленского бассейна представляют собой не только топливную базу, но и базу органического сырья для комплексной технологической переработки в различных направлениях. Данные по содержанию свободных гуминовых кислот некоторых месторождений Республики приведены в табл. 2.
Многолетняя работа, проводимая в лаборатории комплексного использования углей ИГДС, показала, что выход свободных гуминовых кислот (%) по ГОСТ 9517-94 [5] из углей Кангаласского месторождения (пласт «Нижний») составляет 21,2-31,8, Хапчагайского (пласт «Рудничный») - 16,6, Кировского - 15,6-19,1.
Классический метод выделения гуминовых веществ - это щелочная экстракция растворами аммиака или гидроксидами калия или натрия, альтернативный способ предлагает механическое измельчение бурого угля с твердой щелочью. Недостатком классического способа является низкий выход гуминовых веществ, сопоставимый с выходом свободных гуминовых кислот из исходного сырья, а недостатком альтернативного - получение так называемых «балластных» гуматов с высоким содержанием нерастворимого остатка [6].
Таблица 2
Выход гуминовых кислот (НА)йа1, %, из бурых уг-
лей Ленского бассейна [1]
Месторождение (НА)03', %
Кангаласское 28,8 - 33,9
Хапчагайское 28,8 - 38,2
Чай-Тумусское 12,6 - 53,6
Тыллахское 28,0 - 39,0
Западно-Тас-Юряхское 47,6 - 64,1
Западно-Улахан-Юряхское 35,6 - 45,7
В Институте горного дела Севера СО РАН разработан способ получения гуминовых веществ из бурых углей [7]. В соответствии с этой технологией бурый уголь определенной влажности и крупности перемешивается со щелочью и подвергается термообработке. После этого осуществляется экстракция гуминовых веществ водой и, при необходимости получения сухих гуматов, сушка. Применение данной технологии позволяет кратно увеличить выход гуминовых веществ из бурого угля.
Другим перспективным для Республики сырьем для получения гуминовых веществ может служить торф. В мировой практике, в связи с нарушением при торфяных разработках естественных болотных ландшафтов, добыча торфа ограничивается [6]. Однако в России разработка торфа активно ведется в основном на топливо и местные удобрения, при этом производство ГВ является более рациональным направлением использования этого уникального природного ресурса. В отличие от углей, часто залегающих на значительных глубинах, большая доступность торфа и торфяных месторождений делают его легким сырьем для добычи.
В условиях Республики Саха (Якутия) торф также является перспективным источником для получения гуминовых веществ. Это связано с тем, что при разработке некоторых полезных ископаемых, в основном рассыпных месторождений золота, при вскрытии полигона проводится вскрытие торфяных отложений, торф из которых в настоящее время не используется, а складируется по краю полигона.
Технический анализ проб торфа, отобранных на территории одного из участков разработки золотоносных россыпей, приведен в табл. 3. Выход свободных ГК из торфа по пробам составил 29,3 - 41,7 %, что превышает показатель выхода свободных ГК из бурого угля. Это говорит о перспективности применения торфа Нерюнгринского района для получения растворов гуматов и последующего выделения гуминовых веществ.
Таблица 3
Показатели качества торфа Нерюнгринского
района
№ Показатели качества*, %
п/п М М А0 V03' (НА)Г'
1 49,0 5,7 64,3 73,6 37,63
2 75,7 11,0 17,3 75,7 29,28
3 72,6 8,2 24,6 76,3 41,67
4 70,0 8,6 34,3 75,6 41,10
* Мг, М3 - соответственно рабочая и аналитическая влага; А0 - зольность; V0а' - выход летучих веществ; (НА)?3' - выход свободных гуминовых кислот.
Опробование гуминовых удобрений, полученных из углей и торфов Республики Саха (Якутия), в лабораторных условиях показало их высокую биологическую активность и эффективность как стимуляторов роста растений и удобрений, увеличивающих урожайность различных культур. Гуматы из бурого угля хорошо зарекомендовали себя при сельскохозяйственных испытаниях на картофеле, капусте и рапсе в полевых условиях.
Кроме вышесказанного, необходимо добавить, что в углехимических исследованиях последнего десятилетия значительное внимание уделяется поиску эффективных способов переработки углей в более мягких условиях. Изучение состояния вопроса в этой области показало, что интенсификация процессов трансформации твердых горючих ископаемых возможна с применением температурного, электромагнитного и ультразвукового полей. Выработка общих
Библиографический список
критериев, изучение механизмов влияния поля и определение оптимальных характеристик с учетом тепло- и электрофизических характеристик среды, а также изучение масштабных переходов представляются актуальными для дальнейших исследований.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках проекта № 09-05-98554-р_восток_а.
