Научная статья на тему 'Проблемы использования невостребованных угольных и других углеродсодержащих материалов в качестве энергетических брикетов'

Проблемы использования невостребованных угольных и других углеродсодержащих материалов в качестве энергетических брикетов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
413
99
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Уголь
Scopus
ВАК
CAS
GeoRef
Ключевые слова
НЕВОСТРЕБОВАННЫЕ УГОЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕЕ СЫРЬЕ / ПЫЛЬ / ОКУСКОВАНИЕ / БРИКЕТИРОВАНИЕ / ТОПЛИВНЫЕ БРИКЕТЫ / УГОЛЬНЫЕ ШЛАМЫ / ОТХОДЫ ДЕРЕВООБРАБОТКИ / ЭКСТРУЗИЯ / ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ / UNCLAIMED COAL MATERIALS / CARBON-CONTAINING RAW MATERIALS / DUST / SNAPPING / BRIQUETTING / FUEL BRIQUETTES / COAL SLIMES / WOOD WASTE / EXTRUSION / OIL SHALE

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Бажин Владимир Юрьевич, Кусков Вадим Борисович, Кускова Яна Вадимовна

В настоящее время, не смотря на преобладания продуктов газои нефтепереработки, уголь сохраняет устойчивую тенденцию в использовании в химико-металлургических производствах и в энергетике. Основной проблемой переработки угля и угольных материалов при различных технологических операциях является образование большого количества мелких угольных материалов и пыли, которые складируются на полигонах и шламовых полях, и практически не используются в настоящее время, существенно влияя на окружающую среду. Существуют технологии замкнутого цикла, при которых после соответствующей переработки и рециклинга мелкие угольные классы могут быть использованы для производства тепловой энергии. В работе предложено перерабатывать тонкодисперсные угольные материалы и пыли в топливные брикеты с высокой теплотворной способностью, что позволяет создать дополнительный источник высокоэффективного топлива. Для производства тепловой энергии можно использовать уголь в комплексе с другим невостребованным или мало востребованным углеродсодержащим сырьем, таким как, невостребованные отходы деревообработки, бумажные отходы, а также остатки и пыли, образующиеся при переработке горючих сланцев и др. Для подготовки этих материалов в виде готовых продуктов к использованию, рекомендуется применять операции брикетирования. Предлагается ряд технологических решений получения топливных брикетов из различных видов, невостребованных, в настоящее время, углеродсодержащих материалов. Замкнутые технологии с вовлечением угольных отходов и пыли, позволяют осуществлять выпуск продукции с высокой теплотворной способностью, и является объектом для реализации источников с дополнительным количеством тепловой энергии при решении вопросов снижения экологической нагрузки на прилегающих к топливно-энергетическим комплексам территориям. Иллюстрации: Рис. Принципиальная технологическая схема

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Бажин Владимир Юрьевич, Кусков Вадим Борисович, Кускова Яна Вадимовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Currently, despite the prevalence of gas and oil refining products, coal retains a steady trend in use in chemical-metallurgical industries and in power engineering. The main problem of processing coal and coal materials in various technological operations is the formation of a large number of small coal materials and dust, which are stored in landfills and sludge fields, and are practically not used at the present time, significantly affecting the environment. There are closed-cycle technologies in which, after appropriate processing and recycling, small coal classes can be used to produce thermal energy. In this paper, it was proposed to process fine coal materials and dust into fuel briquettes with high calorific value, which allows creating an additional source of highly efficient fuel. For the production of heat energy, coal can be used in combination with other unclaimed or low-demand carbon-containing raw materials, such as unclaimed woodworking wastes, paper wastes, as well as residues and dust generated during the processing of combustible shale, etc. To prepare these materials in the form of finished products to use, it is recommended to apply the operation of briquetting. A number of technological solutions for the production of fuel briquettes from various types of unclaimed, at present, carbon-containing materials are proposed. Closed technologies with the involvement of coal waste and dust, allow for the production of products with high calorific value, and is an object for the implementation of sources with additional thermal energy in solving problems of reducing the environmental load on the territories adjacent to the fuel and energy complexes. Figures: Fig. Process Flow Diagram

