Исследование свойств бездымных антрацитовых брикетов, полученных в различных соотношениях штыб / шлам с использованием модифицированных технических лигносульфонатов в качестве связующего

18 дек 2014


Е.М. Попов (Донской государственный технический университет)

Исследованы свойства антрацитовых брикетов, полученных при различных соотношениях штыба (АШ) и шлама (АШШ) с использованием модифицированных лигносульфонатов в качестве связующего, которые показывают экономическую и экологическую перспективу их использования.

Идея окускования твердого угольного топлива из мелких частиц возникла в основном после внедрения горнодобывающих комбайнов, при эксплуатации которых стало выделяться при добычи угля множество мелких частиц, именуемых марками штыб, размеры частиц 0-6 мм и шлам, размеры частиц 0-1 мм. В результате шахты столкнулись с проблемой продажи этих марок угля, так как они значительно уступают в цене более крупным маркам. Вторая, основная проблема заключается в том, что скапливается на складах шахт огромное количество шлама, имеющего влажность 14-39 % и зольность 40 %. Из-за этих показателей шлам, взятый из шахты Обуховская, Ростовской обл., не смотря на то, что содержание серы в нем составляет не более 1 %, его низшая теплота сгорания составляет 3550 ккал/кг, что вынуждает вводить дополнительные затраты при его сжигании.

Разработанное брикетное топливо имеет низкую себестоимость, вследствие добавления незначительного количества связующего к смешиванию с угольной мелочью. Вследствие оптимизации температуры термообработки брикетов с использованием полимерного связующего, достигнуты более высокие прочностные характеристики.

Топливный брикет состоит из формованной смеси угольного штыба, шлама и полимерного связующего. Связующее с целью понижения себестоимости брикетов было изготовлено из недефицитного, нетоксичного производственного отхода — технических лигносульфонатов. Это многотоннажный отход целлюлозно-бумажных комбинатов, представляющий собой природный водорастворимый полимер ароматического строения, основу которого составляют натриевые соли полимерных лигносульфоновых кислот с широким диапазоном молекулярных масс от 2000 до 100000. Они имеют слабые связующие свойства и как связующее требуют сочетание с другими связующими материалами, либо добавление к ним модификаторов. В качестве такого модификатора использован отход производства Дзержинского ОАО «Капролактам» кубовый остаток периодической дистилляции капролактам (КО ПДК), который добавляли в лигносульфонаты в количестве 10 масс. %.

Исследовали теплоту сгорания шлама до и после брикетирования на примере антрацитов шахты Обуховская. До брикетирования низшая теплота сгорания шлама с 39 % влажности и зольностью 40 % составляла 3550 ккал/кг. После брикетирования по предлагаемой технологии, теплота сгорания шлама увеличилась на 1500 ккал/кг и составила 5071 ккал/кг со снижением влажности до 3 %. Теплота сгорания штыба при влажности 14 % и зольности 15 % до брикетирования составляет 5650 ккал/кг, а после — 6100 ккал/кг.

При изготовлении брикетов обнаружено, что с измельчением частиц шламов во влажном состоянии, взятых из шахты Обуховская, добывающей антрацит, начинается увеличиваться клейкая способность. Частицы липнут в смесителе и на стенках сосудов. С такими свойствами получение брикетов из одного шлама оказалось невозможным. В целях нейтрализации негативных свойств шламов с его большим содержанием мельчайших частиц решено сократить их количество в общей массе брикета путем увеличения содержания более крупных частиц из штыба, размерами до 6 мм до тех пор, пока клейкие свойства перестанут проявляться.

В ходе проводимых исследований установлено, что состав шихты при котором прекращается проявление свойства клейкости шлама является соотношение штыба и шлама равное 10/ 90 %.

В результате лабораторных исследований получена зависимость калорийности от соотношений штыба и шлама в диапазоне от 10/90 до 90/10 %.

Полученные брикеты имеют плотную матовую поверхность, хороший товарный вид и обладают высокими физико-механическими свойствами, которые определяли по ГОСТ 21289—75: прочность на сжатие 9 МПа, прочность на истирание 85 %, водопоглощение 3,5 %, механическая прочность на сбрасывание 85 %, брикеты термостойки при 900 °С и при давлении 0,9 МПа, теплота сгорания 5170–6100 ккал/кг в зависимости от соотношения штыба и шлама.

Бездымные, высококалорийные, экологически чистые угольные брикеты открывают новые возможности использования их в производстве в качестве резервного топлива в случае прекращения подачи природного горючего газа и других критических ситуациях. Статья планируется к публикации в январском номере журнала «Безопасность труда в промышленности» за 2015 г.

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

Федеральные новости

Региональные новости