- сера сублимирует в атмосферу, превращаясь на свету в сернистый газ;
- она закисляет в местах её хранения сточные и подземные воды;
- являясь биофильным элементом элементарная сера вызывает мутации микроорганизмов, превращая безвредную микрофлору в патогенную.
И вот уже созданы энергетические установки, использующие в качества топлива сероводород, а получающийся при его сжигании сернистый газ, предлагается также закачивать под землю в качестве привета отдалённым потомкам. Отложено - не решено. Да и окисленная сера, все равно, никак не используется...
Но ту же поговорку про выход и вход можно прочесть и по-другому. Необходимо вспомнить основную специальности серы, в то время когда она добывалась как продукт, имеющий высокую ценность и расширить поле её применения в этом направлении.
Основная специальность серы в то время и сейчас - «универсальный разрушитель». До 80% добытой серы уходит на выработку серной кислоты. До 80% получаемой серной кислоты уходит на обработку апатитов - горных пород содержащих фосфор. Серная кислота разрушает этот комплекс и высвобождает фосфор в виде фосфорной кислоты.
Давайте подумаем: какие ещё в хозяйственной деятельности человека встречаются трудноразрушимые комплексы, которые необходимо постоянно разрушать?
Нефтепереработчикам, в первую очередь приходят в голову нефтешламы и замазученные грунты. Технология использования элементарной серы для микробиологической переработки нефтешламов и замазученных грунтов описывалась авторами в журнале «Экологический вестник России» (ЭВР) № 4 за 2010 год.
Коммунальщики вспомнят бытовой мусор как трудно разделимую гетерогенную смесь. Элементарная сера может использоваться для микробиологической переработки бытового и уличного мусора примерно по той же технологии, что и при переработке нефтешламов и замазученных грунтов, поскольку мусор на 80% состоит из фракций съедобных для тионовых и сульфатвосстанавливающих бактерий (пищевые отходы, макулатура, дерево и металл).
Аграрии не забудут упомянуть солонцы, как земельные комплексы с избыточной щелочной реакцией. На последних остановимся поподробнее из-за их размеров. Только в Российской Федерации они занимают десятки миллионов гектар, делая их бесплодными. В то время как на планете Земля общее количество земель, пригодных для сельскохозяйственного использования, неуклонно сокращается.
Одним из способов борьбы с солонцами является кислотование почвы, или обработка её серной кислотой. Способ хлопотный и небезопасный. 000 «Инжиниринг» предлагает использовать для кислотования почвы мелко гранулированную серу. Рекомендуемая доза внесения до 50 грамм на квадратный метр солонцов или полтонны на гектар. А по стране это будут миллионы тонн элементарной серы.
Почему мелко гранулированную? Чтобы тионовые бактерии в почве начали превращать серу в биогенную серную кислоту помимо элементарной серы нужна органика и влага. Если с последними - недостаток, скорость работы бактерий можно увеличить, увеличивая активную поверхность элементарной серы. То есть, серу нужно вносить в молотом виде. Механическое измельчение серы, чья пыль и пары взрывоопасны, представляет собой отдельную технологическую проблему. Специалистами 000 «Инжиниринг» в обход этой проблемы предлагается технология получения мелко гранулированной серы из жидкой и установка для её получения.
Получаемая мелко гранулированная сера представляет собой сферические гранулы диаметром менее 1 мм, которые имеют прочную оболочку, не пылят и не слёживаются, что позволяет перемещать их пневмотранспортом (см. рис. 1, где фотография мелко гранулированной серы сделана с помощью сканера).
Специалисты нефтегазопереработки при словах «грануляция серы» представляют большие, дорогостоящие установки из кислотостойкого металла. Установка, предлагаемая специалистами
000 «Инжиниринг» изготавливается из полипропилена и может быть небольшого размера. Основными звеньями установки являются специальная форсунка производительностью до 200 кг/час и специальная грануляционная башня высотой до 15 метров. В зависимости от потребности производства в грануляционной башне можно установить до 4-х форсунок.
Но куда же денется сера, после того как в составе серной кислоты она разрушит солонцовые комплексы? Не загрязнит ли она почву? Роль серы в питании растений часто недооценивается. Между тем, проведённые исследования целым рядом учёных, а также практическое применение свидетельствуют о том, что в областях, где в почве содержится недостаточное количество серы, её необходимо вносить в виде серосодержащих удобрений.
Сера входит в состав белков и является незаменимой в минеральном питании, и обуславливает её важное место в метаболизме растений. Без серных «мостиков» невозможен синтез многих важнейших белков в организме. Если в почве серы имеется такое количество, которое необходимо для получения урожая зерна в 10 ц/га, а азота, фосфора и калия внесено в почву в дозе, позволяющей получить 30 ц/га, то урожай зерна всё равно будет составлять примерно 10 ц/га, так как не внесено такое количество серы, которое необходимо для получения урожая в 30 ц/га зерна.
Но существует ли серный голод в природе? Ведь сера попадает в почву из атмосферы вместе с кислыми дождями и с фосфорными удобрениями. Недостаточная обеспеченность серой выявлена не только в ряде районов России, но и на Украине, в Казахстане и в других странах СНГ, а также в Скандинавских странах, в Африке, Азии, Австралии и Новой Зеландии, а также в юго-западных штатах США.
Американская фирма «Энер-сул» и другие фирмы производят и реализуют на мировом рынке се-робентонитовые удобрения в виде гранул от 3-х до 4-х мм. с бентонитовым ядром с оболочкой из серы с отношением серы/бентонит как 93/7. При внесении серы в почву под кормовые культуры, их урожайность повышалась до 20%. При вскармливании таких кормовых культур прирост привеса животных также составлял до 20%.
Высокая подвижность анионов содержащих серу приводит к тому, что после внесения они быстро перемещаются в подпахотный слой и почва вновь испытывает дефицит серы. То есть, кислотование почвы элементарной серой, является одновременно внесением в неё ценнейшего минерального удобрения. Принцип «два в одном» даёт элементарной сере конкурентные преимущества перед таким серосодержащими удобрениями как гипс и фосфогипс.
Серные «мостики» в белках растений и животных напомнили нам вторую специальность серы - «соединитель молекул». Еще в древности сера использовалась ювелирами для закрепления драгоценных камней в металле. В соединении с металлом сера образовывала длинные молекулы полисульфидов, которые другим своим концом вступали во взаимодействие с окисями металлов, находящимися в составе самоцветов.
Давайте подумаем: какие ещё в хозяйственной деятельности человека встречаются фрагменты, которые необходимо постоянно сшивать?
Химики вспомнят вулканизацию каучука, когда серные мостики сшивают отдельные его молекулы в одну большую, размером в автомобильную покрышку. И этот процесс тем успешнее, чем мельче частицы используемой серы и больше доля в них полимерных фракций. То есть, мелко гранулированная сера, предлагаемая 000 «Инжиниринг» с добавками, увеличивающими долю полимерных фракций, может использоваться и при производстве резинотехнических изделий.
Нефтепереработчики вспомнят битум, при производстве которого отдельные молекулы гудрона сшиваются кислородными «мостиками». При замене кислородных «мостиков» серными, свойства битума резко улучшаются. То есть, мелко гранулированная сера с добавками, разработанными 000 «Инжиниринг» может использоваться при модификации дорожного битума.
Строители вспомнят отсевы дробления доломитового щебня, на основе которых нельзя производить прочные бетонные строительные детали, вследствие малых размеров этих фракций (толщина слоя цементного теста между фрагментами больше толщины самих фрагментов). Если цементное тесто заменить мелкогранулированной серой с добавками, разработанными ООО «Инжиниринг» и запечь смесь отсевов дробления с серой в металлических формах, смазанных олифой, получим искусственный камень (рис. 2) с прекрасными свойствами:
Запекание происходит при температуре 120 С в течении нескольких минут, то есть производство такого искусственного камня, выгодно отличается от производства кирпича, где обжиг требует температуры 900 -1200° С и занимает несколько суток.
В отличие от кирпича, размер которого ограничен условиями предварительной сушки, такой искусственный камень может быть любых размеров.
Итак, предложенный прием «расширение поле применения специальности серы» дал два перспективных направления реализации с ежегодным объемом реализации элементарной серы в миллионы тонн:
Почему мелко гранулированную? Чтобы тионовые бактерии в почве начали превращать серу в биогенную серную кислоту помимо элементарной серы нужна органика и влага. Если с последними - недостаток, скорость работы бактерий можно увеличить, увеличивая активную поверхность элементарной серы. То есть, серу нужно вносить в молотом виде. Механическое измельчение серы, чья пыль и пары взрывоопасны, представляет собой отдельную технологическую проблему. Специалистами 000 «Инжиниринг» в обход этой проблемы предлагается технология получения мелко гранулированной серы из жидкой и установка для её получения.
Получаемая мелко гранулированная сера представляет собой сферические гранулы диаметром менее 1 мм, которые имеют прочную оболочку, не пылят и не слёживаются, что позволяет перемещать их пневмотранспортом (см. рис. 1, где фотография мелко гранулированной серы сделана с помощью сканера).
Специалисты нефтегазопереработки при словах «грануляция серы» представляют большие, дорогостоящие установки из кислотостойкого металла. Установка, предлагаемая специалистами
000 «Инжиниринг» изготавливается из полипропилена и может быть небольшого размера. Основными звеньями установки являются специальная форсунка производительностью до 200 кг/час и специальная грануляционная башня высотой до 15 метров. В зависимости от потребности производства в грануляционной башне можно установить до 4-х форсунок.
Но куда же денется сера, после того как в составе серной кислоты она разрушит солонцовые комплексы? Не загрязнит ли она почву? Роль серы в питании растений часто недооценивается. Между тем, проведённые исследования целым рядом учёных, а также практическое применение свидетельствуют о том, что в областях, где в почве содержится недостаточное количество серы, её необходимо вносить в виде серосодержащих удобрений.
