CC BY
89
УДК 622:788
А.Ж. Исаева, А.Б. Мукашев, С.Д. Фазылов*, М.А. Абдыкалыков, А.Н.Жакупова
Институт органического синтеза и углехимии Республики Казахстан, г. Караганда, Казахстан 100008, г. Караганда, ул. Алиханова, д. 1 * e-mail: iosu8990@mail.ru
БРИКЕТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ИЗ УГОЛЬНЫХ ОТСЕВОВ И ШЛАМА
Проведены исследования по изучению оптимальных параметров составления шихты на основе твердых углеродсодержащих отходов - отсевов двух угольных разрезов и углешлама обогатительной фабрики. Определены качественные показатели угольного шлама. Установлены закономерности изменения водопоглощения композиционных углебрикетов от содержания гидрофобизатора и связующего. Изучены зависимости прочности топливных брикетов от влажности шихты, показано, что с увеличением расхода связующего прочность брикета растет по экспоненте до определенного максимума.
Ключевые слова: утилизация угольных отходов, технология брикетирования, угольный шлам, угольный отсев, угольно-топливные брикеты, прочность брикетов.
Брикетирование углей - одно из направлений превращения мелких классов углей в бытовое и энергетическое топливо для слоевого сжигания. Брикеты могут использоваться в угольной, коксохимической, металлургической, химической и других отраслях промышленности, а также как бытовое топливо. Способность углей окусковаться в брикеты и качество получаемой продукции зависит от свойств углей - твердости, хрупкости, упругости, пластичности, структуры, степени углефикации, зольности, содержания смолистых веществ. Поэтому значительную роль в процессе брикетирования играет подготовка состава шихты [1, 2].
Существующие в настоящее время подходы к оценке изменения физико-механических и физико-химических свойств ископаемых углей при решении проблем их переработки основываются преимущественно на данных об их петрографическом и химическом составах, а также стадии метаморфизма. При подготовке брикетной шихты по зерновому составу необходимо в технологии предусмотреть дробление и классификацию угольных отсевов-мелочи. В результате проведенных исследований установлено, что оптимальный гранулометрический состав шихты для брикетирования должен иметь следующий ситовый состав, (%): 0-1 мм - 35-45%, 1-2 мм - 2540%, 2-3 мм - 6-10%. Для повышения пластичности и улучшения зернового состава угольной шихты для
брикетирования вводили углесодержащий
компонент - угольный шлам. Ситовый анализ угольных шламов Центральной обогатительной фабрики ЦОФ-7 показал, что в зерновом составе угольного шлама крупностью 0-3 мм содержание фракций 1-2 мм и 0-1 мм - по 45-60%, частиц свыше 3 мм - не более 8-10%.
Опыты по брикетированию проводили с мелочью углей Шахтинского, Кузнецкого разреза и с угольным шламом обогатительной фабрики ЦОФ-7 (Караганда, Казахстан) со следующими характеристиками: зольность 33-35%, массовая доля общей влаги 10-11%. Давление прессования во всех опытах было равно 25 МПа. Брикеты изготовляли массой по 100 г цилиндрической формы диаметром 25мм, длиной 100-120 мм.
Брикеты подвергали испытаниям на прочность методами: сжатием, сбрасыванием брикетов с 1,5 метровой высоты на металлическую плиту, влагостойкости. А также были определены технические характеристики брикетов опытной партии (таблица).
В результате исследований установлено, что прочность композиционных составов «угольный отсев-шлам», состоящих из зерен угля крупностью 2-3,5, примерно в 2,5-3 раза ниже прочности брикетов, полученных из углечастиц, крупностью 01 мм при одинаковых параметрах брикетирования (рисунок 1 ).
Таблица. Основные технические характеристики углебрикетов опытной партии
Шихта Состав брикета, % Показатель качества (%, ккал/кг)
А Б Rc6v D ист Ad W jydav Qi Qd
11 60 35 82,7 74,7 32,4 3,62 39,2 4215 6750
70 25 84,2 78,4 30,2 3.58 37,7 4750 8050
80 15 86,4 77,1 34,6 3,44 36,5 4788 8141
22 60 35 85,3 75,6 34,5 3,65 39,0 4750 6834
70 25 86,4 80,4 37,2 3.53 36,4 4750 8243
80 15 86,3 77,6 38,3 3,36 37,3 4750 8141
Примечания 1 Угольный отсев Кузнецкого разреза (А) + шлам (Б); 2 Угольный отсев Шахтинского разреза (А) + шлам (Б).
