Позднякова О. І. та ін.

ДОСЛІДЖЕННЯ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТВЕРДИХ ПРОДУКТІВ ПІРОЛІЗУ ТА ГАЛУЗЕЙ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ

Позднякова О. І., Грипас О. В., Статілко М. В., Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, Україна

Зношені шини є джерелом тривалого і стійкого забруднення навколишнього середовища внаслідок високої стійкості до дії природних чинників. В Україні щорічно з експлуатації виходить приблизно 150 тис. т автопокришок. Основна їх маса не переробляється і накопичується у відвалах, звалищах, розкидається вздовж доріг і на полях.
Останнім часом поширюється застосування піролізу як методу утилізації автопокришок. При цьому утворюються три типи продуктів: рідинні, тверді та газоподібні. На кафедрі екології і хімії ХНАДУ проводяться дослідження фізико-хімічних властивостей продуктів піролізу автопокришок з метою визначення можливих галузей їх застосування в сучасних умовах України.
Мета даної роботи — дослідження можливості застосування твердих продуктів піролізу як палива та визначення впливу їх спалювання на довкілля.
Задача досліджень — проведення порівняльного аналізу енергетичної цінності та екологічних показників продуктів утилізації автопокришок і вугілля.
Об'єкт досліджень — твердий шлак, що утворюється на дослідно-промисловій установці в Харківській області при утилізації методом високотемпературного піролізу різноманітних автопокришок з металокордом і без нього. Досліджували теплоту згоряння, хімічний склад золи і газів, що утворюються, проводили технічний аналіз шлаку. Результати порівнювали з аналогічними усередненими показниками вугілля Донецького вугільного басейну.
Технічний аналіз шлаку включає визначення вологості, зольності, виходу летучих речовин, виходу і характеру твердого нелетучого залишку, а також загального вмісту сірчистих сполук, перелічених на сірку. Результати технічного аналізу шлаку характеризують його практичну цінність, зокрема для цілей спалювання. Вихід летучих речовин є найважливішим структурним показником. Кількість летучих речовин, що утворюються при даній температурі, вказує на кількість термічно нестійких атомних груп у частках складових шлаку.
Результати технічного аналізу шлаку і вугілля подано в табл. 1.

Результати технічного аналізу шлаку і вугілля, %

Параметр	Шлак	Вугільний концентрат марки Т
Волога	4,9	8,6
Зольність	14,63	22,4
Вихід летучих речовин на пальну масу	65	38

Кількісний елементний аналіз, тобто визначення відсоткового вмісту вуглецю, водню, кисню, азоту й органічної сірки в органічних речовинах шлаку, досить широко використовується при дослідженні шлаку. Ці хімічні елементи визначали за стандартними методиками. Отримані дані були зіставлені з аналогічними показниками для вугілля. Дані елементного аналізу шлаку і вугілля подано в табл. 2.

Результати елементного аналізу шлаку і вугілля, %

Хімічний елемент	Шлак	Вугілля
Вуглець	79,2	80,0-85,0
Водень	2,37	5,0
Азот	0,35	1,5-1,6
Кисень	0,81	6,0-8,0
Сірка	1,8	0,5-3

Отже, можна зробити такі висновки:
— за вмістом вуглецю та водню — головних компонентів, що відповідають за кількість тепла, яке утворюється при спалюванні, шлак практично не відрізняється від вугілля;
— вміст сірки в шлаку становить 1,8%, що попадає в інтервал вмісту сірки у різноманітних марках вугілля (але у 3 рази більше, ніж у вугіллі марки Т);
— при застосуванні шлаку як самостійного палива необхідно передбачати додаткове газоочисне обладнання для нейтралізації газів від сполук сірки;
— при застосуванні шлаку як добавку до твердого палива необхідно встановити оптимальні відношення сумішей шлак — вугілля для спалювання таких сумішей без додаткового газоочисного обладнання.
Відомо, що енергетична цінність палива перш за все визначається його теплотою спалювання. Ми визначали нижчу теплоту спалювання шлаку для того, щоб можливо було порівняти енергетичну цінність шлаку та різних марок вугілля. Вона склала 34 235 кДж/кг.
Таким чином, результати аналізу, наведені у табл. 1 і 2, а також значення теплоти спалювання вугілля та твердих продуктів піролізу автопокришок свідчать про таке:
— вологість, зольність, вихід летучих у продуктів піролізу автопокришок менше, ніж
у вугілля;
— вміст сірки у твердих продуктів піролізу не перевищує цей показник у вугілля;
— теплота спалювання дещо вище, ніж у вугілля;
— інші показники мало відрізняються від аналогічних показників вугілля.
Таким чином, тверді продукти піролізу можна рекомендувати як самостійне паливо або як добавку до твердого палива.

Pozdnyakova E. I., Gripas O. V., Statilko M. V., Kharkiv National Automobile and Road Engineering University, Kharkiv, Ukraine

The completed study has determined the technical parameters and content of such chemical elements as carbon, nitrogen, hydrogen, oxygen, sulphur in the pyrolysis products. As part of this study, a comparative elementary analysis of slag and coal has been carried out and calorific value of the pyrolysis slag.

Позднякова Елена Игоревна, к. х. н., доц., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, ул. Петровского, 25, Харьков, 61002, Украина. Тел. (057) 700-38-65

Грипас Ольга Владимировна, студентка, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, ул. Петровского, 25, Харьков, 61002, Украина. E-mail: Olichka100dogrambler.ru