Использование угля Апартакского месторождения для производства органоминеральных удобрений | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 11 июля, печатный экземпляр отправим 15 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №24 (314) июнь 2020 г.

Дата публикации: 14.06.2020

Статья просмотрена: 1 раз

Библиографическое описание:

Шарипова, Х. Т. Использование угля Апартакского месторождения для производства органоминеральных удобрений / Х. Т. Шарипова, Ш. С. Бабасодиков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 24 (314). — С. 39-43. — URL: https://moluch.ru/archive/314/71351/ (дата обращения: 03.07.2020).



С целью получения комплексного органоминерального удобрения изучен состав бурого угля Апартакского месторождения и определены оптимальные условия его окисления азотной кислотой. Показаны норма азотной кислоты, длительность процесса окисления, влияние концентрации азотной кислоты на выход гуминовых кислот.

Ключевые слова: органоминеральное удобрение, уголь, Апартак, норма, азотная кислот, гуминовая кислота, окисление, влияние.

In order to obtain a complex organomineral fertilizer, the composition of brown coals of the Apartak deposit was studied and optimal conditions of oxidation of the Apartak deposit coals by nitric acid were determined. Nitric acid rate, duration of oxidation process, impact of nitric acid concentration on humic acids yield are shown.

Узбекистан — агропромышленная страна. Она располагает 25 млн. 736 тыс. га земель сельскохозяйственного назначения, в том числе 3,73 млн. га орошаемых [1]. Именно на орошаемых землях получают свыше 97 % всей сельскохозяйственной продукции республики. В сельском хозяйстве занято 40 % трудоспособного населения. Оно даёт примерно 25 % валового внутреннего продукта. По производству хлопка Узбекистан занимает пятое место в мире. Он обеспечил свою зерновую независимость, собрав в 2006 г свыше 6 млн. т зерна колосовых культур [2].

Каждая тонна минеральных удобрений обеспечивает годовую потребность в продуктах питания 5–6 человек. Затраты на производство и применение удобрений в 2–3 раза окупаются стоимостью дополнительной сельскохозяйственной продукции. Благодаря применению минеральных удобрений обеспечивается в среднем 40–50 % прироста урожая сельскохозяйственных культур. Эффективность применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений выражается не только в повышении урожайности и сохранении продукции, но и в значительном росте производительности труда в сельском хозяйстве.

Узбекским научно-исследовательским институтом хлопководства давно показано, что хлопчатник без удобрений дает урожай в 12 ц/га хлопка-сырца, а при применении 225 кг азота, 150 кг фосфора и 100 кг калия на гектар обеспечивается его гарантированный урожай в 30–35 ц/га.

Понимание всего вышесказанного позволило и Узбекистану создать крупную отрасль химической промышленности, работающую на сельское хозяйство. Три открытых акционерных общества: Чирчикское «Электрохимпром», «Навоиазот» и Ферганское «Азот» выпускают азотные удобрения, ассортимент которых складывается из аммиачной селитры, карбамида и сульфата аммония. Алмалыкское ОАО «Аммофос», Самаркандский химический и Кокандский суперфосфатный заводы производят фосфорсодержащие удобрения, ассортимент которых состоит из супрефоса, аммоний сульфатфосфата, нитрокальцийфосфата и простого аммонизированного суперфосфата. Кызылкумский фосфоритовый комбинат обеспечивает сырьем заводы, производящие фосфорсодержащие удобрения. Навоийское акционерное объединение «Электрохимзавод» выпускает различные виды химических средств защиты растений. Калийные удобрения производятся на Дехканабадском заводе калийных удобрений.

Но сельскохозяйственное производство Узбекистана сталкивается с целым рядом очень серьезных проблем. Прежде всего это дефицит минеральных удобрений. Потребность республики в азотных, фосфорных и калийных удобрениях составляет 761,82 тыс. т 100 %-ного азота, 518,27 тыс. т 100 %-ного P2O5 и 278,12 тыс. т 100 %-ного K2O. А промышленность производит 736,8 тыс. т азотных и 137,4 тыс. т фосфорных удобрений в расчете на 100 % действующего вещества.

