Способ получения низкобалластного гумата аммония

 

Изобретение относится к технологии получения низкобалластных и безбалластных гуматов аммония из бурого угля, которые могут быть использованы в качестве стимуляторов растений и микроудобрений в сельском хозяйстве и зеленом строительстве. Цель изобретения - увеличение выхода гуматов аммония и повышение технологичности способа. Указанная цель достигается тем, что выделение гуматов ведут в три стадии, на первой из которых обработку угля раствором аммиака ведут в мельнице-активаторе непрерывного действия при массовом соотношении твердой и жидкой фаз т : ж = 1 : 3 и в присутствии 8 % аммиака от массы сухого угля. Затем к полученной суспензии добавляют воду до достижения соотношения т : ж = 1 : 8 и проводят процесс экстракции в смесителе с интенсификацией физико-химических процессов в течение 15 мин. Затем отделяют жидкую фазу центрифугированием на центрифуге непрерывного действия, а оставшуюся твердую фазу - остаточный уголь - дополнительно подвергают обработке на второй и третьей стадиях, на каждой из которых его измельчают в мельнице-активаторе, затем добавляют воду до достижения соотношения т : ж = 1 : 8 и проводят процессы экстракции и отделения жидкой фазы при тех же условиях, что и на первой стадии. 2 табл.

Изобретение относится к способу получения безбалластных и низкобалластных гуматов аммония из бурых углей, которые могут быть использованы как стимуляторы растений и микроудобрения в сельском хозяйстве и зеленом строительстве.

Известен способ получения из бурого угля балластных сухих гуматов натрия и калия. Недостатком этого способа является то, что продукт содержит всего 30 активного вещества, а остальное составляет уголь дисперсностью менее 5 мм. Наличие балласта приводит к энергетическим и временным потерям при извлечении водорастворимых гуматов из продукта потребителем, а также требует фильтрования.

Известен способ получения безбалластных гуматов натрия из торфа. Недостатками этого способа являются: 1) необходимость автоклавирования при 140^oC и 3 атм; 2) большие затраты воды, т.к. соотношение т ж 1 15 - 25; 3) периодичность действия.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения гуминовых удобрений из твердых горючих ископаемых. Этот способ основан на тонком диспергировании (измельчении) твердого горючего ископаемого в диспергаторе, например конструкции Хотунцева-Пушкина, в 1-2-ном растворе щелочи при нормальной температуре. Измельчение при максимально возможной (по условиям текучести) концентрации твердого горючего ископаемого. Полученная жидкость отправляется потребителю. Выход гуминовых кислот находится в пределах 44,9-49,5 К недостаткам этого способа относится следующее: 1) в готовом продукте присутствует балласт в виде исходного угля, что ухудшает потребительские качества продукта; 2) для достижения столь высокого выхода гуматов необходимо 20-ти кратное диспергирование; 3) непостоянство концентрации твердого горючего ископаемого в щелочи, которую следует определять экспериментально в каждом конкретном случае; 4) периодичность процесса; 5) вследствие непостоянства концентрации твердого горючего ископаемого в растворе щелочи, то есть непостоянства соотношения т ж, будет наблюдаться и, соответственно, непостоянство в расходе щелочного реагента. Таким образом, указанные недостатки снижают и технологичность способа.

Целью изобретения является увеличение выхода гумата аммония и улучшение технологичности способа.

Указанная цель достигается за счет того, что выделение гуматов аммония из землистого бурого угля осуществляется в три стадии, каждая из которых включает тонкое активационное диспергирование на мельницах непрерывного действия, экстракцию в аппаратах с интенсификацией физико-химических (массообменных) процессов и центрифугирование на центрифугах непрерывного действия. При этом расход щелочного агента является постоянной величиной и составляют 8 аммиака от массы сухого угля, а соотношения т ж также являются постоянными и составляют на стадии диспергирования 1 3 и на стадии экстракции 1 8. При этом аммиачная вода вводится только на первой стадии, а на остальных вводится только вода.

Предварительными опытами, результаты которых приведены в табл. 1 и 2, установлено, что вышеприведенные параметры являются наиболее оптимальными.

В качестве гуматсодержащего сырья используют землистый бурый уголь Александрийского месторождения с природной влажностью 50 содержанием золы 15 и 70 гуминовых веществ на горючую массу угля. Необходимое качество диспергирования в непрерывном режиме достигается на мельнице "Млын-М15", разработанной в Могилевском машиностроительном институте, которая имеет упруго-деформируемый рабочий орган (4). В этих мельницах механо-химическая деструкция угольного вещества происходит при самой эффективной форме разрушающего действия сжатие со сдвигом при наложении вибрационных колебаний.

