«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

 
228 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО 
ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ГУМИНОВЫХ 
КИСЛОТ БУРЫХ УГЛЕЙ КАЗАХСТАНА 
 И ТВЕРДОФАЗНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОТХОДОВ 
 
Б.Б.Мырзахметова 
 
Южно-Казахстанский государственный университет им. М Ауезова 
  
Кризисная    экологическая  ситуация,  обусловленная  повсеместным  снижением 
плодородия  почвы,  требует  разработки  новых  методов  получения  эффективных  и 
безопасных  видов  удобрений.  Интенсивная  химизация  сельского  хозяйства  привела  к 
ухудшению  агротехнических  свойств  почвы,  снижению  ее  микробиологической 
активности,  уменьшению  содержания  гумуса  и  нарушению  баланса  питательных 
веществ в ней. [1]  
На сегодня традиционно в сельском хозяйстве используют фосфорные, калийные, 
азотные  удобрения.  В  Республике  Казахстан  основным  фосфатным  сырьем  являются 
фосфориты  бассейна  Каратау,  на  основе  которого  освоено  промышленное 
производство  большого  разнообразия  фосфорсодержащих  удобрений.  Второй  по 
значению  фосфатной  сырьевой  базой  республики  являются  фосфориты  Чилисайского 
месторождения 
Актюбинского 
фосфоритононосного 
бассейна, 
рациональная 
технология переработки которых все еще отсутствует.  
Важнейшей  проблемой  производственных  сфер,  занятых  производством 
фосфорсодержащих  минеральных  удобрений,  является  недостаток  сырья  высокого 
качества (P
2
O
5
>26-28).  В  силу  этого  известные  методы  переработки  фосфоритов 
приводят  к  образованию  значительных  количеств  техногенных  отходов  в  виде 
различных  сульфатов,  хлоридов,  нитратов  и  т.д.,  которые  в  большинстве  случаев 
содержит  в  себе  токсичные  и  вредные  примеси  как  в  растворимой  так  и  в 
нерастворимой  формах.  Более  того,  широко  применяемые  в  настоящее  время  в 
удобрительных целях почвы фосфорные удобрения - монокальцийфосфат, преципитат, 
простой и двойной суперфосфат, моноаммонийфосфат и другие в присутствии в почве 
нейтрализующих  агентов  превращаются  в  труднорастворимые  трикальцийфосфат  и 
гидроксилапатит. [3].   
В связи с этим, для повышения плодородия почвы и усвояемости растениями всех 
видов  питательных  веществ  в  почву  необходимо  вносить  минеральные  удобрения  в 
комплексе  с  органическими.  Систематическое  применение  органических  удобрений 
обогащает  почву  перегноем,  под  их  влиянием  снижается  кислотность  почвы, 
активизируется  деятельность  микрофлоры,  улучшаются  водно-физические  свойства 
почвы.  Тем  самым  удается  добиться  кардинального  улучшения  плодородия  почвы, 
увеличения содержания гумуса - основы ее плодородия. [8]. 
Известно,  что  азотные  и  калийные  минеральные  удобрения  образуют  в  почве 
легкорастворимые  соединения  и  вымываются  с  почвенными,  дождевыми  и  
паводковыми  водами,  а  фосфор  образует – водонерастворимые  соединения,  которые  
становятся недоступными для растений. Бурые угли, торф, навоз содержат гуминовые 
кислоты  различного  состава,  которые  за  счет  образования  органоминеральных 
комплексов закрепляют азот и калий в обменной форме, уменьшая их подвижность, а 
фосфор переводят в легко извлекаемую растениями форму [9].  
В  связи  с  решением  современных  научных  и  прикладных  почвенно-
биологических,  биохимических,  геохимических  проблемных  задач  в  последнее  время 
большое  внимание  привлекают  гуминовые  кислоты.  Гуминовые  кислоты  обладают 
специфичностью состава, относительно легко окисляются до водорастворимых кислот, 
являются  универсальными природными комплексообразователями. 

 
229 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
В настоящей работе  изучены бурые угли Казахстанского месторождения Ленгер,  
которое  расположено  в  Толебийском  районе  Южно-Казахстанской  области  в 20 км  к 
юго-востоку  от  г.  Шымкента.  Месторождение  представлено  бурыми  углями  юрского 
периода  повышенной  степени  углефикации. [6].  Образование  угленосной  толщи 
месторождения связано с континентально-лагунными условиями, т.е. оно происходило 
в  озерах  и  небольших  болотах.  Извлечение  гуминовых  кислот    бурых  углей 
месторождения  Ленгер,  проводили  по  пирофосфатному
 
методу.  Показатели 
технического  анализа  и  физические  свойства  Ленгерских  бурых  углей  приведены  в 
табл.1.  
 