Текст научной работы на тему «Проблемы использования невостребованных угольных и других углеродсодержащих материалов в качестве энергетических брикетов»

УДК 662.813/814:662.818:622.33 © В.Ю. Бажин, В.Б. Кусков, Я.В. Кускова, 2019

Проблемы использования невостребованных угольных и других углеродсодержащих материалов в качестве энергетических брикетов

Р01: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-4-50-54 -

БАЖИН Владимир Юрьевич

Доктор техн. наук, профессор,

декан факультета переработки минерального сырья

Санкт-Петербургского горного университета,

199106, г. Санкт-Петербург,

тел.: +7 (812) 328-82-12,

e-mail: bazhin-alfoil@mail.ru

КУСКОВ Вадим Борисович

Канд. техн. наук, доцент

факультета переработки минерального сырья

Санкт-Петербургского горного университета,

199106, г. Санкт-Петербург,

тел.: +7 (812) 328-82-85,

e-mail: opikvb@mail.ru

КУСКОВА Яна Вадимовна

Канд. техн. наук, ассистент

факультета переработки минерального сырья

Санкт-Петербургского горного университета,

199106, г. Санкт-Петербург,

тел.: +7 (812) 328-82-85,

e-mail: yana.kuskova@gmail.com

В настоящее время, несмотря на преобладание продуктов газо- и нефтепереработки, уголь сохраняет устойчивую тенденцию в использовании в химико-металлургических производствах и в энергетике. Основной проблемой переработки угля и уголь ных материалов при разли чных технологических операциях является образование большого количества мелких угольных материалов и пыли, которые складируются на полигонах и шламовых полях и практически не используются в настоящее время, существенно влияя на окружающую среду. Существуют технологии замкнутого цикла, при которых после соответствующей переработки и рециклинга мелкие угольные классы могут быть использованы для производства тепловой энергии. В работе предложено перерабатывать тонкодисперсные угольные материалы и пыли в топливные брикеты с высокой теплотворной способностью, что позволяет создать дополнительный источник высокоэффективного топлива. Для производства тепловой энергии можно использовать уголь в

комплексе с другим невостребованным или маловостре-бованным углеродсодержащим сырьем, таким как невостребованные отходы деревообработки, бумажные отходы, а также остатки и пыли, образующиеся при переработке горючих сланцев и др. Для подготовки этих материалов в виде готовых продуктов к использованию рекомендуется применять операции брикетирования. Предлагается ряд технологических решений получения топливных брикетов из различных видов невостребованных в настоящее время углеродсодержащих материалов. Замкнутые технологии с вовлечением угольных отходов и пыли позволяют осуществлять выпуск продукции с высокой теплотворной способностью и являются объектом для реализации источников с дополнительным количеством тепловой энергии при решении вопросов снижения экологической нагрузки на прилегающих к топливно-энергетическим комплексам территориях.

Ключевые слова: невостребованные угольные материалы, углеродсодержащее сырье, пыль, окускование, брикетирование, топливные брикеты,угольные шламы, отходы деревообработки, экструзия, горючие сланцы.

ВВЕДЕНИЕ

Применение угля и угольных материалов различного качества в химико-металлургической промышленности и топливно-энергетическом комплексе весьма многообразно. Уголь и угольные материалы, и отходы, как правило [1, 2, 3], используют для производства термоантрацита, термографита, сорбентов и иногда из него добывают германий и галлий и некоторые другие металлы [4]. Большая доля углей используется в виде коксохимической продукции в металлургической промышленности. При производстве кокса выделяется коксовый газ, который можно рационально переработать в бензол, выделить кумаро-новую смолу, использующуюся для изготовления лаков, линолеума резины. При переработке угля получают фе-нольные смолы и другие высокомаржинальные продукты. Зола, образующаяся после сжигания угля на электростанциях, может использоваться для производства керамики, абразивов, стройматериалов и огнеупорного сырья. Уголь был и остается важнейшим энергетическим источником, и основное его применение связано со сжиганием для производства электроэнергии как в неперерабо-танном, так и в предварительно переработанном (обогащенном) виде. Наряду с прямым сжиганием существуют

