БРИКЕТИРОВАНИЕ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА

Буравчук Н. И., Гурьянова О. В., Окороков Е. П., Павлова Л. Н., Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики имени И. И. Воровича Южного федерального университета,
Ростов-на-Дону, Россия

В условиях сокращения выпуска сортовых углей для коммунально-бытовых нужд возникает потребность в использовании других видов твердого топлива, в частности технологической мелочи и низкосортных углей. Однако сложность транспортировки, пыление, неполнота сгорания и др. затрудняют использование мелкозернистого топлива в малых энергетических установках, в том числе бытовых печах. В связи с этим возникает необходимость разработки технологий производства угольных брикетов как альтернативного топлива.

В Ростовской области имеются огромные запасы отходов углеобогащения (антрацитовый штыб, угольный шлам, каменноугольная мелочь) и биомассы (солома злаковых культур, лузга и дробленые стебли подсолнечника, древесные опилки, стружка, щепа и т. п.), которые представляют собой сырьевую базу для производства топливных брикетов. Отходы, образующиеся на сахарных заводах и химических производствах области, можно использовать для получения связующих, применяемых в технологии брикетирования углесодержащих компонентов.

Утилизация влажных штыбов и угольных шламов связана с необходимостью их предварительного обезвоживания, что является чрезвычайно сложной и трудоемкой операцией.

Сушку штыба можно проводить в барабанных сушилках или в трубах-сушилках. Процесс этот энергоемкий и требует улавливания тонких угольных частиц в циклонах-сепараторах и мультициклонах.

Уменьшить влажность шламов можно путем их смешивания в условиях ЦОФ с рядовыми энергетическими углями близлежащих шахт или отсевами угля, штыбами.

Влажность отходов углеобогащения можно понизить, используя в качестве компонента смеси отходы биомассы. Эти материалы адсорбируют воду из шлама, способствуя его обезвоживанию.

Определяющим фактором в технологии брикетирования углей являются связующие вещества. Их подбор представляет наибольшую сложность. Каменноугольный пек и нефтебитумы обладают канцерогенными свойствами. Неорганические связующие (цемент, известь, гипс, жидкое стекло) повышают зольность и ухудшают горение брикетов. Отходы целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности часто нецелесообразно использовать из-за высокой стоимости транспортировки. Основная причина, сдерживающая развитие производства топливных брикетов в России, – дефицит безопасных и доступных связующих.

Предложенная авторами технология предусматривает использование для производства брикетов разных видов отходов, отличающихся происхождением, дисперсностью, структурой. Это позволяет регулировать влажность шихты, управлять структурообразованием топливной композиции и в целом свойствами топливного брикета. Древесные опилки, измельченная солома, стебли подсолнечника, мякина, подсолнечная лузга и др. являются не только горючей составляющей сырья для производства брикетов, но и адсорбируют излишнюю влагу угольных шламов, играют роль армирующего и структурирующего компонента шихты.

В технологии используется разработанное авторами эффективное и безопасное комплексное связующее, в состав которого входят недефицитные и недорогие материалы. Клеящие свойства, универсальность и технологичность связующего позволяют применять его для получения брикетов с заданными свойствами из отходов, различных по происхождению и структуре.

В таблице приведены технические характеристики брикетов экспериментальных партий.

Технические характеристики топливных брикетов экспериментальных партий

Механическая прочность при сбрасывании, %	Механическая прочность при сжатии, МПа	Влажность, %	Зольность, %	Выход летучих веществ, %	Общая сера, %	Теплота сгорания
Механическая прочность при сбрасывании, %	Механическая прочность при сжатии, МПа	Влажность, %	Зольность, %	Выход летучих веществ, %	Общая сера, %	низшая, ккал/кг МДж/кг	высшая, ккал/кг МДж/кг
Угольные брикеты
100	12,0	7,9	8,5	6,3	1,00	6622 27,75	7980 33,44
Угольно-древесные брикеты
100	16,6	4,4	19,7	29,0	0,81	5144 21,55	6825 28,60
Древесные брикеты
100	17,5	1,0	9,5	76,4	0,08	3799 15,92	4317 18,09

Организация брикетных производств позволит получить альтернативное топливо, уменьшить техногенную нагрузку на окружающую среду, создать новые рабочие места.

Buravchuk N. I., Guriyanova O. V., Okorokov E. P., Pavlova L. N., I. I. Vorovich Research Institute of Mechanics and Applied Mathematics, the South Federal University, Rostov-on-Don, Russia

The briquetting technology for fine-grained coal waste in combination with the biomass material has been developed. The paper describes the influence of various factors and processing methods on the properties of fuel briquettes.

Буравчук Нина Ивановна, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., зав. лабораторией ресурсосберегающих технологий, Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики имени И. И. Воровича Южного федерального университета, просп. Стачки, 200/1, Ростов-на-Дону, 344090, Россия. Тел. (863) 297-52-24. E-mail
Гурьянова Ольга Владленовна, ст. науч. сотр., Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики имени И. И. Воровича Южного федерального университета, просп. Стачки, 200/1, Ростов-на-Дону, 344090, Россия. Тел. (863) 297-52-24
Окороков Евгений Петрович, вед. технолог, Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики имени И. И. Воровича Южного федерального университета, просп. Стачки, 200/1, Ростов-на-Дону, 344090, Россия. Тел. (863) 297-52-24
Павлова Лидия Николаевна, вед. инженер, Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики имени И. И. Воровича Южного федерального университета, просп. Стачки, 200/1, Ростов-на-Дону, 344090, Россия. Тел. (863) 297-52-24