Таблица 1 - Показатели технического анализа и физические свойства 
 Ленгерских бурых углей 
Показатели  технического анализа  и физические свойства Ленгерского угля 
Зольность Ас 
Содержание влаги 
Сера  
Фосфор 
Теплота сгорания рабочего топлива при влажности 
10-14%   
Насыпной вес угля  
Удельный вес  
Влагоемкость 
Коэффициент размолоспособности 
21% 
10%. 
0,6% 
0,2% 
 
14,7 МДж/кг 
0,67  кг/дм 
1,58 кг/дм 
20% 
1,25 
 
Содержание  гуминовых  кислот  в 3 исследуемых  образцах  бурых  углей 
определяли  по    ГОСТ 9517-94 (ИСО5073-85).  Результаты  наших  исследования 
показали, что в них  общее содержание гуминовых кислот составляет 25-30% весовых. 
Извлечение  гуминовых  кислот  по  известному    пирофосфатному  методу  
проводили  следующим  образом:  Измельченному  бурому    углю  до 0.2 мм  в 
соотношений Т:Ж =1:10 приливали смесь пирофосфата натрия и щелочи (рН около 13). 
Раствор взбалтывали 30 мин или настаивали 16 час. После этого раствор фильтровали, 
полученный  фильтрат  подогревали  до  температуры 70-80
о
С  на  водяной  бане, 
приливали 7-10 мл концентрированной серной кислоты, а затем добавляли ее по каплям 
до  появления  признаков  каогуляции  гуминовых  кислот.  Осадок  гуминовых  кислот 
центрифугируем и промываем дистиллированной водой. Осадок растворили в 3% -ным 
NH
4
OH  и  выпарили  досуха  на  водяной  бане  при  температуре 40
о
С,  таким  образом 
удалось  получить  гуматы  аммония,  пригодный    для  использования  в  качестве 
связывающей  основы,  для  органоминеральных  удобрений.  Реакции  извлечения 
гуминовых кислот  сводятся к следующим простым уравнениям: 
Уголь + 2NH
4
OH = ГК-COONH
4
 + ФК-СООNH
4
+H
2
O 
Если к полученному щелочному экстракту добавить какой-либо кислоты до рН 1-2, то 
выпадет осадок гуминовых кислот, а фульвокислоты останутся в растворе: 
ГК-СООNH
4
 + ФК-СООNH
4 
+ 3НCl = ГК-СООН↓  +ФК-СООН + 3NH
4
Cl. [2].   
Дальнейшие  исследования  были  посвящены  установлению  возможности 
использования сорбционной способности гумата аммония для получения комплексного 
органоминерального удобрения. 
Анализ литературных данных показал, что производство двойного суперфосфата 
традиционными  камерным  или  поточным  способами  из  бедных  фосфоритов  не 
позволяет  достичь  высокого  коэффициента  разложения  сырья  и,  как  следствие, 
получить  продукт  высокого  качества.  Предварительное  обогащение  фосфоритов 
приводит  к  большим  потерям  Р
2
О
5
.  Разработанные  в  последние  годы  новые  способы 
фосфорнокислотной переработки низкокачественных фосфоритов позволяют получить 

 
230 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
удобрения,  содержащие  только  часть  Р
2
О
5
 (-50%) в  водорастворимой  форме,  и 
непригодные  к  использованию  в  качестве  кормовых  средств.  Известный  циклический 
способ  разложения  фосфоритов  большим  избытком  фосфорной  кислоты  является 
одним  из  наиболее  перспективных  и  может  быть  применен  к  некондиционному 
забалансовому  сырью,  однако  пока  он  не  нашел  практического  применения  в  связи  с 
недостаточным изучением отдельных стадий процесса.     
 
Для  исследования  циркуляционного  фосфорнокислотного  метода  переработки 
низкосортного  фосфатного  сырья  в  концентрированные  фосфорные  соли  были 
использованы  бедные  фосфориты  Жанатас  состава,  приведенного  в  таблице 2. 
Химический состав фосфоритов определяли по стандартным методикам в соответствии 
с ГОСТ 21560-82 . 
 