технологии глубокой переработки угля, когда можно получать синтез-газ, синтетическое топливо, аммиак, полипропилены [1, 2, 3]. Есть страны с отсутствием энергетических источников в виде нефти и газа (ЮАР, Китай, Индия и др.), где 70-90% электроэнергии вырабатывается только за счет сжигания угля.

Характерной особенностью угля и угольных материалов при проведении добычи, загрузке, перегрузке, разгрузке, транспортировке, обогащении, переработке является образование большого количества мелких материалов, таких как просыпи, шламы, пыли и т.п. [4]. В настоящее время подобные материалы практически не используются и, соответственно, накапливаются на полигонах, существенно влияя на экологическую обстановку. При этом мелкие угольные материалы обычно содержат большое количество органической составляющей, которую можно использовать для производства тепловой энергии. Также для производства тепловой энергии могут быть использованы самые различные комбинации различных углеродсодержащих материалов, например отходов деревообработки, бумажных отходов, отходов переработки сланцев и сельхозпродукции и т.п. Как правило, такое сырье также представлено мелкими частицами и пылью, поэтому их непосредственное сжигание малоэффективно, поскольку требует сложных и дорогостоящих сжигающих агрегатов.

Одним из эффективных и сравнительно дешевых способов повышение эффективности сжигания вышеупомянутых материалов является их окускование. Из основных известных способов окускования (агломерация, брикетирование, окомкование) наиболее подходящим, простым и доступным представляется брикетирование [5, 6, 7]. Брикетирование может производиться, как без добавления связующих веществ в брикетируемые материалы, так и с добавкой связующих [5, 6, 7].

Брикетирование со связующими веществами наиболее универсальный процесс окускования, так как такой процесс позволяет окусковывать практически любые твердые вещества при различном соотношении компонентов шихты брикетов. Топливные брикеты, полученные из невостребованных и маловостребованных угольных и других углеродсодержащих материалов, дают возможность существен но повысить эффективность их сжи гания, соответственно, дополнительно вовлечь практически не используемые на данный момент угольные материалы и отходы в процесс производства тепловой энергии. Также это позволяет частично решить проблему загрязнения окружающей среды в некоторых регионах [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14].

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

В ходе работ по изучению возможности применения различных мелких и практически невостребованных в настоящее время углеродсодержащих материалов для получения из них топливных брикетов имеется следующий задел: определена их теплотворная способность, разработаны технологии производства топливных брикетов из мелких классов каменного угля.

В ходе работы топливные брикеты изготавливались двух видов: «простые» и легковоспламеняющиеся.

Технология производства «простых» брикетов весьма проста и включает следующие основные операции: под-

готовка угольный шихты, смешение шихты со связующим, формование брикетов, сушка брикетов. В качестве шихты использовались отсевы каменного угля крупностью 2-3 мм и мелкодисперсные угольные шламы. В качестве связующих веществ были испытаны: КМЦ, меласса, лиг-носульфонат, синтетическое связующее на основе поливинилового спирта. Брикеты изготавливались с продольной перфорацией по всей длине, которая служит для увеличения теплотворной способности и полноты их сгорания. Основная область применения брикетов - использование в быту и в котельных.

Легковоспламеняющиеся брикеты состояли из двух частей: зажигательной и основной при соотношении их в среднем 15-20:85-80. Зажигательная часть брикетов содержит компоненты, которые позволяют ее легко зажечь, когда пламя быстро передается на основную часть брикета. Эти брикеты также имели продольную перфорацию. Технология производства включает раздельную подготовку компонентов шихты основного и зажигательного слоев, смешение шихт со связующим, дозировку шихт в формующее устройство, формование брикетов, сушка.

