Актуальность и востребованность темы диссертации в виде научного доклада. В настоящее время для нужд электроники и солнечной энергетики в мире ежегодно производят 300 тысяч тонн поликристаллического кремния, подавляющую часть которого получают водородным восстановлением из хлорных соединений кремния. Из-за высокой энергоемкости и отрицательного воздействия на окружающую среду хлорсилановых технологий, чрезвычайно актуальна разработка и внедрение в производство энергосберегающих и экологически безопасных технологий производства поликристаллического кремния.
Когда в мире в ближайшие пять лет ожидается двукратное увеличение3 спроса на поликристаллический кремний, особо актуально вместо хлорсилановых технологий внедрение новых производственных мощностей с моносилановыми технологиями, позволяющими резко сократить энергопотребление технологического процесса. Однако, предлагаемые сегодня моносилановые технологии базируются на всё том же хлорсилановом процессе, оставляя без решения проблемы, связанные с экологией и огромными капитальными расходами. Решение этой проблемы требует комплексных исследований условий и механизмов гетерогенных каталитических реакций, протекающих в моносилановом процессе получения кремния, процессов прямой реакции металлургического кремния и спиртов и диспропорционирования алкоксисиланов, а также механизмов действия катализаторов в этих процессах и условий их активации.
В Узбекистане принимается ряд мер по развитию использования солнечной энергии. В частности, проводимые работы по созданию новых заводов по выпуску металлургического кремния, первичного сырья солнечной энергетики на базе местных сырьевых ресурсов - кварцитов также имеют важное значение. Для соответствия выпускаемого металлургического кремния требованиям электроники и солнечной энергетики требуется его передел через процесс глубокой очистки в поликристаллический кремний и решение этой задачи является востребованным. Поэтому разработка в республике энергосберегающих и экологически безопасных моносилановых технологий, требующих меньших капитальных затрат при создании производств, имеет важное научное и практическое значение. Выполнение целевых научных исследований, в частности, исследований по разработке безхлорной моносилановой технологии получения поликристаллического кремния и создания технологического оборудования для качественного её осуществления; разработке ионно-стимулированных методов для создания кремниевых структур, служащих для формирования перспективных структур солнечных элементов на основе кремния, и применение этих методов для повышения уровня легирования кремниевых структур во время их роста; для релаксации механических напряжений в гетероструктурах; для формирования сверхмалых и сверхплотных наноостровков; для проявления тепловольтаических свойств в кремниевых структурах; а также для создания переходных слоев между функциональными покрытиями и подложками является весьма актуальной задачей.
Настоящая диссертация в виде научного доклада в определенной степени посвящена решению задач, указанных в Указе Президента Республики Узбекистан УП-4512 от 1 марта 2013 года «О мерах по дальнейшему развитию альтернативных источников энергии» и в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-1442 «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах» от 15 декабря 2010 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка моносилановой технологии получения поликристаллического кремния и ионно-стимулированных методов для создания кремниевых структур.
Научная новизна исследования:
разработана технология синтеза алкоксисиланов на основе прямой реакции металлургического кремния и этилового спирта, которая отличается высокой селективностью по основному продукту (выше 95%) и высокой степени конверсии (близко к 100%);
впервые достигнуто полное исключение индукционного периода реакции взаимодействия металлургического кремния и этилового спирта, что позволило ведение технологического процесса в непрерывном режиме;
предложен и реализован способ непрерывной активации реакционной среды при синтезе алкоксисиланов и исключение накопленыя вредных примесей, которые могут выступить катализаторами побочных реакций;
разработана бесхлорная моносилановая технология получения поликристаллического кремния с применением алкоксисиланов;
показана возможность достижения высокой степени чистоты моносилана при однократной дистилляции благодаря исключению агрессивных прекурсоров и полупродуктов реакций в процессе синтеза;
предложен новый способ приготовления катализатора для каталитического диспропорционирования триэтоксисилана, позволяющий проводить процесс синтеза моносилана при комнатной температуре в непрерывном режиме;
разработана и создана экспериментальная установка для получения поликристаллического кремния на основе моносилановой технологии;
предложены способ разделения и контроля потока заряженных частиц и устройство для его осуществления, позволяющие использовать ионы, генерированные при электронно-лучевом испарении, для контроля и управления процессов на ростовой поверхности;
достигнуто повышение уровня легирования до 1019 см'3 путем ионно-стимулированного встраивания атомов сурьмы в кристаллическую решетку кремния во время роста;
предложен метод ионно-стимулированной релаксации напряжения в гетероструктурах во время роста и экспериментально доказана возможность управления степенью релаксации напряжений в гетероструктурах;
установлено, что при формировании наноостровков германия на поверхности кремния методом ионно-стимулированной молекулярнолучевой эпитаксии максимальное увеличение плотности и сужение функции распределения по размерам достигается при энергии ионов 200эВ;
обнаружено проявление при температурах выше 500К тепловольтаических свойств кремниевых плёночных р-п структур, полученных ионно-стимулированным вакуумным осаждением;
предложен метод создания промежуточных слоев с химическим сродством и градиентным переходом для корректировки теплобарьерных покрытий ионно-стимулированным методом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Моносилановая технология получения поликристаллического кремния и ионно-стимулированные методы создания кремниевых структур» представлены следующие выводы:
1. Разработана моносилановая технология получения поликристаллического кремния на основе синтеза алкоксисиланов в результате прямой реакции металлургического кремния и спирта и создано экспериментальное технологическое оборудование для его осуществления.
2. Впервые проведен процесс измельчения кремния до размеров от 30 до 100 мкм в среде жидкости, применяемой в последующем в качестве растворителя в синтезе алкоксисиланов, что защищает новые поверхности кремниевых частиц от воздействия кислорода и влаги, в результате исключается индукционный период прямой реакции металлургического кремния и спирта, а также исключается протекания побочных реакций под влиянием воды.
3. Предложен способ дозированной подачи суспезии, состоящей из частиц металлургического кремния, порошка катализатора и растворителя, в реактор, который компенсирует израсходованный в процессе реакции кремний, и показано стабильное протекание реакции синтеза.
4. Предложен метод активации реакционной среды, где посторонние примеси, поступающие в реакционную среду в составе металлургического кремния, уносятся из реактора с излишком расворителя, в результате чего уровень растворителя и активность реакционной среды остаются постоянными, причем излишек растворителя непрерывно удаляется из реактора через керамическую мембрану, установленную в стенках реактора.
5. Установлено, что одновременное применение технических решений по измельчению кремния в среде растворителя, дозированной подаче суспензии в реактор и удалению излишек растворителя вместе растворенными в нем посторонними примесями обеспечивает сохранение постоянного количества кремния, катализатора и растворителя на весь период протекания процесса синтеза и реализацию полностью непрерывного процесса синтеза алкоксисиланов.
6. Предложен метод приготовления этилата натрия в защитной среде тетраэтоксисилана и в результате применения свежеприготовленого этилата натрия в качестве катализатора при синтезе моносилана достигнуто увеличение производительности технологического процесса за счет уменьшения времени контакта реагентов более чем в 5 раз.
7. Впервые предложено очищение моносилана на абсорбере, где в качестве абсорбента используется триэтоксисилан, охлажденный ниже -140°С и моносилан отделяется от триэтоксисилана разделением фаз при температуре -80°С на разделителе, установленном в верхней части абсорбера, в результате чего обеспечивается глубокая очистка моносилана в коротком технологическом цикле.
8. Предложены способ разделения и контроля потока заряженных частиц и устройство для его осуществления, позволяющие использовать ионы, генерированные при электронно-лучевом испарении, для контроля и управления процессами на ростовой поверхности.
9. Достигнуто повышение уровня легирования до 1019 см'3 путем ионно-стимулированного встраивания атомов сурьмы в кристаллическую решетку кремния во время роста при дельта легировании.
10. Экспериментально доказана возможность целенаправленного управления степенью релаксации напряжений в гетероструктурах во время их формирования при ионно-стимулированной молекулярно-лучевой эпитаксии.
11. Установлено, что при формировании наноостровков германия на поверхности кремния методом ионно-стимулированной молекулярнолучевой эпитаксии максимальное увеличение их плотности и сужение функции распределения по размерам достигается при энергии ионов 200эВ.
12. Обнаружено при температурах выше 500К проявление тепловольтаических свойств кремниевых плёночных р-п структур, полученных ионно-стимулированным вакуумным осаждением.
13. Предложено создание промежуточных слоев с химическим сродством и градиентным переходом для корректировки теплобарьерных покрытий ионно-стимулированным методом.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Для регулярного повышения урожайности картофеля в республике требуется постоянное совершенствование агротехнологии ее возделывания. Созданные новые сорта картофеля требуют применения специфических агротехнологий в различных почвенно-климатических условиях. В картофелеводстве одним из основных факторов повышения урожайности и валового сбора продукции является внедрение новых современных систем семеноводства. В засоленных землях республики надо особо обратить внимание на внедрение технологии возделывания картофеля с учетом почвенно-климатических условий.
Для решения вышеперечисленных задач необходимо совершенствовать имеющиеся агротехнологии возделывания картофеля. Внедрение в производство научно обоснованных систем семеноводства имеет важное значение. При возделывании картофеля отбор сортов с хозяйственноценными признаками и свойствами, изыскание новых способов посадки растений и ухаживания за ними, определение методов оптимизации потребности растений во влаге и питательных веществах имеют большое теоретическое и практическое значение.
Если в Узбекистане в 1991 году было произведено всего 351,2 тыс. тонн картофеля, то в 2013 году с 78,2 тыс. гектаров получен урожай 2250,3 тыс. тонн, при этом средняя урожайность составила 21,0 т/га. Это составляет 75 кг на душу населения. Этот показатель нс дотягивает до норматива. Согласно научно обоснованным медицинским данным, в среднем на одного человека в год должно приходиться 90 кг картофеля. Для полного удовлетворения населения республики в этом продукте ежегодно необходимо производить 2700,0 тыс. тонн картофеля.
Востребованность выполнения диссертации объясняется тем, что она отвечает задачам, обозначенным в постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан № 274 от 27 июня 2001 года «О дополнительных мерах но совершенствованию системы семеноводства картофеля». Эти задачи направлены на совершенствование технологии выращивания картофеля, организацию семеноводства, полноценное обеспечение фермерских и дехканских хозяйств качественным семенным материалом. Налаживание системы семеноводства картофеля на территории Бахмальского района Джизакской области соответствует приоритетным направлениям научно-исследовательских работ, проводимых в республике.
Целью исследования явилась разработка совершенной технологии производства и системы семеноводства, обеспечивающих получение высокого и качественного урожая продовольственного и семенного картофеля в условиях предгорий Узбекистана, создание передовой технологии возделывания картофеля в условиях засоленных почв, разработку нового современного метода оценки солеустойчивости сортов картофеля и внедрение их в производство.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
усовершенствована технологии возделывания продовольственного и семенного картофеля в условиях Бахмальского района, считающегося предгорной территорией Узбекистана;
разработан новый современный сокращенный четырехгодичный метод вместо обычной шестигодичной схемы возделывания элитных семян картофеля, при котором растения меньше подвержены заражению вирусными болезнями, дают высокий и качественный урожай. Доказано, что посев ио схеме 70x15 см на семеноводческих нолях, доведение густоты стояния растений до 95 тыс./га, проведение четырехразовой сорговой прочистки являются эффективными приемами;
в условиях слабо и средне засоленных почв Голодной степи разработана усовершенствованная система применения основных приемов технологии возделывания культуры и методов оценки солеустойчивости сортов для получения высокого и качественного урожая картофеля;
при возделывании картофеля усовершенствованы способы орошения, предотвращающие засоление почвы, при которых длина борозды составляет 50 метров, продолжительность полива 10-12 часов, оптимальная влажность почвы 75-75-85 % от НВ, а схема полива 1-2-6.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На предгорной территории Узбекистана для возделывания продовольственного картофеля в весенний и летний период считаются пригодными раннеспелые сорта Ostara, Кувонч-16/56м, среднераннеспелые сорта - Binella, Sante, Condor, Бахро-30 и среднеспелые сорта - Хамкор-1150, Diamant, Cardinal. Для возделывания картофеля при посадке в весенний период 1-5 апреля, летний - 1-5 июня но схеме 70x20 см с расходом семенною материала 3,9 т/га получается урожай в размере 25-30 т/га.
2. В предгорных условиях возделывание картофеля во время вегетации включает: кетменную обработку почвы (на глубину 6-8 см) сразу с появлением всходов, после полных всходов первую культивацию (12-14 см) и нарезку борозд, с началом фазы бутонизации проведение двух кетменных обработок, вторую культивацию и нарезку борозд. В конце фазы бутонизации окучивание почвой растительного куста специальным окучником. Очистка от сорняков до конца вегетационного периода. В типичных сероземах при внесении 40 т/га нолунеренревшего навоза и норме минеральных удобрений N220^165^-125 кг/га в действующих веществах, количество и качество урожая будут в пределах требований современного сельского хозяйства и получается прибавочный урожай но сравнению с контролем в размере 8,6 т/га.