Таблица 2.Химический состав образца фосфорита Каратау 
 
Циркуляционный  способ  разложения    бедного  фосфатного  сырья  большим 
избытком фосфорной кислоты заключается в  образовании при температуре 348-363К 
ненасыщенного  по CaO раствора,  отделении  от  него  нерастворимого  остатка, 
политермической 
кристаллизации 
монокальцийфосфата 
и 
его 
отделении  
фильтрованием,  сульфатизации  маточного  раствора  серной  кислотой  и  возвращении 
оборотной фосфорной кислоты на стадию разложения. 
 Исследование 
кинетики 
разложения 
низкокачественных 
фосфорита 
месторождений  Жанатас 5,5-кратным  избытком  фосфорной  кислоты  показывают 
следующие результаты. 
 
Таблица 3.-Кинетика разложения фосфорита месторождения Каратау образца 5,5- 
кратным избытком фосфорной кислоты 
Темпера-
тура, К 
Время 
разложения, 
мин. 
Масса 
сухого 
осадка, 
г  
Содержание  
в  н.о., % 
Коэффиц-
иент 
разложения 
Скорость 
разложения, 
г фосфорита 
/мин 
P
2
O
5 
общ.
 
P
2
O
5 
вод 
348 
 
1 22,13 
21,11 
2,38 
0,2115 2,870 
2 18,5 
20,71 
2,61 
0,3631 3,630 
3 15,89 
20,43 
4,97 
0,5328 2,610 
5 11,20 
12,10 
5,53 
0,8600 2,345 
10 8,00 
11,97 
3,37 
0,8691 0,640 
20 7,10 
8,28 
2,43 
0,9210 0,090 
30 6,60 
6,61 
1,99 
0,9420 0,050 
40 5,60 
5,25 
0,60 
0,9504 0,100 
 
Приготовление  органоминеральных  удобрений  проводился  следующим  образом: 
измельченный  уголь  смешивали  в  экстракторе  с NH
4
OH  в  заданном  соотношении  Т : 
Ж=1:10,  затем  полученную  пульпу  фильтровали,  фильтрат  смешивали  с 
монокальцийфосфатом. 
Вид сырья 
Содержание основных компонентов, % 
 
 
Р
2
О
5
  СаО  MgO  Fe
2
O
3
  А1
2
О
3
  F 
СО
2
  н.о. 
Н
2
О 
Карбонатная руда 
месторождения 
Жанатас 
21.03  36.03  2.4 
2.99 
1.02 
1.93 8.78  19.86  5.96 

 
231 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
Введение  гуматов  в  минеральные  удобрения  облегчает  их  внесение  в  почву, 
улучшает физико-химические свойства удобрений, увеличивает подвижность фосфора 
в них и повышает коэффициент использования растениями питательных элементов. 
Суть  эксперимента  сводилась  к  смешению  МКФ  с  гуматами  аммония  и 
последующему ее гранулированию и сушке в барабанном грануляторе-сушилке.  
В  качестве  дешевых  источников  микроэлементов  полезных  для  растений  и 
повышающих 
качество 
удобрений 
целесообразно 
использование 
шлаков 
металлургических  производств.  На  сегодня  в    Восточном  Казахстане  накопилось 
колоссальное  количество  отходов  металлургического  производства  (около 740 млн. 
тонн)  [3]. Там  находятся  более 20 видов  отходов.  Самые  большие  объемы  подобных 
отходов приходятся на хвосты обогащения горной  породы, гипсовую пульпу, клинкер 
и  шлак.  В  частности,  шлак  Шымкентского  свинцового  завода  «Южполиметалл»  при 
выплавке свинца  имеют нижеследующий (%) состав:  
 
Таблица 4 - Состав шлака Шымкентского свинцового завода«Южполиметалл» 
SiO
2
,% CaO,% MgO,
% 
Al
2
O
3
,
% 
Fe,
% 
Pb,
% 
S,
% 
Zn,
% 
As,% Cu,
% 
Другие 
примеси 
21,5 7,5  -  0,34  30,2 
1,11 
2,2 
1,5 
-  0,1 35,65 
22,5 10,8 -  0,84  30,1 
0,82 
2,4 
0,9 
-  -  31,64 
29,9  12,5  0,1  1,7 
31,1 2,1  1,8 0,1 0,001 0,01 20,7 
30,1 13,5 -  3,6  30,3 
3,8 1,7 
-  
-  17,0 
 