Вынос питательных веществ с урожаем также очень высок. В Узбекистане основными сельскохозяйственными культурами являются хлопчатник и пшеница. Валовой сбор хлопка-сырца превышает 3 млн. т, а пшеницы 6 млн. 100 тыс. т. Известно, что одна тонна хлопка-сырца выносит из почвы ежегодно 45 кг азота, 15 кг P2O5 и 45 кг K2O. Одна тонна пшеницы выносит из почвы ежегодно 35 кг азота, 10 кг P2O5 и 24 кг K2O [9]. При вышеназванном урожае только этими двумя культурами из почвы ежегодно уносится с урожаем 348,5 тыс. т азота, 106 тыс. т фосфора и 281,4 тыс. т калия. А ведь другие культуры также выносят из почвы большое количество питательных элементов. Их надо в почву восполнять.

Из вышесказанного следует, что в Узбекистане необходимо наращивать производство минеральных удобрений. Заслуживают полного одобрения решения правительства республики о наращивании мощностей Кызылкумского фосфоритового комбината, о реконструкции Алмалыкского ОАО «Аммофос» и Самаркандского химического завода.

Вторая проблема нашего сельскохозяйственного производства связана с почвенным гумусом, являющегося основой плодородия любых почв.

В органическое вещество помимо азота входят также фосфор и сера. При минерализации гумуса азот, фосфор и сера переходят в усвояемую для растений минеральную форму. Размеры ежегодной минерализации органического вещества в пахотном слое дерново-подзолистых почв составляют 0,6–0,7 т, а черноземов — 1,0 т/га с образованием соответствующего количества (соответственно 30–35 и 50 кг/га) доступного растениям минерального азота.

Особая роль гумуса заключается в его комплексном положительном влиянии на все стороны почвенного плодородия. Питательные вещества минеральных удобрений, сколько бы их ни вносили в почву, не в состоянии заменить гумус как источник азота и других элементов питания, освобождающихся при его минерализации. Установлено, что даже при очень высоких дозах минеральных азотных удобрений урожай сельскохозяйственных культур на 50–60 % формируется за счет запасов азота гумуса, а на неудобряемых почвах — почти полностью за счет почвенного азота. Обогащение почв гумусом снижает негативное влияние минеральных удобрений, пестицидов, солей тяжелых металлов, формирует агрономически ценные агрофизические свойства почв [3].

Велика роль гумуса в улучшении физических свойств почв, создании оптимального водно-воздушного режима.

Почвы Узбекистана по содержанию этого важнейшего элемента относятся к низко- и очень низкообеспеченным. По количеству гумуса они находятся на самом последнем месте среди других почв. В метровом слое чернозема, например, на одном гектаре содержится 350–700 т гумуса, тогда как лучшие почвы хлопковой зоны — сероземы содержат всего 65–85 т [4]. Агрохимические обследования почв Узбекистана показали, что удельный вес почв с низким содержанием гумуса (в сероземах — 0,8–1 %) составляет почти две трети площади, со средним (1–1,2 %) — одна треть и с высоким (1,2–1,5 % от веса почвы) — всего лишь 7 % посевной площади [5].

Гумусовые вещества могут быть использованы как регуляторы структурообразования бедных гумусом почв. При этом они улучшают водный, воздушный и питательный режим почвы, повышая ее плодородие. В практике земледелия однозначно показано, что при использовании высоких доз минеральных удобрений невозможно добиться эффекта без обогащения почвы гумусом. Аммонизация сырья либо водным аммиаком, либо безводным способствует активизации ГК, стимулирующих рост растений, а поглощенный аммиак постепенно потребляется корневой системой. Опрыскивание растений гуматами натрия в малых дозах дает значительные прибавки урожая. После такой обработки наблюдается ускоренный рост и других растений.

Поэтому изучение состава углей Апартакского месторождения с целью использования его как сырья для получения органоминеральных удобрений является актуальной.

Известные способы получения гуминовых кислот окислением углей и других каустобиолитов основаны на применении различных окислителей: перманганата калия в щелочной среде, азотной кислоты, кислорода или воздуха.

Целью наших исследований явилось изучение физико-химических свойств угля Апартакского месторождения, а также определения оптимальных норм технологических параметров получения органоминерального удобрения на основе углей Апартакского месторождения.

Методика эксперимента. Для исследований были отобраны пробы углей из месторождения Апартак.

Общетехнические исследования углей проводили общепринятыми методами. Аналитическую влажность угля определяли по ГОСТ 11014–81. Зольность проб определяли по ГОСТ 11022–75. Количество гуминовых кислот в угле определяли экстракцией гуминовых кислот 0,1 Н раствором щелочи при нагревании, осаждением их избытком соляной кислоты и определением массы полученного осадка по ГОСТ -9517–76.

Процесс окисления проводили в стеклянном реакторе с винтовой мешалкой. Реактор поместили в термостат. Для улавливания окислов азота использовали абсорбер с водой. В реактор налили азотную кислоту и постепенно подавали уголь. Содержимое реактора перемешивали с помощью винтовой мешалки с определенной скоростью. После окисления нитроуголь промывали водой. В полученных образцах определяли количество гуминовых веществ.

Результаты исследований. Результаты исследований приведены в табл.1

Таблица 1

Результаты анализов угля Апартакского месторождения

Влажность,%

Зольность,%

Органическая масса угля,%

ГК,% на ОМУ

1

25,0

20,0

55,0

46,7

Результаты анализов бурых углей участка Апартакского месторождения показывают, что они содержат 46,7 % гуминовых кислот в расчете на органическую массу угля.

Результаты анализов минеральной части углей Апартаксого и Ангренского месторождений представлены в таблице 2 и 3 соответственно.

Таблица 2

Спектральный анализ золы углей Апартакского месторождения

component

Resalt

Unit

Stat.err.

LLD

LLQ

1

MgO

9,39

Mass %

0,0252

0,0322

0,0965

2

Al2O3

11,5

Mass %

0,0217

0,0147

0,0440

3

SiO2

11,8

Mass %

0,086

0,0029

0,0087

4

SO3

26,1

Mass %

0,0035

0,0009

0,0026

5

K2O

0,0745

Mass %

0,0070

0,0038

0,0115

6

CaO

29,9

Mass %

0,0197

0,0039

0,0117

7

TiO2

0,282

Mass %

0,0017

0,0017

0,0050

8

MnO

0,114

Mass %

0,0009

0,0012

0,0036

9

Fe2O3

10,2

Mass %

0,0037

0,0011

0,0033

10

CuO

0,0142

Mass %

0,0001

0,0002

0,0006

11

ZnO

0,0134

Mass %

0,0001

0,0001

0,0004

12

SrO

0,365

Mass %

0,0002

<0,0001

0,0001

13

U3O8

0,0056

Mass %

<0,0001

0,0002

0,0005

14

ZrO2

0,315

Mass %

0,0012

0,0004

0,0012

Таблица 3

Спектральный анализ золы углей Ангренского месторождения

component

Resalt

Unit

Stat.err.

