способ переработки угля

Формула изобретения

1. Способ переработки угля, включающий измельчение природно окисленного угля и обработку его раствором щелочи, отличающийся тем, что перед выщелачиванием уголь перемешивают с опилками, из полученной смеси формируют штабель, а обработку щелочью осуществляют путем орошения штабеля.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что природно окисленный уголь с опилками смешивают в соотношении 1,5-2,5: 1.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угольный штабель перед выщелачиванием укрывают гидролизующим материалом поверх системы орошения.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердый остаток после выщелачивания складируют на отдельной площадке, укрывают гидролизующим материалом и выдерживают до завершения процесса биоферментации опилок в органический компост.

Описание изобретения к патенту

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.