CC BY
8
УДК 661.183.2
Найнг З.Е., Нистратов А.В., Клушин В.Н.
ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КАРБОНИЗАТОВ ИСКОПАЕМОГО УГЛЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ТИДЖИТ»
Найнг Зо Е, к.т.н., докторант кафедры промышленной экологии; e-mail: zawye7@mail.ru Нистратов Алексей Викторович, к.т.н., доцент кафедры промышленной экологии; Клушин Виталий Николаевич, д.т.н., профессор кафедры промышленной экологии,
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, г. Москва, Миусская площадь д. 9, 125047, Россия
Для национальной экономики Республики Союз Мьянма актуальна оценка возможности использования ископаемых углей отечественных месторождений для производства углеродных адсорбентов. Работа посвящена ориентированной на такое производство оценке рациональных условий осуществления пиролиза угля месторождения «Тиджит».
Ключевые слова: ископаемый уголь, пиролиз, структурно-адсорбционные свойства карбонизатов
STUDYING OF CHARACTERISTICS OF FOSSIL COAL CARBONATES FROM «TIDGIT»
Zaw Ye Naing, Nistratov Aleksey Viktorovich, Klushin Vitaly Nikolaevich
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Miusskaya ploschad 9, 125047, Moscow, Russia
For the national economy of The Repulbic of The Union of Myanmar it is essential to evaluate the possibilities of use of fossil coal from local fields, in particular for the production of carbon absorbents. The work is focused at evaluation of suitable conditions ofpyrolysis of coal from "Tidgit" field for the named processing. Keywords: fossil coal, pyrolysis, properties of carbonates
Угольные месторождения Мьянмы многочисленны, но в их большинстве изучены весьма слабо [1]. Согласно [2] в стране разведано 16 месторождений с общими запасами угля 258 млн. т, из них доказанные запасы составляют 4,62 млн. т. В настоящее время теплоэнергетика [3] является основным направлением использования добываемых в стране ископаемых углей.
Наряду с этим согласно имеющимся оценкам [4-9] вероятна возможность успешного использования ряда ископаемых углей Мьянмы для производства активных углей. Потенциал такого производства по целому ряду причин практически не задействован в настоящее время, хотя общий рост экономики страны и увеличивающиеся темпы промышленного производства предполагают прогрессирующую тенденцию использования данного вида продукции.
С целью разработки основ технологии активных углей на базе названного сырья в ранее выполненных исследованиях [10] установлены целесообразные области температурного воздействия на его представителей в виде образцов ископаемых углей месторождений «Калейва» и «Тиджит» при их пиролизе в примерных границах от 600 до 900 оС.
Изучение рациональных условий переработки путем пиролиза представительного образца ископаемого угля месторождений «Тиджит» (в экспериментах использована фракция его зерен размером 3-5 мм) выполнено с привлечением установки лабораторных масштабов в области варьирования скоростей нагревания сырья 5-20 оС/мин, предельных температур - 650-850 оС и времени выдержки при этих температурах - 30-90 мин. Оцененные свойства карбонизированных продуктов (в виде величин выхода, суммарной пористости по воде (Ух), объемов сорбирующих пор (Vs) по парам воды, тетрахлорида углерода и бензола, а также значений поглощения йода у2) и красителя метиленового голубого (МГ) из их растворов) в зависимости от предельной температуры пиролиза при прочих идентичных условиях этого процесса характеризуют сведения, представленные в таблице 1.
Данные таблицы 1 убедительно свидетельствуют о целесообразности дальнейшего изучения пиролиза с названной целью при предельной температуре 800 оС, в связи с чем исследование влияния на результативность процесса интенсивности нагревания при одинаковой длительности изотермической выдержки (таблица 2)
выполнено именно при этой конечной температуре. Таблица 1. Технические характеристики карбонизатов (скорость нагревании 15 °С/мин, длительность изотермической
Температура, °С VsH2O, 3/ см /г VscCl4, 3/ см /г Vsc6H6, 3/ см /г МГ, мг/г J2, мг/г Vx, 3/ см /г Выход (%)
650 0,11 0,05 0,03 249 298 0,16 48
700 0,10 0,07 0,05 251 310 0,17 43
750 0,10 0,09 0,05 253 310 0,21 40
800 0,12 0,08 0,07 260 311 0,23 39
850 0,11 0,05 0,03 257 309 0,24 36
Таблица 2. Технические характеристики карбонизатов (предельная температура 800 °С, длительность изотермической выдержки 60 мин)
Скорость нагревания, °С/мин Vs H2O, 3/ см /г Vs CCL,, 3 см /г Vs C6H6, 3 см /г МГ, мг/г J2, мг/г V:, 3/ см /г Выход, %
5 0,11 0,07 0,06 235 308 0,24 47
10 0,10 0,06 0,07 258 310 0,22 43
15 0,12 0,08 0,07 260 311 0,23 39
20 0,10 0,08 0,05 261 294 0,18 38
Анализ данных таблицы 2 свидетельствует, что в названных условиях термической обработки наиболее целесообразен пиролиз сырья с интенсивностью нагревания 15 оС/мин. Исходя из этого, оценка воздействия на показатели целевых
продуктов изучаемого процесса длительности изотермической выдержки осуществлена в условиях нагревания сырья с этой интенсивностью до 800 оС. Полученные результаты этой экспериментальной серии сведены в таблицу 3.
