Кучное выщелачивание гуматов из леонардита и бурого угля

1.

к.т.н. горный инженер, геотехнолог, гидрогеолог
Николай Дмитриевич Бычек (Россия. Астрахань)
Астрахань. тел. +7 927 586 3826 e-mail: sapropex@mail.ru
Кучное выщелачивание гуматов из леонардита и бурого угля
Для более точного понимания темы приводим использование данного метода получения
гуматов из леонардита и бурого угля Кедровсого месторождения Кемеровской области в
России.
Кедровское месторождение известно не только бурым углем, но и
наличием леонардита – ценного гуминового вещества, образующегося на ранних стадиях
углефикации органического материала.
1. Глубина залегания и мощность вскрышных пород
Леонардит залегает в верхних слоях угольного пласта, обычно на глубине 10–30 м.
Вскрышные породы (глины, песчаники, суглинки) имеют мощность 5–20 м, что делает
добычу леонардита экономически выгодной (по сравнению с более глубокими угольными
пластами).

2.

2. Мощность слоя леонардита
Пласты леонардита в Кедровском месторождении имеют мощность 0,5–3 м, иногда
встречаются линзовидные залежи большей толщины.
3. Физико-химические свойства
Леонардит из Кедровского месторождения обладает следующими характеристиками:
Высокое содержание гуминовых кислот (до 60–80% от сухой массы).
Влажность – 20–40% (зависит от условий залегания).
Зольность – 10–30%.
Сера – низкое содержание (менее 1%), что делает его экологически чистым сырьем.
Растворимость – хорошо растворяется в щелочах, образуя гуматные растворы.
Теплота сгорания – ниже, чем у угля (около 10–15 МДж/кг), так как это незрелый уголь.
4. Запасы леонардита
Общие запасы леонардита на Кедровском месторождении оцениваются в сотни тысяч
тонн, но точные данные зависят от геологической разведки.
Из-за того, что леонардит – побочный продукт угледобычи, его запасы могут
увеличиваться по мере разработки угольных пластов.

3.

Применение леонардита
Сельское хозяйство (гуминовые удобрения, стимуляторы роста растений).
Медицина и косметология (биологически активные добавки, сорбенты).
Экология (рекультивация земель, очистка сточных вод).
Кедровское месторождение – перспективный источник леонардита, который может
использоваться в различных отраслях промышленности.
Технология кучного промышленного выщелачивания гуминовых и фульвовых
кислот из окисленного бурого угля или леонардита
Кучное выщелачивание (КВ) – эффективный метод извлечения гуминовых и фульвовых
кислот из окисленного бурого угля или леонардита. Технология включает несколько
этапов: подготовку сырья, формирование кучи, орошение щелочным раствором, сбор
раствора и выделение целевых компонентов.
1. Подготовка участка кучного выщелачивания
Этап 1. Выбор и подготовка площадки
Требования к площадке:
o
Ровная поверхность с уклоном 1–3% для стока раствора.
o
Удаленность от водоемов (санитарная зона ≥500 м).
o
Наличие гидроизоляции (геомембрана HDPE 1,5–2 мм).
Подготовка:
o
Удаление растительности, выравнивание грунта.
o
Укладка геотекстиля (для защиты мембраны).
o
Монтаж гидроизоляционного покрытия (полиэтилен высокой плотности).
o
Установка дренажной системы (перфорированные трубы + гравийная подушка).
Этап 2. Подготовка сырья
Дробление: уголь/леонардит измельчается до фракции 5–20 мм (для увеличения площади
контакта).
Агломерация (при необходимости): если материал пылит, добавляют связующие
(например, гидроксид натрия в малых дозах).
Формирование кучи:
o
Высота кучи – 2–5 м (оптимально для проницаемости).

