CC BY
41
УДК 669.849: 661.1.183.2
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРЕЧНЕВОЙ ЛУЗГИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ
А.И. Лемешевский, Ю.Я. Симкин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: simkinyurii51@mail.ru
Показаны возможности получения разными способами активных углей из лузги семян гречихи и возможности использования их в промышленности и ракетной технике.
Ключевые слова: гречневая лузга, активные угли, совмещённый способ
PERSPECTIVE DIRECTIONS OF PROCESSING HYDROLYTIC LIGNIN
FROM STORAGE
А. I. Lemeshevsky, Yu. Ya. Simkin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: simkinyurii51@mail.ru
The possibilities of obtaining active coals from buckwheat husks in different ways and the possibility of their use in industry and rocket technology are shown.
Keywords: buckwheat husk, active coals, combined method.
В России среди пищевых продуктов гречневая крупа занимает особое место в диетическом питании, входит в обязательный рацион космонавтов МКС [1]. Гречневая лузга - отход предприятий крупяной промышленности. В производстве гречневой крупы в России на уровне 550 тысяч тонн в год [2] образуется лузги в качестве отхода порядка 120 тысяч тонн. Из-за низкой питательной ценности жесткой плодовой оболочки гречневая лузга не применяется в качестве грубого растительного корма [3,4]. Небольшие количества этого отхода используются для упаковки хрупких товаров и фруктов, сжигаются в котельных установках, применяются в кормовых добавках и удобрениях. Основная часть гречневой лузги не имеет применения и в лучшем случае сжигается на полях.
Избыточные ресурсы гречневой лузги требуют их утилизации, что позволит повысить рентабельность производства гречневой крупы и улучшить его экологию. Так, полученные в специальных условиях сорбенты из такого отхода отлично зарекомендовали себя в лабораторных процессах извлечения из гидрометаллургических растворов одного из самых редких элементов Периодической системы - рения, из которого изготовляют сопла для реактивных двигателей ракет и самолётов [5]. Вместе с тем, промышленного производства сорбентов из гречневой лузги в России нет. В термохимической лаборатории кафедры безопасности жизнедеятельности из лузги семян гречихи Республики Хакасии были получены различными методами активные угли.
По гранулометрическому составу лузга семян гречихи отличается однородностью: длина частиц 3-5мм, ширина 3-4 мм, что облегчает вопросы подготовки сырья к его термохимической обработке, разработки технологических режимов и обуславливает хорошие условия для получения сорбентов однородного качества. Активные угли из данного вида сырья были получены в лабораторных условиях как по традиционной технологии раздельного способа пиролиза и активации, проводимых в разных аппаратах, так и по разработанной сотрудниками кафедры технологии совмещенных процессов пиролиза и активации, осуществляемых в одном аппарате. Совме-
Секция «Экологическаябезопасность »
щенного способ пиролиза и активации, позволяет сократить затраты на производство, снизить энергозатраты, количество вредных промышленных выбросов, сохраняя высокий выход и качество готового продукта [6] Для получения опытных образцов угля по раздельному способу использовались лабораторная металлическая реторта пиролиза с внешним обогревом и лабораторная вращающаяся печь активации. Активные угли совмещённым способом получали в металлической реторте, снабжённой парораспределительным устройством. В качестве активирующего агента использовали водяной пар, расход которого регулировался подачей перистальтическим насосом воды в испаритель.
В раздельном способе пиролиза и активации активный уголь получали при следующих технологических параметрах: конечная температура пиролиза - 500 0С, расход водяного пара на массу единицы угля-сырца, полученного из лузги при пиролизе -3 г/г; в совмещённом способе расход водяного пара рассчитывался на массу загружаемой абсолютно сухой лузги и составил 0,5 г/г. Скорость подъема температуры в процессе нагрева в обоих опытах поддерживалась - 5 0С/мин и температура активации - 850 0С. Выход угля-сырца от массы загружаемой абсолютно сухой лузги составил в раздельном способе - 34,2%, активного угля от массы угля сырца - 49,2 %. Выход активного угля от массы загружаемой абсолютно сухой лузги в совмещённом способе - 17,8 %.
В таблице приведены показатели характеристик полученных активных углей в сравнении с требованиями стандарта [7].
Показатели характеристик полученных активных углей
Показатели Раздельный Совмещённый Требования ГОСТ
способ получения способ получения 4453-74 для марки ОУ-А
Активность по метиленовому голубому, мг/г 263 265 225
Зольность,% 11,9 11,2 10
Влажность,% 4,1 3,6 10
Массовая доля водорастворимой золы,% 2,48 2,07 2
рН водной вытяжки 10 9-10 Не норм
Степень измельчения, остаток на сетке 0.1, % 4 3 5
Массовая доля соединения железа в перерас- 0,16 0,12 0,2
чёте на железо, %
Образцы полученных активных углей из гречневой лузги по сорбционным характеристикам соответствует промышленным осветляющим углям марки ОУ-А.
Зольность и массовая доля водорастворимой золы в активных углях превышает норму ГОСТ 4453-74 на марку ОУ-А для активных углей, применяемых в пищевой и медицинской отраслях промышленности. Можно рекомендовать активные угли из гречневой лузги к использованию в очистке сточных вод, а также в промышленных процессах по извлечению тяжёлых металлов из растворов. В технологиях получения активных углей можно применять как традиционные способы с использованием существующих традиционных методов, так и совмещённый метод, требующий испытаний нового оборудования в опытных условиях.
Библиографические ссылки
1. Российский рацион питания на МКС [Электронный ресурс]. URL: https://www.astronews.ru//cgi-bin/mng.cgi?page=articles&id=43
2. Российский рынок гречихи и гречневой крупы в 2017 году, прогноз на 2018 год [Электронный ресурс]. URL: http://ab-centre.ru/news/rossiyskiy-rynok-grechihi-i-grechnevoy-krupy-v-2017-godu-prognoz-na-2018-god.
3. Зотиков В. И., Наумкина Т. С., Сидоренко В. С. Современное состояние и перспективы развития производства гречихи в России // Вестник ОрелГАУ. — 2010. — № 4. — С. 18-22.
4. Шкорина Е. Д. Состав и комплексная переработка отходов производства гречихи : Автореф. дисс. ... кандидата хим. наук: 03.00.16 / Шкорина Екатерина Дмитриевна, ДВГУ. — Владивосток, 2007. — 24 с.
5. Извлечение рения из сернокислых растворов импрегнатами на основе активных углей, полученных из отходов растительного сырья / Пьо Аунг Пьяе, Мов Аунг Вей, И. Д. Трошкина, А. П. Грехов // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30. № 6 (175). С. 41-43.
6. Симкин Ю. Я. Епифанцева,Н.С. Снижение затрат тепла и сырья в совмещённом способе получения активных углей / Актуальные проблемы лесного комплекса / Под общей редакцией Е.А. Памфилова. Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. Выпуск 37. - Брянск: БГИТА, 2013. - С. 198-200.
7. ГОСТ 445З-74. Уголь активный осветляющий, древесный, порошкообразный. Технические условия. Введ. с 01.01.76.
© Лемешевский А. И., Симкин Ю. Я., 2019