Размеры и форма брикетов могут быть самыми различными (цилиндр, параллелепипед и т.д.) в зависимости от формы матрицы прессования. Также для снижения затрат часть брикетов может изготавливаться без зажигательного слоя, а часть - с ним. Тогда брикеты с зажигательным слоем будут воспламенять брикеты и без него [8].

В некоторых работах отмечается, что для получения топливных брикетов можно использовать самые различные виды горючих веществ. Например, в качестве шихты брикета можно использовать различные бумажные отходы, древесные отходы, отходы переработки сельхозпродукции и многое другое [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14].

Это может быть доказано положительным результатом использования отходов бумаги совместно с угольными шламами. В этом случае угольные шламы, имея пролонгированный характер горения, позволяют заметно повысить калорийность брикета, а отходы бумаги выступают в качестве энергоносителя и связующего вещества.

Оптимальное соотношение компонентов брикетной шихты определялось с учетом достижения достаточной для последующей транспортировки и перегрузки прочности брикетов и достаточной их калорийности. Оптимальным является содержание шламов 50-80%, а содержание отходов бумаги 20-50%. Брикеты изготавливались без добавления связующих веществ. Также, как показали исследования, оптимальная влажность шихты должна составлять 8-10%. Влажность шихты регулировалась соотношением количества шламов и бумаги. При превышении допустимых значений влажности шламы подвергались обезвоживанию [8].

Как правило, для формования брикетов можно использовать различное оборудование, и обычно это прессы различных типов (штемпельные, вальцовые) и экструдерные прессы - экструдеры [8]. В данном исследовании брикеты производились на экструдере протяжного типа. Брикеты (экструдаты) изготавливались как в виде сплошных цилиндров, так и с отверстием по центру. Первый тип брикетов более прост в изготовлении и имеет высокие механические хара ктеристи ки. Вто рой - и меет более высокую

полноту сгорания. Размеры экструдатов можно варьировать, например используя различные фильеры и варианты исходной матрицы.

Важнейшей характеристикой получаемой продукции (особенно сырых брикетов) является их способность выдерживать без существенных разрушений перегрузку при переходе с одного цикла обработки и аппарата на другой, поэтому механическая прочность брикетов определялась на всех этапах их производства по стандартной методике как количество падений с высоты 0,5 м. Это примерно в два раза выше, чем максимальная высота перегрузки, которую, как правило, выдерживают экструда-ты без существенных разрушений. Полученные брикеты показали достаточную механическую прочность. В зависимости от содержания отходов бумаги в экструдате после десяти падений с высоты 0,5 м количество образующейся мелочи (частиц мельче 5 мм) составляло 3,2-9,7%.

В качестве другого объекта также были произведены экструдаты с зажигательным слоем, который легко зажигается, воспламеняя затем основную часть готового брикета. Компоненты, необходимые для получения зажигательного слоя, впрессовывались в «тело» основной части экструдата прямо в ходе его формования через дополнительную матрицу экструдера [8].

Здесь, как и в предыдущем примере, часть экструдатов может быть изготовлена с зажигательным слоем, а часть без него, что снижает себестоимость брикета и затраты на его изготовление.

Известно, что в процессе обработки древесины образуется много мелких отходов (различные обрезки, щепа, стружки, опилки, продукты пылеулавливания и т.п.). Эти материалы частично используются при производстве древесных пеллет, но, тем не менее, значительная их часть накапливается на деревообрабатывающих фабриках, загрязняя окружающую среду и повышая пожаро-опасность. Эти продукты также могут служить в качестве компонентов для производства топливных брикетов [11, 13, 14].

