Дослідження початкових процесів утворення з органічного сапропелю сировини для виробництва добрив

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДОСЛІДЖЕННЯ ПОЧАТКОВИХ ПРОЦЕСІВ УТВОРЕННЯ З ОРГАНІЧНОГО САПРОПЕЛЮ СИРОВИНИ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ДОБРИВ

Хомич С.М.

Островик О.О.

Луцький національний технічний університет

Анотація

Хомич С.М., Островик О.О.

Дослідження початкових процесів утворення з органічного сапропелю сировини для виробництва добрив. У науковій статті проведено аналіз досліджень отримання свіжо добутих з озерних родовищ покладів органічного сапропелю і способів підготовки їх для виробництва добрив. На основі проведеного аналізу представлено удосконалену технологію добування сапропелів та оновлений спосіб отримання з його сировини для виробництва добрив.

Abstract

Khomysh S., Ostrovykh О.

Substantiation of initial processes of formation of organic sapropel raw materials for fertilizer production. In the scientific article the analysis of researches of reception of fresh deposits of organic sapropel extracted from lake deposits and ways of their preparation for production of fertilizers is carried out. On the basis of the conducted analysis the improved technology of extraction of sapropels and the updated way of reception from its raw materials for production of fertilizers is presented.

Постановка проблеми

Проблема екологічно чистого землеробства на сьогодні знаходиться в досить занедбаному стані. Через те, що родючість ґрунту масово знижує свої показники, а модифіковані культури заполоняють всесвіт. Врожайність сільськогосподарських культур окрім правильно підготовленого ґрунту, вчасної посівної, тривалого догляду, тощо, передбачає і якісне підживлення і удобрення. Кількість добрив, які переведені до переліку програми органічного землеробство не завжди виправдовують сподівання. Переважно це ті самі мінеральні добрива та стимулятори росту, мікроелементи яких містять штучні хімічні сполуки, що швидко розчиняються у ґрунту, підвищують продуктивність культури та важко виводяться з ґрунту і забруднюють його. Відмовитись від таких добрив аграріям дуже важко, адже вони відразу втратять половину прибутку. Собівартість на ринку таких препаратів досить висока, тому їх застосування впливає на ціноутворення вирощеної культури та виготовленої продукції.

Досить альтернативними добривами, які дійсно підсилюють екологічно чисте землеробство та приходять на заміну добривам тваринного походження є добрива на основі органічного сапропелю, різновиди, яких досить різноманітний.

Процеси доведення утворених тисячоліттями сапропелів до статусу добрив є досить складними та застарілими, тому слід їх спрощувати і удосконалювати. Тому основні технологічні прийоми концепції розвитку екологічного землеробства та першочергові кроки представлені у статті.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Загалом екологічне та органічне землеробство значною мірою мають однакові завдання та спільний напрямок досягнення мети. Тому, звертаємо увагу на те, щоб для виробництва добрив використали альтернативні і досить популяризовані на сьогодні добрива, які вироблені на основі органічного сапропелю.

Для виробництва таких добрив необхідно щоб органічний вміст у сапропелі був понад 50%, тоді його можна використовувати, як базовий елемент. Слід зауважити що назва органічний походить від вмісту в ньому органіки, а органічним сапропель починають називати з вмістом від 30%, в окремих джерелах інформації зустрічається 15... 18%. [2, 4-7].

Органічна частина покладів сапропелю утворюється за рахунок розкладу планктону, рослинності та решток, що потрапляють до води з суші Родовища покладів можуть знаходитися, як у прісноводній водоймі так і морській. У прісноводній найчастіше його можна зустріти в озерах. [1,3].

Відповідно, під час добування сапропелю з озерного родовища, користуються умовами з розгляду його, як сировини для виробництва і формування добрив, а також як надлишкового матеріалу в озері, який призводить до втрати його функціонування. Тому, вимоги які необхідно забезпечити для обох підходів під час добування різняться і встановлені технологією добування та еко станціями природокористування.

Для приготування сировини, яка необхідна для виробництва органічних добрив, а саме компостів, сумішей, комплексних та гранульованих добрив в першу чергу потрібно мати дослідженими такі характеристики, як: органічність покладів (максимально можлива з визначених характеристик родовища) та вміст вологи (вода, яка зосереджена в покладах).

Важливим елементом для акваторії озера є унеможливлення здатності повторної евтрофії.

На сьогодні добування покладів сапропелів ведуть переважно гідро механізованим способом, де поклади добувають з водою у вигляді пульпи [9, 10]. Також добування ведеться механічними способами (скреперними, ковшовими, фрезерними та шнековими установками та вакуумними із застосуванням насосів та помп. [8, 10].

Досліджувані підготовчі процеси, які представлені в літературних джерелах за представлених технологій та способів мають переважно такий характер: з розроблюваного родовища сапропелів поклади транспортуються до берегової лінії, складуються у відстійники, зтікають від надлишкової води з подальшою механічною обробкою (ворушіння, глибоке культивування, розрихлення тощо) для пришвидшення природного зневоднення і висихання. [8, 11-13]. Такі процеси досить енергозатратні, містять багато перевалочних операцій та непередбачувані у випадку зміни клімату.

Формулювання цілей. Запропонувати оновлену технологію підготовки органічного сапропелю для виробництва добрив. Провести дослідження процесів зневоднення сапропелів та утворення з них сировини.

Виклад основного матеріалу дослідження

Загалом підготовчі процеси займають надто багато часу та перевалочних операцій. Тому, для підвищення технологічної ефективності процесів утворення з органічного сапропелю сировини для виробництва органічних добрив, необхідно запропонувати якомога менше операцій з підготовчими роботами та знизити їх енергетичність.

Першочерговим процесом у виробництві добрив являються пошукові роботи по дослідженню потрібного родовища та оцінки вмісту в ньому кількості органічної речовини. Такі роботи оцінюються коефіцієнтом використання покладів, який оцінюється пропорційністю продуктивності родовища до кількості сапропелів, які можуть бути використані для виробництва добрив:

Q -- орієнтовано загальна кількість сапропелів, яка знаходиться у родовищі, тон;

q - допустима кількість покладів, яку можна добувати, тон;

? - коефіцієнт щорічного збільшення покладів.

Так, перш ніж приступити до процесу приготування сировини потрібно правильно підібрати технологію добування покладів, визначитись із засобами добування сапропелів і ефективністю процесу.

Серед проаналізованих технологій найбільш підходить пневматична та пневмомеханічна технології [3]. За обраними технологіями добування сапропелів можна досягти максимально потрібного ефекту від добутих покладів за рахунок правильно підібраних операцій добування і отримання сапропелю природної вологості.

Переваги тут наступні. Оскільки розробка покладів ведеться з середніх шарів, то відсутність осушування водойми унеможливлюється, з врахуванням погодних умов та збільшення товщини водного дзеркала, як не передбачено у дослідженнях [8, 13]. Енерговитрати значно нижчі, а продуктивність в десятки разів вища ніж в існуючих пропозиціях [8, 10-13]. Простота конструкції засобу значно має більший пріоритет ніж в аналогів, а якість добутих покладів забезпечує екологічні добувні вимоги і найбільше підходить для отримання матеріалу щоб виготовляти добрива.

Тому зупинившись на пневматичній технології добування, використаємо і альтернативну та перспективну пневматичну технологію транспортування покладів до берегової лінії, як найкращу з проаналізованих. Оскільки транспортування баржами, як пропонують нам дослідники [12, 13] на сьогодні є не актуально.

Отримавши таким чином органічний сапропель на береговій лінії його необхідно складувати. Тому, ми пропонуємо його складувати у мішкоподібні рукави багаторазового використання з подальшим самостійним зневодненням. сапропель добриво зневоднення сировина

Для пошукових робіт родовища, яке можна підібрати для розробки нам запропонували з відділу управління водними ресурсами Західно-Бузького басейну озеро «Рогізне».

Таким чином, за запропонованою вище послідовністю робіт виконували заготівлю органічного сапропелю з родовища озера «Рогізне». Відповідно відбувалось добування сапропелю у кількості 400 кг, яке було пневматичним забірним пристроєм виконано згідно конструкції [14] та обґрунтованим у праці [3]. Транспортування експериментальних покладів відбувалось плавзасобом оскільки їх була невелика кількість та використовувались вони для досліджень, а не промислових потреб.

Для проведення експерименту зневоднення сапропелю (підготовки сировини) використовували підготовлений розстібний багаторазовий рукав з текстильного матеріалу виготовленого з поліміду 82% та еластину 18% щільністю 400г/м².

Відповідно на початку досліджень визначали середнє значення вологості сапропелю та об'ємної маси. Методики досліджень використовували з джерел [3, 8, 12, 13], а розрахунок проводили за емпіричними залежностями відповідно:

- вологість (W) у відсотках:

де m₁ - маса наважки до відстоювання, кг; m₂ - маса наважки після відстоювання, кг; т - маса наважки, кг.

- об'ємна маса, кг/м³:

де т - маса посудини з матеріалом, кг;

то - маса порожньої посудини, кг;

V -- внутрішній об'єм посудини, м³.

Результати розрахунків показали, що досліджувані поклади становлять 96% вологості, при об'ємній масі 1160кг/м³.

Методика процесу зневоднення заключалась в наступному: з матеріалу виготовляли циліндричний рукав (мішок) довжиною приблизно 5м, і діаметром 0,8м, розміщували горизонтально та наповнювали його свіжо добутим сапропелем. Заповнений мішок з сапропелями став не циліндричний а у вигляді витягнутого сфероїда тому вимірювали його початкову висоту яка становила 0,52м. Після цього мішок лишали на 48 год., для відлежування. По закінченню терміну відлежування визначали кінцеву вологість і об'ємну масу сапропелю та порівнювали з початковою. Згідно даних записували зміну вологості та об'ємної маси сапропелю в таблицю і продовжували дослід на такий самий термін. Періодичність такої перевірки проводили до того моменту коли у досліді початкова і кінцева маси і вологість залишалась майже незмінною. Цей результат означав, що дослід можна припиняти, оскільки вологовідведення досліджуваного матеріалу самовільно припиняло зменшуватись.

