Патент на изобретение №2174529
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ
(57) Реферат: Изобретение относится к получению гуминовых веществ, в частности гуматов, из бурового угля и может найти применение в углеперерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве. Сущность: бурый уголь с влажностью не менее 20%, измельченный до крупности меньше 2 мм, смешивают с твердой щелочью в соотношении на 1 кг сухой беззольной массы угля и 14,2 – 15,3 моля NаОН или 15,9 – 16,1 моля КОН, смесь выдерживают при комнатной температуре 0,9 – 1 ч до полного растворения щелочи во влаге угля, а затем высушивают и подвергают термообработке при температуре 130 – 150°С в течение 4 – 7 ч, после чего осуществляют экстракцию гуминовых веществ водой при температуре 95 – 100°С. Технический результат: повышение выхода гуматов до 83,0 – 86,9% от сухой беззольной массы угля. 3 табл. Изобретение относится к получению гуминовых веществ, в частности гуматов, из бурого угля и может найти применение в углеперерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве, поскольку гуматы (соли гуминовых кислот) являются эффективными стимуляторами роста растений. Известен способ получения гуминовых веществ, заключающийся в экстракции бурых углей растворами щелочей при температуре 80-100o 2 уголь подвергался нагреву до температуры 400oC, а затем экстрагировался раствором NaOH. Выходы экстрактов составили: из природного необработанного угля 29,3 %, из обработанного Ca(OH)2 – 90,2%. oC в атмосфере аргона. В результате авторы отмечают, что “максимальный выход гуминовых кислот (> 95%) достигнут за 5 мин при 400oC и концентрации KOH, равной 10 моль/кг”. В первую очередь следует отметить, что выход гуминовых кислот невозможно получить в результате только нагрева до 400oC. При нагревании до 400oC получается твердый остаток, из которого следует экстракцией выделить гуматы. Авторы, видимо по недоразумению, пропустили в описании процесса такую стадию, как экстракция остаточного угля, полученного в результате нагрева до 400oC. Это видно из описания метода определения концентрации веществ в /8/: выход гуминовых кислот определялся на приборе КФК-2. КФК-2 предназначен для определения концентраций только в растворах. Описанный способ несовершенен, т.к., во-первых, нагрев до 400oC связан с большими энергозатратами; во-вторых, известно, что при температуре 400oC /9/ происходит интенсивная деструкция органических веществ углей. При этом в первую очередь отщепляются кислородсодержащие соединения. Вследствие этого гуминовые вещества в значительной мере теряют свойства стимуляторов роста растений и не могут быть использованы в сельском хозяйстве. Кроме того, описываемым методом пользовались по отношению к небольшим навескам угля. В промышленных же условиях из-за низкой теплопроводности угля нагрев его значительных объемов до 400oC неотвратимо приведет к образованию у греющих поверхностей полукокса (С. Г. Аронов, Л.Л. Нестеренко. Химия твердых горючих ископаемых. Харьков. – 1960. – 371 с.), который, как известно, гуматов не содержит. Образование полукокса в случае применения описываемого метода к большим количествам угля неизбежно приведет к значительному снижению выхода гуматов, если не к полной потере. Термическая деструкция бурых углей начинается уже около 160oC /9/. При начальной термической деструкции бурых углей в первую очередь разрушаются карбоксильные (COOH) и гидроксильные (OH) группы, а также происходят различные перегруппировки в других кислородсодержащих функциональных группах. Это приводит к потере гуминовыми веществами ценных физиологических свойств, присущих стимуляторам роста растений. Поэтому гуминовые вещества, полученные в результате нагревания бурых углей до 160oC и выше, являются неэффективными стимуляторами роста растений и не применимы в сельском хозяйстве. Сущность изобретения заключается в том, что с целью снижения энергозатрат на процесс и повышения выхода гуминовых веществ (по сравнению с выходом свободных гуминовых кислот) и их эффективности как стимуляторов роста растений бурый уголь, измельченный до крупности меньше 2 мм, с влажностью не менее 20% тщательно смешивается с твердой щелочью в соотношении 14,2-15,3 моля NaOH или 15,9-16,1 моля KOH на 1 кг сухой беззольной массы угля, полученная смесь выдерживается для полного растворения щелочи во влаге угля, затем высушивается и подвергается термообработке при температуре 130-150oC в течение 4-7 часов, после чего осуществляется экстракция гуминовых веществ водой при температуре 95-100oC. В результате достигается выход гуматов 83,0-86,9% от сухой беззольной массы угля. Пример осуществления 1. Для получения гуминовых веществ взят бурый уголь Ленского бассейна, измельченный до класса крупности менее 2 мм и имеющий следующие характеристики (мас.%): Ad – 11,9; Wr – 33,0; Vdaf – 48,4; St d – 0,3; выход свободных гуминовых кислот – 21,2%. Уголь, используемый в качестве сырья для описываемого способа, должен иметь природную влажность не менее 20% для того, чтобы хватало влаги для растворения добавляемой твердой щелочи. Уголь массой 150-185 г (в пересчете на сухую беззольную массу) помещался в емкость, куда в твердом виде добавлялся NaOH в количестве 14,2 моля на 1 кг сухого беззольного угля. Уголь и щелочь тщательно перемешивались. Смесь выдерживалась при комнатной температуре для полного растворения щелочи, а затем помещалась в сушильный шкаф, где выдерживалась в течение 4 часов при разных температурах (таблица 1). Обработанный указанным способом уголь экстрагировался водой в течение 2 часов. Затем с помощью спектрофотометра КФК-2 определялась концентрация гуматов и, соответственно, выход гуматов (здесь и далее в пересчете на гуминовые кислоты). Результаты приведены в таблице 1, включающей следующие обозначения: t – температура предварительной обработки смеси угля и щелочи, oC;  – время температурной обработки, ч.
Из таблицы 1 видно, что при одинаковом времени термообработки и расходе щелочи максимальный выход гуматов (98,4%) достигается при температуре начала разложения угля – 160oC. Поэтому температурным пределом обработки, обуславливающим получение эффективных в сельском хозяйстве гуматов, следует считать 150oC. При температуре 130oC выход гуминовых кислот также достаточно высок и составляет 86,9%.
Поэтому температурный интервал 130-150oC является оптимальным для предварительной термообработки и сушки смеси угля со щелочью.
Выход гуминовых кислот зависит также от количества добавляемой в уголь щелочи. Эта зависимость при использовании NaOH показана в таблице 2.
Из приведенных в таблице 2 данных видно, что оптимальным является расход NaOH, равный 14,2-15,3 моля на 1 кг сухого беззольного угля, т.к. в этом случае выход гуматов составил 86,6-86,9%.
Пример осуществления 2.
Для получения гуминовых веществ взят бурый уголь Ленского бассейна, измельченный до класса крупности менее 2,0 мм и имеющий следующие характеристики (% мас.): Wr – 34,2; Ad – 10,0; Vdaf – 45,0; St d – 0,3; выход свободных гуминовых кислот – 18,2.
Уголь массой 65-85 г (в пересчете на сухую беззольную массу) помещался в емкость, куда в твердом виде добавлялся KOH в количествах, указанных в таблице 3. Уголь и щелочь тщательно перемешивались. Смесь выдерживалась при комнатной температуре до полного растворения щелочи, а затем помещалась в сушильный шкаф, где выдерживалась в течение 7 часов при разных температурах.
Обработанный указанным способом уголь экстрагировался водой в течение 2 часов. Затем с помощью спектрофотометра КФК-2 определялась концентрация гуматов и, соответственно, выход гуматов.
Все результаты представлены в таблице 3 (обозначения те же, что в табл. 1 и 2).
Из таблицы 3 видно, что при расходе KOH 15,9-16,1 моль/кг сухого беззольного угля выход гуминовых кислот является максимальным и составляет 83,0-85,3%.
Кроме того, в таблице 3 приведены результаты опытов (N 1, 2), в которых смесь угля и щелочи не подвергалась температурной обработке. В этих случаях выход гуминовых кислот минимален.
Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за
Дата прекращения действия патента: 23.10.2008
Дата публикации: 20.04.2011
|
||||||||||||||||||||||||||