Еще одним из видов углеродсо-держащего сырья являются горючие сланцы, запас которых весьма значителен. Этот вид полезных ископаемых может использоваться в качестве топлива (в том числе и после их переработки на сланцевый газ или нефть) и для производства различных продуктов, таких как фенол, ароматические углеводороды, бензол, пластмасса и многое другое. На сегодняшний день сланец и отходы его переработки в нашей стране в качестве топлива не используются. При переработке сланца, как и при переработке других видов полезных ископаемых, образуется пыль, которая собирается системой пылеулавливания.

Для решения существующей проблемы была разработана технология производства окускованного топлива из угольных шламов, бумажных отходов, древесных отходов, сланцевой пыли [12, 13]. Соотношение компонентов шихты изменяли в достаточно широких пределах и оптимизировали опытным путем. Дополнительным условием является обеспечение достаточной прочности готового брикета или сырого экструдата. Необходимая прочность обеспечивалась вводом отходов бумаги в шихту не менее 20-25%.

Известно, что угольные шламы могут иметь высокое содержание золы и содержать серу. Для снижения содержания золы и серы можно использовать различные методы обогащения, например обогащение на качающихся столах, в короткоконусных циклонах, спиральных сепараторах и шлюзах, и возможно использование других гравитационных процессов, а также флотации [15, 16, 17]. Поэтому предлагаемая технология производства комбинированных угольных брикетов предусматривает предварительное обогащение угольных шламов с целью снижения их зольности и содержания минеральной серы. В качестве процесса переработки шламов испытывались схема обогащения на качающихся столах и обогащение в короткоконусных циклонах, а также обогащение на спиральных сепараторах. Обогащение на качающихся столах показало наилучшие результаты, кроме этого, этот процесс позволяет достаточ-

Древесные отходы \

Грохочение

Бумажные отходы

Сланцевая пыль

Крупная фракция

Мелочь

Угольные шламы

Обогащение

Концентрат

Предварительное смешивание

Сгущение

Сгущенный концентрат

Хвосты

Вода в оборот

II стадия смешивания

-1-

Формование брикетов

Грохочение

Сушка

Некондиционные по крупности брикеты

Грохочение

Кондиционные по крупности брикеты

Некондиционные по крупности брикеты

Складирование

Принципиальная технологическая схема Process Flow Diagram

но «гибко» изменять технологические показатели процесса обогащения. К недостаткам столов можно отнести их низкую удельную производительность. Несколько худшие результаты были получены на спиральных сепараторах, но этот аппарат имеет более высокую удельную производительность, и его эксплуатация дешевле. Обогащение на короткоконусных гидроциклонах также дало удовлетворительные результаты, и этот аппарат имеет весьма высокую удельную производительность, компактен и потому может быть установлен практически в любое существующее рабочее помещение.

Предлагаемая принципиальная технологическая схема получения топливных брикетов приведена на рисунке.

Исходное сырье из соответствующих бункеров поступает на предварительное смешивание. Древесные отходы предварительно подвергаются грохочению для удаления крупных фрагментов. Угольные шламы после обогащения (и, при необходимости, сгущения) транспортируют на вторую стадию смешения. Сюда же поступают и остальные компоненты шихты. После окончательного смешивания шихта поступает на формование. Сырые брикеты (экструдаты) после отсева некондиционной по крупности фракции отправляются на сушку. Некондиционный по крупности материал возвращается на вторую стадию смешения. Высушенные экструдаты подвергаются грохочению. Некондиционная по крупности фракция возвращается во вторую стадию смешения. Кондиционные по крупности экструдаты складируются для последующей отгрузки потребителю.

Отметим, что предлагаемая технология обладает достаточной гибкостью. Например, позволяет изменять состав и компоненты шихты в достаточно широких пределах, добавлять дополнительные компоненты или, например, в случае отсутствия бумажных отходов продолжить производство при минимальных изменениях, например вводом узла подготовки связующего.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработаны различные варианты технологии производства топливных брикетов из невостребованных на сегодняшний день угольных и других углеродсодержащих материалов. Обоснована технология производства легковоспламеняющихся бытовых топливных брикетов. Легковоспламеняющиеся брикеты состоят из двух частей: зажигательной и основной, при соотношении их в среднем 15-20:85-80. Зажигательная часть содержит компоненты, которые позволяют обеспечить быстрое возгорание для последующей передачи на основную часть брикета.

