Химия твердого топлива, 2020, № 3, стр. 27-31

ВВЕДЕНИЕ

Торф Западной Сибири при его больших запасах мало изучен [1]. В Западной Сибири отмечается широкое распространение торфяных месторождений, преобладание значительных по площади торфяных массивов, пестрое строение торфяных залежей и широкий спектр условий водно-минерального питания, формирующих от верховых олиготрофных до низинных торфов, обогащенных известью и фосфатами [2]. Особенности ботанического состава торфов Западной Сибири позволили выделить виды торфа, не встречающиеся на европейской территории России: согровый, лиственичный, пихтовый, осоково-злаковый, сосново-осоковый и др. [3]. Всего в пределах Западно-Сибирской равнины обнаружено 104 вида торфа, и разработана отдельная классификация растительного покрова болот и видов торфа Сибири [4].

В Западной Сибири ботаническая классификация включает 186 видов торфа, относящихся к трем типам и восемнадцати группам. Из них пластообразующими видами, т.е. формирующими протяженные торфяные горизонты относительно однородного состава, являются 76 видов. Состав и свойства торфов изменяются в широких пределах, что вызывает большие трудности для оценки качества торфа при производстве торфяной продукции и потребность в проведении сложных аналитических работ [5, 6].

Для условий Европейской территории России на основе систематизации и статистической обработки большой выборки по свойствам торфов были выявлены корреляционные связи между содержанием в торфе растительных остатков определенного вида и содержанием отдельных компонентов ОВ торфа [7, 8]. Основные корреляционные зависимости были использованы при разработке промышленной классификации торфяного сырья. Все эти исследования связаны с возможностью получения из торфа широкого спектра веществ для химической промышленности: воска, этилового спирта, гуминовых кислот, целлюлозы, кормовых дрожжей, дубильных веществ и др. [9, 10]. Для условий Западной Сибири были проведены такие же исследования, но для сельскохозяйственного направления [11, 12].

Цель работы – проверка возможности использования регрессионных уравнений, полученных для торфов Европейской территории России и Беларуси, для торфов Западной Сибири с определением ошибки расчета элементарного и группового состава торфа по этим уравнениям.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для проведения работы использовали ранее полученные результаты по характеристике 22 типичных видов торфа Центральной части Западной Сибири: восемь видов верхового типа – фускум, сфагново-мочажинный, магелланикум-фускум, комплексный, сфагновый-пушицевый, шейхцериево-сфагновый, шейхцериевый, магелланикум; пять видов переходного типа – сфагновый, осоково-сфагновый, шейхцериевый, травяной, осоковый; девять видов низинного типа – травяно-гипновый, гипновый, травяной, древесно-осоковый, осоково-гипновый, осоковый, древесно-травяной, древесный, травяно-моховой. Их характеристика представлена в табл. 1.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Влажность торфа определяли по ГОСТ 11305–83, зольность – по ГОСТ 11306–83, содержание углерода и водорода − по ГОСТ 24084–98, серы – по ГОСТ 8606–93, азота – по ГОСТ 28743. Групповой состав торфа был определен по методу Инсторфа [13]. После проведения группового химического анализа торфа каждая группа веществ (битумы, ВРВ и ЛГВ, ГК и т.д.) исследовалась на корреляционные связи. Данные по элементному и групповому составам были приведены в [14–16]. Исследование взаимных связей между свойствами торфа необходимо в первую очередь для выбора показателей, с помощью которых с достаточной для практических целей точностью можно охарактеризовать его как сырье для определения направлений использования в народном хозяйстве.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Метод множественной корреляции дает возможность получить для торфа количественные зависимости, которые будут не только характеризовать взаимосвязи изучаемого сырья, но и могут служить основой для прогнозирования характеристик аналогичных объектов. Для комплексной характеристики торфа важно знать два параметра – степень разложения и зольность, которые должны входить в уравнение регрессии в качестве аргумента. Значения большинства других свойств торфа или компонентов состава его органического вещества можно установить определяя искомую величину как функцию двух аргументов, т.е. по уравнениям множественной регрессии (табл. 2).

Рассмотрим пример расчета содержания углерода для фускум-торфа верхового типа. Подставим в уравнения регрессии R и A^d (соответственно степень разложения и зольность):

Находим ошибку между расчетным и экспериментальным значениями, равную 0.03. По величине коэффициентов корреляции находим ошибку уравнения регрессии. Полученную ошибку сравниваем с ошибкой, указанной в работе [13] (табл. 3). Получаем, что ошибка, которая было рассчитана, дает более точное значение содержания углерода в элементном составе торфа, потому что ошибка, указанная в табл. 3, больше 0.03 < 1.16. Результаты по другим элементам (водород, азот, сера, кислород и группам органического вещества) для разных видов торфа рассчитывались подобным же образом.

Рассчитанные ошибки для элементного и группового составов рассматриваемых видов торфа объединены в табл. 3 и 4. Из табл. 3 видно, что ошибка при расчете содержания углерода по уравнению регрессии колеблется в пределах 0.20–0.23, что значительно ниже, чем в [13]. Ошибка при определении содержания водорода изменяется от 0.26 до 0.33, что выше, чем в [13]. При определении ошибки при расчете содержания азота интервал ошибки составляет 0.4–0.65, что более чем в 2 раза превышает данные [13]. Наибольшие ошибки получились при расчете содержания серы – от 0.87 до 1.08. Ошибка при расчете кислорода тоже незначительна 0.26–0.30. Таким образом, для расчета содержания углерода, водорода и кислорода для торфов Западной Сибири можно использовать предлагаемые в работе [13] уравнения регрессии, выведенные для торфов Европейской части России и Беларуси.

В табл. 4 ошибка при расчете содержания битумов по уравнению регрессии изменяется в пределах 0.44–0.64, что ниже, приведенных данных в [13]. Ошибка при определении содержания водорастворимых и легкогидролизуемых веществ колеблется от 0.49 до 0.64, что значительно ниже, чем данные в [13]. При расчете содержания гуминовых и фульвокислот ошибка изменяется в интервале 0.35–0.40, что более чем в 8 раз ниже данных в [13]. Наиболее благоприятные результаты получились при расчете содержания целлюлозы с негидролизуемым остатком – ошибка составила 0.41–0.45.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, уравнения, разработанные И.И. Лиштваном и Н.Т. Королем [13], можно ориентировочно использовать для характеристики элементного и группового составов торфов Западной Сибири, не проводя трудоемких анализов, а ограничиваясь определением степени разложения и зольности.