3. На предгорной территории Узбекистана в весенний период посадки при обеспечении картофеля водой сохранение предноливной влажности почвы около 75-75-85 % от НВ со схемой полива 1-2-5 способствует увеличению урожая по сравнению с контролем на 6,3 т/га. В летний период посева со схемой полива 2-2-6 удержание предноливной влажности почвы в пределах 75-75-85 % обеспечивает получение 10,6 т/га прибавочного урожая но сравнению с контролем.
4. На предгорной территории Узбекистана для производства высококачественного семенного материала нужно проводить отбор здоровых растений методом индивидуальною клонового отбора с учетом морфологических признаков и показателей продуктивности, что является основным критерием отбора. При производстве элитных семян сравнительным изучением с традиционным шестигодичным методом элитного семеноводства разработан новый сокращенный четырехгодичный метод. При проведении семеноводческих работ в предгорном поясе за счет испытания клонов только один год и без создания питомника супер-супер элиты семеноводство картофеля оканчивается за 4 года и производится высококачественный семенной материал.
5. В питомниках семеноводства картофеля повышение коэффициента размножения здоровых клубней достигается посадкой клубней массой 30-50 граммов по схеме 70x15 см и обеспечением густоты стояния растения
95 тыс /га. При массе семенных клубней 80-100 граммов разрезание клубней на 2 части, при массе 120-150 граммов - на 4 части повышает коэффициент размножения от 1,5 до 3,6 раза.
6. Для хлоридно-сульфатных средне засоленных почв Голодной степи пригодны при весенней посадке из раннеспелых сортов - Ostara, Кувонч -16/56'1, среднеспелых сортов - Binelle, Karatop, Aladin, Бахро-30, среднеспелых сортов - Хамкор - 1150, Diamand, Cardinal. Для поздней посадки (летом) являются пригодными в основном срсднсраннсспслыс copra Binclla, Karatop, Aladin, Бахро-30 и среднеспелые сорта - Хамкор - 1150, Diamant, Cardinal.
7. Отмечается, что норма агрономической устойчивости растений картофеля к засолению составляет ио хлоридному иону 0,020-0,022 %, норма биологической устойчивости - 0,04-0,05 %.
В условиях засоленных почв Голодной степи весной хорошие результаты даст посадка картофеля как можно раньше - до 1 марта, в летний период от 20 июня до 10 июля. Определена оптимальная схема посадка картофеля - 70x20 см.
8. В условиях хлоридно-сульфатных средне засоленных почв Голодной степи в целях совершенствования технологии посадки дают хорошие результаты при получении полноценных всходов посадка семенных клубней без разрезания массой 30-80 граммов на глубину 7-8 см весной, и летом - на 15-16 см, а также мульчирование почвы после посадки иолуперепревшим навозом толщиной 2 см. В передовой технологии возделывания требуется проводить качественно и своевременно первую культивацию до появления всходов, вторую культивацию при полном появлении всходов, третью культивацию в фазе бутонизации и в период спелости почвы после полива, окучивание почвой растительного куста, очистку от сорняков во время вегетации растений.
9. В условиях засоленных почвенно-климатических условий Голодной степи при технологии применения удобрений раннего картофеля для среднезасоленных почв рекомендуется годовая норма удобрений 40 т/га полуперепревшего навоза + N|5OPu2K85 минеральных удобрений. При предноливной влажности почвы 75-75-85 % от НВ и поливе по схеме 1-2-6 получается урожай 26,2 т/га. При длине борозды 50 метров и продолжительности полива 10-12 часов создается оптимальная влажность почвы и вода влажного слоя почвы не доходит до грунтовых вод и не возникает вторичное засоление, а также соли нс поднимаются на поверхность почвы.
10. Разработка метода оценки солеустойчивости сортов картофеля и показателей этих методов состоит в следующем:
нолевая всхожесть целых семенных клубней должна быть в ранний период посадки нс менее 95 %, в летний - нс мснсс 92 %;
на одном кусте количество столонов должно быть более 8,5 шт, продуктивных столонов, образующих клубни - более 6,0 шт.
объем и масса корней в фазе цветения должны быть более 140 см3 и 130 граммов соответственно, в конце вегетации - более 45 см3 и 40 граммов.
количество стеблей на одном кусте должно быть более 3 шт, масса ботвы - более 400 1раммов, урожай клубней - более 600 граммов, количество клубней - более 6 шт;
товарная урожайность должна быть в ранний период выше 25-27 т/га, в летний - выше 22 т/га, доля вырожденных клубней нс должна быть более 1%.
11. Применение передовой технологии возделывания картофеля на предгорной территории Узбекистана может обеспечить получение урожая 30 т/га и 4,5-5,0 млн. сумов/га чистого дохода. Для производства высококачественного семенного материала применение комплексной агротехнологии при современном четырехгодичном сокращенном методе способствует повышению урожайности на 10,0-10,5 т/га, получению чистого дохода - на 15,0-15,5 млн. сумов/га по сравнению с шестигодичной схемой семеноводства. В условиях Голодной степи внедрение усовершенствованной технологии создает возможность получать 8,0-8,5 т/га урожая дополнительно и 3,0-3,5 млн. сумов/га чистого дохода по сравнению с обычной технологией.
12. На основе полученных результатов для внедрения передовой технологии возделывания картофеля на предгорной территории Узбекистана предложены следующие рекомендации:
посадки раннеспелых сортов картофеля Binclla, Кувонч-16/65м, средне раннеспелых сортов Aladin, Condor, Бахро-30, среднеспелых - Хамкор-1150, Diamant и Romano в весенний период 1-5 апреля, в летний - 1-5 июня по схеме 70x20 см с расходом семенных клубней 3,9 т/га;
уход за картофелем в период вегетации состоит из поверхностной кетменной обработки (на глубину 6-8 см) с появлением всходов, первой культивации после полного всхода (на глубину 12-14 см) и нарезки борозд, второй кетменной обработки с наступлением фазы бутонизации, проведения второй культивации и нарезки борозд. В конце фазы бутонизации стебель растений окучивается почвой с помощью специальною окучника; на типичных сероземах внесение удобрений должно обеспечиватся в пределах 40 т/га нолуперепревшего навоза + N22<)P 165К125 кг/га минеральных удобрений, нредноливная влажность почвы в весеннем сроке - 75-75-85 % от НВ, схемой полива 1-2-5, в летнем сроке соответственно -75-75-85 % от НВ и 2-2-6.
Для производства высококачественного семенного материала на предгорной территории Узбекистана рекомендуется внедрить:
новый сокращенный четырехгодичный метод в семеноводческих питомниках картофеля для повышения коэффициента размножения здоровых клубней, посадку по схеме 70x15 см клубней массой 30-50 граммов и густотой стояния растений 95 тыс /га.
При внедрении передовой технологии возделывания картофеля для средне засоленных почв Голодной степи рекомендуется следующее:
для посадки в весенний период раннеспелых сортов Binclla, Кувонч-1656м, из среднераннеспелых сортов Condor, Aladin, Бахро-30 и из среднеспелых сортов - Хамкор-1150, Diamant и для посева в поздний (летний) период - из раннеспелых сортов - Binclla, из среднераннеспелых сортов - Condor, Бахро-30 и из среднеспелых сортов - Хамкор-1150, Diamant. Посадку картофеля в весенний период рекомендуется проводить до 1 марта, в летний - от 20 июня до 10 июля по схеме 70x20 см с расходом семенного материала 3,9 т/га. При этом производить посадку целыми неразрезанными клубнями массой 30-80 граммов весной на глубину 7-8 см, летом - 15-16 см. После посева рекомендуется мульчировать поверхность почвы полупсрепревшим навозом толщиной нс менее 2 см.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время доля лекарственных средств, получаемых из растительного сырья, составляет более 40% от количества лекарственных средств, используемых в медицинской практике. Основная часть лекарственных препаратов на основе природных соединений создается из биологически активных веществ, выделенных из растительного сырья - алкалоидов, флавоноидов, экдистероидов, белков, гликозидов, эфирных масел, высокомолекулярных углеводов и др. В фармацевтической промышленности основная часть лекарственных средств, получаемых из алкалоидсодержащего растительного сырья, производится по технологии, разработанной на основе изучения физико-химических свойств действующего вещества создаваемого лекарственного средства. Это приводит к некоторому неудобству для производителей субстанции. На фармацевтических заводах технологическая линия, производящая одну субстанцию в течение года, может простаивать некоторое время из-за невозможности переориентации технологической линии для производства другой субстанции. В частности, на Чимкентском химикофармацевтическом заводе линия по производству глауцина работает 3-4 мес., цитизина 5-6 мес., Ташкентский химико-фармацевтический завод по жидкостно-жидкостной технологии производил субстанцию галантамина гидробромида 3-4 мес., в Институте химии растительных веществ по жидкостно-жидкостной технологии субстанция дезоксипеганина гидрохлорида выпускалась 5-6 мес., в остальное время эти технологические линии простаивали. Естественно, это снижало их производительность, которую можно было повысить при возможном производстве на этой технологической линии другой субстанции. Для этого необходимо было создать унифицированные технологии производства существующих и новых субстанций лекарственных средств.
Еще одной важной проблемой фармацевтической промышленности нашей страны, которую необходимо решить, является создание новых лекарственных препаратов на основе местного растительного сырья, не уступающих импортным, и внедрение их в медицинскую практику. Несмотря на большие достижения фармацевтической промышленности республики, до сих пор предприятия, производящие готовые лекарственные формы препаратов, работают с использованием импортных субстанций и полупродуктов.
Из изложенного выше следует, что актуальной задачей современной фармацевтической промышленности является создание из растительного сырья новых лекарственных средств на основе алкалоидов, разработка технологий производства их субстанций, усовершенствование существующих технологий и унифицирование технологий их производства.
Данная исследовательская работа по разработке технологии производства биологически активных субстанций из растительного сырья направлена на развитие фармацевтической отрасли республики в соответствии с Постановлениями Кабинета Министров Республики Узбекистан №283 от 14 августа 1996 г. «О мерах по государственной поддержки развития медицинской и фармацевтической промышленности в Республике Узбекистан» и Президента Республики Узбекистан №ПП-731 от 19 ноября 2007 г. «О программе модернизации предприятий фармацевтической отрасли, техническом и технологическом переоснащении до 2011 года».
Целью исследования является создание унифицированной технологии производства субстанции лекарственных препаратов и биореактивов на основе (дитерпеновых, изохинолиновых, индольных, пирролизидиновых, и стероидных классов) алкалоидов различной силы основности.
Научная новизна исследования заключается в следующем.
Впервые определена сила основности (рНб.р.) 11 дитерпеновых, изохинолиновых, индольных, пирролизидиновых и стероидных алкалоидов (протопин рНб.р.=3,6; ликорин рНб.р.=7,5; галантамин рНб.р.=5,8; гелиотрин рНб.Р=7,3; бикукулин рНб.р.=3,2; d-P-гидрастин рНбР=2,2; аконитин рНб.р.=3,6; донаксин рНбр=6,2; империалин рНбр=4,8; лаппаконитин рНбр=3,4; N-дезацетиллаппаконитин рНб.р.=3,7) для использования этого показателя при изучении гетерофазных процессов при их производстве;
Впервые установлено, что все 11 изученных алкалоидов в виде солей, независимо от их силы основности, хорошо растворяются в водном растворе спирта при концентрации 75-85% с максимальным растворением их в 55%-ном спирте и обосновано, что этот показатель может служить основой для создания унифицированной технологии производства алкалоидов.
Экспериментально установлено, что независимо от химического строения из растительного сырья можно селективно извлекать алкалоиды 75-85%-ным раствором этилового спирта с наименьшим содержанием других экстрактивных веществ.
Оптимизацией методом математического планирования экспериментов найдены оптимальные условия процесса экстракции растительного сырья.
Впервые, используя в качестве экстрагента 75-85%-ный раствор этилового спирта, разработана унифицированная промышленная технология производства семи лекарственных препаратов и шести биореактивов на основе дитерпеновых, изохинолиновых, индольных, пирролизидиновых, стероидных алкалоидов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Впервые определена сила основности (рНб р) 11 алкалоидов: лаппаконитина, N-дезацетиллаппаконитина, гелиотрина, бикукулина, d-P-гидрастина, ликорина, галантамина, аконитина, протопина, донаксина, империалина и установлено, что два алкалоида - бикукулин и d-P-гидрастин -являются слабоосновными; семь алкалоидов - лаппаконитин, N-дезацетил-лаппаконитин, галантамин, аконитин, протопин, донаксин, империалин -алкалоидами средней силы основности; два алкалоида - гелиотрин и ликорин -являются сильными основаниями.
2. Впервые установлено, что подавляющее большинство изученных алкалоидов в виде солей, независимо от силы основности, хорошо растворяются в системе спирт-вода с максимальным растворением при 55% объемных. Экспериментально установлено, что для селективного извлечения алкалоидов из растительного сырья рационально использовать растворы этилового спирта крепостью 75-85% объемных.
3. Разработана промышленная технология производства субстанции лекарственных препаратов и биореактивов - протопина гидрохлорида, ликорина гидрохлорида, галантамина гидробромида, аллапинина, аклезина, аксаритмина, антиаритмина, гелиотрина, бикукулина, б-|3-гидрастина, аконитина, донаксина, империалина, с использованием в качестве экстрагента 75-85%-ных растворов этилового спирта.
4. Разработана экономически выгодная и экологически безопасная технология производства субстанции аллапинина из корневищ с корнями борца белоустого и борца северного, позволяющая исключить из технологических циклов использование таких токсичных веществ, как серная кислота, метанол и хлороформ.
5. Разработана технология производства субстанции нового лекарственного средства антиаритмина, обладающей антиаритмическим действием, из отходов промышленного производства субстанции аллапинина.
6. На созданные лекарственные препараты и биореактивы разработана соответствующая нормативно-техническая документация - опытнопромышленные или промышленные регламенты, фармакопейные статьи на растительное сырье, субстанцию и готовые лекарственные формы, технические условия на биореактивы.
7. Технология алкалоидов методом водно-спиртовой экстракции растительного сырья внедрена в производство на ОП ИХРВ АН РУз и по ней налажен серийный выпуск субстанций пяти лекарственных препаратов (протопина гидрохлорида, ликорина гидрохлорида, аллапинина, аклезина, галантамина гидробромида) и шести биореактивов (гелиотрина, бикукулина, d-Р-гидрастина, аконитина, донаксина и империалина). Объем производства указанных выше препаратов и биореактивов полностью обеспечивает потребность нашей страны и позволяет экспортировать их за рубеж (РФ, Франция).
8. На технологической линии по производству алкалоидов, созданной на базе ОП ИХРВ АН РУз, наработаны достаточные количества субстанций препаратов аксаритмина и антиаритмина для фармакологических, токсикологических и клинических испытаний и разработки лекарственных форм препаратов.
9. Разработана технология производства алкалоидов способом экстракции растительного сырья водой, слабыми растворами минеральных или органических кислот с последующей ультрафильтрацией. Технология апробирована при производстве субстанций аллапинина, галантамина гидробомида, ликорина гидрохлорида и биореактива аконитина. Установлено, что ультрафильтрацией можно удалить из экстракта высокомолекулярные поверхностно-активные вещества с молекулярной массой более 10000 (белки, пектины, полисахариды, липиды и другие), благодаря этому предотвратить образование эмульсий и повысить выход целевых продуктов. Получены стабильные образцы указанных выше препаратов.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мировой хлопкоочистительной отрасли ведущее место занимает создание очистительных систем хлопка-сырца от сорных примесей, основанное на высокоэффективных технологических процессах. В связи с этим в США, Австралии, Китае, Индии, Узбекистане и других странах отдельное внимание уделяется повышению эффективности производства хлопкоочистительных предприятий, модернизации технологических процессов и обеспечению конкурентоспособности волокна. «В результате использования ресурсосберегающих технологических машин в первичной переработке хлопка-сырца и сохранения природных свойств волокна достигнуто уменьшении себестоимости волокна»1.
В Республике Узбекистан проведены мероприятия в разных направлениях по эффективной организации мер по созданию технологических процессов и высокоэффективного оборудования в хлопкоочистительной промышленности. В этом отношении проведены ряд научно-исследовательских работ, в том числе, по созданию управляемой системы кратности очистки хлопка-сырца от сорных примесей, инновационной разработки технологических процессов, технологии очистки от мелких и крупных сорных примесей с помощью горячего воздуха и питающих систем в очистителях.
В мире особое внимание уделяется созданию эффективной технологии и оборудованию очистки хлопка-сырца, и внедрению их в производство. В связи с этим, осуществление целенаправленных научных исследований по направлениям, включающим создание переменной автоматизированой системы технологии очистки хлопка-сырца от сорных примесей, разработка новых способов и направлений технологии очистки, высокопроизводительного, ресурсосберегающего оборудования и технологии, технологических поточных линий, совмещающих сушку и очистку хлопка-сырца, считается одной из важных задач. Проведение научных исследований по вышеприведенным научно-исследовательским направлениям подтверждает актуальность темы данной диссертации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-4761 от 27 октября 2015 года «Об образовании холдинговой компании «Узпахтасаноатэкспорт» и постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан №70 от 3 апреля 2007 года «О программе модернизации и реконструкции предприятий хлопкоочистительной промышленности на 2007-2011 годы», а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является создание высокопроизводительной, эффективной технологии очистки хлопка-сырца от мелких и крупных сорных примесей, новых ресурсосберегающих рабочих органов очистителей, а также поточной линии на основе очистителя с последовательной технологией очистки.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
создан очиститель хлопка-сырца от крупных сорных примесей с последовательной технологией очистки;
создан барабан с длинными колками для очистки хлопка от мелких сорных примесей и определены его технологические параметры;
создан барабан, снимающий хлопок-сырец с поверхности пильного барабана, направляющий барабан и закрепляющее устройство;
определены основные технологические показатели малоизнашиваемых рабочих органов нового очистителя;
создана эффективная поточная линия очистки хлопка от мелких и крупных сорных примесей.
выводы
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Создание эффективной технологии очистки хлопка-сырца от сорных примесей и рациональной конструкции рабочих органов очистителей» представлены следующие выводы:
1 .Определено, что несмотря на установку двух рядов хлопкоочистительных агрегатов УХК из-за недостаточной степени очистки поступающего в джины хлопка-сырца на многих хлопкоочистительных заводах доля волокна, соответствующая «высшему» классу имеет не достаточный объём. При поступлении в джины хлопка-сырца с засорённостью выше рекомендованных показателей качество волокна снижается на 1 класс и более, предприятия, перерабатывающие 30 тыс. тонн хлопка-сырца недополучают прибыль более чем на 500,0 миллионов сум.
2. Определено, что одной из основных причин того, что хлопок-сырец не очищается до требуемой степени является нарушения технологических процессов очистки из-за несовершенства рабочих органов очистителей хлопка-сырца, выхода из строя пилок пильчатых барабанов, износа щёток снимающих барабанов и притирочных щеток.
3. Определена возможность повышения эффективности очистки путём изменения расположения снимающего и очистительного барабанов, достигая максимальной длины дуги очистки в существующих очистителях хлопка-сырца крупного сора, при расстоянии между двумя колосниками 60-80 мм достигается самая высокая эффективность очистки.
4. Разработаны и внедрён в производство снимающий резино-планчатый и направляющий металлический барабан.
5. Разработано закрепляющее устройство для закрепления хлопка-сырца на поверхности пильного барабана
6. Создан и внедрён в производство барабан с длинными колками для улавливания посторонних мягких примесей.
7. Создан пильный очиститель хлопка-сырца с последовательной технологией очистки с малоизнашивающимися рабочими органами. Исследования нового очистителя показали его общий очистительный эффект 65%, а по крупному сору 85%. Производственные испытания очистителя с последовательной технологией показали эффективность его работы с производительностью 10 тонн в час на первых сортах и 7 тонн в час на низких сортах хлопка-сырца с высокой засорённостью и влажностью.
8. Создана поточная линия очистки на основе пильного очистителя с последовательной технологией очистки и барабана с длинными колками.
9. Совместное использование металло-планчатого барабана, закрепляющего устройство и барабана с длинными колками в результате перехода качества волокна в более высокий класс и внедрение в производство новой поточной линии за счёт уменьшения производственных и капитальных расходов даст общий экономический эффект 324,2 млн. сум.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Золото добывается в 72 странах мира, среди которых Узбекистан занимает 9 место с объемом добычи 103 т/год. Добыча золота в мире в 2015 г. увеличилась на 0,33% и составила 2678 т. Мировые запасы месторождений с легко извлекаемым и высоким исходным содержанием золота в настоящее время практически истощены и в разработку вовлекаются труднодоступные по добыче и сложные по переработке руды. Поэтому на сегодняшний день современный мировой рынок переживает явный дефицит минерального сырья.
С обретением независимости Республики выполнен ряд работ по внедрению и совершенствованию действующих технологий извлечения золота. Основные задачи в развитии технологии переработки упорного сырья направлена на повышение эффективности переработки и снижение себестоимости получаемой продукции, заключающиеся в разработке принципиально новых направлений, нетрадиционных способов и усовершенствовании существующих технологий металлургического производства, обеспечивающие расширение минерально-сырьевых ресурсов страны.
На сегодняшний день во всем мире наблюдается рост количества разведанных и вовлеченных в разработку месторождений упорного и особо упорного золота. В связи с этим повышение эффективности переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд путем разработки технологических и технических решений, ориентированных на максимальное вскрытие золотосодержащих сульфидов, и комбинированной технологии их переработки, обеспечивающей дополнительное извлечение золота, является актуальной научной проблемой, стоящей перед современной золотодобывающей промышленностью.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предсумотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-1442 от 15 декабря 2010 г. «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка технологических и технических решений, ориентированных на максимальное вскрытие золотосодержащих сульфидов, и комбинированной технологии их переработки, обеспечивающей дополнительное извлечение золота.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
на основе изучения закономерностей поведения золота в процессе отмывки продукта биокисления впервые установлено присутствие золота в сливе противоточной декантации в коллоидной форме и зависимость его поведения от pH среды, на основе которой разработана биоксидная технология обогащения путем снижения безвозвратной потери золота (на 50%) в процессе отмывки биокека;
установлена причина ухудшения осветления в сгустителях противоточной декантации, которым явился гидролиз солей Ғе+3 (с изменением pH при отмывке) в жидкой фазе пульпы с образованием коллоидного раствора арсената и оксисульфата железа, что привело к повышению вязкости жидкой фазы пульпы и снижению скорости осаждения шламовой фракции продукта биоокисления;
исследованием механизма пенообразования в процессе биоокисления обнаружен процесс обогащения золота (6-8 раз по сравнению с флотоконцентратом) путем фракционирования коллоидного и тонкодисперсного золота за счет флотационных факторов углистой части пульпы в реакторах;
исследована кинетика образования роданидов в процессе цианирования продуктов биоокисления и его участие в конкурентной сорбции с цианидным комплексом золота и установлена динамика изменения содержания роданидов в зависимости от концентрации цианида натрия и времени (10-12 ч), после истечения которого изменение его содержания не зависит от продолжительности процесса. Также установлено, что скорость цианидного выщелачивания золота выше, чем скорость образования роданидов;
на основе изучения поведения ионообменной смолы в процессе сорбционного цианирования продуктов биоокисления установлено снижение свойств сорбента после последовательных циклов «насыщение -регенерация» за счет его отравления роданидами, которое приводит к динамике увеличения содержания золота в жидких хвостах сорбции и снижению его извлечения;
на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований по состоянию термохимических процессов, протекающих в процессе окислительного обжига продукта биоокисления, установлена определяющая роль температуры на качество получаемого огарка - при температуре 570-600°С степень извлечения золота выше, чем при 650-743°С. Это объясняется тем, что при температуре 650-743°С происходит образование скородитовых пленок, препятствующих цианированию золота.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведенных исследований по докторской диссертации на тему «Научно-технические основы повышения эффективности переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд Кызылкумов» получены следующие выводы:
1. В результате изучения закономерностей поведения золота в процессе отмывки продукта биокисления впервые установлено присутствие золота в сливе противоточной декантации в коллоидной форме и зависимость его поведения от pH среды, на основе которой разработана биоксидная технология обогащения путем снижения безвозвратной потери золота (на 50%) в процессе отмывки биокека.
2. Установлена причина ухудшения осветления в сгустителях противоточной декантации, которым явился гидролиз солей Fe 3 (с изменением pH при отмывке) в жидкой фазе пульпы с образованием коллоидного раствора арсената и оксисульфата железа, которое привело к повышению вязкости жидкой фазы пульпы и снижению скорости осаждения шламовой фракции кека биоокисления.
3. В результате исследования механизма пенообразования в процессе биоокисления обнаружен процесс обогащения золота (6-8 раз по сравнению с флотоконцентратом) путем фракционирования коллоидного и тонкодисперсного золота за счет флотационных факторов углистой части пульпы в реакторах. Разработан способ переработки пенного продукта, основанный на сорбционном цианировании золота при повышенных концентрациях цианида натрия, который является наиболее эффективным по сравнению со способом пеногашения в реакторах.
4. Исследована кинетика образования роданидов в процессе цианирования продуктов биоокисления и его участие в конкурентной сорбции с цианидным комплексом золота. Теоретически обосновано и экспериментально установлено изменение содержания роданидов в процессе цианирования в зависимости от концентрации цианида натрия и времени. Время для полного образования роданидов не зависит от концентрации цианида натрия, и составляет 10-12 ч, после истечения которого изменение его содержания не зависит от продолжительности процесса. Также установлено, что скорость цианидного выщелачивания золота выше, чем скорость образования роданидов.
5. На основе изучения поведения ионообменной смолы в процессе сорбционного цианирования продукта биоокисления установлено снижение свойств сорбента после циклов «насыщение - регенерация» за счет его отравления роданидами, которое приводит к динамике увеличения содержания золота в жидких хвостах сорбции.
6. Исследованиями установлено влияние концентрации роданидов на насыщение различных сорбентов золота (смола, уголь). В условиях прямого цианирования продуктов биоокисления концентрация роданидов достигает до 5 г/л, что является основной причиной низкого насыщения сорбентов золотом. Также установлено, что одним из универсальных способов кондиционирования биокека является окислительный обжиг, предотвращающий образование роданидов при цианировании.
7. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований термохимических процессов, протекающих при окислительном обжиге продукта биоокисления, установлена определяющая роль температуры на качество получаемого огарка. Определено, что при температуре 570-600°С извлечение золота выше, чем при 650-743°С. Это обьясняется тем, что при 650-743°С происходит образование скородитовых пленок, препятствующих цианированию золота.
8. Разработана и промышленно освоена комбинированная технология переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд и концентратов, содержащих углистые вещества, с применением окислительного обжига. На начальном этапе окисление флотоконцентрата осуществляется по схеме биоокисления: вскрывается сульфидное золото, значительная часть мышьяка растворяется, переводится в твердое состояние в виде нерастворимого скородита (FeAsC^). Затем продукт биоокисления с низким содержанием мышьяка подвергается окислительному обжигу, при котором вскрывается углистое золото, окисляется оставшаяся сульфидная сера, уничтожаются продукты метаболизма микроорганизмов. Продукт окислительного обжига направляется на сорбционное цианирование золота из огарка.
9. По внедрению комбинированной технологии переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд и концентратов с применением окислительного обжига продукта биоокисления установлено, что обжиг продукта, полученного из шихты руд месторождений Кокпатас и Даугызтау в соотношении 60:40 при температуре 600°С в течение 2 ч и последующее сорбционное цианирование огарка, обеспечивает повышение передельного извлечения золота с 73,3 до 82,5%, снижение расхода цианида натрия в 2,5 раза, снижение концентрации роданидов в жидкой фазе пульпы с 5000 до 16 мг/л.
10. Разработана и промышленно освоена технология извлечения благородных металлов путем усовершенствования технологии сорбционного цианирования продукта бактериального выщелачивания на основе испытаний схемы, получения исходных данных для проектирования и последующего перевода узла сорбционного цианирования продукта биоокисления на схему «уголь в пульпе».
11. Разработана и опробована в опытно-промышленных условиях технология извлечения золота из забалансовых сульфидных руд месторождения Кокпатас методом кучного бактериального выщелачивания со сквозным извлечением в порядке 50% (против 25,7% при прямом цианировании).
12. Совершенствование действующей схемы и разработанная комбинированная технология переработки упорных и особо упорных золотосодержащих руд внедрены на ГМЗ-З Государственного предприятия «Навоийский горно-металлургический комбинат». В результате внедрения существенно повышено сквозное извлечение и годовое производство золота с сохранением существующего объема переработки руды, снижена себестоимость производимого продукта и дополнительно получен готовый продукт на сумму 222,2 млрд, сум в год (в ценах 2016 г.).
Актуальность и востребованность темы диссертации. Во всем мире особое внимание уделяется созданию конкурентоспособных технологий, направленных на улучшение дегустационных и технологичесских показателей спиртных напитков. Усовершенствование существующих технологий с применением ферментов даст возможность уменьшить содержание сивушных (высших) спиртов в составе спиртных напитков и производить в республике экспорториснтированную высококачественную продукцию.
Специфичность ферментов, влияющих на технологический процесс получения спиртных напитков, выявление физико-химических закономерностей взаимодействия иммобилизованных ферментов со своими субстратами в водно-органических средах позволяет не только улучшить биотехнологические процессы, но и существенно расширит наши представления о стабилизации ферментов, биокатализс в нестандартных условиях и раскрывает прикладные возможности, которые недоступны в рамках традиционных исследований в водных средах. В практическом плане для улучшения дегустационных показателей спиртных напитков возникает возможность уменьшения количества изоамилового спирта, ускорения созревания дистиллятов и снижения потерь этанола, которое неизбежно имеет место при длительной выдержке.
При этом особо востребованы научные исследования по применению ферментов в направленном изменении целевого показателя пищевых продуктов, улучшению качества, вкуса, букета и технологических показателей спиртных напитков за счет ферментативного снижения количества изоамилового спирта путем его связывания в алкилфруктозиды и эфиры, стабилизации ферментов путём их иммобилизации на твердых носителях для гарантии их активности и стабильности в высокоспиртозной среде, а также рациональное использование собственных резервов и возможностей дрожжевых клеток, управляемое культивирование дрожжей в условиях многоступенчатого брожения для образования ферментов и эфиров, совершенствование технологии приготовления спиртных напитков на основе определения технологического значения ферментов в органических средах и их использования в направленном изменении целевого показателя и ускорении созревания дистиллятов.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных постановлениями Президента Республики Узбекистан № ПП-1633 от 31 октября 2011 года «О мерах по дальнейшему совершенствованию организации управления и развитию пищевой промышленности республики» (2012-2015 гг.) и № ПП-1937 от 13 марта 2013 года «О мерах по дальнейшему развитию виноградарства в республике» (2013-2015 гг.), а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является создание технологии получения стабильных в спиртовой среде иммобилизованных дрожжевых ферментов и совершенствование технологии приготовления спиртных напитков с их использованием.
Научная новизна исследования заключается в следующем: разработаны технологии и оптимальные условия получения иммобилизованных ферментов, стабильных в водно-органических средах;
определена субстратная специфичность полученных ферментов (дрожжевой инвертазы и эстеразы) по отношению к высшим спиртам в водноорганических средах;
показано уменьшение количества высших спиртов в составе спиртных напитков, их превращением в алкилфруктозиды и эфиры на основе применения иммобилизованных ферментов;
разработаны оптимальные технологические условия применения иммобилизованных ферментов инвертазы и эстеразы для конверсии высших спиртов в спиртных напитках;
предложена новая технология для изменения профиля летучих компонентов спиртных напитков с использованием ферментов инвертазы и эстеразы;
усовершенствованы технологии приготовления бренди и ликёроводочных изделий с использованием полученных иммобилизованных дрожжевых ферментов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Выделенные дрожжевые ферменты (инвертазы и эстеразы) в водно-органической среде непроявляют достаточную трансферазную и эфирообразующую активности и конверсия высших спиртов не осуществляется в достаточной степени.
2. Определена субстратная специфичность дрожжевой инвертазы и эстеразы. Установлено, степень конверсии высших спиртов увеличивается с увеличением количества углерода в цепи С3<С4<С5. При этом, критерием «узнавания» субстрата является пространственное расположение ОН-групп у первого углеродного атома и разветвленность углеродной цепочки, а также удаленность вторичных углеродных атомов от гидроксильной группы спирта. Инвертаза и эстераза проявляют большую активность к изоформам спиртов, таким как изоамиловый и изобутиловый спирты. В отношении кислотных субстратов эстераза проявляет активность с карбоновыми кислотами С4-С10 и этерификация уменьшается с увеличением количества углерода в цепи C4<C5<C6<CK<C ю.
3. Предложена разработанная технология получения иммобилизованной дрожжевой инвертазы, которая основана на ковалентной иммобилизации фермента на предварительно химически модифицированном активированном угле марки БАУ-А с трансферазной активностью 46 Ед/мг.
4. Исследованием физико-химических и кинетических характеристик иммобилизованной дрожжевой инвертазы в модельной системе «этанол-вода -изоамил спирти-сахароза» с содержанием этанола 40%об. показано, что иммобилизация фермента приводит к повышению стабильности фермента в спиртовой среде. Выявлено, что максимальная конверсия изоамилового спирта (40%) происходит в модельной системе с содержанием этанола 60%об.
5. Предложена разработанная технология получения иммобилизованной дрожжевой эстеразы путем ковалентной иммобилизованной эстеразы на химически модифицированных дубовых гранулах с эфирообразующей активностью 16 Ед/мг.
6. Исследованием физико-химических и кинетических характеристик иммобилизованной дрожжевой эстеразы в модельной системе «этанол-вода-изоамиловый спирт-капроновая кислота» с содержанием этанола 40%об. показано, что иммобилизация фермента приводит к повышению стабильности фермента в спиртовой среде. Выявлено, что максимальная конверсия изоамилового спирта (48%) происходит в модельной системе при исходной исходной концентрации изоамилового спирта и капроновой кислоты - 30 мМ. Иммобилизованная эстераза рекомендована для обогащения спиртных напитков энантовыми эфирами этерификацией в их составе высших спиртов и карбоновых кислот (капрон, каприл ва каприн кислоталар).
7. Разработан способ обработки водно-спиртовой сортировки иммобилизованной инвертазой, обеспечивающей снижение количества высших спиртов путем их превращения в алкилфруктозиды и способ обработки дистиллятов иммобилизованной эстеразой, позволяющий снизить в них количество сивушных спиртов и обогатить их энантовыми эфирами. Предложены оптимальные технологические параметры биореактора с иммобилизованными ферментами и разработана новая технология приготовления водки и бренди.
8. Разработана усовершенствованная технология получения ликероводочных изделий с использованием предлагаемой стабильной инвертазы, иммобилизованной на БАУ и предложены технологические условия применения (водно-спиртовую смесь рекомендуется обрабатывать иммобилизованной инвертазой в количестве 10 г/л в течение 12 часов при температуре 25°С).
9. Разработана усовершенствованная технология получения бренди с использованием предлагаемой стабильной эстеразы, иммобилизованной на дубовых гранулах и предложены технологические условия применения (дистиллят крепостью 40%об. рекомендуется обрабатывать иммобилизованной эстеразой в количестве 10 г/л в течение 48 часов при температуре 30°C).
10. Применение полученных научных результатов в процессе производства бренди даст возможность ускорить созревание дистиллятов, сократить скори выдержки дистиллятов на два года и ежегодные безвозвратные потери дистиллятов за счет испарения, которые имеют место при длительной выдержке.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Согласно постановления Президента Республики Узбекистан 1111-1442 «О приоритетах развития промышленности республики Узбекистан в 2011 - 2015 годах» от 15 декабря 2010 года повышение эффективности промышленного производства является первостепенной задачей. В связи с этим последовательное снижение производственных затрат и себестоимости полупроводниковых силовых диодов (ограничители напряжения, высокочастотные выпрямительные диоды), производимых ОАО «FOTON», предусматривает проведение целенаправленных работ по улучшению их параметров и надёжности, а также по оптимизации их технологии, что является важнейшей предпосылкой для повышения конкурентоспособности выпускаемых приборов, а также сохранения существующих и завоевания новых рынков сбыта.
В области защиты радиоэлектронной аппаратуры и предотвращения выхода из строя электрических оборудований импульсными перенапряжениями, поставленные учеными ведущих зарубежных стран США, Канады, Голландии, Китая и Японии задачи разработки и исследования высоковольтных ограничителей напряжения, а также стабилизирующих устройств на основе силовых диодов являются востребованными.
Эти силовые диоды широко применяются в устройствах преобразования электроэнергии, системах питания и управления технологическими процессами. Для их изготовления используется диффузионная технология легирования кремния примесями бора и фосфора, которая широко используется для изготовления высоковольтных диодов. Однако применительно к низковольтным ограничителям напряжения не позволяет получить низкие дифференциальные сопротивления, которое можно получить применением примеси, обеспечивающей резкое различие концентрации носителей на границе р-/?-перехода. Решение этой проблемы требует новых физических подходов, позволяющих получить высококонцентрированный источник - диффузант, который можно изготовить путем использования мышьяка. Кроме того эффективность работы силовых диодов определяется резкостью характеристик при пробойных напряжениях и номинальным коэффициентом ограничения. В рабочем режиме силовые диоды под воздействием мощных импульсов выделяют тепло и их оптимизация возможна на основе физического анализа те-плопереноса по всей длине структуры, включая контактные области.
Востребованность диссертации вытекает из необходимости внедрения усовершенствованных технологий, устройств разбраковки и защиты радиоэлектронной аппаратуры, повышения выдерживаемой импульсной мощности, что связано с задачами, требующими целенаправленного подхода к проблемам снижения технологического брака и повышения надежности, расширения области применения силовых диодов, а также снижения динамических потерь мощности.
Данная диссертационная работа направлена на разработку технологии получения низковольных ограничителей напряжения с малым разбросом пробивных напряжений и низким дифференцальным сопротивлением, как в прямом, так и в обратном направлениях, разработке радиационной технологии обеспечивающей оптимизацию пробивного напряжения, повышение быстродействия и улучшение качества высокочастотных диодов.
Вместе с тем, в ряде случаев становится необходимым защита самих приборов от непредсказуемого превышения токов в цени, что требует разработки ограничителей токов, с параметрами обратимыми после прохождения через них импульса тока.
Исходя из выше приведенного, комплексное изучение, как параметров ограничителей напряжения и высокочастотных диодов, так и физических аспектов технологии их изготовления (например, диффузией и радиационными способами), направленных на оптимизацию конструкций и технологии изготовления силовых диодов и получение на этой основе оптимального сочетания их параметров, в том числе с учётом требований к их радиационной стойкости, является своевременной и актуальной.
Целью исследования является разработка оптимизированной диффузионной технологии получения кремниевых диодных структур с уменьшенными значениями дифференциального сопротивления и улучшение качества, повышение надежности высокочастотных выпрямительных диодов и ограничителей напряжения при радиационном воздействии.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
впервые разработана технология получения низковольтных ограничителей напряжения (меньше 7 В) на основе легированных мышьяком кремниевых р -/? -структур для защиты блоков питания;
впервые разработан способ получения мощных кремниевых выпрямительно-ограничительных диодов (10А) на основе кремниевых р -р-п-п -структур с эффективными теплоотводящими контактами, предназначенные для использования в качестве выпрямителя, ограничителя и блокирующих диодов;
разработан способ получения омического контакта к силовому диоду с р -р-п-п - переходом из трех слоев на основе ванадия и двух слоев серебра, которые сплавляются при 450 °С, в качестве теплоотводящего компенсатора выбрана медная прослойка гальванически покрытая серебром;
разработан новый двухгенераторный метод измерения напряжения ограничения в три раза меньшей погрешностью измерения по сравнению с известным одногенераторным методом;
впервые разработан полупроводниковый прибор на основе арсенида галлия, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости с омическим контактом, тонкий слой второго типа проводимости с двумя омическими контактами отстоящими друг от друга на определенном расстоянии, выводной электрод, присоединенный к омическому контакту;
разработана методика определения эффективности ограничения напряжения из зависимости сопротивления диода от плотности тока в области пробоя в широком диапазоне напряжений;
разраоотаны тепловые модели, основанные на расчете теплопередачи и температуры перегрева /»?-перехода в режиме включения и подаче импульсного напряжения в виде генератора температурного потенциала и генератора теплового потока;
разработана инженерная методика определения соответствующего вида радиационного технологического воздействия, которая позволяет получить оптимальное сочетание параметров ограничителей напряжения и высокочастотных диодов;
впервые разработано устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры с индикацией момента выхода из строя ограничителей напряжения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Разработана технология получения низковольтных ограничителей напряжения ампульной диффузией из высококонцентрированного источника мышьяка, обеспечивающая малый разброс пробивного напряжения и низкое дифференциальное сопротивление.
2. Разработан способ получения омического контакта к кремниевым силовым диодам, отличающийся высокой адгезией и эффективным рассеянием тепла. Способ включает напыление на обе поверхности пластины с /?-77-переходом тонких слоев (0.1-^0.3 мкм) ванадия и серебра, и последующее их сплавление с посеребренным медным тепловым компенсатором. Этот контакт используется в разработанном блокирующем диоде.
3. Разработана методика отбраковки ограничителей напряжения на ранней стадии до установки их на корпуса согласно впервые введенного параметра «коэффициента эффективности», основанная на зависимости сопротивления ограничителя напряжения от тока в режиме пробоя.
4. Разработана тепловая модель ограничителя напряжения, позволяющая рассчитать и реализовать оптимальные размеры кристалла и тепловых компенсаторов, а также объясняющая проявление его свойств как генератора температурного потенциала и генератора теплового потока.
5. Разработан усовершенствованный двухгенераторный метод измерения напряжения ограничения мощных ограничителей напряжения, в котором предлагается измерить обратное напряжение и импульсную составляющую, создаваемую от генератора тока. Общая погрешность измерения составляет ~2%, что в три раза меньше ио сравнению с известной одногенераторной методикой.
6. Разработан модуль защиты радиоэлекгронной аппаратуры на основе ограничителя напряжения, обеспечивающий автоматическое включение-выключение потребителя при перенапряжениях в цепи.
7. Разработана радиационная технология обеспечивающая оптимизацию времени жизни неосновных носителей и времени восстановления обратного сопротивления, напряжения пробоя высокочастотных выпрямительных диодов и ограничителей напряжения.
8. Разработаны инженерные методы расчета обратного тока и прямого падения напряжения, толщины слоя объемного заряда, позволяющие определить оптимальные переходные характеристики высокочастотных диодов при воздействии гамма и электронного облучения.
9. Разработан ограничитель тока на основе арсенида галлия для защиты низковольтных ограничителей напряжения с обратимым пробоем до 14 В.
10. Результаты по технологии получения и исследования ограничителей напряжения и высокочастотных диодов, методики исследования их функциональных параметров внедрены в производство ОАО “FOTON”.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Хлопковое волокно является важнейшим стратегическим товаром мировой торговли. По информации международного консультативного комитета по хлопку (ICAC) мировое производство хлопкового волокна в сезоне 2014/15 годов достигло 26,2 млн. тонн1. Высокий уровень конкуренции на мировом хлопковом рынке, появление более современного, технологичного и скоростного текстильного оборудования, необходимость получения высококачественной и конкурентоспособной текстильной продукции приводит к ужесточению требований к качеству хлопкового волокна. В этой связи совершенствование технологии первичной переработки хлопка-сырца и улучшение потребительских свойств хлопкового волокна является одной из актуальных проблем. Рядом развитых зарубежных стран, а именно США, КНР, Индией, Бразилией и другими странами, уделяется пристальное внимание повышению эффективности хлопкоочистительной отрасли и совершенствованию методов управления технологическими процессами, за счет чего был достигнут определенный прогресс в обеспечении конкурентоспособности хлопковой продукции. За счет принимаемых мер по оптимизации технологических процессов, внедрению новых эфффективных технологических устройств обеспечивается улучшение показателей качества хлопкового волокна, обеспечивается снижение производственных затрат на переработку хлопка-сырца.
В Республике Узбекистан осуществлены широкомасштабные мероприятия по повышению эффективности производственного процесса первичной переработки хлопка-сырца и внедрению высоко эффективных систем управления технологическим процессом, способствующих улучшению потребительских свойств производимой хлопковой продукции. На хлопкозаводах осуществляются работы по внедрению гибких технологических процессов переработки хлопка-сырца. В частности, уделяется особое значение внедрению технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна, позволяющей в зависимости от исходных характеристик перерабатываемого сырья получать хлопковую продукцию заданного качества, минимизировать потери сырья и потребление энергии.
В мире вопросам кондиционирования хлопка-сырца и хлопкового волокна по влажности уделяется пристальное внимание, в особенности аспектам создания новой техники и технологии увлажнения с учетом важных показателей, определяющих прохождение технологических процессов первичной переработки хлопка, начиная от комплектования и хранения заготавливаемого хлопка-сырца, и заканчивая прессованием хлопкового волокна в кипы. В связи с этим осуществляются целенаправленные научные исследования по направлениям, включающим: разработку усовершенство-ванной технологии объемного увлажнения разрыхленной волокнистой массы; разработку комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца перед джинированием и хлопкового волокна перед прессованием; разработку конкурентоспособной ресурсосберегающей технологии увлажнения волокнистых материалов; разработку поэтапных комплексных систем увлажнения, адаптированных к применяемым технологическим схемам и составу оборудования считается актуальной задачей в исследованиях. Проведение научных исследований по вышеприведенным научно-исследовательским направлениям подтверждает актуальность темы диссертационной работы.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-4761 от 27 октября 2015 года «Об образовании холдинговой компании «Узпахтасаноатэкспорт» и Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан №70 от 3 апреля 2007 года «О программе модернизации и реконструкции предприятий хлопкоочистительной промышленности на 2007-2011 годы», а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка поэтапной высокоэффективной технологии, оборудования и методов для увлажнения волокнистого материала, обеспечивающих сохранение природных свойств хлопковой продукции.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработаны новые устройства увлажнения хлопка-сырца перед джинированием;
разработаны новые методы увлажнения хлопкового волокна перед процессом прессования;
разработаны методы увлажнения волокнистого материала с применением активированных и солевых растворов;
установлены рациональные технологические и конструктивные параметры увлажнителей хлопка-сырца и хлопкового волокна;
установлены зависимости изменения показателей качества хлопковой продукции при джинировании хлопка-сырца и прессовании хлопкового волокна с различной исходной влажностью;
разработана новая комплексная технология увлажнения хлопка-сырца перед джинированием и хлопкового волокна перед прессованием.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Методы создания комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна на хлопкоочистительных заводах» представлены следующие выводы:
1. Предложена классификация технологических устройств для увлажнения хлопка-сырца перед джинированием и хлопкового волокна перед прессованием. Определен необходимый прирост влажности для выпускаемого хлопкового волокна в диапазоне 1,5-2,0 %.
2. Разработан метод увлажнения хлопка-сырца перед джинированием, предусматривающий интенсивное аэродинамическое взаимодействие агента увлажнения с высоким влагосодержанием и разрыхленного волокнистого материала на выгрузочном лотке агрегата УХК (1 ХК).
3. Предложены алгоритмы решений процесса поглощения влаги в хлопке-сырце, моделируемого капиллярно-пористой средой. Теоретическими решениями определены зависимости распределения параметров потока хлопка-сырца по длине лотка (давления, плотности, скорости и влажности) от производительности агрегата УХК (1ХК) и количества подаваемого влагоагента в зону увлажнения. Разработана математическая модель процесса переноса влаги в движущемся потоке хлопка-сырца в вертикальном трубопроводе, моделируемого двухскоростной сплошной средой.
4. На основе анализа полученных алгоритмов решений разработано устройство для увлажнения хлопка-сырца перед процессом джинирования. Разработан парогенератор, обеспечивающий выработку агента увлажнения с высокой степенью влагосодержания.
5. Увлажнитель хлопка-сырца УХС внедрен в технологическую линию Чиназского хлопкозавода Ташкентской области. По результатам испытаний установлено:
- установка обеспечивает прирост влажности хлопка-сырца до 0,5 %;
- обеспечивается сохранение природных физико-механических свойств хлопковой продукции.
6. Предложены оптимальные значения показателя массового отношения влаги хлопка-сырца перед джинированием в диапазоне 7,5-8,5 %, обеспечение которых позволит сохранить такие физико-механические и природные свойства хлопкового волокна, как верхняя средняя длина, удельная разрывная нагрузка, индекс коротких волокон, индекс однородности, а также обеспечить наибольший выход хлопкового волокна.
7. Разработан метод увлажнения хлопкового волокна перед прессованием, включающий в себя разделение холста волокна, выходящего из-под рифленых барабанов конденсора, на два потока летучек волокна, их интенсивное увлажнение влагоагентом и последующее обжатие в холст.
8. Предложена математическая модель процесса разделения волокнистой массы на отдельные клочки. Установлен механизм влагопереноса в частицах волокна при их движении от разрыхлительных барабанов до обжимных валиков и последующем их формировании в холст. Разработаны оптимальные технологические и конструктивные параметры предлагаемого устройства для увлажнения хлопкового волокна.
9. По результатам проведенных аналитических, теоретических и экспериментальных исследований разработано несколько вариантов устройств для увлажнения хлопкового волокна перед прессованием. Предложен оптимальный вариант устройства для увлажнения.
10. Устройство для увлажнения волокна УВР внедрено в состав технологической линии Букинского хлопкозавода Ташкентской области. По результатам испытаний установлено:
- установка обеспечивает прирост влажности волокна до 1,5 %;
- обеспечивается равномерность распределения влаги по всему объему кипы 0,2-0,25 %;
- применяемая технология обеспечивает сохранение природных показателей качества волокна.
11. Предложена ограничительная норма влажности хлопкового волокна перед прессованием в 8,5 %.
12. Предложены методы увлажнения волокнистого материала с применением активированных и солевых растворов.
13. Расчеты экономического эффекта от внедрения комплексной технологии увлажнения хлопка-сырца и хлопкового волокна в хлопкоочистительной промышленности показали, что эффект на один типовой завод в год составит 349,9 млн. сум в год или 43740,67 сум на тонну волокна (в ценах 2016 г.).
Актуальность н востребованность темы диссертации. В нынешних условиях, когда «наблюдается усиление тенденций интернационализации, глобализации и информатизации в развитии высшего образования»1 в мире, особую значимость приобретает совершенствование педагогических механизмов подготовки к эффективному общению будущих специалистов, а также развития их глобального мышления.
В Узбекистане с первых лет независимости пришли к выводу о необходимости подготовки в высших образовательных учреждениях высококвалифицированных специалистов на уровне мировых стандартов как важного звена системы непрерывного образования, воспитания высокодуховных и образованных личностей, прочно освоивших современные технологии и достижения науки, обладающих социальной и коммуникативной активностью. Реформы, осуществляемые на основе Закона «Об образовании», «Национальной программы по подготовке кадров», способствовали кардинальному улучшению кадрового потенциала системы образования, воспитанию физически здорового, духовно совершенного гармонично развитого молодого поколения, обладающего высоким интеллектуальным потенциалом и современными знаниями, самостоятельным мышлением*, умеющего свободно, последовательно и точно выражать свои мысли, реализации в высших образовательных учреждениях субъект-субъектных отношений, современных личностно ориентированных технологий обучения, а также как важная задача определено совершенствование подготовки будущих специалистов к технологиям и технике эффективного общения.
Глобальные тенденции в сфере подготовки высококвалифицированных специалистов в мире в соответствии с требованиями построения развитого демократического государства и гражданского общества предполагают подготовку студентов высших образовательных учреждений к технологии и технике эффективного общения, развитие у них таких профессиональных и личностных качеств как культура общения, эмпатия и ораторское мастерство. В научных исследованиях, проводимых в мире по подготовке студентов высших образовательных учреждений к технологиям эффективного общения, особую актуальность приобретают вопросы разработки конкретных целенаправленных модульных технологий, определения общечеловеческих и национальных нравственно-эстетических аспектов вербальных и невербальных средств общения, развития у будущих специалистов таких качеств как культура межличностного, межкультурного и публичного общения, модераторская и супервайзерская способности, а также умение системно анализировать, логически мыслить и умело дискутировать. В этом контексте важное научно-практическое значение приобретает совершенствование педагогических механизмов подготовки студшгтов высших образовательных учреждений к эффективному общению.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит осуществлению задач, определенных в Законе Республики Узбекистан «О государственной молодежной политике», принятом в 2016 году, постановлениях Президента Республики Узбекистан «О дополнительных мерах, направленных на реализацию государственной молодежной политики в Республике Узбекистан» от 6 февраля 2014 года № ПП 2124, Кабинета Министров Республики Узбекистан «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Ташкентского государственного педагогического университета» от 13 мая 2016 года № 153, а также в ряде других, касающихся этой деятельности, нормативно-правовых актов.
Целью исследования является совершенствование технологии и техники подготовки к эффективному общению студентов высших образовательных учреждений.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
определены мотивационные, когнитивные, деятельностные, технологические и рефлексивные критерии подготовки студентов к технологии и технике эффективного общения, а также нравственно-эстетические особенности вербальных и невербальных средств общения;
усовершенствованы организационно-технологические и результативнорефлексивные компоненты модели подготовки студе1гтов высших образовательных учреждений к технологии и технике эффективного общения;
усовершенствованы методические основы подготовки студе1гтов к технологии и технике эффективного общения на основе организации внеаудиторных занятий эмоционально-образного, интеллектуально-творческого и коррекционно-развивающего характера;
разработана локально-модульная технология подготовки студе»гтов к эффективному общению на основе интеграции конкретно целенаправленных и организационных компонентов;
обоснованы предложения и рекомендации по совершенствованию модераторской и супервайзерской практики в подготовке студентов к эффективному общению.
Заключение
На основе проведенных исследований по докторской диссертации на тему «Педагогические возможности подготовки студентов к технологии и технике эффективного общения (на примере внеаудиторных занятий)» представлены следующие выводы:
1. Проведенные в последние годы научные изыскания в нашей стране показывают существование необходимости в высших образовательных учреждениях совершенствования подготовки будущих специалистов к эффективному общению и педагогических механизмов развития их глобального мышления. Выявлена целесообразность использования возможностей внеаудиторных занятий в реализации таких вопросов в высших образовательных учреждениях как разработка модульной технологии, ориентированной на конкретную цель, совершенствование модераторской и супервайзерской практики, выявление общечеловеческих и национальных нравственно-эстетических аспектов вербальных и невербальных средств общения, развитие коммуникативной и эмоциональной культуры будущих специалистов.
2.Относительно темы исследования рассмотрены сущность коммуникативной культуры, общение, его структура, виды, стили, средства, факторы эффективности, общение и деятельность, его критерии. Разработана и внедрена в практику локально-модульная технология подготовки студентов высших образовательных учреждений к технологии и технике эффективного общения на примере авторской программы внеаудиторных занятий по искусству общения.
3. Выявлены и обоснованы аксиологические и акмсологичсскис возможности внеаудиторных занятий в подготовке студентов к технологии и технике эффективного общения. Осуществлен процесс экспериментальной подготовки студентов высших образовательных учреждений к технологии и технике эффективного общения на внеаудиторных занятиях.
4. D результате экспериментальных работ апробированы тсорстико-псдагогичсские и практические аспекты проблемы, получены реальные положительные результаты, сформированы, в определенной степени систематизированы теоретико-педагогические и практические позиции, поло-жения, выводы, разработаны рекомендации.
5. Успешное решение проблемы обуславливается определением идеи исследования, авторской концепцией, системным и практическим подходом к сс реализации. Цели и задачи исследования были положительно решены в результате обеспеченности концептуальными подходами, теоретикопедагогическими и практическими основами и реальным процессом общения на социально-коммуникативном уровне.
6. Практическая значимость исследования определяется разработанностью моделей организации инновационной деятельности преподавателей по подготовке студентов к эффективному общению, интерпретацией с педагогической точки зрения сути и содержания основных понятий по исследованию, внедрением программы внеаудиторных занятий по искусству общения, направленной на подготовку студентов к эффективному общению в практике вузов.
7. Теоретическая значимость исследования: в актуализации смысла данной подготовки студентов; раскрытии педагогических возможностей решения проблемы; в системе оптимальных условий; теоретикопедагогических и практических основах.
8. Основные положения, выводы и рекомендации прошли апробацию и внедрены в педагогическую практику высших образовательных учреждений. Подтвердилась их достаточно высокая эффективность в подготовке студентов к технологии и технике эффективного общения, совершенствовании профессионально-педагогических знаний и возможностей.
9. Отдельное внимание при подготовке студентов к технологии и техники эффективного общения уделяется усилению сотрудничества «преподаватель - студент», «преподаватель - студенты», «студент - студент». Важное значение приобретает интеграция в высших образовательных учреждениях возможностей педагогико-психологических предметов с внеаудиторными занятиями.
10. Подготовка студентов высших образовательных учреждений к эффективному общению рассматривается как личностная, социально-общественная и профессионально-педагогическая проблема государственной важности, поскольку направлена на воспитание социально активного молодого поколения в общественно-коммуникативной сфере, с самостоятельным мышлением, способным свободно и точно выражать свои мысли.
Актуальность и востреоованность темы диссертации, на сегоднящний день кокон и шелковые продукции занимают важное место на мировом рынке. «Ежегодно заготавливаются в среднем 640 тыс. тонн, коконов и среди стран выращивающих коконов в 2015 году вырабатывалось 130 тыс. тонн шелка-сырца»1. С учетом высокого требование к качествам шелковой продукции на мировом рынке, особое значение приобретает обеспечение конкурентоспособности производимых продукции. В результате на качество шелка-сырца, являющейся сырьем для выработки текстильных продукций, ставятся высокие требования. Поэтому из одной актуальных проблем сегодняшнего дня является повышение темпа выращивания коконов, выработка шелка-сырца, тканей, трикотажа и других продукций, совершенствование технологии и методов выработки продукции. В области производства и переработки шелка достигнуты определенные успехи, в том числе, в Китае, Индии, Бразилии, Японии, Узбекистане, Кореи и других странах, внедрение технологий повышения эффективности размотки коконов и производства шелка-сырца, обеспечивающие конкурентоспособность продукции и остающееся одной из важнейших задач.
В годы независимости в стране особое внимание обращалось эффективному развитию шелководства, а также производству шелка-сырца и шелковых изделий с высокими качественными показателями и конкурентоспособностью. В этом аспекте достигнуты ощутимые результаты, в том числе, усовершенствование техники и технологии производства и переработка шелка, получение высококачественных продуций из местного сырья, расшсрснис ассортиментов шелковых изделий.
В мировой практике особое внимание уделяется технологическим процессам первичной обработки коконов, созданию техники и технологии производства качественного шелка-сырца из новых гибридов, влияющего на качественные показатели коконого сырья. В связи с этим, осуществить целенаправленных научных исследований по направлениям, включающим разработку длины коконных нитей и технологических параметров процессов кокономотания, на основе одиночной размотки современных гибридов коконов, создание научных основ по влиянию технологических оборудовании на качество шелка-сырца и динамику нити, создание технологии получения «Шслкалайкра», хлопко-шелковой пряжи и крученых нитей для трикотажных продукции. Проведение научных исследований по вышеприведенным научно-исследовательским направлениям подтверждает актуальность темы данной диссертационной работы.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлении Президента Республики Узбекистан №ПП-512 от 15 ноября 2006 года «О мерах по дальнейшему реформированию шелковой отрасли республики» и №ПП-1442 от 15 декабря 2010 года «Приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах», Постановлении Кабинета Министров от 2 августа 2012 года №234 «О дополнительных мерах по увеличению объема производства непродовольственных товаров в 2012-2015 гг.», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка способов выработки широкого ассортимента шелковых изделий и получения высококачественного шелка-сырца на основе совершенствовании технологии размотки новых местных гибридов коконов.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработан способ получения смешанной бикомпонентной пряжи;
создан способ подготовки крученые шелковые нити для получения трикотажных изделий;
разработан способ получения комбинированной нити «Шелколайкра»;
определены закономерности влияния параметров формы, мотовила и свойства оболочки разматываемого кокона на технологию выработки шелка-сырца высокого качества;
совершенствована технология и обоснована параметры размотки современных пород и гибридов коконов, позволяющих производить шелк-сырец высокого качества, отвечающий требованиям международного стандарта класса «А».
разработан сокращенный на два перехода технологический процесс получения хирургических глазных нитей улучшенного качества.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему: «Совершенствование технологии размотки новых местных гибридов коконов и получения шелка-сырца высокого качества» представлены следующие выводы:
1. Получены и обоснованы аналитические и графические выражения динамического натяжения, дающие возможность учитывать их инерцию по оси движения полупогруженных коконов.
2. Исследование четырех фаз движения погруженных коконов, дало возможность определить, что, при размотке коконы всплывают на верх и разматываются в полупогруженном состоянии.
3. На основе теоретических и экспериментальных исследований установлено:
- скачкообразное изменение скорости размотки шестигранной мотовилы приводит к вариации силы натяжения и создаст условия для обрывности коконной нити, которое служит фактором ухудшения качественных показателей шелка-сырца;
- рекомендовано перейти к производству мотовил круглой формы.
4. Способом одиночной размотки создан возможность определение следующее:
- в зоне перехвата натяжения коконной нити увеличивается в несколько раз (от 0,2 до 3 сН), это в свою очередь, приводит к обрывности нити и отрицательно влияет на качество продукции;
- коконы равномерно округлой шаровидной формы разматывались почти без обрыва и служат улучшению качества продукции;
- селекционерам рекомендуется добиться выведения пород и гибридов производящих коконы округленной формы.
5. На основе анализа свойств оболочек и коконных нитей, а также динамики размотки местных новых гибридов коконов усовершенствованная технология и установленные параметры размотки дали возможность получить шелк-сырец, отвечающий требованиям международного стандарта класса «А».
6. Создание технологической цепочки, сокращенной в двух переходах для выработки глазных хирургических нитей, служить для снижения отклонения по линейной плотности на 25-40 % и увеличение относительной разрывной нагрузки на 20%.
7. Создан способ получения бикомпонентной нити «Шелколайкр», который рекомендован в производства (патент №1АР04441).
8. Рекомендована в производство разработанный способ получения хлопко-шелковой пряжи с улучшенными физико-механическими свойствами (патент №1АР04347).
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире ассортимент изделий из органического материала постоянно расширяется и в настоящее время превышает 80 тыс. наименований. Около половины объёма производства резиновой промышленности составляют автомобильные шины, более трети - резиновые технические изделия, номенклатура которых особенно многообразна. Около одной десятой объёма производства резиновой промышленности составляют резиновая обувь производства и другие изделия народного потребления (медицинские изделия, игрушки, спортивные принадлежности), так же транспортерные ленты, приводные ремни, рукава, прорезиненные технические ткани и изделия из них. Основным потребителем резиновых изделий является современный транспорт - автомобильный, воздушный, железнодорожный. Так, в современном автомобиле насчитывается около 600 деталей из резины общей массой 120 кг1.
После приобретения независимости в нашей стране созданы широкомасштабные планы мероприятий по результатам определения физико-химических свойств местных минеральных ресурсов, создание методов их переработки и по разработке состава, технологии получения композиционных органических материалов с их применением и резино-технических изделий, шин конкурентноспособных изделий работающих в различных условиях на их основе и достигнуты определённые результаты.
В мире осуществляется ряд исследований по созданию каучуку и ингредиентов, состав композиции и технология получения резина-технических изделии на их основе: разработка новых органических и неорганических наполнителей с наночастицами; технологии модификации минеральных наполнителей с органическими олигомерами; синтеза органических ускорителей; рецептуры композиционных эластомерных материалов различного назначения со специфическими свойствами; диспергаторы и пластификаторы для улучшение технологических свойств композиционных эластомерных материалов; рецептуры и составляющих наноматериалов на основе эластомерных композиции и технология получения изделии на их основе является одним из важных проблем отрасли.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, утверждённой постановлениями Президента Республики Узбекистан № ПП-1071 от 11 марта 2009 года «О мерах по организация производства конвейерных лент, сельскохозяйственных и автомобильных шин на территории СИЗ Ангрен» и № ПП-1072 от 12 марта 2009 года «О программе мер по реализации важнейших проектов по модернизации, техническому и технологическому перевооружению производства на 2009-2014 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования является разработка технологии модификации бентонита Узбекистана и получение резино-технические изделий различного назначения на его основе.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
предложены научно-обоснованные пути модификации бентонита Узбекистана, целенаправленное использование которых позволило разработать технологию получения эластомерных композиционных материалов и изделий с заданной структурой и свойствами;
определены структурные изменения бентонита Узбекистана при термообработки, приводящие к увеличению концентрации свободных радикалов;
обнаружена взаимосвязь между структурными характеристиками, природы поверхности термообработанного, химически модификацирован-ного бентонита и макромолекул каучука;
определена роль аппретирующегося слоя на поверхности частиц бентонита в процессе смешения композиции и формировании вулканизационных структур, которые позволили разработать резино-технические изделия со специфическими свойствами;
определено влияние модифицированного бентонита на пласто-эластические, реологические, технологические и технические свойства композиционных эластомерных материалов;
разработана технология модификации бентонита Узбекистана и получения резино-технических изделий различного назначения на их основе.
выводы
1. Предложены научно-технологические принципы создания высокоэффективных эластомерных композиционных материалов с использованием структурно-химических модифицированного бентонита Узбекистана. Полученные научные результаты, технологические разработки явились основой создания эластомерных композиционных материалов с заданной структурой и свойствами, физико-механическими и эксплуатационными характеристиками.
2. Предложена технология структурно-химической модификации бентонита, пригодных в качестве наполнителя для производства композиционных эластомерных материалов. Показано, что термообработка бентонита при 673К приводит к структурным изменениям, в частности увеличению масло-емкости и удельной геометрической поверхности, обусловленное протеканием теплофизических процессов. При этом также был обнаружен рост концентрации свободных радикалов, приводящих к образованию парамагнитных центров, которые явились основой для оценки ряда свойств системы эластомер-наполнитель.
3. Предложен модифицированный бентонит (модифицированный олигомерами низкомолекулярного полиэтилена и полученного из изношенных резиновых изделий пиролизом), для эластомерных композиций и охарактеризованы ее физико-химические свойства. Выяснено, влияние его на процесс структурообразования резин. Отмечена существенная роль промежуточного аппретного слоя, состоящего из системы сопряженных связей, при формировании структуры эластомерных композиционных материалов высокой термо-и радиационной стойкостью.
4. Выявлены особенности взаимодействия макромолекул каучуков различной природы с модифицированным бентонитом. Установлена взаимосвязь между структурно-адсорбционной активностью наполнителей с технологическими и физико-механическими свойствами полученных эластомерных композиций.
5. Исследованы особенности процесса смешения эластомеров с разработанными наполнителями на основе бентонита (исходного термообработанного, модифицированного бентонита) и их комбинации с другими ингредиентами установлено, что в случае моделирования смешения критерием степени завершенности процесса диспергирования наполнителя является величина разности температур (начало и конец смешения), определенных в двух характеристических точках в зависимости от крутящего момента.
6. Изучены технологические и реологические свойства наполненных эластомерных композиций исходных, термообработанных и модифицированных бентонитом, при этом показано их оптимальное содержании в резиновых смесях.
7. Изучено влияние модифицированного бентонита на кинетику вулканизации резиновых смесей на основе каучуков различной природы. При этом был выяснен возможный механизм образования вулканизационной сетки. Показано, что благодаря многофункциональному характеру модификаторов возможность сочетания содержание вулканизующих агентов, что позволяет упростить технологическую стадию приготовления резиновых смесей.
8. Рассмотрены упруго-прочностные свойства наполненных вулканизатов и показано, что исходный и термообработанный бентонит проявляют эффективное действие в некристаллизующемся каучуке на уровне полуусиливающих типов наполнителей, а модифицированный бентонит усиливающей синтетический минеральный наполнители БС-50 и БС-75. Обнаружено ингибирующее действие модифицированного бентонита при высокотемпературной окислительной деструкции эластомеров.
Показана, возможность направленного регулирования технологических и технических свойств эластомерных композиций за счет изменения степени наполнения и соотношения ингредиентов.
9. Разработаны рецептуры композиционных эластомерных материалов и технологии их получения с использованием предложенных нами наполнители на основе бентонита. Их эффективность подтверждалась в производстве различных видов резино-технических изделий. Результаты научных и технологических разработок апробированы ивнедрены на предприятиях АО «Узкимёсаноат», суммарным экономическим эффектом составляет более 500 млн. сум в год.
Актуальность и востребованность темы диссертации. Одной из актуальных проблем в мире является интенсивное развитие сельского хозяйства и обеспечение его потребности в минеральных удобрениях. Благодаря применению минеральных удобрений обеспечивается в среднем 40-50% прироста урожая сельскохозяйственных культур.
В Узбекистане создана крупная отрасль химической промышленности для обеспечения потребности сельского хозяйства в азотных, фосфорных и калийных удобрениях. В Республике ассортимент продукции предприятий, производящих фосфорсодержащие удобрения, состоит в основном из сложных азотнофосфорных удобрений. Сложные азотнофосфорные удобрения широко используются для внесения с севом и в подкормки. А фосфорные удобрения наиболее эффективны при их использовании именно под зяблевую пахоту. Поэтому разработка новой технологии получения концентрированных одинарных фосфорных удобрений является важной задачей.
Требуется модернизация производства и сложных азотнофосфорных удобрений. Дело в том, что в основе их производства лежит сернокислотное разложение фосфатного сырья с получением экстракционной фосфорной кислоты. При этом в качестве отхода производства образуется фосфогипс. Поэтому актуальным становится азотнокислотная переработка фосфатов, при которой вместо гипса образуется нитрат кальция - эффективное, особенно на засоленных почвах, азотнокальциевое удобрение. Актуальным является и переработка нитрата кальция в жидкое удобрение, как самую дешевую форму минерального удобрения.
Разработка термостабильной формы аммиачной селитры также является актуальной проблемой химической промышленности. В Узбекистане аммиачная селитра производится более 1 млн. 700 тыс. т в год. Из-за взрывов при нарушении техники безопасности её производства и хранения ставится задача - создать на базе аммиачной селитры удобрение, сохраняющее её агрохимическую эффективность, с существенно большей устойчивостью к внешним воздействиям и соответственно меньшей взрывоопасностью.
Настоящая работа ориентирована на реализацию постановлений Президента Республики Узбекистан №1111-1442 от 15 декабря 2010г «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах» и №1111-2151 от 14 марта 2014г «О мерах по обеспечению сельского хозяйства минеральными удобрениями в 2014 году», которые направлены на ускоренное внедрение в отраслях промышленности современных научных достижений и прогрессивных инновационных технологий, расширение рынков сбыта продукции на базе диверсификации производства, увеличение производства экспортоориентированной конкурентоспособной промышленной продукции на базе углубленной и качественной переработки отечественного сырья, а также обеспечение сельскою хозяйства м и н ера j I ь н ы м и у д обр е н и я м и.
Исходя из этого, для решения вышеперечисленных задач требуются новые научные исследования и разработки, направленные на вовлечение в переработку бедного фосфатного сырья, модернизацию технологии получения сложных азотнофосфорных удобрений, увеличение объема производства фосфорсодержащих удобрений, расширение их ассортимента, снижение их себестоимости, а также на создание экнортоориентированной термостабильной аммиачной селитры.
Целью исследовании является разработка технологий получения одинарных фосфорных, азотнофосфорных и жидких азотнокальциевых удобрений, термостабильной аммиачной селитры с использованием низкосортного фосфатного сырья Центральных Кызылкумов.
Научная новизна исследования: изучены оптимальные условия процесса взаимодействия низкосортных фосфоритов Центральных Кызылкумов с фосфорнокислотно-гипсовой пульпой и разработана технология получения одинарных фосфорных удобрений;
получены жидкие азотнокальциевые и твердые NPCa удобрения путем азотнокислотного разложения фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов с последующим выделением нитрата кальция из нитрокальцийфосфатных пульп. Установлена корреляционная зависимость между составами и свойствами жидких азотнокальциевых удобрений от нормы азотной кислоты и весового соотношения нитратноаммонийнокаль-циевого раствора к аммиачной селитре, карбамиду и карбамидо-аммиачной селитре;
определено, что фосфатная добавка увеличивает температуру модификационного превращения аммиачной селитры IV—>111, уменьшает тепловые эффекты модификационных переходов, повышает температуру начала терморазложения на 29 - 39°С, уменьшает размеры кристаллов удобрения, в результате возрастает термостабильность азотнофосфорного удобрения;
разработана технология получения новых видов азотнофосфорных удобрений с повышенным содержанием усвояемых форм Р2О5 и СаО путем введения в состав аммиачной селитры различных видов высококарбонизированных фосфоритов Центральных Кызылкумов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации решены весьма актуальные научно-технические задачи в области химии и химической технологии минеральных удобрений, заложившие в себя теоретические и прикладные исследования, обеспечивающие разработку ресурсосберегающей технологии получения новых видов одинарных фосфорных, азотнофосфорных и жидких азотнокальциевых удобрений на основе комплексной переработки фосфоритов Центральных Кызылкумов.
Основными научными и практическими результатами, полученными при выполнении диссертационной работы являются следующие:
1. Графоаналитическим анализом систем СаО-РгОз-ЗОз-ГЬО и CaO-P2O5-N2O5-H2O теоретически обоснован процесс взаимодействия фосфоритов Центральных Кызылкумов с фосфорнокислотно-гипсовой пульпой и азотной кислотой пониженной нормы. Полученные новые научные данные позволяют обосновывать и прогнозировать условия протекания процессов получения одинарных и азотнофосфорнокальциевых удобрений при переработке Кызылкумских фосфоритов и найти оптимальные их составы.
2. Исследован процесс взаимодействия различных видов фосфоритов Центральных Кызылкумов с фосфорнокислотной гипсовой пульпой, полученной разложением мытого обожженного концентрата серной кислотой, в интервале массовых соотношений ФКГП : ФС = 100 : (25-70). Установлены предельные соотношения и концентрации всех реагентов, участвующих в процессе. Показано, что оптимальным соотношением ФКГП : ФС является 100 : (25-30), при котором можно получить одинарное удобрение с максимальным содержанием усвояемой и воднорастворимой форм Р2О5 и СаО. Для улучшения товарных свойств продукта в сульфо-кальцийфосфатную пульпу рекомендуется добавлять кислый сток -абсорбционный раствор производства ЭФК.
3. Разработана усовершенствованная технология получения азотфосфоркальцийсодержащих и жидких азотнокальциевых удобрений путем частичного выделения нитрата кальция из аммонизированной нитрокальцийфосфатной пульпы различными вариантами. Показано, что в предложенных NPCa удобрениях содержание Р2О5 на 7-10% выше, чем в НКФУ (нитрофос), производимом на АО «Самаркандкимё».
Проведены исследования по переработке НАКР, являющегося жидкой фазой нитрокальцийфосфагной пульпы, в различные марки ЖАКУ. Методом упарки НАКР и нейтрализации аммиаком в зависимости от нормы азотной кислоты были получены ЖАКУ различного состава. А путем добавления к НАКР нитрата аммония, карбамида и раствора КАС получен широкий спектр ЖАКУ с повышенным содержанием азота.
4. Исследована возможность получения АФУ на основе процесса взаимодействия различных видов фосфоритов Центральных Кызылкумов с плавом либо концентрированным раствором аммиачной селитры. Изучена кинетика декарбонизации и активации рядовой фосфоритовой муки в плаве АС. При этом показано, что высокая степень декарбонизации и активации фосфатного сырья в АФУ наблюдается после 20-минутного взаимодействия исходных регентов. Установлено, что введение в аммиачную селитру фосфатной добавки существенно повышает прочность гранул, т.е. в среднем в 2,0-5,5 раза. Добавление в плав АС фосфоритовой муки в количестве 5% в пересчете на Р2О5 способствует снижению пористости её гранул от 9,15 до 7,08%. Слеживаемость АФУ, содержащих 3,0-5,04% Р2О5 составляет 1,71-1,87 кг/см“, что в 2,5-2,7 раза меньше от слеживаемости чистой АС.
5. Изучено влияние фосфатных добавок на модификационные превращения аммиачной селитры. Определено, что для АС температура превращения IV—>111 составляет 44,8°С, а при добавке в АС фосфатного сырья в количестве 1,05-5,04% Р2О5 температура данного превращения повышается от 53,7 до 56,6°С. При этом снижается температура плавления и кристаллизации АС. Повышение температуры перехода IV—>111 способствуют сохранению высокой прочности и уменьшению слеживаемости гранул АФУ при транспортировке и хранении в жарких климатических условиях.