4.

o
Площадь – зависит от объема переработки (обычно 1000–5000 м²).
o
Уплотнение – для предотвращения каналообразования.
Этап 3. Орошение щелочным раствором
Состав раствора:
o
NaOH или KOH (концентрация 0,5–2%).
o
Температура 20–40°C (ускоряет экстракцию).
o
pH 10–12 (оптимальный для растворения гуминовых кислот).
Способ орошения:
o
Капельное орошение (трубки с эмиттерами).
o
Дождевальные установки (для равномерного распределения).
o
Расход раствора: 5–20 л/м² в сутки.
Этап 4. Сбор раствора (плюма)
Раствор стекает через дренажную систему в накопительные резервуары.
Контроль pH и концентрации гуминовых веществ.
Фильтрация от механических примесей (песчаные фильтры).
Этап 5. Осаждение и выделение гуминовых кислот
Подкисление раствора (HCl или H₂SO₄ до pH 2–3) → выпадение гуминовых кислот в
осадок.
Фильтрация (ленточные или камерные фильтр-прессы).
Сушка (распылительная или барабанная сушилка).
Фасовка (грануляция или порошок).
2. Российское оборудование для кучного выщелачивания
Этап
Оборудование
Производители
Дробление
Щековые дробилки (СМД, ДРО)
«Дробмаш», «Уралмаш»
Валковые дробилки (ДВГ)
«Механобр-техника»
Агломерация
Грануляторы (ГЛ, БГ)
«Тульские машины»
Орошение
Капельные системы
«РосАгроПром»
Дождевальные установки
«Ливгидромаш»

5.

Этап
Оборудование
Производители
Дренаж
Перфорированные трубы (ПНД)
«Полипластик»
Фильтрация
Ленточные фильтр-прессы (ФПЛ)
«Завод фильтров»
Сушка
Барабанные сушилки (СБ)
«Сибэнергомаш»
Распылительные сушилки
«Альфа-Техно»
Химические насосы (ХМ, ХМЛ)
«ГМС Насосы»
Насосы
3. Экономические и экологические аспекты
Срок выщелачивания: 30–90 дней (зависит от качества сырья).
Выход гуминовых кислот: 20–50% от массы угля/леонардита.
Очистка сточных вод: нейтрализация щелочи перед сбросом.
Рекультивация: использование отработанного угля в качестве сорбента или удобрения.
Вывод
Кучное выщелачивание – рентабельный метод добычи гуминовых и фульвовых кислот из
леонардита и бурого угля. Российское оборудование позволяет организовать полный цикл
переработки с минимальными затратами.

6.

Технико-экономический расчет участка кучного выщелачивания леонардита на
Кедровском месторождении
Производительность: 50 000 м³/год 20%-ного раствора гумата (расфасованного в
еврокубы по 1000 л).
1. Расчет сырья и материалов
1.1. Исходные данные
Содержание гуминовых кислот в леонардите: ~60% (после выщелачивания выход
~40% в раствор).
Концентрация раствора гумата: 20% (200 кг/м³).
Общий выход гумата:
Требуемое количество леонардита:
1.2. Материалы для кучного выщелачивания
Материал
Расход (на 25 000 т
леонардита)
Цена
(руб/ед.)
Сумма
(руб/год)
Леонардит
25 000 т
7 000 руб/т
175 000 000
Щелочь (NaOH, 30% р-р)
1 250 т (5% от массы
леонардита)
25 000 руб/т
31 250 000
Вода
50 000 м³
50 руб/м³
2 500 000
Кислота (HCl, для
осаждения)
500 т
15 000 руб/т
7 500 000
Геомембрана HDPE 2 мм
10 000 м²
300 руб/м²
3 000 000
Дренажные трубы (ПНД)
2 000 м
500 руб/м
1 000 000
Фильтрующие
материалы
–
–
2 000 000
Итого
2. Расчет площади участка
222 250 000

7.