Рассмотрена технология производства брикетов из угольных шламов и бумажных отходов, где бумага выступает как и в качестве связующего, так и в качестве дополнительного горючего компонента.

Также предложена технология производства топливных брикетов из древесных отходов, сланцевой пыли, бумажных отходов и угольных шламов. В случае повышенной зольности угольных шламов они предварительно обогащались в различных вариантах на концентрационных столах, винтовых сепараторах или короткоконусных циклонах.

Использование разработанных технологий позволит получить дополнительное количество тепловой энергии и одновременно утилизировать накапливающиеся не востребованные в настоящее время различные углеродсо-держащие материалы.

Список литературы

1. Litvinenko V., Meyer B., SpringerLink (Online service). Syngas Production: Status and Potential for Implementation in Russian Industry. Springer International Publishing, 2018. 128 р.

2. Dubovikov O.A., Brichkin V.N., Loginov D.A. Study of the possible use of producer gas coal gasification as fuel. XVIII International Coal Preparation Congress. Saint-Petersburg,

2016. Vol. 1. Рр. 593-599. doi: 10.1007/978-3-319-40943-6_91.

3. Дубовиков О.А., Бричкин В.Н. Направления и перспективы использования низкосортного технологического топлива в производстве глинозема // Записки Горного института. 2016. Т. 220. С. 587-594. doi: 10.18454/ PMI.2016.4.587.

4. Koptev V.Yu., Kopteva. A.V. Improving Pit Vehicle Ecology Safety //Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1015. doi: 10.1088/1742-6596/1015/5/052014.

5. Елишевич А.Т. Брикетирование полезных ископаемых: учебник для вузов. М.: Недра, 1989. 300 с.

6. Буравчук Н.И., Гурьянова О.В. Производство топливных брикетов из антрацитовой мелочи // Химия твердого топлива. 2014. Т. 48. №. 4. С. 260-264.

7. Studies on development of fuel briquettes for household and industrial purpose / C.A.I. Raju, M. Nunela, D. Prabhakar et al. // International Journal of Research in Engineering and Technology. 2014. Vol. 3. N 2. Pр. 54-63.

8. Кусков В.Б., Кускова Я.В., Сухомлинов Д.В. Легковоспламеняющийся топливный брикет // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. № 5. C. 9-13.

9. Production of briquettes as a tool to optimize the use of waste from rice cultivation and industrial processing / M.A. Brand, R.C. Jacinto, R. Antunes et al. // Renewable energy.

2017. Vol. 111. Pр. 116-123.

10. Buravchuk N.I., Guryanova O.V. Technology for the Joint Briquetting of Waste Coal and Sawdust. // Solid Fuel Chemistry. Vol. 52. Issue 5. 1 September 2018. Pр. 308-312. doi: 10.3103/S0361521918050038 .

11. Briquetting of coal-slurry mixed with wood sawdust pellets / S.D. Fazylov, O.A. Nurkenov, A.B. Mukashev et al. // LBC 24.1 Т44 Scientific committee. Kazakhstan. 2017. P. 115.

12. Михайлов А.В. Углеторфяные композиции для сжигания в котельных // Записки Горного института. 2016. Т. 220. С. 538-545.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13. Yuryevich B.V., Borisovich K.V. Production of fuel briquettes from carbon containing materials. XVIII International Coal Preparation Congress. Saint-Petersburg, 2016. Рр. 701705. doi: 10.1007/978-3-319-40943-6_109.

14. Бажин В.Ю. Кусков В.Б. Использование различных видов углеродсодержащего сырья для получения тепловой энергии // Записки Горного института. 2016. Т. 220. С. 582-586.