Сера входит в состав белков и является незаменимой в минеральном питании, и обуславливает её важное место в метаболизме растений. Без серных «мостиков» невозможен синтез многих важнейших белков в организме. Если в почве серы имеется такое количество, которое необходимо для получения урожая зерна в 10 ц/га, а азота, фосфора и калия внесено в почву в дозе, позволяющей получить 30 ц/га, то урожай зерна всё равно будет составлять примерно 10 ц/га, так как не внесено такое количество серы, которое необходимо для получения урожая в 30 ц/га зерна.
Но существует ли серный голод в природе? Ведь сера попадает в почву из атмосферы вместе с кислыми дождями и с фосфорными удобрениями. Недостаточная обеспеченность серой выявлена не только в ряде районов России, но и на Украине, в Казахстане и в других странах СНГ, а также в Скандинавских странах, в Африке, Азии, Австралии и Новой Зеландии, а также в юго-западных штатах США.
Американская фирма «Энер-сул» и другие фирмы производят и реализуют на мировом рынке се-робентонитовые удобрения в виде гранул от 3-х до 4-х мм. с бентонитовым ядром с оболочкой из серы с отношением серы/бентонит как 93/7. При внесении серы в почву под кормовые культуры, их урожайность повышалась до 20%. При вскармливании таких кормовых культур прирост привеса животных также составлял до 20%.
Высокая подвижность анионов содержащих серу приводит к тому, что после внесения они быстро перемещаются в подпахотный слой и почва вновь испытывает дефицит серы. То есть, кислотование почвы элементарной серой, является одновременно внесением в неё ценнейшего минерального удобрения. Принцип «два в одном» даёт элементарной сере конкурентные преимущества перед таким серосодержащими удобрениями как гипс и фосфогипс.
Серные «мостики» в белках растений и животных напомнили нам вторую специальность серы - «соединитель молекул». Еще в древности сера использовалась ювелирами для закрепления драгоценных камней в металле. В соединении с металлом сера образовывала длинные молекулы полисульфидов, которые другим своим концом вступали во взаимодействие с окисями металлов, находящимися в составе самоцветов.
Давайте подумаем: какие ещё в хозяйственной деятельности человека встречаются фрагменты, которые необходимо постоянно сшивать?
Химики вспомнят вулканизацию каучука, когда серные мостики сшивают отдельные его молекулы в одну большую, размером в автомобильную покрышку. И этот процесс тем успешнее, чем мельче частицы используемой серы и больше доля в них полимерных фракций. То есть, мелко гранулированная сера, предлагаемая 000 «Инжиниринг» с добавками, увеличивающими долю полимерных фракций, может использоваться и при производстве резинотехнических изделий.
Нефтепереработчики вспомнят битум, при производстве которого отдельные молекулы гудрона сшиваются кислородными «мостиками». При замене кислородных «мостиков» серными, свойства битума резко улучшаются. То есть, мелко гранулированная сера с добавками, разработанными 000 «Инжиниринг» может использоваться при модификации дорожного битума.
Строители вспомнят отсевы дробления доломитового щебня, на основе которых нельзя производить прочные бетонные строительные детали, вследствие малых размеров этих фракций (толщина слоя цементного теста между фрагментами больше толщины самих фрагментов). Если цементное тесто заменить мелкогранулированной серой с добавками, разработанными ООО «Инжиниринг» и запечь смесь отсевов дробления с серой в металлических формах, смазанных олифой, получим искусственный камень (рис. 2) с прекрасными свойствами:
- — сера с добавками (10% от общего веса камня) обеспечит необходимую прочность (сера вступает в реакцию с карбонатами магния и кальция в доломите - вспомним древнее использование серы);
- — отсев дробления (89% от общего веса камня), обеспечит необходимую дешевизну (отход производства доломитового щебня, накопленные запасы которого исчисляются десятками миллионов тонн);
- — синтетическая олифа (1% от общего веса камня), полимеризованная серой, превратится в слой изолятора серы от внешней среды.
Запекание происходит при температуре 120 С в течении нескольких минут, то есть производство такого искусственного камня, выгодно отличается от производства кирпича, где обжиг требует температуры 900 -1200° С и занимает несколько суток.
В отличие от кирпича, размер которого ограничен условиями предварительной сушки, такой искусственный камень может быть любых размеров.
Итак, предложенный прием «расширение поле применения специальности серы» дал два перспективных направления реализации с ежегодным объемом реализации элементарной серы в миллионы тонн:
- — использование мелкогранулированной серы для кислотования солонцовых почв и повышения содержания белка в растениеводческой продукции;
- — использование мелкогранулированной серы с добавками для производства искусственного камня из отходов дробления доломитового щебня.
Александр Порфирьевич Журавлев,
к.т.н., главный специалист, 000 «Инжиниринг»
Растам Ирфагильевич Шаяхмедов,
к.э.н., инженерно-технический центр,
к.т.н., главный специалист, 000 «Инжиниринг»
Растам Ирфагильевич Шаяхмедов,
к.э.н., инженерно-технический центр,
000 «Газпром добыча Астрахань»
Статья опубликована в журнале "Экологический вестник России" (ЭВР) №4 за 2011г.
Статья опубликована в журнале "Экологический вестник России" (ЭВР) №4 за 2011г.