Это объясняется тем, что при прессовании происходит разрушение крупных угольных зерен и образование новых поверхностей, не смоченных связующим. Однако, несмотря на то, что образцы, изготовленные только из угольной пыли и их смеси со шламом дают высокие показатели прочности сжатия, их использования для брикетирования не рационально в связи с введением в технологических цикл трудоемких операций измельчения и рассева.
g 3
а S
хГ е
Ё 6
О
х
Т
О
4
Крупность помола угольны* частиц, папл
1 - крупность помола зерен угля 0-1 мм; 2- крупность помола зерен угля 0-2 мм; 3 - крупность помола зерен угля 1,5-2 мм; 4 - крупность помола зерен угля 2-3 мм; 5 - крупность помола зерен угля 0-1 мм (80%)+ 1-2 мм (20%). Давление прессования 50 МПа.
Рис. 1. Влияние крупности частиц угольной шихты на прочность брикетов (угольный отсев Шахтинского разреза класса К-12 и угольный шлам)
Сжигание полученных образцов брикетов показало, что брикетная композиция на основе угольного отсева Шахтинского угольного разреза класса марки К-12 и угольного шлама лучше возгорается, горение происходит постепенно, не выделяет дыма и долго сохраняет тепло, брикеты раскаленные, брикеты в процессе горения не рассыпаются. Брикетные композиции на основе угольного отсева Кузнецкого угольного разреза марки Б-3 уступает по этим показателям, они плохо воспламеняются, в процессе горения рассыпались, не сохраняя форму.
Таким образом, для изучаемых брикетных составов были определены следующие основные характеристики, как прочность при сжатии, зольность, выход летучих веществ, общее содержание серы, массовая доля влаги, низшая и высшая теплоты сгорания. Получаемые при оптимальных технологических параметрах и составах брикеты, по содержанию летучих веществ относятся к категории бездымных бытовых твердых брикетов.
Исаева Аяулым Жанабековна, магистрант 1 курса Карагандинского Государственного Университета имени Е.А. Букетова, Казахстан, Караганда.
Фазылов Серик Драхметович, д.х.н., профессор, заместитель директора Института органического синтеза и углехимии РК, Казахстан, Караганда.
Абдыкалыков Мейрам Ахметжанович, к.б.н., в.н.с. Института органического синтеза и углехимии РК, Казахстан, Караганда.
Мукашев Алибек Болатович, м.н.с. Института органического синтеза и углехимии РК, Казахстан, Караганда.
Жакупова Айнура Ныгматулловна, м.н.с. Института органического синтеза и углехимии РК, Казахстан, Караганда.
Литература
1. Серегин А.И. Переработка угольных шламов в товарные продукты нетрадиционным физико-химическим воздействием: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Москва, 2009. - 261 с.
2. Елишевич А.Т. Брикетирование угля со связующими. М.: Недра, 1972. - 162 с.
Issayeva Ayaulym Zhanabekovna, Mukashev Alibek Bolatovich, Fazylov Serik Drahmetovich, Abdykalykov Meiram Akhmetzhanovich, Zhakupova Ainura Nygmatullovna
Institute of Organic Synthesis and Coal Chemistry of the Republic of Kazakhstan, Karaganda, Kazakhstan. * e-mail: iosu8990@mail.ru
BRIQUETTE COMPOSITION OF COAL SCREENINGS AND SLUDGE
Abstract
Conducted a study on the optimum parameters of drawing the charge on the basis of solid carbonaceous wastes - screenings of two coal mines and ugleshlama concentrator. Quality indicators of coal slurry. The regularities of changes in water absorption composite uglebriketov the content of water-repelling agent and a binder. The dependence of the strength of briquettes from the humidity of the charge, it is shown that an increase in consumption of the briquette binder strength grows exponentially up to a certain maximum.
Key words: recycling waste coal briquetting technology, coal sludge, carbon dropouts, charcoal briquettes, briquette strength.
