CC BY
29
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ 97
№ Х Закачивание ХПП- 004, м3 Время остановок на продувку Время остановок на ликвидацию гидратных пробок, ч № Х Закачивание ХПП-004, м3 Время остановок на продувку Время остановок на ликвидацию гид-ратных пробок, ч
Апрель 1,5 0,3 0 Ап- рель 3,2 10,3 24,0
Май 1,5 0,0 0 Май 2,6 13,2 15,0
Июнь 1,3 0,0 0 Июнь 2,8 8,0 1,0
Итого (в среднем) 1,46 0,3 0,2 2,8 11,8 14,7
Данные по закачке СОНГИД-1803 и остановкам для продувки и по причине загидрачивания за июль 2012 года
Июль 1,1 0,67 0 Июль 2,7 12,5 4,5
В процессе испытаний получены положительные результаты по предотвращению процессов гидратообразования. Целевым параметром испытаний являлось получение положительного результата при дозировке ингибитора гидратообразования СОНГИД-1803, не превышающей - 0,63 г/м3, в сравнении с применяемым реагентом - ингибитором гидратообразований ХПП-004).
Список литературы
1. Громовых С.А. Исследование и разработка технологий строительства скважин в условиях гидратообразования: автореф.дис. ...канд. тех. наук. Тюменский гос.нефтегаз. ун-т., Тюмень 2005.
2. Истомин В.А., Квон В.Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа. -М.: ООО «РЦ Газпром», 204.- 506 с.
ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ НА ВЫХОД И СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ1)
Эпштейн Светлана Абрамовна
Д.т.н., зав. НУИЛ«Физико-химии углей» НИТУ «МИСиС», г. Москва
Никитина Изабелла Михайловна
Вед. инж. НУИЛ «Физико-химии углей» НИТУ «МИСиС», г. Москва
АННОТАЦИЯ
Исследовано влияние механической и механохимической активации в присутствие щелочей на выход и сорбционные свойства гуминовых кислот твердых горючих ископаемых. В качестве объекта исследований использованы пробы торфов, углей и сапропелей. Показано, что механическая активация приводит к увеличению выхода гуминовых кислот во всех исследуемых образцах. Реагент на основе торфа, подготовленный путем его механохимической активации в присутствие Ca(OH)2 и реагент на основе сапропеля, подготовленный путем механоактивации с предварительной обработкой KOH, связывают ионы марганца, стронция и кадмия в одноименных растворах.
ABSTRACT
We studied influence of mechanical and mechanochemical activation, at presence of alkali, on yield and sorption properties of humic acids of solid fossil fuels. Samples of peats, coals and sapropels were used as objects of study. It was demonstrated that mechanical activation leads to increase of humic acids yield for all the studied samples. Peat-based reactant, prepared by mechanochemical activation at presence of Ca(OH)2, and sapropel-based reactant, prepared by mechanical activation with KOH preliminary treatment, bind manganese, strontium and cadmium ions within the solutions of the same name.
Ключевые слова: твердые горючие ископаемые, торф, уголь, сапропель, механоактивация, ионы тяжелых металлов.
Keywords: solid fossil fuels, peat, coal, sapropel, mechanical activation, heavy metals ions.
Функционирование промышленных предприятий, в том числе горнодобывающей и горно-перерабатывающей отраслей, приводит к серьезным экологическим последствиям, связанным с загрязнением территорий и водных бассейнов отходами добычи и обогащения твердых полезных ископаемых. При этом в водную среду попадает значительное количество органических и неорганических веществ, в частности водорастворимых солей тяжелых металлов, оказывающих негативное влияние на окружающую среду. Известно, что гуминовые кислоты (ГК) твердых горючих ископаемых, таких как, бурый и окисленный каменный угли, торф, сапропель и др. способны связывать ионы тяжелых металлов в устойчивые комплексы.
Особенностью применения гуминовых кислот является то, что они находятся в составе твердых горючих ископаемых, как правило, в связанном состоянии. Это
обусловливает применение различных способов активации гуминовых кислот [1-3].
В работе исследовали влияние механической активации на выход и сорбционные свойства гуминовых кислот твердых горючих ископаемых по отношению к ионам марганца, кадмия и стронция.
Для работы использовали пробы твердых горючих ископаемых различных месторождений Российской Федерации. Был проведен технический и элементный анализ проб топлив в соответствие со стандартными методиками.
Выход гуминовых кислот для торфов и углей определяли однократной экстракцией гидроксидом натрия с последующим осаждением их избытком соляной кислоты. Выход гуминовых кислот сапропелей определяли аналогично, но с предварительной экстракцией щелочным раствором пирофосфата натрия в течение часа.
98
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Механическую активацию (МА) ГК в составе торфов и углей проводили в лабораторной шаровой мельнице. Размер стальных шаров 1,5-2 мм, время активации в интенсивном режиме - 30 минут. МА проводили в присутствии дистиллированной воды. Соотношение торф: вода составило 1:1 (по объему). МА сапропелей проводили в шнековом измельчителе -дезинтеграторе.
В аналогичных условиях проводили МА торфа в присутствии гидроокиси кальция (Ca(OH)2). Количество Ca(OH)2 составляло 2 % от массы торфа (в расчете на воздушно-сухое состояние). Сапропель перед МА перемешивали с 30 % раствором гидроксида калия, количество сухого КОН составляло 1% от массы пробы.
