CC BY
42
--------------------------------------- © Г.И. Петрова, С.Н. Григорьев,
М. И. Бычев, Л. Б. Моисеев,
С.В. Боловнев, В.А. Михеев,
А.М. Леонов, 2004
УДК 622 (571.56)
Г.И. Петрова, С.Н. Григорьев, М.И. Бычев, Л.Б. Моисеев,
С.В. Боловнев, В.А. Михеев, А.М. Леонов
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯКАНГАЛАССКОГО УГОЛЬНОГО РАЙОНА ЗА СЧЕТ СОЗДАНИЯ УГЛЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Семинар № 21
~П Якутско-Кангаласском буроугольном
-Я-М районе Ленского бассейна в результате разведочных работ запасы и ресурсы Кангаласского, Хапчагайского и Кильдямского месторождений оценены, соответственно в 22,1, 1,2 и 10,0 млрд. т, т.е. в общей сложности в 33,3 млрд. тонн. В целом прогнозные запасы района оцениваются в 300 млрд т [1]. Разведанные ресурсы угля позволяют осуществить промышленное развитие центральной Якутии.
Бурые угли Кангаласского (45 км от г. Якутска) и Хапчагайского месторождений имеют следующие качественные характеристики: выход летучих веществ 47,6-48,2 %, теплота сгорания (на сухую, беззольную массу) 27,8-28,1 МДж/кг, зольность 13-14 %, содержание серы 0,28-0,33 %, максимальная влаго-емкость 26-29,8 %, влага рабочего топлива 2728 %, содержание гуминовых кислот 28-40 % [1].
Энергетическое использование этих углей в Якутии ограничивается газификацией населенных пунктов. Однако после завершения строительства железной дороги Томмот - Якутск появляется перспектива обеспечения кангалас-скими углями энергетики Дальнего Востока [1]. Предварительные расчеты [2] показывают экономическую приемлемость такого варианта.
Наиболее эффективным способом промышленного развития центральной Якутии является создание углеперерабатывающих предприятий как минимум на разрезах Кангалас-ский и Кировский при соответствующем наращивании добычи угля.
Уровень экономического состояния любой страны или региона зависит от соотношения добывающих и перерабатывающих отраслей
промышленности. Причем, чем выше степень переработки, чем более наукоемкие технологии в нее заложены, тем выше экономическая эффективность производства и тем на более высоком экономическом уровне находится страна. Насколько более выгодно производство и реализация продуктов переработки в сравнении с сырьем видно из следующих данных:
Продукт Цена, $/т
Гуминовые удобрения 35000
Сорбенты высококачественные от 1200
Сорбенты низкокачественные от 250
Уголь 8
К числу наиболее перспективных следует отнести предприятия по производству гуминовых удобрений, сорбентов, брикетов, суспензионного угольного топлива, возможно, синтетического жидкого топлива [3-6].
Получение гуминовых удобрений методом термовыщелачивания бурых углей. Способ разработан в Институте горного дела Севера СО РАН [7, 8].
В 1993-1998 гг. гуматы калия были испытаны в полевых условиях. При выращивании различных сельскохозяйственных культур получено повышение урожайности на 15-35 %, что немаловажно в условиях Крайнего Севера. В настоящее время в ИГДС СО РАН работает опытная установка по производству гуматов калия, которая может обеспечить этим эффективным экологически чистым удобрением до 3000 гектар сельхозугодий.
Удобрение "Гумат", пройдя экологическую экспертизу, внесено в каталог удобрений, разрешенных для применения в Российской Федерации. С Госхимкомиссией РФ и Минздравом
РФ согласованы "Технические условия" и "Рекомендации по применению удобрения "Гу-мат".
Перспективы производства сорбентов
(активного угля). Объем производства и потребления активированных углеродных сорбентов и спрос на них в мире непрерывно растут, особенно в связи с экологическими проблемами. Наиболее актуально получение активированных углей с заранее определенными свойствами, максимально отвечающими требованиям конкретных областей применения.