Для встановлення часу повного самостійного зневоднення заміри знімались після першої перевірки та залишили відлежуватись ще на 48 год. тобто на 96год, від початку досліду, потім до 144 год, і так далі із збільшенням на 48 год. Дослід припиняли, коли показники від передостаннього заміру мало чим відрізнялись від останнього.

Дослід проводили для трьох однакових рукавів розміщених в однакових умовах, а результат був середньоарифметичний.

Таким чином і відбувався процес переходу свіжодобутого сапропелю в сировину для добрив та проводилась підготовка сировини до виробництва.

Висновки

За рахунок виконаних досліджень представлена послідовність початкових дій утворення з органічного сапропелю сировини для виробництва органічних добрив. За період у кількості 10 діб, можна домогтися самовільного відтікання сапропелю на 14... 16%. Використання рукавів з фільтраційного матеріалу дає можливість захистити поклади від контакту з ґрунтом та забрудненням. Аналізуючи дані графічної залежності зміни вологості і об'ємної маси, можна зробити висновок, що ефективність природного відлежування органічного сапропелю в рукавах є досить результатною. З досліджень випливає, що сапропелі органічного виду здатні найшвидше віддавати вологу (зневоднюватись) у перші години розміщення в рукаві після добування. Тому, завод виробництва добрив на основі сапропелю, слід розмішувати безпосередньо біля відстійників.

Перелік джерел посиланнь

1. Евдокимова Г.А. Виды сапропелевого сырья Белоруссии для производства удобрений/Г.А. Евдокимова, Т.К. Будай // Торфяная промышленность. - Ми., 1987. - №2.

2. Сацюк В.В. Обґрунтування параметрів процесу та засобу для приготування органо-мінеральної суміші. Дис. канд. техн. наук. - Луцьк, 2005. - 235 с.

3. Хомич С.М. Обґрунтування параметрів забірного пристрою засобу для добування сапропелю: дис. ... кандидата техн. наук: 05.05.11 / Хомич Сергій Миколайович. - Тернопіль, 2014. - 190 с.

4. Дозування сипких зв'язних матеріалів під час виробництва органо-мінеральних добрив [Текст]: монографія / І. Є. Цизь, В. Ф. Дідух. - ЛуцькРВВ ЛНТУ, 2017. - 185 с.

5. Шевчук М.И. Сапропелі України. Запас, якість і використання органо- мінеральних добрив // Вісник аграрної науки, 2000, №2. - С. 24 - 28.

6. Соколов В.М. Машини для приготування і внесення добрив /В.М. Соколов, Ю.Г. Вожик, С.М. Донець, М.К. Лінник, Ф.П. Смаковський. -К.: Урожай, 1977. - 168с.

7. Курилов С.В. Совершенствование технологии производства органоминеральных удобрений путём разработки сушилки и обоснования её конструктивно-технологических параметров: автореф. дне. на соискание уч. степени канд. техн. наук: 05.20.01 /Курилов Сергей Валерьевич. -Чебоксары, 2010. - 24с.

8. Лебедко А.М. Совершенствование технологии сушки сапропеля путем обоснования конструктивных и технологических параметров сушилки: автореф. дне. на соискание уч. степени канд. техн. наук: 05.20.01 / Лебедко Алексей Михайлович. - Великие Луки, 2005. - 21с

9. Булік Ю.В. Обґрунтування процесу і параметрів механізму для добування сапропелю: дис. ... кандидата техн. наук: 05.05.11 / Булік Юрій Володимирович. - Луцьк, 2005.-С. 135.

10. Лиштван И.И., Лопотко М.З., Бамбалов И.И., Букач О.М., Волкова В.Г., Евдокимова Г.А., Пунтус Ф.А., Тишкович А.В. Проблемы исследования сапропелей в народном хозяйстве. - Мн.: Наука и техника, 1981 - 192с.

11. Лопотко М.З. Сапропели БССР их добыча. Под ред. Академика Г.В. Богомолова Минск наука и техника, 1974 - 208с.

12. Бодак В.І. Розробка і дослідження механізмів для добування сапропелів: дис. ... кандидата техн. наук: 05.20.01 / Бодак Володимир Іванович. - Луцьк, 1996. -С. 209.

13. Шимчук О.П. Обґрунтування параметрів модуля для добування озерних сапропелів: автореф. дис. на здобуття наук, ступеня канд. техн. наук: спеціальність 05.05.11 «Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва» / О.П. Шимчук. - Тернопіль, 2009.

14. Хлопецький Р.А Удосконалення технології та засобу для добування озерних сапропелів з-під шару води: дис. ... кандидата техн. наук: 05.05.11 / Хлопецький роман Андрійович. - Луцьк, 2016.-С. 206.

15. Пат. 39044 України, МПК E02F 3/08. Забірний пристрій / Цизь І.Є., Хомич С.М. ЛИТУ. -№u200810917; заявл. 05.09.2008; опубл. 26.0Е2009, Бюл. №2.

Размещено на Allbest.ru