Исследования сорбционной способности ГК в составе торфа и сапропеля (т.е. без их выделения) проводили
на модельных растворах индивидуальных солей. В качестве модельных использовали растворы солей стронция, марганца и кадмия. Эти элементы присутствуют в сточных водах многих предприятий горно-обогатительного комплекса, в концентрациях, значительно превышающих ПДК.
Очистку с использованием реагентов, полученных в результате МА торфа 1 и сапропеля 2. Раствор с реагентом выдерживали в течение суток, отфильтровывали осадок. Объем модельных растворов составлял 250 мл, исходные концентрации элементов приведены в таблиц 2.
Содержание марганца, стронция и кадмия в растворах до и после очистки определяли методом индукционно связанной плазмы (ICP MS).
В таблице 1 приведен технический и элементный состав исследуемых ТГИ.
Таблица 1
Технический и элементный состав ТГИ
Проба, № Wa, % Ad, % Химический состав, %
Cdaf Hdaf Ndaf Std
торф 1 9,4 9,7 59,05 6,72 2,85 0,68
торф 2 7,0 2,8 58,12 6,32 1,03 -
торф 3 7,3 6,0 60,33 6,13 1,23 -
сапропель 1 8,52 6,52 48,9 4,84 1,97 0,16
сапропель 2 7,98 10,92 47,6 5,06 2,71 0,34
уголь 1 6,15 10,28 78,25 5,27 2,59 0,24
уголь 2 4,43 18,05 78,52 5,53 2,71 0,26
ч
о
к
й
й
л
я „ о ^ к ° к
X!
3
PQ
□ без МА ■ с МА
торф 1
торф 2
торф 3
20,00
15,00
ч
0 к и X
п
1 £ 10,00
к
о
5
PQ
5,00
0,00
□ без МА ■ с МА
уголь 1
уголь 2
а
б
в
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | НАУКИ О ЗЕМЛЕ
99
40
30
20
10
0
□ без МА ■ с МА
□ МА+КОН
сапропель 2
Рисунок 1. Выход гуминовых кислот: а - торфа; б - угля; в - сапропеля
На рисунке 1 (а-в) показаны значения выхода ГК в торфе, угле и сапропеле после МА и без нее. МА приводит к увеличению выхода гуминовых кислот во всех исследованных образцах. В среднем суммарный выход ГК торфов после МА увеличился на 20% (рис. 1а), углей на 3-5 % (рис. 1 б). Для сапропелей увеличение выхода гуминовых В таблице 2 приведены результаты очистки модельных растворов солей марганца, стронция гуминовыми кислотами в составе торфа 1 и сапропеля 2.
кислот после МА не отмечено. Однако при механохимической активации с предварительной обработкой КОН этот показатель увеличивается на 10 %. Это может быть связано с тем, что ГК сапропелей находятся в составе более сложных, чем в торфах, органоминеральных соединениях
Таблица 2
Результаты очистки воды реагентом на основе торфа
Раствор Концентрация, мг/л Степень очистки, %
марганец стронций марганец стронций
Исходный 8,87 7,07 - -
Очистка без Ca(OH)2 2 2,8 77,5 60,4
Очистка c Ca(OH)2 0,1 0,7 98,9 90,1
Показано, что применение в качестве реагента торфа, прошедшего МА без добавления Ca(OH)2, приводит к снижению концентрации марганца до 2,0 мг/л, стронция до 2,8 мг/л. Применение Ca(OH)2 на стадии МА позволяет снизить концентрацию марганца до 0,1 мг/л, стронция до 0,7 г/л, что соответствует степени очистки 98,9 % и 90,1 % соответственно для марганца и стронция.
Применение в качестве реагента сапропеля, прошедшего МА без добавления КОН, приводит к снижению концентрации кадмия до 0,0064 мг/л, стронция до 1,84 мг/л. Предварительная обработка КОН позволяет снизить концентрацию кадмия до 0,019 мг/л, стронция до 0,98 г/л, что соответствует степени очистки 98,6 % и 90,6 % соответственно для марганца и стронция.
Показано, что применение механоактивации приводит к увеличению выхода гуминовых кислот торфа, сапропеля и, в меньшей степени, угля. Подготовка реагента на основе торфа и сапропеля путем их механохимической активации в присутствие щелочей позволяет повысить степень очистки растворов от марганца, стронция и кадмия.
Работа выполнена в рамках «Проведения научноисследовательских работ (фундаментальных научных исследований, прикладных научных исследований и экспериментальных разработок)» задания № 2014/97 на выполнение государственных работ в сфере научной деятельности в рамках базовой части государственного задания по теме «Особенности структуры и свойств гумино-вых кислот в составе твердых горючих ископаемых разного генезиса и метаморфизма».
Список литературы
1. Хренкова Т.М. Механохимическая активация углей. М.: Недра, 1993. 176 с.
2. Иванов А.А., Юдина Н.В., Ильина А.А. // Химия растительного сырья. 2010. №4. С.145.
3. Шкуратник В.Л., Шульгин А.А. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2009. №7. С. 23.