Активные угли применяют для очистки промышленных сточных вод, морских вод, для разделения и тонкой очистки газов, в установках подготовки питьевой воды, в производстве драгоценных металлов, для медицинских целей (гемодиализ, гемофильтрация и др.), в пищевой и табачной промышленности и т.д.
Наиболее распространенные загрязняющие вещества в поверхностных водах - это нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, хрома, аммонийный и нитритный азот, анилин, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ поступает в поверхностные воды со сточными водами предприятий нефтяной, газовой, и угольной промышленности.
В первую очередь была изучена возможность применения кангаласских углей в качестве исходного сырья. Содержание золы в отрабатываемых пластах колеблется в основном от 13 до 14 %, достигая 16 %. Сорбенты, получаемые из такого угля, имеют зольность в 1,31,35 раза более высокую, чем уголь, следствием чего является снижение доли активной углеродной составляющей и ограничение области применения сорбента. Поэтому были проведены исследования по снижению зольности кангаласского угля.
При обогащении в растворе хлористого цинка (плотность р = 1300 кг/м3) угля крупностью 2-6 мм исходную его зольность, равную 16,6 %, удалось снизить только до 13 %. Последующая деминерализация обогащенной пробы соляной кислотой с концентрациями 17 и 22 % позволила снизить зольность угля, соответственно, до 10,2 и 9 %. При этом установлено, что в результате воздействии соляной кислоты на бурый уголь суммарный объем пор увеличился в 1,4 раза: до обработки V = 0,188 см3/г, после - V = 0,264 см3/г. Увеличение первичной пористости бурого угля благоприятно
сказывается на формировании пористости адсорбента в процессе карбонизации и активации, что позволяет получить в конечном итоге сорбент с более высокими сорбционными свойствами.
Брикетирование является одним из методов облагораживания мелких классов углей, штыбов и т.д. Сжигание топливных брикетов в бытовых топках в значительной мере повышает эффективность использования топлива, что особенно важно для районов центральной и северной Якутии.
Основная причина необходимости брикетирования - это ресурсосбережение. Во-первых, бурые угли относительно легко окисляются на воздухе и поэтому склонны к самовозгаранию. В случае их брикетирования этот процесс полностью не исключается, но в значительной мере затормаживается. Во-вторых, бурые угли при хранении теряют влагу, что приводит к их самоизмельчению. При слоевом сжигании таких углей, содержащих обычно значительные количества мелких классов, имеют место большие потери в результате просыпей между колосниками топки. Поэтому брикетирование -это один из методов "облагораживания" бурых углей, позволяющий повысить эффективность его использования.
Начиная с 1965 г. по вопросам, связан-ным с брикетированием бурых углей Канга-ласского и Кировского месторождений, раз-личными НИИ было выполнено более 30 НИР. В этих работах изучены вопросы, свя-занные с брикетируемо-стью углей указанных месторождений в зависимости от влажности, давления брикетирования, размеров брике-тов, связующего и т.д. Практически во всех случаях сделан однозначный вывод о воз-можности получения прочных брикетов из углей Кангаласского и Кировского месторождений, но с обязательным добавлением связующих веществ.
Институтом горного дела Севера СО РАН изучена брикетируемость бурых углей разрезов "Кангаласский" и "Кировский" [9] и разработана упрощенная технологическая схема брикетного производства. В последнее время была проведена серия опытов с целью нахождения оптимальной температуры брикетирования кангаласских углей. Результаты этих опытов показали, что оптимальная температура брикетирования находится в интервале температур 80-110 0С. Далее было изучено влияние времени нагрева брикетируемой смеси на прочность получаемых брикетов и установлено, что оптимальным яв-
ляется время, равное 30 мин. С увеличением времени нагрева механическая прочность брикетов снижается. Этот результат предположительно можно объяснить уменьшением влажности угля, что подтверждает капиллярную теорию брикетирования.
Производство суспензионного угольного топлива считается прогрессивным методом повышения эффективности топливоиспользо-вания. Проведенные в ИГДС СО
РАН исследования [10] показали, что под воздействием некоторых видов физических полей и состава среды вязкость суспензионного
1. Угольная база России: Угольные бассейны и месторождения Дальнего Востока: В 5 т.-М.: Геоинфор-мак, 1999.- Т. 5.- Кн. 2.- 632с.
2. Григорьев С.Н., Серебренников Л.И., Голубенко А.В., Новопашин М.Д., Бычев М.И., Петрова Г.И., Михеев В.А. Перспективы интеграции топливноэнергетических комплексов Якутии и Приморья. //Наука и образование. - 2001. - № 4 (24). - С. 15-17.
3. Перспективы развития добычи и переработки углей в Южно-Якутском угольном бассейне и на Канга-ласском угольном месторождении: Препринт /Черский Н.В., Ждамиров В.М., Захаров Ю.А, Бычев М.П., Петрова Г.И. и др. - Якутск, Якутский филиал СО АН СССР, 1988. - С. 24.
4. Бычев М.И., Яковлев В.Л., Петрова Г.И. Угли Якутии и перспективные направления их использования. Якутск: Изд-во СО РАН ЯНЦ, 1996. -125 с.
5. Новопашин М.Д., Кононов В.Н., Бычев М.И., Петрова Г.И. Ресурсы и перспективные направления использования углей Республики Саха (Якутия). // Наука и образование. - 1996. - № 3. - С. 23-27.
угольного топлива, содержащего до 60 % угля, может быть снижена на ~25 %, что положительно сказывается на сроках хранения и транспортировки суспензионного топлива по трубопроводам.
На основе перечисленных способов облагораживания и глубокой переработки углей в центральной Якутии может быть создан эффективный топливно-энерготех-
нологический комплекс, который обеспечит значительное повышение потребительской ценности и стоимости бурых углей.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
6. Новопашин М.Д., Бычев М.И., Петрова Г.И. Основные принципы освоения угольных месторождений Севера (на примере Якутии) // Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых: Материалы III Междунар. науч. конф., Новочеркасск, 2021 июня 1997 г. - Новочеркасск, 1997. С. 194-199.
7. Новопашин МД., Бычев М.И, Петрова Г.И. и др. Патент № 2174529 РФ, МКИ С 10 О 1 / 04, С 05 Б 11/2. Способ получения гуминовых веществ. (РФ).
8. Михеев В.А., Петрова Г.И., Новопашин М.Д., Бычев М.И. (РФ). Свидетельство на полезную модель № 13656 РФ, МКИ С 10 О 1/04. Установка для получения гуминовых веществ.
9. Бычев М.И., Кононов В.Н., Петрова Г.И. и др. Перспективы создания брикетных производств в Республике Саха (Якутия) //Наука и образование. - 1997. -№ 4(8). - С. 74-76.
10. Проблемы и перспективы производства суспензионного угольного топлива в РС(Я) /Новопашин М.Д., Леонов А.М., Петрова Г.П., Бычев М.П., и др. //Наука и образование. - 2001. - № 4(24). - С. 10-14.
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------------------------
Петрова Галина Ильинична - ведущий научный сотрудник, доктор технических наук, Институт горного дела Севера СО РАН.
Григорьев Сергей Николаевич - кандидат технических наук, заместитель генерального директора, главный инженер ОАО ХК "Якутуголь".
Бычев Михаил Исаакович - зав. лабораторией, доктор химических наук, Институт горного дела Севера СО РАН.
Моисеев Лаврентий Борисович - мл. научный сотрудник, Институт горного дела Севера СО РАН.
Боловнев Сергей Владимирович - мл. научный сотрудник, Институт горного дела Севера СО РАН.
Михеев Валерий Александрович - ст. научный сотрудник, кандидат технических наук, Институт горного дела Севера СО РАН.
Леонов Андрей Михайлович - мл. научный сотрудник, Институт горного дела Севера СО РАН, г. Нерюнгри, Республика Саха (Якутия).