15. Ozbakir O., Koltka S., Sabah E. Modeling and optimization of fine coal beneficiation by hydrocyclone and multi-gravity separation to produce fine lignite clean coal // Particulate Science and Technology. 2017. Vol. 35. N 6. Pр. 712-722.

16. Кусков В.Б., Кускова Я.В. Сегрегационное разделение угольных шламов на концентрационных столах. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. Спец. выпуск № 19. С. 230-235.

17. Aleksandrova T.N., Nikolaeva N.V., Potemkin V.A. Beneficiation of carbonaceous rocks: New methods and

materials // Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Prospects. 11th conference of the Russian-German Raw Materials. Germany. 2019. Pp. 391 -398; 11th conference of the Russian-German Raw Materials. 2018. Code 220109.

RESOURCES

UDC 662.813./814:662.818:622.33 © V.Yu. Bazhin, V.B. Kuskov, Ya.V. Kuskova, 2019

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 4, pp. 50-54

Title

PROBLEMS OF USING UNCLAIMED COAL AND OTHER CARBON-CONTAINING MATERIALS AS ENERGY BRIQUETTES

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-4-50-54

Authors

Bazhin V.Yu.', Kuskov V.B.', Kuskova Ya.V.'

1 Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, 199106, Russian Federation

Authors' Information

Bazhin V.Yu., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Dean of Faculty of Mineral raw materials processing, tel.: +7 (812) 328-82-12, e-mail: bazhin-alfoil@mail.ru

Kuskov V.B., PhD (Engineering), Associate Professor of Mineral Processing department, tel.: +7 (812) 328-82-85, e-mail: opikvb@mail.ru Kuskova Ya.V., PhD (Engineering), Assistant Lecturer of Mineral Processing department, tel.: +7 (812) 328-82-85, e-mail: yana.kuskova@gmail.com

Abstract

Currently, despite the prevalence of gas and oil refining products, coal retains a steady trend in use in chemical-metallurgical industries and in power engineering. The main problem of processing coal and coal materials in various technological operations is the formation of a large number of small coal materials and dust, which are stored in landfills and sludge fields, and are practically not used at the present time, significantly affecting the environment. There are closed-cycle technologies in which, after appropriate processing and recycling, small coal classes can be used to produce thermal energy. In this paper, it was proposed to process fine coal materials and dust into fuel briquettes with high calorific value, which allows creating an additional source of highly efficient fuel. For the production of heat energy, coal can be used in combination with other unclaimed or low-demand carbon-containing raw materials, such as unclaimed woodworking wastes, paper wastes, as well as residues and dust generated during the processing of combustible shale, etc. To prepare these materials in the form of finished products to use, it is recommended to apply the operation of briquetting. A number of technological solutions for the production of fuel briquettes from various types of unclaimed, at present, carbon-containing materials are proposed. Closed technologies with the involvement of coal waste and dust, allow for the production of products with high calorific value, and is an object for the implementation of sources with additional thermal energy in solving problems of reducing the environmental load on the territories adjacent to the fuel and energy complexes. Figures:

Fig. Process Flow Diagram Keywords

Unclaimed coal materials, Carbon-containing raw materials, Dust, Snapping, Briquetting, Fuel briquettes, Coal slimes, Wood waste, Extrusion, Oil shale.

References

1. Litvinenko V. & Meyer B., SpringerLink (Online service). Syngas Production: Status and Potential for Implementation in Russian Industry. Springer International Publishing, 2018, 128 p.

2. Dubovikov O.A., Brichkin V.N. & Loginov D.A. Study of the possible use of producer gas coal gasification as fuel. XVIII International Coal Preparation Congress. Saint-Petersburg, 2016, Vol. 1, pp. 593-599. doi: 10.1007/978-3-319-40943-6_91.

3. Dubovikov O.A. & Brichkin V.N. Napravleniya i perspektivy ispol'zovaniya nizkosortnogo tekhnologicheskogo topliva v proizvodstve glinozem [Directions and prospects for the use of low-grade process fuel in the production

of alumina]. Zapiski Gornogo instituta - Notes of the Mining Institute, 2016, Vol. 220, pp. 587-594. doi: 10.18454/PMI.2016.4.587.