Таблица 3. Технические характеристики карбонизатов
(скорость нагревании 15 °С/мин, предельная температура 800 °С)
Длительность выдержки, мин Vs H2O, см /г Vs CCL4, см /г Vs C6H6, см /г МГ, мг/г J2, мг/г V:, 3/ см /г Выход, %
30 0,11 0,09 0,06 258 307 0,14 43
60 0,12 0,08 0,07 260 311 0,23 39
90 0,10 0,06 0,08 260 309 0,19 38
Сопоставление данных таблицы 3 свидетельствует о наибольшей целесообразности выдерживания целевого продукта пиролиза исследуемого ископаемого угля при температуре 800 °С в течение приблизительно 60 мин.
Таким образом, по совокупности сведений, охарактеризованных в таблицах 1-3, рациональными условиями пиролиза данного сырьевого материала, обеспечивающими целесообразное сочетание выхода и структурно-адсорбционных показателей получаемого карбонизата, следует полагать величины интенсивности нагревания, конечной температуры и изотермической выдержки, близкие 15 оС/мин, 800 оС и 60 мин, соответственно.
Таблица 4. Показатели выхода и структурно-адсорбционных
В таблице 4 сопоставлены рассматриваемые характеристики карбонизатов, полученных в близких указанным выше условиях пиролиза отдельных компонентов щихты для коксования АО «Москокс» [11], на базе которой получены активные угли достаточно высокого качества,
продемонстрировавшие удовлетворяющую
требования производственной практики способность к глубокой очистке многокомпонентных стоков с территории коксохимического производства указанного предприятия от загрязняющих их органических примесей [12, 13], и охарактеризованного выше целевого продукта пиролиза образца ископаемого угля месторождения «Тиджит».
свойств сопоставляемых карбонизатов
Концентрат ископаемого угля Vs H2O, см /г Vs ca4, 3 см /г Vs C6H6, см /г МГ, мг/г J2, мг/г V:, 3, см /г Выход, %
Тиджит 0,12 0,08 0,07 260 311 0,23 39
КО+КС ОФ «Томусинская» 0,12 0,13 0,04 20 29 0,51 83
ГЖО ЦОФ «Кузбасская» 0,04 0,02 0,07 10 38 0,45 80
ОС+КС ЦОФ «Сибирь» 0,05 0,02 0,04 3 45 0,47 81
Сравнение данных таблицы 4 позволяет констатировать повышенные по сравнению с карбонизатами угольных концентратов российских обогатительных фабрик доли сорбирующих пор и величины поглощения J2 и МГ карбонизата угля месторождения «Тиджит», что свидетельствует о потенциальной возможности получения его последующей переработки достаточно качественных активных углей.
Список литературы
1. Sivanappan Kumar. Low Carbon Energy Systems and Indicator Framework for Cambodia, Lao PDR and Myanmar/ Investing on Low-Carbon Energy Systems/ Eds: Anbumozhi, V., Kalirajan, K., Kimura, F., Yao, X.. 2016, p. 470.
2. Сырьевой комплекс зарубежных стран. Мьянма [Электронный ресурс], режим доступа: http://www.mineral.ru/facts/world/116/145/index.ht ml (дата обращения: 15.02.2019).
3. How Coal can be used as a Fossil Fuel. [Электронный ресурс], режим доступа: https://www.conserve-energy-future.com/coalasfossilfuel.php (дата обращения: 07.01.2020).
4. Kelemen S.R., Freund H., Mims C.A. The interaction of KOH with clean and oxidized carbon surface // Journal of Catalysis, 1986,V. 97, № 1, рр. 228-239.
5. Verheyen V., Rathbone R., Jagtoyen M., Derbyshire F. Activated extrudates by oxidation and KOH activation of bituminous coal // Carbon, 1995, V. 33, № 6, рр. 763-772.
6. Lillo-Rodenas M.A., Cazorla-Amoros D., Linares-Solano A. Understanding chemical reactions between carbons and NaOH and KOH. An insight into the chemical activation mechanism // Carbon, 2003, V. 41, № 2, рр. 267-275.
7. Raymundo-Pinero E., Azais P., Cacciaguerra T., Cazorla-Amoros D., Linares-Solano A., Beguin F. KOH and NaOH activation mechanisms of
multiwalled carbon nanotubes with different structural organization // Carbon, 2005, V. 43, № 4, рр. 786-795.
8. Ворсина Е.В., Москаленко Т.В., Михеев В.А. Получение углеродных сорбентов химической модификацией бурого угля Харанорского месторождения //Современные проблемы науки и образования. 2015, №. 2-3, с. 55-55.
9. Найнг З.Е., Клушин В. Н. Оценка перспективности использования ископаемых углей месторождений Калева и Тейчик в качестве сырья для производства активных углей // Международная конференция Химическая технология функциональных наноматериалов, М: РХТУ им. Д.И. Менделеева Москва, 2017, с. 102-104.
10. Найнг Зо Е., Клушин В.Н. Особенности термического и термоокислительного распада ископаемого угля месторождения Тейчик // Успехи в химии и химической технологии, М: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2017, том 31, № 9, с. 34-36.
11. Зубахин Н.П., Клушин В.Н., Дмитриева Д.А., Зенькова Е.В. Оценка концентратов ископаемых углей и полученных на их основе углеродных материалов как средств очистки от нефтепродуктов сточных вод с территории коксохимического производства // Кокс и химия, 2011, № 4, с. 39-42.
12. Клушин В.Н., Зубахин Н.П., Старостин К.Г. и др. Перспективные решения в области переработки каменноугольного сырья и производственных отходов на активные угли // Материалы Х Международной научно-практич. конференции «Рециклинг, переработка отходов и чистые технологии», М.: ФГУП «Институт «Гинцветмет», 30.10.2014, с. 26-30.
13. Zubakhin N.P., Klushin V.N., Starostin K.G., Nistratov A.V. Purification of Coke-Plant Waste by Carbon Adsorbents // Coke and Chemistry, 2015, vol. 58, No, 2, pp. 75-78.