1. Угольная база России. Т. V. Кн. 2. Угольные бассейны и месторождения Дальнего Востока России (Республика Саха, Северо-Восток, о.Сахалин, п-ов Камчатка). М.: ЗАО "Геоин-форммарк", 1999. 638 с.
2. Голубенко А.В. О развитии угледобычи в Республике Саха (Якутия) // Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых Южной Якутии: мат. II Республ. научн.-практ. конф., Нерюнгри, 19-21 октября 2004 г. Якутск: Изд-во ЯГУ, 2005. С. 22.
3. Орлов Д.С. // Химия почв. М.: Изд-во МГУ, 1992. 259 с.
4. Российская угольная энциклопедия. В 3 т. Т.1 (А-И). М.-СПб.: Изд-во Санкт-Петербургской картографической фабрики ВСЕГЕИ, 2004. 650 с.
5. ГОСТ 9517-94. Угли бурые и каменные. Методы определения выхода гуминовых кислот. М.: Изд-во стандартов, 1996. 8 с.
6. Перминова И.В., Жилин Д.М. Гуминовые вещества в контексте зеленой химии // Зеленая химия в России. М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 2004. С. 146-162.
7. Пат. 2174529 Российская Федерация, МКИ С 10 О 1/04, С 05 Р 11/2. Способ получения гуминовых веществ / Новопа-шин М.Д., Бычев М.И., Петрова Г.И., Михеев В.А., Москаленко Т.В.; заявитель и патентообладатель Институт горного дела Севера СО РАН. - № 99122182, заявл. 22.10.1999; опубл. 10.10.01, Бюл. № 28.
УДК 622.33.013(571.64) «312/313»
УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ САХАЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ: СОСТОЯНИЕ И ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ
СУЩЕСТВУЮЩЕЕ
А.Д.Соколов1, Л.Н.Такайшвили2, А.К.Витюк3
1,2Институт систем энергетики им. Л.А.Мелентьева СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130. 3ОАО «ДальвостНИИпроектуголь», 690990, г. Владивосток, ул. Алеутская, 28.
Представлены состояние балансовых запасов угля в Сахалинской области, современное состояние добычи, потребления угля и потенциальные возможности развития добычи и переработки угля. Ил.2. Табл.7. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: угольная промышленность; угледобывающее предприятие; балансовые запасы; месторождение, добыча, потребление, переработка, потенциальные возможности добычи.
COAL INDUSTRY OF SAKHALIN REGION: CURRENT CONDITION AND POSSIBILITIES OF DEVELOPMENT A.D. Sokolov, L.N. Takaishvili, A.K. Vityuk
Institute of Power Systems named after L.A. Melentiev SB RAS, 130 Lermontov St., Irkutsk, 664033. PC «DalvostNIIproektugol» 28 Aleutskaya St., Vladivostok, 690990.
The authors present the state of balance coal reserves in the Sakhalin region, the current state of mining, coal consumption and the potential development of coal mining and processing. 2 figures. 7 tables. 7 sources.
Key words: coal industry; coal mining enterprise; balance reserves; deposit; mining; consumption; processing; mining potential.
1Соколов Александр Данилович, доктор технических наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией проблем развития ТЭК Сибири и Дальнего Востока, тел.: (3952) 429768, e-mail: [email protected]
Sokolov Alexander Danilovich, Doctor of technical sciences, senior research worker, the head of the laboratory of the development Problems of the Fuel and Energy Complex of Siberia and Far East, tel.: (3952) 429768, e-mail: [email protected]
2Такайшвили Людмила Николаевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, тел.: (3952) 423534, e-mail: [email protected]
Takaishvili Lyudmila Nikolaevna, Candidate of technical sciences, senior research worker, tel.: (3952) 423534, e-mail: [email protected]
3Витюк Анатолий Кондратьевич, кандидат технических наук, заместитель главного инженера, тел.: (4232) 225058, факс: (4232) 261359, e-mail: [email protected]
Vityuk Anatoly Kondratievich, Candidate of technical sciences., deputy chief engineer, tel.: (4232) 225058, fax: (4232) 261359, e-mail: [email protected]