Установлено,  что  микроэлементы,  входящие  в  состав  изученных  отходов, 
находятся в виде соединений, труднорастворимых в воде. Поэтому, в целях извлечения 
микроэлементов  из  их  состава  они  подвергают  выщелачиванию  раствором 
углеаммонийных солей. 
На  основе  проведенных  исследований  разработана  принципиальная  схема 
производства комплексного органоминерального удобрения: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1. - принципиальная схема производства комплексного  
органоминерального удобрения 
Раствор гумата аммония 
Измельченный, до 0,2 
мм, окисленный 
Ленгерский бурый уголь 
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ 
УГЛЕАММОНИЙНЫ
М РАСТВОРОМ 
шлак 
NH
4
OH, 3% -ный 
раствор, соотношение 
ИЗВЛЕЧЕНИЕ 
ГУМИНОВЫХ 
КИСЛОТ
МКФ полученный 
циклическим путем 
СМЕШИВАНИЕ 
ГРАНУЛЯЦИЯ
Гипс полученный 
на  
ГОТОВЫЙ ПРОДУКТ

 
232 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
 Впоследствии полученная смесь направляется на грануляцию. На данной стадии 
в  гранулятор  в  объеме 2% от  массы  смеси,  подвергаемой  грануляции,  подается 
влажный  гипс,  полученный  на  стадии  получения  МКФ.  Замечено,  что  это  позволяет 
получить  мелкозернистые  и  прочные  гранулы,  а  также  способствует  улучшению 
физико-химических и удобрительных свойств получаемого готового продукта.  
Таким  образом,  в  лабораторных  условиях  установлена  возможность  получения 
комплексного  органоминерального  удобрения,  разработана  новая  принципиальная 
схема технологии. 
 
Литература 
1.  Б.А.Ягодин,  Ю.П.  Жуков,  В.И.Кобзаренко  Агрохимия/  Под  ред.  Б.А.Ягодина.- 
М.: Мир, 2004. Стр 205 
2.   Орлов  Д.С.  Гуминовые  кислоты  теория  гумификации  почвы  и  общая.  М: 
Издательство МГУ. 1990. Стр 114 
3. 
Органоминеральные удобрения на базе фосфогипса 
 
http://ecoportal.ru/
 
4.  Христева  Л.А.  Роль  гуминовых  кислот  в  питании  растений.  Труды  почвенного 
института АНСССР, т.38, 1951 стр76 
5.  Химия и классификация ископаемых углей. Под ред. Т. А. Кухаренко – М, 1966. 
Стр 208 
6.  Мырзахметова Б. Б. Экологически чистая добавка минеральным удобрениям: 
Тезисы докладов. Часть 2. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2006. 379 с.  
7.  Горовая А.И., Орлов Д.С., Щербенко О.В. Гуминовые вещества. – Киев:Наук. 
думка, 1995. – 304с 
8. 
www.humate.ru
 
9. 
www.humus.ru
 
10. Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов: прав.изд.Ситтиг 
М./Пер. с англ. Под ред. Эмануэля Н.М.М.: Металлургия, 1985 стр 56 
 
 
 
 
ТЕХНОЛОГИЯ  ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ  
 
Б.С. Альжанова, Л.М.Сатаева, Б.Н.Корганбаев, Ж.С.Альжанова
 
 
Академический инновационный университет 
Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова 
 
Технологические 
мероприятия 
по 
рационализации 
производства 
нефтеперерабатывающих предприятий, направленные на сокращение водопотребления, 
уменьшение  расхода  сточных  вод,  сбрасываемых  в  водоемы  весьма  разнообразны.  В 
целом,  одним  из  рациональных  решений  сокращения  водопотребления  и  защиты 
окружающей среды от загрязнения является внедрение оборотного водоснабжения. 
Многократное  использование  воды  конечно  же  сокращает  объем  сточных  вод, 
сбрасываемых  в  водоемы.  Однако  следует  учитывать  требования,  которым  должна 
удовлетворять  вода,  применяемая  в  системах  оборотного  водоснабжения,  не  только  с 
точки зрения обеспечения нормального технологического процесса производства, но и 
санитарно-гигиенических  нормативов.  Оборотная  вода  должна  быть  безвредна  для 
обслуживающего персонала и не иметь дурного запаха. Особенно важно качество воды 
в бактериологическом отношении. Как известно, в биохимически очищенных сточных 
водах  все  же  остаются    загрязнения,  в  том  числе  биогенные  элементы  (соединения 
азота,  фосфаты),  которые  могут    при  повторном  использовании  в  известной  степени 