LLD

LLQ

1

MgO

8,55

Mass %

0,0252

0,0322

0,0965

2

Al2O3

17,4

Mass %

0,0217

0,0147

0,0440

3

SiO2

34,3

Mass %

0,086

0,0029

0,0087

4

SO3

13,6

Mass %

0,0035

0,0009

0,0026

5

K2O

0,887

Mass %

0,0070

0,0038

0,0115

6

CaO

16,7

Mass %

0,0197

0,0039

0,0117

7

TiO2

0,591

Mass %

0,0017

0,0017

0,0050

8

V2O5

0,0346

Mass %

0,0007

0,0016

0,0047

9

MnO

0,0323

Mass %

0,0009

0,0012

0,0036

10

Fe2O3

6,81

Mass %

0,0037

0,0011

0,0033

11

CuO

0,0174

Mass %

0,0001

0,0002

0,0006

12

ZnO

0,0345

Mass %

0,0001

0,0001

0,0004

13

Rb2O

0,0098

Mass %

<0,0001

0,0001

0,0001

14

SrO

0,225

Mass %

0,0002

<0,0001

0,0001

15

Y2O3

0,0052

Mass %

<0,0001

<0,0001

0,0002

16

BaO

0,0764

Mass %

0,0006

0,0014

0,0042

17

ZrO2

0,402

Mass %

0,0012

0,0004

0,0012

18

WO3

0,0161

Mass %

0,0017

0,0048

0,0144

Как видно из табл.2 угли Апартакского месторождения богаты соединениями магния, кальция, железа, алюминия, кремния и сульфатами. Количество их оксидов достигает 9,39; 29,9; 10,2; 11,5; 11,8 и 26,1 % соответственно, в то время как Ангренский уголь (табл.3) содержит магний, кальций и железо в меньшем количестве. В минеральной части угля Апартакского месторождения имеются такие элементы, как калий, марганец, медь, цинк, а также стронций и цирконий, которые могут служить в качестве микроэлементов в удобрениях.

Спектральный анализ угля Ангренского месторождения и месторождения Апартак показал, что наибольшая интенсивность соответствует оксидам железа. Уголь Апартакского месторождения отличаются от угля Ангренского месторождения пониженным содержанием оксида кремния. Так, если в Апартакском угле оксид кремния достигает 11,8 %, то в Ангренском угле этот показатель достигает 34,3 %.

С целью окисления углей месторождения Апартак использовалась азотная кислота концентрацией: 10, 20, 30, 40, 50 %. Соотношение ОМУ к безводной азотной кислоте изменялась в пределах: 0,9:0,1; 0,8:0,2; 0,5:0,5; 0,4:0,6. Продолжительность окисления составляла: 20мин, 30 мин, 60мин, 120 минут. Окисление угля азотной кислотой проводилось при температуре 50, 70, 90, 110, 1400С.

Органическая масса угля составляла 55 %.

Таблица 4

Влияние нормы иконцентрации азотной кислоты на выход гуминовых кислот (τ— 60 минут t— 700С)

Продукты окисления

Концентрация HNO3,%

Соотношение ОМУ: HNO3

0,9: 0,1

0,8: 0,2

0,5: 0,5

0,4: 0,6

Гуминовые кислоты

10

20

30

40

50

47,1

52,3

56,7

57,4

57,9

48,2

55,7

59,8

60,1

60,9

49,1

58,9

67,7

68,4

68,9

52,3

59,8

68,1

69,2

69,8

Из таблицы (4) видно, что с увеличением концентрации азотной кислоты от 10 до 50 % выход гуминовых веществ увеличивается от 46,7 % в исходном сырье до 69,8 % в окисленном угле при массовом соотношении ОМУ: HNO3 равном 0,4:0,6при окислении азотной кислотой 50 %-ной концентрации (табл.).

Изучение влияния температуры при окислении угля азотной кислотой на выход гуминовых веществ показало (табл.5), что при окислении угля азотной кислотой 50 %-ной концентрации при температуре 900С наблюдается наибольший выход гуминовых кислот 65,9 % в расчете на органическую массу угля.

Таблица 5

Влияние температуры окисления на выход гуминовых кислот (соотношение ОМУ:HNO3= 0,5:0,5 τ=60 минут)

Температура,0С

Гуминовые кислоты,% кОМУ

Концентрация азотной кислоты,%

10

20

30

40

50

50

49,1

54,8

56,7

57,1

57,7

70

53,7

62,5

67,1

67,3

67,5

90

52,1

63,6

65,2

65,7

65,9

110

48,8

57,2

58,5

58,9

60,1

140

49,5

57,6

59,2

59,8

60,5

При окислении угля Апартакского месторождения азотной кислотой с целью увеличения выхода гуминовых веществ было изучено влияние продолжительности окисления на содержание гуминовых кислот. Время окисления менялось от 20 минут до 30, 60, 120 минут.

Установлено, что при окислении угля в течение 120 минут 30 %-ной концентрацией азотной кислоты количество гуминовых кислот составляет 66,67 % (табл.6). Однако, замечено, что при окислении угля в течение 60 минут при той же концентрации азотной кислоты этот показатель составляет 66,58 %. Следовательно. Увеличение продолжительности окисления угля замедляет процесс окисления.