4. Koptev V.Yu. & Kopteva. A.V. Improving Pit Vehicle Ecology Safety. Journal of Physics: Conference Series, 2018, Vol. 1015. doi: 10.1088/17426596/1015/5/052014

5. Elishevich A.T. Briketirovaniye poleznykh iskopayemykh: Uchebnik dlya vuzov [Mineral Briquetting: A Textbook for High Schools]. Moscow, Nedra Publ., 1989, 300 p.

6. Buravchuk N.I. & Guryanova O.V. Proizvodstvo toplivnykh briketov iz an-tratsitovoy melochi [Production of fuel briquettes from anthracite fines]. Khimiya tverdogo topliva - Solid fuel chemistry, 2014, Vol. 48(4), pp. 260-264.

7. Raju C.A.I., Nunela M., Prabhakar D. et al. Studies on development of fuel briquettes for household and industrial purpose. International Journal of Research in Engineering and Technology, 2014, Vol. 3(2), pp. 54-63.

8. Kuskov V.B., Kuskova Ya.V. & Sukhomlinov D.V. Legkovosplamenyayush-chiysya toplivnyy briket [Flammable fuel briquette]. Gornyi Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, 2013, No. 5, pp. 9-13.

9. Brand M.A., Jacinto R.C., Antunes R. et al. Production of briquettes as a tool to optimize the use of waste from rice cultivation and industrial processing. Renewable energy, 2017, Vol. 111, pp. 116-123.

10. Buravchuk N.I. & Guryanova O.V Technology for the Joint Briquetting of Waste Coal and Sawdust. Solid Fuel Chemistry, Vol. 52(5), 1 September 2018, pp. 308-312. doi: 10.3103/S0361521918050038.

11. Fazylov S.D., Nurkenov O.A., Mukashev A.B. et al. Briquetting of coal-slurry mixed with wood sawdust pellets. LBC 24.1 T44 Scientific committee. Kazakhstan, 2017, pp. 115.

12. Mikhailov A.V. Ugletorfyanyye kompozitsii dlya szhiganiya v kotel'nykh [Carboniferous compositions for combustion in boilers]. Zapiski Gornogo instituta - Notes of the Mining Institute, 2016, Vol. 220, pp. 538-545.

13. Yuryevich B.V. & Borisovich K.V. Production of fuel briquettes from carbon containing materials. XVIII International Coal Preparation Congress. Saint-Petersburg, 2016, pp. 701-705. doi: 10.1007/978-3-319-40943-6_109 .

14. Bazhin V.Yu. & Kuskov V.B. Ispol'zovaniye razlichnykh vidov uglerodsod-erzhashchego syr'ya dlya polucheniya teplovoy energii [The use of various types of carbon-containing raw materials for thermal energy]. Zapiski Gornogo instituta - Notes of the Mining Institute, 2016, Vol. 220, pp. 582-586.

15. Ozbakir O., Koltka S. & Sabah E. Modeling and optimization of fine coal beneficiation by hydrocyclone and multi-gravity separation to produce fine lignite clean coal. Particulate Science and Technology, 2017, Vol. 35(6), pp. 712-722.

16. Kuskov V.B. & Kuskova Ya.V. Segregatsionnoye razdeleniye ugol'nykh shlamov na kontsentratsionnykh stolakh [Segregation separation of coal slimes on concentration tables]. Gornyi Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, 2015, Special Issue, No. 19, pp. 230-235.

17. Aleksandrova T.N., Nikolaeva N.V. & Potemkin V.A. Beneficiation of carbonaceous rocks: New methods and materials. Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Prospects. 11th conference of the Russian-German Raw Materials. Germany, 2019, pp. 391-398; 11 th conference of the Russian-German Raw Materials, 2018, Code 220109.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.