Инновационные продукты на основе углеродсодержащих тонкодисперсных отходов

Научно-исследовательская работа посвящена вопросам переработки отходов угледобывающих и коксохимических производств (коксовой и угольной пыли) в полезные продукты – углекоксовый концентрат и топливные брикеты на его основе, пригодные как для коксования, так и для энергетики.
Применяемый в исследованиях метод масляной агломерации позволяет значительно снизить зольность исходного сырья, при этом размер частиц коксовой и угольной пыли не влияет на селективность процесса.

Целью исследований является разработка технологии получения инновационных товарных продуктов – обогащенного концентрата на основе смеси тонкодисперсных углеродсодержащих отходов – коксовой и угольной пыли и топливных брикетов на его основе.
Задачи исследований.
Научно-исследовательские:
- исследование физико-химических свойств исходного сырья (тонкодисперсных отходов) и обогащенного концентрата на основе угольной и коксовой пыли;
- получение брикетированного топлива на основе обогащенного концентрата и исследование его качества.
Практические:
- расширить сырьевую базу для предприятий энергетической и коксохимической отраслей;
- решить проблему накопления и утилизации углеродсодержащих отходов путем создания дополнительных условий для развития производств по получению конечной продукции их переработки;
- разработать экономически эффективную в современных условиях технологию утилизации тонкодисперсных углеродсодержащих отходов.

В настоящее время становится все более актуальным создание новых энергосберегающих технологий, использующих в качестве сырья отходы производств. Так, актуальна для Кузбасса проблема образования углеродсодержащих тонкодисперсных отходов на углеперерабатывающих предприятиях. Одними из таких отходов являются коксовая и угольная пыль. Предлагаемое решение проблемы в данных исследованиях - обогащение углеродсодержащих отходов методом масляной агломерации, позволяющее получать низкозольное топливо, приемлемое для энергетики, но самое главное - практически не наносящее вред окружающей среде. 

Объектами исследований являются тонкодисперсные отходы – угольная и коксовая пыль. 

Проводился технический анализ сырья и полученных продуктов, который включает в себя определение зольности (ГОСТ 11022-95), выхода летучих веществ (ГОСТ 6382-2001), определение влаги (ГОСТ 11014-1981), содержания серы (ГОСТ 2059-95), теплоты сгорания (ГОСТ 147-95). Готовое брикетированное топливо исследовали на прочность (ГОСТ 18132-72 и 21289-75).  Для обогащения тонкодисперсных твердых углеродсодержащих веществ с высокой зольностью использован метод масляной агломерации, так как другие методы обогащения неприемлемы ввиду их низкой селективности мелкодисперсных частиц. Сущность метода заключается в различной смачиваемости жидкими углеводородами углеродсодержащих частиц в воде. При этом, в результате турбулизации пульпы, происходит селективное образование углеродмасляных агрегатов, которые уплотняются, структурно преобразуются в прочные гранулы сферической формы. 

Использование процесса масляной агломерации в технологии обогащения обусловлено следующими причинами:

1. высокая селективность разделения углеродных и породных микрочастиц по смачиваемости;

2. высокая эффективность агломерации тонкодисперсных углеродных частиц;

3. практически полное извлечение (> 90 % мас.) в углеконцентрат органической части твердого углеводородного сырья. 

В ходе выполнения научно-исследовательской работы были выявлены возможности переработки тонкодисперсных углеродсодержащих отходов в инновационные продукты - углекоксовый концентрат и твердотопливные брикеты на его основе. 

Применение метода масляной агломерации для обогащения позволило значительно снизить зольность и сернистость исходного сырья, при этом размер частиц коксовой и угольной пыли не влияет на селективность процесса. Зольность обогащенного концентрата составляет 4,8 %, тогда как зольность исходного сырья - коксовой и угольной пыли составляла 14,6 % и 23,4 % соответственно. Содержание серы в исходном сырье равно 0,4 %, а в углекоксовом концентрате - 0,2 %. Эти факты подтверждают эффективность метода для обогащения данного вида отходов. Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что углекоксовый концентрат перспективно использовать в энергетике. 

Была рассмотрена возможность изготовления твердотопливных брикетов на основе углекоксового концентрата. При изготовлении твердотопливных брикетов было установлено оптимальное количество связующего вещества - от 8,0 до 10,0 % мас.

Рекомендуемый состав позволяют формировать прочные брикеты с низкой себестоимостью. Полученные топливные брикеты могут использоваться в качестве горючего вещества для бытовых и производственных целей. 

Полученная продукция является практически безопасной для окружающей среды. 

1. Клейн М.С., Байченко А.А., Почевалова Е.В. Обогащение и обезвоживание тонких угольных шламов с использованием метода масляной грануляции // Горный инф.-аналит. бюллетень. 2002. № 4. С. 237 – 239.
2. Бабенко С.А., Семакина О.К., Миронов В.М., Чернов А.Е. Гранулирование дисперсных материалов в жидких средах. - Томск.: Издательство Института оптики атмосферы СО РАН, 2003. 346 с.
3. Заостровский А.Н., Мурко В.И., Клейн М.С., Папина Т.А. Применение масляной агломерации для глубокого обогащения угля // Горный инф.-аналит. бюллетень. 2003. № 12. С. 187 – 189.

Research work is devoted to the recycling of coal mining and coke production (coke and coal dust) into useful products - uglegorsky concentrate and pellets at its base, suitable for coking and energy.
Used in the research of the method of oil agglomeration can significantly reduce the ash content of the feedstock , the particle size of coke and coal dust does not affect the selectivity of the process.