В Украине действуют 53 углеобогатительные фабрики по переработке рядового угля с суммарной годовой производственной мощностью 135 млн т. В отстойниках и илонакопителях находятся более 100 млн т угольных шламов и отходов флотации, которые могут быть дополнительным энергоносителем. Обогащение энергетических шламов и антрацитовых породных отвалов для получения угольного концентрата — очень дорогостоящий процесс. Зольность горной массы в отвалах колеблется в пределах 30–70 %, а содержание органического остатка составляет 30–50 %. Однако используемые технологии не позволяют в полной мере извлечь из шламов углеродсодержащую горючую составляющую. Угольные шламы не могут быть использованы и в производстве дорожных материалов, поскольку содержат органический углерод в породном остатке.

Антрацит имеет низкое содержание влаги (до 15 %) и высокую теплоту сгорания (28– 32 MДж/кг). Однако из-за низкого выхода летучих веществ и невысокой реакционной способности сжигание антрацита и антрацитового шлама затруднительно. По нашему мнению, одно из главных направлений использования антрацита и отходов углеобогащения - создание на их основе композиционного водоугольного топлива (КВУТ), включающего также бурый уголь, запасы которого в Украине значительны. Его реакционная способность на порядок выше, чем антрацита, а температура воспламенения значительно ниже, что обеспечивает качественное сгорание КВУТ. Кроме того, создать текучую систему при совместном использовании бурого угля и антрацита намного проще, поскольку они имеют различные коэффициенты размолоспособности, в результате чего получение бимодального гранулометрического состава более вероятно, чем при использовании одного вида угля.

КВУТ представляет собой высококонцентрированную дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются частицы угля или шлама, а дисперсионной средой — вода (например, сточные воды фармацевтических, нефтеперерабатывающих предприятий и др.).

Реакционная способность КВУТ выше, а температура воспламенения ниже, чем исходного угля. КВУТ присуща высокая степень выгорания горючей массы. При его сжигании происходит восстановление окислов азота и серы, в результате чего объемы выбросов сокращаются в 1,5–2 раза по сравнению со сжиганием угля в пылевидном состоянии.

Требование максимально возможной текучести КВУТ приобретает особое значение в связи с разработкой технологий его сжигания в котлоагрегатах, распыления в топках форсунками, а также гидротранспорта.

Задача наших исследований — разработка способа приготовления высококонцентрированного седиментационно-устойчивого маловязкого КВУТ на основе бурого угля и антрацита.

Для исследования использовали бурые угли (БУ) с влажностью 45 %, зольностью 20 % и антрацит (А) с влажностью 4,3 %, зольностью 1,3 %. В качестве диспергирующей добавки применяли натриевую соль лигносульфоновой кислоты (ЛСТNa) совместно с NaOH. Состав и количество вводимой добавки — 1 % [ЛСТNa (90 %) + NaOH (10 %)]. КВУТ получали методом мокрого диспергирования в воде. Реологические характеристики суспензии исследовали на ротационном вискозиметре «Реотест-2» при скорости сдвига 9 с^-1. Результаты исследований представлены в таблице.

Реологические и теплотехнические характеристики КВУТ на основе бурого угля и антрацита