 
233 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
представлять  опасность  для  здоровья  человека.  Доочистка  сточных  вод  должна 
обеспечить  безопасность  в  эпидемическом  отношении  и  снижение  концентраций 
биогенных веществ, способствующих биообрастанию трубопроводов.  Следует учесть, 
что наиболее часто используемая на НПЗ доочистка сточных вод фильтрованием через 
гранулированную  загрузку  не  устраняет  запах  и  окраску  воды.  Одним  из  таких 
эффективных методов очистки и является реагентная очистка сточных вод, в частности, 
методы коагуляции и флокуляции воды.   
Для  устранения  недостатков  существующих  способов  очистки  сточных  вод 
нефтеперерабатывающих  предприятий  предложена  технология  эффективной  очистки 
сточных  вод  с  использованием  реагентного  метода  очистки  с  применением  нового 
полиэлектролитного  флокулянта  (рисунок 1). На  очистных  сооружениях  ТОО 
«ПетроКазахстан  Ойл  Продактс»  проведены  опытно-промышленные  испытания  по 
очистке  промышленных  сточных  вод  образовавшихся  на  предприятии.  Для 
обеспечения  более  полной  очистки  в  линию  очищенной  сточной  воды  подкачивается 
флокулянт - полиэлектролитный полимер, который способствует быстрому и лучшему 
слипанию  частиц  нефтепродуктов.  В  качестве  флокулянта  при  очистке 
нефтесодержащих  сточных  вод  ТОО  ”ПКОП”  использовался  полиамфолитный  
полиэлектролитный флокулянт Nа-Накфлок. Испытания проводились путем введения в 
очищаемую  воду  полиэлектролитный  флокулянт  Nа-Накфлок  в  количестве 0,5-3 мг/л. 
Анализ  результатов  исследований  показал,  что  оптимальная  доза  флокулянта  
полиэлектролитный  флокулянт  Nа-Накфлок  составляет 1,5-2,0 мг/л,  при  которой 
степень  очистки  сточной  воды  по  взвешеннным  веществам  и  нефтепродуктам 
достигает 95-97%.  
Отстойник-уплотнитель с рециркуляцией осадка со встроенным уплотнителем и 
с внешней рециркуляцией осадка обеспечивает оптимальную флокуляцию и работает с 
использованием принципа тонкослойного отстаивания. В его состав входят следующие 
элементы:быстрый  смеситель;  флокулятор  с  перемешиванием;  флокулятор  с 
поршневым  потоком;  резервуар-отстойник  (около 90 %  флокул  подвергаются  в  нем 
отстаиванию  и  уплотнению  и  не  поднимаются  в  зону  тонкослойного  отстаивания); 
тонкослойный  модуль  с  перегородками  над  которым  установлены  зубчатые  отводные 
лотки; система возврата уплотненного осадка на вход в отстойник. 
Флокулятор отстойника имеющий два последовательно установленных реактора 
(высокоскоростной  с  перемешиванием  и  низкоскоростной  с  поршневым  потоком).  В 
отстойнике-уплотнителе происходят следующие процессы: 
- отстаивание в поршневом потоке большей части осадка, которое происходит за 
счет  значительного  увеличения  скорости  отстаивания,  что  становится  возможным 
благодаря размерам и в первую очередь плотности флокул; 
- доочистка в тонкослойных модулях: оставшиеся флокулы задерживаются тон-
кослойными модулями с системой распределения по потоку на выходе, благодаря чему 
скорость  потока  обрабатываемой  воды  не  увеличивается  (в  противоположность 
системам  распределения  по  входу)  и  флокулы  сохраняют  свою  целостность;  кроме 
того,  равномерность  скоростей  потока  воды  и  флокул  исключает  вероятность 
локального  взмучивания  осадка,  так  что  осветленная  вода  имеет  одинаковое  качество 
на всей поверхности ее отвода; уплотнение осадка, производимое с помощью донного 
скребка  с  граблями;  оно  осуществляется  гораздо  быстрее  благодаря  повышенной 
плотности флокул. 
Преимуществами отстойника-уплотнителя при его эксплуатации являются: 
-  обладает  высоким  быстродействием,  что  позволяет  делать  его  более  ком-
пактным по сравнению с другими отстойниками; 
- достаточно гибок в эксплуатации и малочувствителен к изменениям качества и 
расхода  обрабатываемой  воды,  поскольку  концентрация  твердой  фазы  в  зоне 

 
234 

жүктеу/скачать 5,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: