Утилизация отходов углеобогащения путём брикетирования шламов

Введение

По геологическим запасам основным энергетическим сырьем в Украине является уголь, запасы которого составляют около 120 млрд т, в том числе разведанные – примерно 50 млрд т. [] Уголь – единственный энергоноситель, разведанные запасы которого могут обеспечить потребности энергетики и промышленности Украины на длительное время – по разным оценкам до 300-400 лет. В Украине доля запасов угля в топливно-энергетическом балансе составляет соответственно 94,5%, нефть – 2% и газ – 3,6%. []

Рис 1. — Химическая структура бурого угля

Развитие украинской экономики связано с интенсификацией потребления энергоносителей, основным из которых, в условиях отсутствия собственной развитой газо–и нефтедобывающей промышленности безальтернативно становится уголь. Увеличить его добычу можно только путем коренной реконструкции и строительства новых угольных разрезов, шахт, в свою очередь, это требует длительного времени и больших капитальных вложений.

Одним из путей решения этой проблемы является расширение сферы использования в большой и малой теплоэнергетике бурого угля, что будет способствовать в определенной мере стабилизации топливно-энергетического баланса страны и созданию резерва времени для развития угольной промышленности.

Как протекает процесс пиролиза угля.

Как мы уже упоминали ранее, процесс пиролиза каменного угля основан на нагревании углей до определенной температуры без доступа кислорода с целью его термической деструкции. Во время данного процесса этом протекают следующие группы химических реакций:

Деполимеризация органической массы каменного угля с образованием органических молекул с меньшей молекулярной массой
Вторичные реакции превращений образующихся в процессе пиролиза продуктов, среди которых:
- конденсациия
- полимеризация
- ароматизация
- алкилирование

Обе группы химических реакций протекают как последовательно, так и параллельно. Конечным итогом совокупности этих термохимических превращений является образование жидких газообразных и твердых продуктов.

Следует упомянуть, что пиролиз каменного угля осуществляется в различных температурных интервалах. Выбор температуры пиролиза зависит типа продуктов, которые необходимо получить в конечном итоге. Низкотемпературный пиролиз (или полукоксование) обычно производится при 500 – 600 градусов по шкале Цельсия, а высокотемпературный пиролиз (или как его еще называют, коксование) – производится при 900 – 1100 градусов по шкале Цельсия.

Основные продукты угля

Самые скромные подсчеты говорят о том, что продукты угля составляют 600 наименований.Ученые разработали различные методы получения продуктов переработки каменного угля. Метод переработки зависит от желаемого конечного продукта. Например, чтобы получить чистые продукты, такие первичные продукты переработки каменного угля — коксовый газ, аммиак, толуол, бензол — применяют жидкие промывочные масла. В особых аппаратах обеспечивается герметизация продуктов и защита их от преждевременного разрушения. Процессы первичной переработки предполагают и метод коксования, при котором каменный уголь нагревается до температуры +1000оС при полностью перекрытом доступе кислорода.По окончанию все необходимых процедур любой первичный продукт дополнительно очищается. Основные продукты переработки каменного угля:

нафталин
фенол
углеводород
салициловый спирт
свинец
ванадий
германий
цинк.

Без всех этих продуктов наша жизнь была бы намного сложнее.Взять хотя бы косметологическую промышленность, она является наиболее полезной для людей областью применения продуктов переработки угля. Такой продукт переработки угля, как цинк широко применяется для лечения жирной кожи и угревой сыпи. Цинк, а также серу добавляют в кремы, сыворотки, маски, лосьоны и тоники. Сера ликвидирует имеющееся воспаление, а цинк предупреждает развитие новых воспалений.Кроме этого, лечебные мази на основе свинца и цинка применяют для лечения ожогов и травм. Идеальным помощником при псориазе является тот же цинк, а также глинистые продукты каменного угля. Каменный уголь является сырьем для создания отличных сорбентов, которые применяются в медицине для лечения заболеваний кишечника и желудка. Сорбенты, в составе которых присутствует цинк, используют для лечения перхоти и жирной себореи.В результате такого процесса, как гидрогенизация, из каменного угля на предприятиях получают жидкое топливо. А продукты сжигания, которые остаются после этого процесса, являются идеальным сырьем для разнообразных стройматериалов, имеющих огнеупорные свойства. К примеру, именно таким образом создается керамика.

Направление использования	Марки, группы и подгруппы
1. Технологическое
1.1. Слоевое коксование	Все группы и подгруппы марок: ДГ, Г, ГЖО, ГЖ, Ж, КЖ, К, КО, КСН, КС, ОС, ТС, СС
1.2. Специальные процессы подготовки к коксованию	Все угли, используемые для слоевого коксования, а также марки Т и Д (подгруппа ДВ)
1.3. Производство генераторного газа в газогенераторах стационарного типа:
смешанного газа	Марки КС, СС, группы: ЗБ, 1ГЖО, подгруппы — ДГФ, ТСВ, 1ТВ
водяного газа	Группа 2Т, а также антрациты
1.4. Производство синтетического жидкого топлива	Марка ГЖ, группы: 1Б, 2Г, подгруппы — 2БВ, ЗБВ, ДВ, ДГВ, 1ГВ
1.5. Полукоксование	Марка ДГ, группы: 1Б,1Г,подгруппы — 2БВ, ЗБВ, ДВ
1.6. Производство углеродистого наполнителя (термоантрацита) для электродных изделий и литейного кокса	Группы 2Л, ЗА, подгруппы — 2ТФ и 1АФ
1.7. Производство карбида кальция, электрокорунда	Все антрациты, а также подгруппа 2ТФ
2. Энергетическое
2.1. Пылевидное и слоевое сжигание в стационарных котельных установках	Вес бурые угли и атрациты.а также неиспользуемые для коксования каменные угли. Для факельно-слоевого сжигания антрациты не используются
2.2. Сжигание в отражательных печах	Марка ДГ, i руппы — 1Г, 1СС, 2СС
2.3. Сжигание в подвижных теплоустановках и использование для коммунальных и бытовых нужд	Марки Д, ДГ, Г, СС, Т, А, бурые yгли, антрациты и неиспользуемые для коксования каменные угли
3. Производство строительных материалов
3.1. Известь	Марки Д, ДГ, СС, А, группы 2Б и ЗБ; неиспользуемые для коксования марки ГЖ, К и группы 2Г, 2Ж
3.2. Цемент	Марки Б, ДГ, СС, ТС, Т, Л, подгруппа ДВ и неиспользуемые для коксования марки КС, КСН, группы 27, 1ГЖО
3.3. Кирпич	Неиспользуемые для коксования угли
4. Прочие производства
4.1. Углеродные адсорбенты	Подгруппы: ДВ, 1ГВ, 1ГЖОВ, 2ГЖОВ
4.2. Активные угли	Группа ЗСС, подгруппа 2ТФ
4.3. Агломерация руд	Подгруппы: 2ТФ, 1АВ, 1АФ, 2АВ, ЗАВ

Добыча каменного угля

Люди очень давно поняли, насколько важен и незаменим и применение же его смогли оценить и приспособить с таким размахом относительно недавно. Масштабная разработка месторождений угля началась лишь в XVI-XVII вв. в Англии, а добытый материал использовался в основном для выплавки чугуна, необходимого для изготовления пушек. Но добыча его по нынешним меркам была столь ничтожна, что промышленной ее никак нельзя назвать.

Крупномасштабная добыча началась только ближе к середине XIX в., когда развивающейся индустриализации стал просто необходим каменный уголь. Применение его, впрочем, в то время ограничивалось исключительно сжиганием. Сейчас во всем мире работают сотни тысяч шахт, в день добывающих больше, чем за несколько лет в XIX в.

Гравитационноеобогащение

В основе гравитационного метода обогащения угля лежит его разная плотность и скорость движения в воздушной или водной среде.

Так называемый мокрый процесс обогащения может проводиться на концентрационных столах, в тяжёлых средах, моечных желобах, гидроциклонах или же при помощи отсадки на специальных машинах.

Моечный желоб – плоское корыто с невысокими бортами, которое ставится под небольшим уклоном. Пульпа проходит через аппарат, осевшие частицы угля выделяются через разгрузочную камеру желоба. Сейчас такие аппараты используются очень редко из-за невысокой производительности.

Концентрационные столы больше подходят для обогащения высокосернистых коксовых углей и пирита – не характерных для России видов угля, поэтому в нашей стране практически не применяются.

Зато большое распространение получили отсадочные машины. Они разделяют угольную смесь на частицы с разной плотностью при помощи движущихся в них восходящих и нисходящих потоках воды с разной скоростью. Отсадку используют и для мелких углей (12-0,5 мм), и для крупных (10-12 мм).

Данный метод обогащения более эффективен, чем другие мокрые способы, но за исключением обогащения в тяжёлых жидкостях.

Тяжёлые жидкости – это водные растворы неорганических солей и минеральные суспензии. Их плотность выше, чем плотность угля, но в то же время меньше, чем плотность первичной породы. Поэтому уголь, оказавшись в растворе или суспензии, всплывает на поверхность, а лишние материалы тонут.

Концентраты, полученные в результате мокрого обогащения, содержат в себе много воды, поэтому обязательно подвергаются обезвоживанию.

Сухой метод обогащения разделяет уголь в воздушной среде с помощью другого оборудования – сухих лотков, пневматических сепараторов или машин.

Материал подаётся на рабочую поверхность оборудования и
сортируется под действием восходящего или пульсирующего воздушного потока с
параллельным встряхиванием. Зёрна угля в зависимости от плотности и крупности
разделяются за счёт перемещения в разных направлениях.

Благодаря обогащению уголь из первичной горной массы превращается в первичный концентрат, оставшиеся породы отходами.

Гидротранспортирование угля состояние проблемы

Гидравлическое транспортирование твердых сыпучих материалов получило развитие во второй половине ХХ века. В настоящее время получил распространение трубопроводный транспорт нефти, природного газа и нефтепродуктов. При помощи магистральных гидротранспортных систем осуществляется перемещение полезных ископаемых и строительных материалов, промышленных отходов и химического сырья.

Существует две принципиально разные технологии гидравлического транспортирования угля.

Первая технология – транспортировка в гидросмеси массовой концентрацией С = 50% с последующим обезвоживанием на приемном терминале. Уголь дробят до крупности 0-1 (3-6) мм и смешивают с водой (соотношение жидкости и твердого составляет 1: 1).

Один из первых в мире – магистральный углепровод шахты Блэк-Меса (Аризона, США), длиной 439 км и производительностью 5,8 млн. т / год. В 1964 г. энергетическая компания Peabody Energy подписала контракт с племенами навахо и ТАПИ об использовании их водных ресурсов для создания гидросмеси и ее дальнейшей транспортировки на ТЭС в Мохейви, мощностью 790 МВт.

Процесс требовал большого количества воды, что вызвало экологический кризис на этих территориях. Под натиском социальных и этно-религиозных движений углепровод несмотря на технологическую пригодность и экономическую эффективность был законсервирован 31 декабря 2005. p>

На обезвоживающей фабрике углепровода Блэк Меса вся масса пульпы подогревалась до 70 ° C, затем обезвоживалась в центрифугах с диаметром ротора 1000 мм и скоростью вращения 1000 мин. Кек влажностью 20% подвергался термической сушке в мельницах-сушилках. Нагрев пульпы перед центрифугированием снижал влажность кека с 28 до 20%. Фугат, в который шло 6,5% угля, или сжигался в виде ВВВС, или складировали в илонакопитель. Вследствии сложности получения ВВВС в первые годы работы углепровода, в илонакопители собралось большое количество твердой фазы фугата, что представляло опасность для окружающей среды. P>

Вторая технология гидравлического транспортирования угля – в виде высококонцентрированных водо-угольных суспензий (ВВВС). [] На приемном терминале ВВВС используют как водо-угольное топлива (ВУТ). P>

Классический способ приготовления ВВВС состоит из трёх основных стадий(рис.1.4):

Дробление рядового угля до крупности 10 .. 20мм;
Мокрое измельчение угля (в присутствии воды и пластификатора) до 0.1-0.2 мм;
Гомогенизация, хранение, транспортирование.

Рис. 1.4 – Схема приготовления ВУТ

Для помола используют шаровые или стержневые барабанные мельницы со специальным набором помольных тел, что обеспечивает нужный бинарный гранулометрический состав угольной фазы. Этот этап является ключевым при приготовлении ВУТ, поскольку определяет дальнейшие характеристики ВУТ (гранулометрический состав, вязкость, стабильность и т.д.). Кроме того, данный этап обычно является наиболее энергозатратным.

На стадии мокрого помола в состав ВУТ могут быть включены различные добавки, необходимые для увеличения статической стабильности ВУТ, снижение вязкости и другие.

Другие способы переработки

Чтобы понять, чем нефть лучше угля, необходимо разобраться, каким еще обработкам их подвергают. Нефть перерабатывается посредством крекингов, то есть термокаталитического превращения ее частей. Крекинг может быть одного из следующих видов:

Термический. В данном случае осуществляется расщепление углеводородов под воздействием повышенных температур.
Каталитический. Его проводят в условиях высокой температуры, однако при этом еще добавляется катализатор, благодаря чему можно управлять процессом, а также вести его в каком-то определенном направлении.

Если говорить о том, чем нефть лучше угля, то следует сказать, что в процессе крекинга образуются находящие широчайшее применение в промышленном синтезе органических веществ.

Разновидности каменного угля

Залежи пластов угля могут достигать глубины нескольких километров, уходящих в толщу земли, но не всегда и не везде, потому как он и по содержанию, и по внешнему виду неоднороден.

Различают 3 основных вида этого ископаемого: антрацитный, бурый уголь, а также торф, который очень отдаленно напоминает уголь.

Антрацит самое древнее образование на планете подобного рода, средний возраст этого вида составляет 280.000.000 лет. Он очень твердый, имеет высокую плотность, а содержание в нем углерода составляет 96-98%.

Твердость и плотность относительно невелика так же, как и содержание в нем углерода. Он имеет нестойкую, рыхлую структуру и к тому же перенасыщен водой, содержание которой в нем может доходить до 20%.

Торф тоже относят к разновидности угля, но еще не сформировавшегося, поэтому к каменному углю он не имеет никакого отношения.

Подготовка угля

Добытую на разрезе или в шахте породу горняки отгружают в спецтехнику, которая доставляет её на горно-обогатительную фабрику. Там горная масса проходит начальный этап обогащения – подготовку.

Первичную породу сортируют на классы по размеру кусков и наличию минеральных включений. Главная задача – выявить углесодержащие компоненты.

Для отделения фракций угля ГОФы на специальном оборудовании проводят процедуры грохочения и дробления.

Грохот для обогащения угля. Фото: 150tonn.ru

Сначала порода загружается в грохоты – аппараты в виде одного или нескольких коробов с ситами или решетами с калиброванными отверстиями. Куски породы просеивают, после чего сортируют по фракциям в классификаторах.

Все классификаторы работают примерно по одной схеме: пульпа (смесь угля и жидкости) непрерывно поступает в заполненный водой сосуд. Крупные частицы угля быстро оседают на дно сосуда, а мелкие «уходят» вместе с пульпой через сливной порог.

Затем отсортированную породу измельчают до необходимых размеров при помощи дробильных установок.

Стандартная классификация крупности угля включает в себя следующие виды: плитный (более 100 мм), крупный (50-100 мм), орех (26-50 мм), мелкий (13-25 мм), семечко (6-13 мм), штыб (менее 6 мм). Также есть так называемый рядовой уголь, который имеет неограниченные размеры.

Продукты коксования угля

Коксующийся уголь — это уголь, который при помощи промышленного коксования дает возможность получить кокс, представляющий собой техническую ценность. В процессе коксования каменных углей обязательно учитывается их технический состав, коксуемость, спекаемость, и прочие характеристики. Как же протекает процесс коксования угля? Коксование является технологическим процессом, который имеет конкретные стадии:

подготовка к коксованию. На этом этапе происходит измельчение и смешение угля с образованием шихты (смеси для коксования)
коксование. Этот процесс осуществляется в камерах коксовой печи с применением газового нагрева. Шихта помещается в коксовую печь, где на протяжении 15 часов осуществляется нагревание в условиях температуры примерно 1000 °C
образование «коксового пирога».

Коксование — это совокупность процессов, происходящих в каменном угле при его нагревании. При этом из тонны сухой шихты получается около 650-750 кг кокса. Его применяют в металлургии, используют в качестве реагента и топлива в некоторых отраслях химической отрасли. Кроме этого, из него создают карбид кальция. Качественные характеристики кокса — это горючесть и реакционная способность. Основные продукты коксования угля, помимо собственно кокса:

коксовый газ. Из тонны сухого угля получают около 310-340 м3. Качественный и количественный состав коксового газа определяет температура коксования. Из коксовальной камеры выходит прямой коксовый газ, который имеет в своем составе газообразные продуты, пары каменноугольной смолы, сырого бензола и воды. Если удалить из него смолу, сырой бензол, воду и аммиак образуется обратный коксовый газ. Именно его применяют в качестве сырья для химического синтеза. Сегодня этот газ применяют в качестве топлива на металлургических комбинатах, в коммунальном хозяйстве и как химическое сырье
каменноугольная смола — это вязкая черно-бурая жидкость, в которой содержится примерно 300 разнообразных веществ. Самые ценные составляющие этой смолы — это ароматические и гетероциклические соединения: бензол, толуол, ксилолы, фенол, нафталин. Количество смолы достигает 3-4% от массы коксуемого газа. Из каменноугольной смолы получают примерно 60 различных продуктов. Эти вещества являются сырьем для получения красителей, химических волокон, пластмасс
сырой бензол является смесью, в которой присутствует сероуглерод, бензол, толуол, ксилолы. Выход сырого бензола достигает лишь 1.1% от массы угля. В процессе разгонки из сырого бензола выделяют индивидуальные ароматические углеводороды и смеси углеводородов
концентрат химических (ароматических) веществ (бензол и его гомологи) предназначен для создания чистых продуктов, которые применяются в химической отрасли, для производства пластмасс, растворителей, красителей
надсмольная вода — это низко концентрированный водный раствор аммиака и аммонийных солей, в которой присутствует примесь фенола, пиридиновых оснований и некоторых других продуктов. Из надсмольной воды в процессе переработки выделяют аммиак, который вместе с аммиаком коксового газа применяется для изготовления сульфата аммония и концентрированной аммиачной воды.

	Условные обозначения	Пределы крупности кусков

Сортовые

Крупный (кулак)




Совмещённые и отсевы
Крупный с плитным
Орех с крупным
Мелкий с орехом
Семечко с мелким
Семечко со штыбом
Мелкий с семечком и штыбом
Орех с мелким, семечком и штыбом

Список источников

Смирнов В. О., Сергєєв П.В., Білецький В.С. Технологія збагачення вугілля. Навчальний посібник. — Донецьк: Східний видавничий дім, — 2011. — 476 с.
Chun — Zhu Li. Advances in the Science of Victorian Brown Coal – Book, 2004. – 459p.
Саранчук В.І., Ільяшов М.О., Ошовський В.В., Білецький В.С. Основи хімії і фізики горючих копалин. (Підручник з грифом Мінвузу). – Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. – 640 с.
Світлий Ю.Г., Білецький В.С. Гідравлічний транспорт (монографія). — Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2009. — 436 с.
Мала гірнича енциклопедія. т.1,2 / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: «Донбас», 2004, 2007.
Липович В.Г., Калабин Г.А., Калечиц И.В Химия и переработка угля — М.: Химия, 1988. – 336 с.
Чистяков А.Н. Справочник по химии и технологии твердых горючих ископаемых. – СПб.: издат. Компания “Синтез”. – 1996. – 363 с.
Святец И.Е., Агроскин А.А Бурые угли как технологическое сырье. – М., Недра, 1976. — 223 с.
Ходаков Г.С, Горлов Е.Г., Головин Г.С. Производство и трубопроводное транспортирование суспензионного водоугольного топлива// Химия твердого топлива. — 2006. — №4. — С. 22—39
Круть О.А Водовугільне паливо. – Київ: Наук. Думка, 2002. – 172 с.
Трайнис В.В. Магистральные трубопроводы в США // Уголь. – 1978 — №11, с. 74-77.
Білецький В.С., Сергєєв П.В., Папушин Ю.Л. Теорія і практика селективної масляної агрегації вугілля. Донецьк: МКП Грань, 1996. — 264 с.
Гордеев Г.П., Федотова В. М. О критическом влагосодержании бурых углей// Химия твёрдого топлива. – 1989. — №6. – 76-78 с.
Елишевич А.Т., Оглоблин Н.Д., Белецкий В.С., Папушин Ю.Л. Обогащение ультратонких углей. – Донецк, Донбас, 1986. – 64 с.
Тамко В.О., Білецький В.С., Шендрик Т., Красілов О.О Вплив механічного подрібнення бурого вугілля Олександрійського родовища на його піроліз// Донецький вісник Наукового товариства ім. Шевченка. Т. 21 – Донецьк: Східний видавничий дім. – 2008. – С. 97-103.
Калечица И.В Химические вещества из угля. – М.: Химия, 1980. – 616 с.
Твердов А.А., Жура А.В., Никишичев С.Б Перспективные направления использования углей// Глобус. – 2009. — №2. – С. 16-19.
Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988. – 592 с.
Крылова А.Ю., Козюков Е.А Состояние процессов получения синтетических жидких топлив на основе синтеза Фишера-Тропша// Химия твёрдого топлива. – 2007. — №6. – С. 16-25.
Energy & Environmental Research Center (EERC). . – Режим доступа: http://www.undeerc.org/default.aspx
Борук С.Д., Вінклер І.А., Макарова К.В. Вплив стану поверхні частинок дисперсної фази на фізико-хімічні характеристики водо-вугільних суспензій на основі бурого вугілля. — Наук. вісник ЧНУ. Вип. 453.: Хімія. – Чернівці, 2009, с. 40-45.
Касаточкин В.И., Ларина Н.К. Строение и свойства природних углей. – М.: Недра, 1975. – 158 с.
Кегель К. Брикетирование бурого угля. – М., Углетехиздат, 1957. – 659 с.
Саранчук В.И. Надмолекулярная организация, структура и свойства угля. – Киев: Наук. Думка, 1988. – 190 с.

Применение каменного угля в современном мире

Различно применение полезных ископаемых. Каменный уголь изначально был только источником тепла, потом энергии (превращал воду в пар) теперь же в этом плане возможности угля просто неограниченны.

Тепловую энергию от сжигания угля преобразовывают в электрическую, из него изготавливают коксохимическую продукцию и извлекают жидкое топливо. Каменный уголь — единственная порода, в которой в виде примесей содержатся такие редкие металлы, как германий и галлий. Из него добывают перерабатываемый потом в бензол, из которого выделяют кумароновую смолу, идущую на изготовление всевозможных красок, лаков, линолеума и резины. Из каменного угля получают фенолы и пиридиновые основания. При переработке находит каменный уголь применение в производстве ванадия, графитов, серы, молибдена, цинка, свинца и еще множества ценных и незаменимых сейчас продуктов.

Уголь важен для народного хозяйства

Каменный уголь — это один из первых минералов, который человек начал использовать в качестве топлива. Только в конце 19 века его стали постепенно вытеснять другие виды топлива: сначала нефть, потом продукты из нее, позднее газ (природный и полученный из угля и других веществ). Каменный уголь применяется в народном хозяйстве очень широко. Прежде всего, как топливо и химическое сырье. Например, металлургическая отрасль промышленности при выплавке чугуна не может обойтись без кокса. Производят его на коксохимических предприятиях из каменного угля.

Где еще используют уголь?

На отходах добычи каменного угля (антрацитовом штыбе) работают мощные тепловые электростанции в России и Украине (и не только). Впервые получили металл с использованием кокса из железной руды в 18 веке в Англии. Это в металлургии стало началом применения каменного угля, точнее, кокса — продукта его переработки. До этого железо получали при помощи древесного угля, поэтому в Англии в 18 — 19 веках вырубили почти весь лес. Коксохимическая промышленность использует каменный уголь, перерабатывая его в каменноугольный кокс и коксовый газ, при этом выпускаются десятки видов химических продуктов (этилен, толуол, ксилолы, бензол, коксовый бензин, смолы, масла и многое другое). На основе этих химических продуктов изготавливают самые разные пластмассы, азотные и аммиачно-фосфорные удобрения, водные растворы аммиака (удобрения), химикаты для защиты растений. Также производят моющие средства и стиральные порошки, лекарства для людей и животных, сольвенты (растворители), серу или серную кислоту, кумароновые смолы (для красок, лаков, линолеума и для резинотехнических изделий) и т. д. Полный перечень продуктов коксохимической переработки каменного угля занимает несколько страниц.

Как складывается стоимость угля?

Кокосовый уголь — что это?

Один из видов древесного угля — кокосовый уголь, который изготавливают из скорлупы орехов. Его можно применять в мангалах, грилях, барбекю. Он горит гораздо дольше другого древесного угля, не имеет запаха, в нем нет серы, он не воспламеняется от капающего жира. Очищенный кокосовый уголь может использоваться для кальяна, т. к. при использовании не имеет ни запаха, ни вкуса. После специальной обработки (активирования) рабочая поверхность каждого кусочка угля увеличивается в несколько раз (и он становится прекрасным адсорбентом). Использование кокосового угля в фильтрах для очистки воды дает прекрасные результаты.

Конечный продукт

Полученный первичный концентрат подвергается доводке – чтобы получить материал, который будет полностью соответствовать принятым стандартам. Конечный продукт с ГОФ отправляется потребителям.

На выходе обогатительные фабрики получают концентрат, который содержит наибольшее количество горючей массы с минимальным числом лишних примесей. За счёт этого повышается самое главное качество концентрата – теплота сгорания.

Ещё в процессе обогащения образуется так называемый промпродукт – смесь сростков угольных и породных компонентов. В большинстве случаев его отправляют на повторное обогащение, но иногда реализуют в качестве котельного топлива.

И третий продукт углеобогащения, который содержит в себе в основном породные минералы, – это отходы обогащения (по-другому из называют микстами). В составе некоторых отходов есть достаточное для переработки количество угля, поэтому их тоже иногда отправляют на повторное обогащение.

Остальные миксты угольные предприятия, как правило, складируют в хвостохранилищах. Но постепенно в угольной отрасли получает распространение переработка углесодержащих отходов (например, получение брикетов).

Теги:обогащение угля
уголь

3 Пиролиз и газификация

Пиролиз

Пиролиз – разложение бурого угля при нагревании без доступа воздуха. Различают четыре основных процесса пиролиза:

полукоксование до 500–550 °С;
среднетемпературное коксование700–750 °С;
высокотемпературное коксование до 900–1100°С;
графитизация 1300–3000 °С.

Бурый уголь при нагревании не размягчается, при этом происходит выделение летучих веществ, которые частично разлагаются. В остатке образуется более или менее монолитный полукокс, претерпевший сильной усадки. При полукоксовании бурого угля различают три температурные зоны []: p>

зона предварительного нагревания до 100°С;
зона сушки 100-125°С;
зона полукоксования 225-500°С.

Во время пиролиза под действием температуры в угле происходят существенные изменения. Первый этап – испарение влаги при температурах до 125-160 °С, затем начинается разложение органической массы бурого угля. По мере протекания процесса удаляются кислород, водород и азот, а твердый остаток обогащается углеродом. На начальных стадиях при температурах до 200 °С кислород выделяется в основном в виде диоксида углерода и пирогенетической воды за счет отщепления функциональных групп, сопровождается реакциями конденсации радикалов, которые остаются.

Азот выделяется в виде аммиака, других азотистых соединений и в свободном состоянии.

При температуре 200-350 °С происходит плавное уменьшение твердого остатка, выделение паров и газов увеличивается лишь на 6-7%. Зона от 350 до 450 °С характеризуется повышением скорости выхода парогазовой фазы и более резким уменьшением выхода твердого остатка. В температурном интервале 450-550 °С происходят небольшие изменения выхода как твердого остатка, так и парогазовой смеси.

Схематическое изображение процесса пиролиза рисунок 1.3. []

Рис. 1.3 – Структурная схема процесса пиролиза

Газификация

Процесс превращения органической массы угля в газообразные вещества носит название газификация. В процессе газификации углерод чаще превращается в моноксид углерода, водород – в водяные пары и вместе с серой, которая находится в органической массе угля – в сероводород, азот – в оксиды азота. Минеральная часть угля в зависимости от температуры газификации переходит в золу или шлак.

Газификация угля лежит в основе многих технологических процессов, связанных с его применением. Первые процессы газификации разрабатывались с целью получения из угля горючих газов, которые применялись как бытовое топливо для уличного освещения, как промышленное топливо для различных высокотемпературных процессов.

Перед этими процессами бурый уголь измельчают, а при необходимости обезвоживают

Очень важно привести бурый уголь к необходимой крупности – это может быть газификация кускового (> 3мм), мелкодисперсной (1-3мм) и тонкодисперсного (7]

Требования к бурому углю, который подают на пиролиз и газификацию

Рациональная влажность исходного угля для процесса пиролиза – влага (Wrt) до 15%, зольность (Ad) до 10%, уголь должен быть малосернистый. Для процесса газификации – влага (Wrt) до 65%, зольность (Ad) до 40%. p>

Выводы

Одним из направлений технического прогресса является развитие трубопроводного транспорта. Наибольшие перспективы имеет промышленный и магистральный гидротранспорт нефти и сыпучих материалов. Гидротранспорт характеризуется непрерывностью и равномерностью грузопотока, повышенной надежностью, возможностью полной автоматизации, независимостью от погодных условий, имеет экономическое преимущество над железнодорожным транспортом, особенно, когда шахты находятся в отдаленных районах; создает меньше шума, имеет существенно меньшие транспортные потери и техногенную нагрузку на окружающую среду; малые сроки строительства.

Существует несколько способов гидравлического транспортирования угля:

пульпопроводом с дальнейшим обезвоживанием;
транспортирование высококонцентрированного водугольного топлива.

Отрицательные свойства бурого угля, препятствуют использованию гидротранспорта, для решения этой проблемы предложена технология обработки угля аполярнимы реагентами – масляная агрегация. P>

Под масляной агрегацией угля понимают совокупность процессов структурирования тонкой полидисперсной угольной фазы (размер зерен до 3-5 мм) в водной среде с помощью масляных реагентов. В основе этих процессов лежит механизм адгезионного взаимодействия олеофильной угольной поверхности с маслами, в результате которого достигается ее селективное смачивание и агрегатирование в турбулентном потоке воды. Гидрофильные частицы не смачиваются маслом и не входят в состав агрегатов, что позволяет выделять их в виде породной суспензии. P>

Исходя из изложенного для облагораживания бурого угля при его гидротранспортировании, нами выбрана технология масляной агрегации угля, которая хорошо сочетается с технологиями его дальнейшей переработки и использования: брикетирование, ожижение, газификация, пиролиз. P>

Понравилось? Оцените статью!