Ценность гуминовых веществ

студентка 3 курса, Двоеглазова Анастасия Алексеевна Кузбасского государственного технического университета Имени Т.Ф. Горбачева , г. Кемерово

На сегодняшний день остро стоит проблема выявления гуминовых веществ из угля. Кузбасс добывает 211 млн. тонн угля . Однако большие объемы добычи приводят к кризисной экологической обстановке в области. На долю угольной промышленности приходится 14,6 % (383,92 млн. кубометров в год)

неочищенных вод. Угольные предприятия сбрасывают 34,4 % всех взвешенных веществ и 10 % нефтепродуктов. При ведении горных работ, разрушается геологическая среда. Площадь нарушенных земель в Кузбассе, требующих рекультивации, составляет 100 тыс. га, ежегодный прирост 1 тыс. га.

Между тем, бурый уголь является ценным сырьем для получения гуминовых веществ, содержание которых может достигать 85 %.

ГВ представляют собой смесь макромолекул переменного состава и не регулярного строения. Важной характеристикой ГВ является – способность вступать в реакции с другими соединениями, особенно это касается их реакционноспособной части – гуминовых кислот (гумусовых кислот).

Таким образом, при получении ГВ из ТГИ (твердых горючих ископаемых), возможно, решать одновременно несколько задач, первая – переработка отходов угледобычи, вторая – получение ценных видов химических продуктов.

Следует отметить, что приоритетным направлением развития Кемеровской области является глубокая переработка угля, в том числе и отходов угледобычи (окисленных углей, низкосортны углей).

На сегодняшний день известно, что имея гетерогенность структуры возможности ГВ безграничны, они находят практическое применение в различных областях промышленности, медицине (В медицине проникая в неповреждённую кожу, гуминовые кислоты питают клеточные мембраны, стимулируют ферментную и метаболическую деятельность, восстанавливают нервные волокна, удаляют из кожи 95% ионов тяжелых металлов, токсинов и микрофлоры, оказывают противовоспалительное воздействие на животные ткани, и, являясь активным компонентом лечебной грязи, эффективно используются для лечения заболеваний опорно-двигательной системы. Так же их используют для производства биологически активных добавок (БАД) и сельском хозяйстве, а также выявлено, что ГВ способны стимулировать биологическую активность почв, что определяет их перспективное использования при рекультивации, что не мало важно для Кузбасса.

В сельском хозяйстве ГВ используют как стимулятор роста растений. Так, например, в работах Кузбасских ученых были исследованы гуматы натрия Naр полученные из Бурого угля группы Б2 («рядовой», пласт Итатский, Кайчакского месторождения Канско-Аченского бассейна) и естественно-окисленный формы данного угля «сажистый» гуматы натрия Nас. Эксперимент проводился на породном отвале «Южный» ОАО разреза «Кедровский». Для исследования выбраны участки, лишенные растительности, (поливы гуматами проводили 2 раза за вегетацию – в середине июня и июля) [6].

В результате проведения исследования установлено, что гуматы натрия оказывают стимулирующие действие на накопление сухой массы овса в течение вегетации. Наибольший эффект оказало внесение 0,005% гумата натрия полученного из рядового угля. Наблюдалось увеличение листовой поверхности, количество общих и продуктивных побегов, повышение концентрации фотосинтетических пигментов.[4]

Анализ литературных данных показал, что свойства ГВ меняются от особенностей месторождения и технологии получения.

Одним из главных технологических приемов получения ГВ из твердых горючих ископаемых (ТГИ) – водно-щелочная экстракция с последующим осаждением их в кислой среде. Степень извлечения ГВ зависит от условий экстракции, от вида реагентов, концентрации растворов, времени контакта углей с раствором, температуры, соотношения объемов углей и раствора.

Так в Институте углехимии и химического материаловедения СО РАН (Кемерово) разработан комплекс технологий выделения из бурых углей гуминовых препаратов. Они могут служить в качестве стимуляторов роста и удобрений для сельскохозяйственных растений, а также быть полезными при рекультивации почв. На сегодняшний день разработан стенд, который включает в себя блок экстракционной переработки углей и выделения горного воска и битумов, блок получения гуматных препаратов.

В результате механо-активационной обработки выход водорастворимых натриевых солей гуминовых кислот увеличивается до 90%. Такой эффект объясняется ударно-сдвиговым воздействием, сопровождающимся разрушением и разупорядочением структуры бурого угля. Образующиеся при этом новые структурные поверхностные группы - активны и вступают во взаимодействие с окружающими молекулами, что в конечном итоге повышает выход и облегчает выделение конечных продуктов. В процессе механо-активационной обработки размер угольных частиц уменьшается от 500 мкм до 5 мкм, то при этом происходит также вскрытие ранее не доступных для контакта микропор, из которых извлекаются дополнительно нативные гуминовые вещества, способные реагировать с гидроксидом натрия, тем самым увеличивая выход водорастворимых натриевых солей гуминовых кислот.

Также ведется работа по повышению эффективности экстракционной переработки бурых углей и торфов посредством их химической модификации алкилированием. В результате алкилирования органическая масса углей насыщается водородом и при пиролизе или термическом ожижении дает продукты с повышенным содержанием водорода, что важно в плане получения жидких топливных фракций.

Основываясь на многочисленных исследованиях подтвержденными на современных приборах, Кузбасскими учеными ведется работа по созданию модели «структура - свойства». То есть по свойствам исходного образца гуматосодержащего материала можно будет судить о том сколько получиться из него гуматов и какими они будут обладать свойствами и делать определенные прогнозы по их использованию.

Таким образом, в Кузбассе активно ведутся исследования по производству и применению ценных химических соединений из БУ – экстракционные битумы, гуминовые вещества, которые можно использовать в различных отраслях промышленности. Исследования могут послужить основой создания ряда комплексных технологий переработки нетрадиционных для Кузбасса ресурсов.