Определены тепловые эффекты модификационных переходов АФУ. Показано, что их значения значительно ниже, чем теплоты переходов исходной АС. Следовательно, они происходят с наименьшими тепловыми эффектами и добавка оказывает тормозящее действие на модификационные превращения и в точках перехода превращения протекают не до конца, а это способствуют снижению степени разрушения гранул, уплотнению их структуры и тем самым сохранению повышенной прочности.
6. Показано, что при нагревании АС фосфатные добавки оказывают буферное действие и стабилизируют величину pH селитры. Установлено, что температуры начала терморазложения АС в составе АФУ по сравнению с чистой АС в зависимости от количества фосфоритовой добавки увеличиваются на 29-39°С. Показано, что энергия активации разложения АФУ, содержащих от 1 до 5% Р2О5, колеблется в пределах 46,6-51,6 ккал/моль, что на 4,7-9,7 ккал/моль больше, чем энергия активации разложения чистой АС. Это говорит о значительном возрастании термостабильности фосфатизированной АС.
Проведенные электронно-микроскопического исследования микроструктур гранул АФУ показывают, что фосфатная добавка уменьшает размеры кристаллов нитрата аммония. Фосфорит оседает в поры и микротрещины, заполняя их, при этом образуется более совершенная поверхность и внутренняя структура гранул АФУ.
Проведением опытно-промышленных испытаний в цехе №3 АО «Навоиазот» определены потери аммонийного и нитратного азота при выпуске разработанного азотнофосфорного удобрения. Потери на 1 т АФУ составили: в виде NH3 - 0,52 кг/т, а в виде NH4NO3 - 0,41 кг/т, т.е. общие потери на стадии смешения и грануляции АФУ в пересчете на азот составили 0,572 кг/т, что является допустимой величиной.
7. Определены физико-химические и реологические характеристики растворов, пульп и расплавов, образующихся на различных стадиях технологического процесса переработки фосфоритов Центральных Кызылкумов. С применением методов рентгенографического и ИК-спектроскопического анализа установлен солевой состав продуктов, также изучены физико-химические и товарные свойства одинарных, азотнофосфорных и NPCa удобрений.
8. На основании результатов лабораторных экспериментов, опытных работ на модельной установке и в условиях опытно-промышленных испытаний разработана технологическая схема и составлен материальный баланс производства одинарных, азотнофосфорных, NPCa и жидких азотнокальциевых удобрений. Результаты проведенных физико-химических и прикладных исследований по разложению фосфоритов Центральных Кызылкумов фосфорнокислотно-гипсовой пульпой легли в основу разработки технологии получения одинарного фосфорного удобрения, которая успешно прошла опытно-промышленную апробацию на АО «Аммофос-Максам» с выпуском в 2009 году 60 тонн, а в 2011 году 100 тонн нового вида удобрения. Технология производства АФУ на основе плава аммиачной селитры и фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов внедрена на АО «Навоиазот». С начала 2009 года по настоящее время произведено более 300 тыс. тонн нового вида АФУ на сумму 165 млрд. сум.
9. Выполнены технико-экономические расчеты получения одинарных, NPCa и жидких азотнокальциевых удобрений. При организации производства одинарного фосфорного удобрения норма серной кислоты на 1 т 100 %-ного Р2О5 по сравнению с производством супрефоса снижается до 30-35%. Оптовая цена гранулированного NPCa удобрения составляет 565511 сум, что но сравнению с НКФУ на 118643 сум дешевле. Оптовая цена ЖАКУ, полученною с добавкой к НАКР аммиачной селитры и карбамида составляет 192722 и 285548 сум соответственно. При выпуске 100 тыс. тонн АФУ только за счет отсутствия специальной охраны и сопровождения экономится более 2 млрд. сум.
10. Проведены агрохимические испытания полученных удобрений на хлопчатнике в микролизиметрических, деляночных и нолевых условиях. Данные результатов показывают, что агрохимическая эффективность разработанных удобрений близка к эффективности смесей традиционных удобрений с эквивалентным количеством питательных веществ.
Актуальность и новизна темы диссертации. На сегодняшний день в мире растут площади сельскохозяйственных земель, подвергшихся деградации, в частности 56 % под влиянием процесса водной эрозией, 28 % от ветровой эрозии, из-за уменьшения количества питательных веществ в почве и в результате процессов засоления,загрязнения 12 %, под влиянием уплотнения, заболачивания и усадки 4 %. Каждый год в результате процессов деградации земель 7 млн гектаров земель приходят в негодность и эти площади становятся непригодными для сельского хозяйства1, в 80 странах мира наблюдается нехватка пресной воды.
В нашей республике осуществляется ряд мероприятий по внедрению передовых водных и водосберегающих инновационных технологий, таких как строительство и реконструкция 739 км коллекторно дренажных сетей, 337 км закрытых горизонтальных сетей, 115 скважин вертикального дренажа, 5 дренажных насосных станций, 6 гидротехнических сооружений, 1086 наблюдательных скважин, 3 км инспекторских дорог, а также капельное орошение на 20 тыс гектарах, на 22 тыс гектарах орошение гибкими трубопроводами, на 21 тыс гектарах земель оршение с использованием полиэтиленовых пленок и применение технологии с использованием влагосохраняющих гидрогелей2.
В настоящее время в мире актуальной проблемой является дефицит воды. В этих условиях для её дефицита воды в сельском хозяйтсве применяются передовые современные технологии орошения земель, водосберегаюшие и почвозащитные технологии. В целях повышения плодородности засоленных земель используется грунтовая вода, получаемая из коллекторно-дренажных систем, которая при эффективном смешивании с речной водой служит для орошения земель при помощи метода субирригационных технологий.
При использовании метода субирригационных технологий при орошении хлопчатника на гидроморфных почвах и озимой пшеницы улучшаются агрофизические свойства почвы, физические свойства орошаемых вод, экономятся горюче-смазочные материалы, наблюдается оповышение урожайности хлопка и зерновых культур. При определении степени минерализации грунтовых вод актуальной становится проблема технологии орошения земель методом субирригации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан от 19 апреля 2013 года ПП-1958 “О мерах по улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель на период 2013-2017 годы”, и в Постанавлениях Кабинета Министров Республики Узбекистан № 261 от 28 ноября 2008 года “О мерах по усовершенствованию и развитию программы по улучшению мелиоративного состояния земель” и а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере.
Цель исследования. Применение в республике метода субирригации в условиях гидроморфных почв с уровнем грунтовых вод I -3 м и минерализацией 1-3 г/л и установление влияния данного метода на динамику развития хлопчатника и озимой пшеницы, на получение высокой урожайности.
Научная новизна исследования:
усовершенствовано технология орошения субирригацией при орошении хлопчатника и озимой пшеницы в условиях суглинистых и аллювиальных почв.
рассчитано количество использованной воды при внедрении субирригации в условиях суглинистых и аллювиальных почв при уровне грунтовых вод 1-3 м и минерализации 1-3 г/л.
установлено мелиоративное состояние орошаемых земель при использовании субирригации, минерализация и уровень грунтовых вод, агрофизические и водно-физические свойства почв.
определено влияние аллювиальных, суглинистых почв на развитие и урожайность хлопчатника и озимой пшеницы.
Заключение
1. Дефицит поливной воды в сельском хозяйстве, глобальное изменение климата, требует разработки все более современных технологий для орошения хлопчатника и озимой пшеницы, связанных с экономией поливной воды, с сохранением питательных веществ в почве, а также горюче-смазочных и водосберегающих материалов и ресурсов. Технология метода субирригации полностью отвечает данным требованиям.
2. В условиях засушливых почв содержание питательных веществ в почве составляет 0-30 см в слое почвы; гумуса-1,18%, общего азота-0,076%; фосфора-0,180 %; 0-50 см пахотном слое, гумуса-1,16%; общего азота-0,074%; фосфора 0,175%. Этот показатель в суглинистых почвах (0-30 см) пахотного слоя и (0-50 см) нижнего слоя содержит количество гумуса 0,789 общего азота и фосфора в среднем равно 0,091-0,083% и 0,082-0,078%; в суглинистых почвах в пахотных (0-30 см) и нижних слоях (0-50 см) количество гумуса в среднем 0,934 и 0,878%, общего азота и фосфора в среднем 0,091-0,084% и 0,082-0,78%, в меньшей степени нитрата азота, фосфора и калия.
3. В условиях засушливых почв Кашкадарьи в начале вегетационного периода объем массы почвы пахотного слоя составляет (0-30 см) -1,37-1,39 г/см3, 0-100 см-1,39-1,91 г/см3; в аллювиальных почвах в начале вегетации объем массы почвы пахотного слоя (0-30 см) -1,31-1,33 г/см3 и 0-100 см слоя 1,37-1,39 г/см3; в суглинистых почвах в начале вегетации объем массы почвы пахотного слоя 0-30 см составляют: -1,33-1,35 г/см3и 0-100см-1,38-1,40 г/см3.
К концу вегетации проведение вегетационных мероприятий (подготовка поля, посева, культивации и.т.д) приводит к уплотнению земли и повышению объема массы земли, а на других вариантах объемная масса повышалась на 0,02-0,04 г/см3, при применении метода субирригации объемная масса почвы повышаласьен на 0,01-0,02 г/см3 га.
При применении метода субирригации в засушливых, суглинистых и аллювиальных почвах сохранена агрофизическая структура почвы.
4. При применении метода субирригации, потребление воды при сезонном орошении 3150-3550 м3/га, при получении 1 центнера потребление воды составляет 78,3-82,7 м3, на контрольном варианте сезонное орошение 5150-5300 м3/ гектар, потребление воды на получение воды 1 центнера 145,5-159,6 м3/центнер;
При применении субирригационного метода в Самарканде сезонное орошение 875-895 м3/гектар, а также потребление воды на получение 1 центнера 27,4-29,5 м3/центнер, на контрольном варианте сезонное орошение 1810-1910 м3/гектар, потребление воды на получение 1 центнера хлопка 64,2-69,7 м3/центнер;
При применении субирригационного метода в Фергане потребление воды при сезонном орошении 2920-2980 м3/гектар, потребление воды на получение 1 центнера урожая хлопка 87,9-90,6 м3/центнер, на контрольном варианте сезонное орошение 3795-3845 м3/гектар, потребление воды на получения 1 центнера хлопка 118,2-120,9 м3/центнер, то есть большее потребление воды на контрольном варианте.
5. При использовании метода субирригации, потребление воды при сезонном орошении 2585-2694 м3/гектар, а также при получении 1 центнера урожая хлопка 61,4-64,0 м3/центнер, на контрольном варианте сезонного орошения 3474-3777 м3/гектар потребление воды при получении 1 центнера урожая хлопка 120,3-125,9 м3/центнер;
При применении субирригационного метода в Фергане потребление воды при сезонном орошении 2265-2435 м3/гектар, на получение 1 центнера урожая хлопка потребление воды при сезонном орошении 49,2-68,2 м3/центнер, на контрольном варианте сезонное орошение 3290-3415 м3/гектар, при получении 1 центнера урожая хлопка 95,6-116,5 м3/центнер, то есть израсходовано большее количество воды;
6. При использовании метода субирригации в засушливых, аллювиальных и суглинистых почвах при выращивании хлопчатника и озимой пшеницы влажность почвы сохраняется.
7. При использовании метода субирригации в засушливых, аллювиальных и суглинистых почвах орошение хлопчатника и озимой пшеницы сократилось в 1 раз, речной воды 1200-1600 м3/гектар сэкономлено, обработка хлопчатника сократилось в 1 раз, отмечается экономия горючесмазочных материалов, сравнению с контролном варианте дополнительно с гектара собрано 2-4 ц/га хлопка, озимой пшеницы 5-7 ц/га.
8. При использовании метода субирригации при орошении хлопчатника в фермерских хозяйствах в условиях гидроморфных почв слабой минерализации съэкономлено речной воды 800-1400 м3/га, обработка сократилась в 1 раз, съэкономлены горюче-смазочные материалы, количество коробочек хлопка увеличилось с 1 до 2 штук, урожай хлопка с одного гектара увеличился 1,5-3,5 раза.
9. В маловодные годы в Республике уровень гурнтовых вод 0 до 2 метр составляет 1191,7 тыс/га, в Кашкадрье-12,1 тыс/га, в Самарканде-35,0 тыс/га а в Фергане-160,4 тыс/га сельскохозяйственных земель, нехватка воды при орошении гидроморфных, слабоминерализованных, незасоленных, засушливых, суглинистых, аллювиальных почв рекомендуются применение метода субирригации.
10. При орошении хлопчатника дренажные коллекторы перекрываются в начале апреля на 10 дней и в конце сентября на 10 дней, при орошении озимой пшеницы в начале октября на 10 дней и в конце мая на 10 дней.
11. При орошении засушливых, суглинистых почв методом субирригации отмечается повышение динамики солей: к концу вегетации соли в почве увеличиваются, но эти соли необходимо промыть тогда,когда поля не орошаются с нормами 1500-2000 м3/га.