Таблица 6

Влияние продолжительности окисления на выход гуминовых кислот (соотношение ОМУ:HNO3=0,5:0,5 τ=60 минут)

Продолжительность окисления, мин

Гуминовые кислоты,% кОМУ

Концентрация азотной кислоты,%

10

20

30

40

50

20

47,3

49,7

52,8

51,4

50,8

30

48,5

53,6

60,42

59,3

57,4

60

51,6

58,7

66,58

63,2

60,9

120

52,6

58,9

66,67

63,8

61,2

Таким образом, результаты исследований по изучению состава углей Апартакского месторождения и по окислению углей азотной кислотой с целью увеличения выхода гуминовых кислот показали пригодность углей данного месторождения для производства органоминеральных удобрений.

Литература:

  1. Курбанов Э., Кузиев Р. Современное состояние плодородия почв Узбекистана и некоторые пути его улучшения // Горный вестник Узбекистана. — 2001. — № 1. — стр. 94–96.
  2. Газета «Правда Востока» от 20 июля 2006г.
  3. Жуков А. И. Состояние баланса гумуса в почвах СССР и потребность в органических удобрениях // Труды Всес. НИИ сельскохозяйственной микробиологии. — Л., Том 58. — 1988. — стр. 12–20.
  4. Саттаров Д. С., Эргашев А. Э., Кобзева Г. И. Агрохимические исследования почв Узбекистана и пути повышения их плодородия // Институту почвоведения и агрохимии 70 лет.–Ташкент, 1990. с. 137–150.
  5. Бобоходжаев И. Гумус и плодородие почвы // Сельское хозяйство Узбекистана. — 1992. — № 8–9. — стр. 15–16.
Основные термины (генерируются автоматически): удобрение, азотная кислота, Узбекистан, почва, месторождение, кг азота, сельское хозяйство, Кызылкумский фосфоритовый комбинат, винтовая мешалка, органическое вещество.


Ключевые слова

окисление, влияние, норма, уголь, гуминовая кислота, органоминеральное удобрение, Апартак, азотная кислот

Похожие статьи

Разработка и совершенствование технологии получения NPCa...

Кызылкумский фосфоритовый комбинат производит ежегодно 200 тыс. т в год рядовой фосфоритовой муки. Её состав (вес. %)

В основе технологии лежит переработка рядовой фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов неполной нормой азотной кислоты.

Изучение физико-механических свойств одинарного фосфорного...

Статья посвящена исследованиям по повышению коэффициента усвояемой формы Р2О5 и увеличению количества фосфатов в составе фосфорных удобрений, путём активации бедного фосфатного сырья фосфоритов Центральных Кызылкумов.

Выявление эффективных способов внесения... | Молодой ученый

Рубрика: Сельское хозяйство. Опубликовано в Молодой учёный №2 (25) февраль 2011 г.

Выявление эффективных способов внесения медленнодействующих удобрений под

Специфика трансформации азота удобрений и особенности технологии их применения...

Азотный режим чернозема выщелоченного при...

Динамика нитратного азота (мг/кг почвы) впериод вегетации яровой пшеницы по

Дифференцированное внесение азотных удобрений при посеве в режиме off-line по

Надежкина Е. В. Дополнительное использование азота почвы в привнесении азотных...

Содержание нитратной и аммонийной форм азота в почвах...

Так же азот существует в составе соединений, образуя более сложные минеральные и органические формы такие как: азотная кислота, азотистое основание, аммиак и др. Для нормального функционирования и развития растений необходимо контролировать цикл азота.

Использование органического удобрения (биогумуса) для...

Полезные вещества сохраняются в почве в течение 4-х лет, что позволяет сократить

− Использование биогумуса в парковом хозяйстве в городской черте позволяет снизить

Органические удобрения — это такие удобрения, которые содержат элементы питания...

Рост и развитие сои при совместном внесении азотных...

Рубрика: Сельское хозяйство.