Пример 1. Исходный уголь массой в 400 кг (влажность 50 дисперсность - 7 мм) поступает из бункера-дозатора с помощью шнекового питателя в мельницу "Млын-М15". Одновременно в шнековый питатель через автоматический дозатор пропорционально углю поступает 400 л 4 аммиачной воды. Производительность мельницы по суспензии составляет 1000 кг в час. Из мельницы готовая суспензия (дисперсность угля 98 менее 40 мк) самотеком поступает в смеситель с интенсификацией физико-химических процессов типа АР-2-4 или пульсационный (разработка ВНИИНМ) /5/. После наработки 800 кг суспензии мельница переключается на наполнение второго смесителя, а в первый смеситель добавляют через жидкостной дозатор воду до общего соотношения т ж 1 8 и включают перемешивающее устройство. Время интенсифицированной экстракции составляет 15 мин. Затем смесь из смесителя самотеком поступает в центрифугу непрерывного действия типа ОГШ-202, где происходит разделение со скоростью до 2 м³/ч. Выход раствора гумата аммония на этой стадии составляет 1,38 м³/ч. Выход гуматов на горючую массу угля составляет 45,2 Остаточный уголь N 1 (ОУ-1) имеет влажность 70 зольность 26,9 Количество балласта в готовом растворе гумата аммония определяли с помощью дополнительного центрифугирования на центрифуге периодического действия типа ОС-6М при 2500 об/мин в течение 30 мин. Масса балласта представляет смесь гумматов с молекулярным весом более 40000 и нерастворимого в аммиачной воде органического и неорганического вещества угля. Дисперсность балласта менее 0,1 мкм.

Пример 2. 260,4 rг ОУ-1, содержащего 111,6 кг сухого угля с зольностью 26,9 из центрифуги ОГШ-202 первой стадии поступает на мельницу "МЛЫН-М15" второй стадии и после активации в мельнице далее в смеситель типа АР-2-4 или пульсационный. После заполнения смесителя активированным ОУ-1 в смеситель добавляют воду до общего соотношения т ж 1 8. Включают перемешивающие устройства и перемешивают в течение 15 мин. Затем суспензия поступает в центрифугу типа ОГШ-202 второй стадии. Выход раствора гумата аммония составляет 0,77 м³/ч. Выход гумата аммония на горючую смесь угля (исходного) составляет 21,4 Остаточный уголь ОУ-2 имеет: влажность 70 зольность 43,7 и дисперсность 90 менее 4 мкм. Балласт в концентрате гумата составляет 18,1 от массы сухого гумата аммония.

Пример 3. 160 кг ОУ-2, содержащего 68,6 кг сухого угля с зольностью 43,7 поступает из центрифуги ОГШ-202 второй стадии на мельницу "Млын-М15" третьей стадии и после активации далее в смеситель типа АР-2-4 или пульсационный. После заполнения в смеситель подается вода до общего соотношения т ж 1 8. Перемешивание 15 мин. Центрифугирование на центрифуге ОГШ-202. Выход раствора гумата аммония составляет 0,473 м³/ч. Выход гумата аммония от горючей массы исходного угля составляет 12 Масса сухого ОУ-3 составляет 44 кг, а его зольность 68,2 Дисперсность 100 менее 1 мкм. Содержание балласта 19,6 от массы сухого гумата аммония, полученного на этой стадии.

Таким образом, общий выход гумата аммония составляет 78,6 от горючей массы исходного угля, введенного в процесс. В тоже время из 200 кг сухого исходного угля с зольностью 15 получают 44 кг сухого ОУ-3 с зольностью 68,2 что означает перевод в раствор 91,8 органической массы угля. Система гумат-балласт относительно устойчива: при хранении раствора гумата в течение месяца в осадок выпадает 50-60 балласта в нем содержащегося. Осадок балласта легко диспергируется, имеет дисперсность менее 0,1 мкм и не представляет при разбавлении гуматов и в концентрированном виде помех для дозаторов и форсунок при их применении.

Превышение выхода гумата аммония (78,6) над потенциальным содержанием гуматов в данном угле (70) объясняется процессами окислительной деструкции угольного вещества до гуминовых кислот при механо-химической активации угольного вещества в мельнице.

Остаточный уголь ОУ-3 состоит из частиц угля, высокомолекулярных гуматов и глинистых частиц дисперсностью менее 1 мкм. Он легко диспергируется в воде и может быть применен в качестве микроудобрения в зеленом строительстве или легкого наполнителя в строительных и керамических материалах.

Формула изобретения

Способ получения низкобалластного гумата аммония путем обработки землистого бурого угля водным раствором аммиака при одновременном тонком активационном диспергировании и последующего отделения жидкой фазы раствора гумата аммония, отличающийся тем, что на первой стадии обработку угля раствором аммиака ведут в мельнице активаторе непрерывного действия при массовом соотношении твердой и жидкой фаз т ж 1 3 и в присутствии 8% аммиака от массы сухого угля, к полученной суспензии добавляют воду до достижения соотношения т ж 1 8 и проводят процесс экстракции в смесителе с интенсификацией физико-химических процессов в течение 15 мин, затем отделение жидкой фазы осуществляют центрифугированием, а оставшуюся твердую фазу остаточный уголь дополнительно подвергают обработке на второй и третьей стадиях, на каждой из которых его измельчают в мельнице активаторе, затем добавляют воду до достижения соотношения т ж 1 8 и проводят процесс экстракции и отделение жидкой фазы при тех же условиях, что и на первой стадии.

РИСУНКИ

Рисунок 1