Высота кучи: 3 м (оптимально для выщелачивания).
Объем леонардита:
Площадь кучи:
Общая площадь участка (с учетом инфраструктуры):
3. Оборудование для кучного выщелачивания
Оборудование
Тип/Модель
Производительность
Цена
(руб)
Колво
Сумма
(руб)
Дробилка щековая
СМД-109
50 т/ч
3 500
000
1
3 500
000
Конвейер
ленточный
КЛ-650
50 т/ч
1 200
000
2
2 400
000
Система
орошения
(капельная)
Капельница
16 мм
10 000 м²
500
000
2
1 000
000
Насосные станции
ХМЛ 50/30
50 м³/ч
1 000
000
2
2 000
000
Фильтр-пресс
ленточный
ФПЛ-50
10 т/ч
5 000
000
1
5 000
000
Сгуститель
радиальный
СР-12
20 м³/ч
3 000
000
1
3 000
000
Сушилка
распылительная
АВС-200
500 кг/ч
8 000
000
1
8 000
000
Установка
фасовки в
еврокубы
РПА-1000
20 кубов/ч
2 500
000
1
2 500
000
Итого
27 400
000

8.

4. Трудовые ресурсы и зарплата
Должность
Кол-во
Зарплата (руб/мес)
Годовые затраты (руб)
Технолог
1
120 000
1 440 000
Оператор дробилки
2
80 000
1 920 000
Оператор КВ
3
90 000
3 240 000
Механик
1
100 000
1 200 000
Грузчик
2
60 000
1 440 000
Итого
9
9 240 000
5. Энергозатраты
Электроэнергия: ~500 кВт·ч/т леонардита
Топливо (для техники): ~1 000 000 руб/год
6. Налоги и обязательные платежи
Налог на прибыль (20%):
НДС (20%): включается в цену реализации.
Страховые взносы (30% от ФОТ):
7. Расчет себестоимости и рентабельности
7.1. Годовые затраты
Статья расходов
Сумма (руб/год)
Сырье и материалы
222 250 000
Оборудование (амортизация 10%)
2 740 000
Зарплата + страховые
12 012 000
Энергоресурсы
8 500 000

9.

Статья расходов
Сумма (руб/год)
Налоги (прибыль, НДС)
~20 000 000*
Итого
265 502 000
7.2. Выручка
Цена 20%-ного гумата: ~50 руб/кг
10 000 т × 50 000 руб/т = 500 000 000 руб/год
7.3. Прибыль
500 000 000 − 265 502 000 = 234 498 000 руб/год
Рентабельность:
Вывод
Необходимая площадь: 1,56 га.
Капитальные затраты (оборудование + инфраструктура): ~30 млн руб.
Себестоимость производства: ~26,5 руб/кг гумата.
Чистая прибыль: ~234 млн руб/год.
Срок окупаемости: менее 1 года (при стабильном сбыте).
Проект высокорентабелен и может быть реализован с использованием российского
оборудования.
Отходы кучного выщелачивания леонардита и их утилизация
При кучном выщелачивании (КВ) леонардита или бурого угля для извлечения гуминовых
и фульвовых кислот образуются следующие виды отходов:
1. Отработанный угольный остаток (хвосты выщелачивания)
Характеристика:
Состоит из нерастворимого углеродистого материала, минеральных примесей (глина,
песок, зола).

10.

Содержит 5–20% остаточных гуминовых веществ, не извлеченных при выщелачивании.
Имеет щелочную реакцию (pH 8–10) из-за остатков NaOH/KOH.
Применение:
✅ Сельское хозяйство:
Мелиорант для кислых почв (заменяет известкование).
Основа для органоминеральных удобрений (после нейтрализации).
Компонент компостов (улучшает структуру почвы).
✅ Строительство:
Добавка в кирпичи или керамику (снижает плотность).
Заполнитель для дорожных насыпей (после уплотнения).
✅ Промышленность:
Сорбент для очистки сточных вод от тяжелых металлов.
Топливо для котлов (низкая теплота сгорания, требует смешивания с углем).
2. Щелочные сточные воды

11.

Характеристика:
Растворы с pH 10–12, содержат остатки щелочи, соли (NaCl, KCl), следы гуминовых
веществ.
Обработка и утилизация: