Патент на изобретение №2193547
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к производству удобрений и регуляторов роста. Способ включает измельчение природно-окисленного угля и обработку его раствором щелочи. Перед выщелачиванием уголь перемешивают с опилками, из полученной смеси формируют штабель. Обработку щелочью осуществляют путем орошения штабеля. Изобретение позволяет получить концентрированные растворы гуматов натрия и калия. 3 з.п.ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к области производства органических удобрений и регуляторов роста растений и может быть использовано для одновременного получения гуматов натрия и калия и органических компостов из угля. Известен способ получения гуминовых удобрений из угля (патент РФ 2104988, кл. С 05 F 11/02), согласно которому уголь подвергают сверхтонкому измельчению в смеси с химическими присадками, в качестве которых используют гидроксиды щелочных металлов и/или карбамид, при этом исходную смесь перед измельчением кондиционируют по влажности до содержания влаги 6-12 мас.%. Данный способ позволяет получить порошкообразный продукт, содержащий до 80-83% гуматов в растворимой форме. Недостатками данного способа являются ограничения по сырьевой базе содержанием в угле гуминовых кислот не менее 78% и наличие нерастворимого остатка в количестве от 15 до 20%, который при распылении раствора забивает форсунки. Известен также способ извлечения гуминовых кислот из ископаемых углей (леонардит) методом экстракции (Патент США 4319041, кл. США 592/475, МКИ С 07 С 065/04), согласно которому в раствор гидроксида натрия добавляют леонардит в виде тонкого порошка до достижения величины рН 6.5-8.0. Смесь перемешивают не менее 40 часов со скоростью перемешивания 40 об/мин и рН 6.5-8.0. Недостатком способа является сложное аппаратурное оформление процесса, включающее длительное перемешивание реакционной массы и наличие твердой нерастворимой фракции в конечном продукте. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ обработки материалов, содержащих природные гуминовые кислоты, раствором гидроксида натрия и/или калия (а.с. 1763437, кл. С 05 F 1/02). Полученный раствор гумата натрия или калия отделяют от твердой фазы фильтрацией и используют как регулятор роста растений. Недостатками данного способа являются многостадийность процесса, необходимость для получения чистого раствора осуществлять фильтрационное отделение тонкой взвеси угля от раствора высокомолекулярных гуматов и значительные затраты на транспортировку и утилизацию твердых отходов. Задачей изобретения является создание безотходной технологии переработки угля, позволяющей получать концентрированный раствор гуматов натрия и/или калия, не содержащий твердых взвесей, и органическое гумусосодержащее удобрение. Поставленная задача достигается тем, что природно- окисленный уголь, содержащий от 50 до 80% гуминовых кислот, измельчают до крупности минус 5 мм, смешивают с древесными опилками в соотношении 1.5-2.5:1, формируют на водонепроницаемой площадке в штабель. На поверхности штабеля размещают перфорированные трубопроводы для орошения, поверх которых настилают полиэтиленовую пленку, осуществляют орошение растворами гидроксида натрия и/или калия и собирают полученный раствор гуматов через коллектор в отдельный резервуар. Оставшуюся после выщелачивания смесь опилок и угольных остатков, пропитанную раствором гуматов, складируют под пленкой на отдельной площадке и выдерживают до завершения процесса биоферментации опилок в органический компост, являющийся высококачественным органическим гумусосодержащим удобрением. Благодаря использованию смеси угля с опилками в заявленных соотношениях образуется хорошо фильтрующая среда, обеспечивающая равномерное прохождение раствора в процессе выщелачивания через всю массу без заиливания пор и создающая наиболее благоприятные условия для извлечения гуминовых кислот. При этом в процессе выщелачивания под воздействием кислорода воздуха в щелочной среде происходит доокисление органической массы угля (гуминов), что приводит к увеличению извлечения и более высокому концентрированию гуминовых кислот в конечном продукте. Одновременно с этим опилки пропитываются раствором гуминовых кислот, что в последствии ускоряет их компостирование. Таким образом, предлагаемый способ отвечает критерию “изобретательский уровень”, так как позволяет достичь новый качественный эффект – безотходную переработку угля для получения органических удобрений. Процесс осуществляют следующим образом. Уголь после дробления до крупности минус 5 мм, содержащий не менее 50% гуминовых кислот, смешивают с древесными опилками в соотношении 1.5-2.5:1. Полученную смесь размещают на бетонированной площадке, имеющей в нижней части коллектор для сбора раствора. Поверхность смеси угля с опилками выравнивают, придавая форму трапеции высотой 0.8-1 м. На поверхности выкладывают систему перфорированных шлангов (систему капельного орошения), соединенную с дозировочным насосом и резервуаром, заполненным раствором гидроксида натрия и/или калия, а коллектор для сбора раствора, расположенный в нижней части бетонированной площадки, через запорный вентиль соединяют с резервуаром для сбора раствора, который располагают ниже уровня площадки с таким расчетом, чтобы раствор из коллектора поступал в него самотеком. Поверх перфорированных шлангов натягивают полиэтиленовую пленку, предпочтительно черную, для защиты от атмосферных осадков и предотвращения потерь тепла. В результате использования полиэтиленовой пленки для защиты реакционной массы от испарения потери тепла, выделяющегося в результате реакции, минимизируются и вся масса разогревается до температуры 60-70 град С. Это приводит к ускорению процесса и повышению концентрации гуминовых кислот в полученном растворе. Раствор каустической соды нагнетают в систему капельного орошения. Этим раствором постепенно пропитывается вся масса смеси, при этом гуминовые кислоты экстрагируются в виде их натриевых и/или калиевых солей и, пройдя через всю толщу смеси, собираются через коллектор в резервуар. В процессе выщелачивания через каждые 24 часа отбирается проба раствора и анализируется на содержание гуминовых кислот. При снижении значения концентрации до 6% подачу раствора в систему капельного орошения прекращают. Собранный в резервуаре продукт представляет собой раствор гуматов натрия и/или калия концентрацией 9-11%. Оставшуюся на площадке смесь опилок и остатков угля после выщелачивания складируют на специальной площадке, где выдерживают под пленкой в течение 20-25 дней. За этот период в результате микробиологической ферментации, стимулируемой присутствием гуматов, лигнин и клетчатка в составе опилок превращаются в гумус (биокомпост). Примеры осуществления способа Пример 1. Уголь коры выветривания с содержанием органического вещества – 91.1%, в том числе гуминовых кислот (ГК) – 78.8% и зольностью – 8.9% смешивали с опилками в соотношениях 1-3:1, укладывали в штабель и орошали раствором NaOH с концентрацией 1.0%. Раствор после прохождения через слой указанной смеси ежесуточно собирали, взвешивали и анализировали на содержание ГК. В момент, когда среднесуточная концентрация ГК в растворе становилась ниже 6%, процесс останавливали. По совокупности полученных результатов (таблица 1) установили, что наиболее эффективно фильтрация раствора через слой угля и опилок протекает при их соотношении 2:1. Анализ данных, представленных в таблице 1, показал, что в смесях с низким содержанием угля (соотношение 0.5-1: 1) процесс выщелачивания из-за высокой скорости фильтрации протекает слишком быстро и раствор не успевает набрать нужную концентрацию. При высоком содержании угля (соотношение 3:1) процесс фильтрации идет слишком медленно и извлечение падает из-за забивки пор. Оптимум соотношений находится в пределах 1.5-2.5:1. Пример 2. Смесь угля и опилок после экстракции гуминовых кислот, полученную в результате опытов, описанных в примере 1, собирали, тщательно перемешивали, складывали в бурт, закрытый полиэтиленовой пленкой, анализировали на содержание ценных для питания растений компонентов и выдерживали при температуре 15-25 град С в течение 20 дней. По истечении указанного срока отбирали среднюю пробу и проводили повторный анализ. Результаты анализов, представленные в таблице 2, показывают, что в результате процесса биоферментации опилок в присутствии гуминовых кислот в конечном продукте существенно возрастает содержание ценных компонентов и по своему составу он является высококачественным органическим удобрением. Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить безотходную технологию переработки угля и получить в качестве конечных продуктов концентрированные растворы регуляторов роста растений и органическое гумусосодержащее удобрение. Известные технические решения по переработке угля с целью получения гуминовых кислот не являются безотходными технологиями и требуют для утилизации отходов значительных затрат. Формула изобретения
РИСУНКИ
TK4A – Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях “Изобретения (заявки и патенты)” и “Изобретения. Полезные модели”
Страница: 245
Напечатано: Адрес для переписки: 664057, г. Иркутск, пер. Жукова, 68, кв. 529, С.Н.Петуховой
Следует читать: Адрес для переписки: 142003, Московская обл., г. Домодедово, ул. Рабочая, 50, кв.18, Б.В.Левинскому
Номер и год публикации бюллетеня: 8-2004 Номер и год публикации бюллетеня: 33-2002
Извещение опубликовано: 20.03.2004
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 13.02.2007
Извещение опубликовано: 20.01.2008 БИ: 02/2008
Изменения:
Номер и год публикации бюллетеня: 2-2008
Извещение опубликовано: 20.02.2008 БИ: 05/2008
|
||||||||||||||||||||||||||
