Для восстановления и повышения плодородия почвы и увеличения в ней запасов гумуса используют органические и органоминеральные удобрения на основе торфа, углей, лигнина и других веществ гумусовой природы. Вносимое органическое вещество регулирует расходование элементов питания и предотвращает потери питательных веществ от вымывания, образования газообразных продуктов и труднорастворимых минеральных соединений, повышает эффективность минеральных удобрений [1, С.165], [2, С.15]. Доступным источником органического материала является бурый уголь.

Окисленные угли месторождений Бурятии составляют значительную часть отходов угледобывающей отрасли республики, в то же время представляют собой качественное агрохимическое сырье для получения органоминеральных удобрений. Практическая ценность таких углей заключается в высоком содержании органического вещества, основная масса которого представляет собой гуминовые вещества (ГВ) (80 % органической массы угля), необходимые для стабилизации гумусного состояния почв. ГВ представлены преимущественно гуминовыми кислотами (ГК) - высокомолекулярными органическими соединениями с высоким содержанием функциональных групп (карбоксильных, гидроксильных, карбонильных), которые обусловливают их ионообменные свойства и физиологическую активность [3, С.23]. Мелиоративные свойства окисленного бурого угля (ОБУ) Гусиноозерского месторождения были изучены в работе [4, С.58]. Было выявлено, что при использовании окисленного угля в качестве мелиоранта улучшается структура почвы, снижается разрушительное действие воды на почву при орошении, что немаловажно для легких каштановых почв. При изучении химического состава зол угля и его производных (гуматов, гуминовых кислот и остаточного угля) было установлено, что некоторые микроэлементы (Mn, Cr, Ni, Co, V, Mo, W, Cu, Sn, Bi) имеют сродство к органическому веществу и тесно с ним связаны. Другие элементы (Pb, Zn, Ga, Zr, Be, Ba, Li, Y, La) имеют сродство и к органической, и к неорганической матрице. Также было показано, что по содержанию тяжелых металлов (Pb, Cu, Ni, Co, Mo, Cr, Zn, Mn, Cd) окисленный бурый уголь (в пересчете на общую массу угля) не превышает токсикологические показатели органических удобрений [5, С.112].

Сынныриты - породы, предельно насыщенные калием, по содержанию полезного компонента К₂О (17-21%) более богаты в сравнении с традиционными полиминеральными калиевыми рудами (10-15% К₂О), используемыми промышленностью. Многолетние агрохимические опыты показали, что тонкомолотые сынныриты являются бесхлорными, калийными удобрениями пролонгированного действия. Калий в сыннырите находится в водонерастворимой форме, что предохраняет его от вымывания из пахотного слоя. В сыннырите содержится 60-65% калиевого полевого шпата и 30-35% кальсилита. При этом К₂О распределен примерно поровну между указанными минералами. Растениями сначала усваивается К₂О из кальсилита, а затем из калиевого полевого шпата. За счет этого обеспечивается длительный срок действия удобрения. Сыннырит имеет щелочную реакцию, обладает нейтрализующей способностью и при систематическом применении улучшает физико-химические свойства почвы [6, С.274].

Целью работы является установление зависимости содержания и доли лимоннорастворимого калия от продолжительности совместной механоактивации окисленного бурого угля и сынныритов, а также от содержания органической добавки в смеси. Одним из экологически чистых методов переработки природного угольного и калийного сырья является механическая активация окисленного бурого угля с сынныритами в энергонагруженных измельчительных аппаратах, при которой повышается эффективность процесса по их переработке, отсутствуют выбросы в атмосферу и сточные воды [7, С.8].

Материал и методы

Для исследования были отобраны пробы окисленного угля Гусиноозерского месторождения. Данные технического (зольности A^d) и элементного состава угля и гуминовых кислот в пересчете на сухую (d) и сухую беззольную массу (daf) приведены в табл.1 [8, С.45], [9, С.71].

Таблица 1 - Технический и элементный состав окисленного бурого угля и гуминовых кислот Гусиноозерского месторождения (%)

Примечание: ^* содержание кислорода вычислено по разности, W^a - влажность аналитическая

Химический состав сыннырита определен с помощью силикатного анализа при сплавлении пробы со смесью тетрабората натрия и безводного карбоната натрия (табл.2). Определение основных породообразующих элементов осуществлено с помощью фотометрических и атомно-абсорбционного методов.

Для определения калия и натрия пробы сыннырита подвергали кислотному разложению в микроволновой системе Mars 6 (CEM Corporation, США).

Таблица 2 - Химический состав сыннырита Калюмного участка

Результаты

Механоактивация смесей угля с сынныритом осуществлялась в планетарно-центробежной мельнице АГО-2 (ПЦМ) при следующих соотношениях: 50: 50, 35: 65, 25: 75. Продолжительность активации составила 5, 10, 15 мин. Отношение массы навески к массе мелющих тел 15/60=1/4.

Определен гранулометрический состав сыннырита, угля и их смесей в зависимости от продолжительности механоактивации в ПЦМ (табл.3). При активации сыннырита и его смесей в течение 15 мин наблюдается максимальное содержание фракции с размером частиц менее 0,063 мм.

Таблица 3 - Гранулометрический состав угля, сыннырита и их смесей после активации

При использовании сынныритов в качестве бесхлорного калийного удобрения, полезным компонентом является калий лимонно-растворимый (калий, растворимый в 2% -ном растворе лимонной кислоты), содержащийся в кальсилите [10, С.511]. Содержания лимонно-растворимого калия в полученных смесях в зависимости от длительности механоактивации и количества угля приведены в табл.4. Концентрация калия в растворе лимонной кислоты и в кислотных растворах, полученных при микроволновом разложении проб сыннырита и предварительно озоленных угольных смесей, определена методом атомной абсорбции в пламени ацетилен-воздух на атомно-абсорбционном спектрофотометре Solaar M6 (Thermo Electron, США).

Таблица 4 - Содержание и доля лимонно-растворимого К₂О в смесях уголь-сыннырит

Примечание: t_{МА -} продолжительность механоактивации.

По результатам таблицы видно, что доля лимонно-растворимого К₂О возрастает на ~3% при увеличении продолжительности механоактивации от 5 до 15 мин. При повышении содержания угля в смеси в сравнении с сынныритом без добавки угля доля лимонно-растворимого К₂О увеличивается в пределах 1,4-6,8%.

Таким образом, результаты исследования совместной механоактивации сыннырита с окисленным бурым углем свидетельствуют о возможности агротехнических испытаний смесей в качестве органоминеральных удобрений вследствие повышения доли лимоннорастворимого калия.

органоминеральное удобрение механоактивация уголь агроруда

Выводы