Положительное влияние дробного внесения азотных удобрений обусловлено тем, что основную часть питательных веществ растения используют в период-налива семян.

Однако, при совместном внесении азотных удобрений в дозе 60 кг.

Использование торфа и торфогеля как органического удобрения

Длительное нерациональное использование почв в сельском хозяйстве привело к уменьшению содержания

Пахотные почвы с низким содержанием органического вещества в России занимают 25,8

Одним из источников органического удобрения для почвы является торф.

Использование разносоставных фосфорных удобрений

Фосфорная кислота почвы происходит в основном из тех горных пород, которые дали начало образованию данной почвы.

Плавленый и обесфторенный фосфаты отличаются от водорастворимых форм фосфорных удобрений тем, что растения используют их фосфор...

Биотехнология в сельском хозяйстве | Статья в журнале...

Биотехнология в сельском хозяйстве / Гулом Ахмеджанов, Угилой Косымова, З. Ф

Таким образом, с удобрением фосфор вносится значительно больше, чем выносится растениями с

В частности, на карбонатных сероземах Узбекистана часто именно недостаток усвояемого...

Похожие статьи

Разработка и совершенствование технологии получения NPCa...

Кызылкумский фосфоритовый комбинат производит ежегодно 200 тыс. т в год рядовой фосфоритовой муки. Её состав (вес. %)

В основе технологии лежит переработка рядовой фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов неполной нормой азотной кислоты.

Изучение физико-механических свойств одинарного фосфорного...

Статья посвящена исследованиям по повышению коэффициента усвояемой формы Р2О5 и увеличению количества фосфатов в составе фосфорных удобрений, путём активации бедного фосфатного сырья фосфоритов Центральных Кызылкумов.

Выявление эффективных способов внесения... | Молодой ученый

Рубрика: Сельское хозяйство. Опубликовано в Молодой учёный №2 (25) февраль 2011 г.

Выявление эффективных способов внесения медленнодействующих удобрений под

Специфика трансформации азота удобрений и особенности технологии их применения...

Азотный режим чернозема выщелоченного при...

Динамика нитратного азота (мг/кг почвы) впериод вегетации яровой пшеницы по

Дифференцированное внесение азотных удобрений при посеве в режиме off-line по

Надежкина Е. В. Дополнительное использование азота почвы в привнесении азотных...

Содержание нитратной и аммонийной форм азота в почвах...

Так же азот существует в составе соединений, образуя более сложные минеральные и органические формы такие как: азотная кислота, азотистое основание, аммиак и др. Для нормального функционирования и развития растений необходимо контролировать цикл азота.

Использование органического удобрения (биогумуса) для...

Полезные вещества сохраняются в почве в течение 4-х лет, что позволяет сократить

− Использование биогумуса в парковом хозяйстве в городской черте позволяет снизить

Органические удобрения — это такие удобрения, которые содержат элементы питания...

Рост и развитие сои при совместном внесении азотных...

Рубрика: Сельское хозяйство.

Положительное влияние дробного внесения азотных удобрений обусловлено тем, что основную часть питательных веществ растения используют в период-налива семян.

Однако, при совместном внесении азотных удобрений в дозе 60 кг.

Использование торфа и торфогеля как органического удобрения

Длительное нерациональное использование почв в сельском хозяйстве привело к уменьшению содержания

Пахотные почвы с низким содержанием органического вещества в России занимают 25,8

Одним из источников органического удобрения для почвы является торф.

Использование разносоставных фосфорных удобрений

Фосфорная кислота почвы происходит в основном из тех горных пород, которые дали начало образованию данной почвы.

Плавленый и обесфторенный фосфаты отличаются от водорастворимых форм фосфорных удобрений тем, что растения используют их фосфор...

Биотехнология в сельском хозяйстве | Статья в журнале...

Биотехнология в сельском хозяйстве / Гулом Ахмеджанов, Угилой Косымова, З. Ф

Таким образом, с удобрением фосфор вносится значительно больше, чем выносится растениями с

В частности, на карбонатных сероземах Узбекистана часто именно недостаток усвояемого...

Задать вопрос