CC BY
204
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 622.648.24
А.В. Папин, А.Н. Заостровский, Г.А. Солодов, В.И. Мурко, С. И. Жеребцов
ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ГУМАТА НАТРИЯ КАК РЕАГЕНТА-ПЛАСТИФИКАТОРА ДЛЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ
Применение гуматов (соли гуминовых кислот) в технологии производства водоугольных топлив представляет интерес в связи с тем, что гуматы (гумат натрия, кальция и т.п.) являются универсальными регентами-
пластификаторами, со стабилизирующим и "разжижающим" действием, способствующие
получению высококонцентрированных суспензий (60 % и более твёрдой фазы).
Кроме того, использование гумата натрия в технологии водоугольных суспензий выгодно и с экологической точки зрения, так как при наличии в топливе натриевых, кальциевых или магниевых солей гуминовых кислот, в начальный период горения происходит распад гу-матов с образованием окисей металлов, которые активно реагируют с окислами серы, образующимися при сгорании пирита и сернистых органических соединений.
При благоприятных количественных соотношениях в топливе гуматов и горючих сернистых соединений выделение окислов серы с дымовыми газами может отсутствовать даже при высоком содержании в угле горючих сернистых веществ [1].
Для производства водоугольных топлив в качестве твердой фазы могут использоваться различные твердые го -рючие ископаемые, однако предпочтение отдается угольным шламам - отходам гидродобычи угля и обогатительных фабрик. В первую очередь это связано с низкой их стоимостью, а также экологическим
эффектом - утилизацией угле-отходов, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду. Вовлечение углеотходов в производство позволяет повысить экономию предприятий путем пополнения сортов сырь-
евой базы и использование уже добытого угля в виде шлама подготовленного к использованию.
Технология сжигания водоугольной суспензии позволяет получать золу с универсальны-
1- склад исходного угля (торфа); 2- бункер с щелочью; 3- емкость с водой; 4- дробилка; 5- реактор; 6- центрифуга; 7- сборник гумата
натрия
время, сут
Рис. 2. Зависимость слоя дисперсной фазы от времени (суспензии с добавками гумата натрия различного количества): 1 -0,5 % к массе угля; 2 - 1,0 % к массе угля; 3 - 2,0 % к массе
угля
64 А.В. Папин, А.Н. Заостровский, Г.А. Солодов, В.И. Мурко, С. И. Жеребцов
: =-_ЧЧ= = ■•Vі ш СУ ■- ".V ■ і"
-О-
ш2Гт ™ ш « ■_» -9
і 2 3
Рис. 3. Характеристика стабильности водоугольных суспензий 1 - нестабильные с жёстким осадком (без гумата натрия); 2 -нестабильные с рыхлым осадком (0,5% гумата натрия); 3 - стабильные (1% гумата натрия).
П ОДГОТОБ ленный угольный пшам
1 4 5
<5 СО мкм на
щекояую
лппБтпплг
8
ВУС к потребителям
Рис. 4. Принципиальная технологическая схема получения водоугольных суспензий из обогащенных методом масляной агломерации угольных шламов:
1, 3 - ленточный конвейер; 2 - классификатор угольного шлама; 4 - дозировочный бак воды; 5 - склад реагента-пластификатора; 6 - шаровая мельница; 7 - классификатор водоугольной суспензии; 8 - сборник-накопитель продукта
Таблица 1
Данные технического анализа
Наименование угля (торфа) Влажность, % масс. Зольность, % масс.
Угольный шлам марки СС, после обогащения методом масляной агломерации 12,4 8,4
Бурый уголь 12,0 10,5
Каменный уголь СС (окисленный в пластах) 8,2 22,5
ми свойствами без недожога, которая может использоваться в производстве строительных материалов и различных вариантах технологических схем извлечения редких и ценных элементов, без дополнительной специальной пробоподготовки.
Эффективность действия гуминовых добавок вызвана их физико-химическими свойствами, особенностью их строения, состоящего из углеводородных, ароматических, карбоксильных, гидроксильных и д.р. фрагментов.
Основой гуминовых добавок являются гуминовые кислоты - смесь ароматических высокомолекулярных кислот, отличающихся по массе, структурная единица которых состоит из ароматических ядер, включающих боковые цепи с различными функциональными группами в ядрах и боковых цепях.
Разжижающий эффект добавок на основе гуминовых веществ достигается за счет перехода гуминовых кислот в водорастворимое состояние, где они в максимальной степени гидро-филизируют поверхность
угольных частиц, устраняя коагуляционные центры [2].
В качестве исходной твердой фазы был взят угольный шлам марки СС, обогащенный методом масляной агломерации. Гумат натрия (реагент-пластификатор) получали из
бурого угля Канско-Ачинского бассейна окисленного в пластах каменного угля марки СС разреза "Черниговец". Данные технического анализа исходных углей приведены в табл. 1.
Использование метода масляной агломерации позволяет получать угольные концентраты с низким содержанием зольности [3]. В качестве связующего реагента использовались отходы коксохимического производства.
На эффективность действия реагента-пластификатора гума-та натрия оказывают разные факторы, однако, преобладаю-
щим является содержание гу-миновых кислот в исходном угле.
Выход гуминовых кислот из торфа и бурых углей производили по ГОСТ 9517-76 и приведен в табл. 2.
Выход гуминовых кислот превышает 10% масс., что экономически и технологически приемлемо, так как твердые горючие ископаемые с извлечением менее 10%мас. гуминовых веществ считаются непригод-
Таблица 2
Выход гуминовых кислот по ГОСТ 9517-76
Марка угля (торфа) Выход гуминовых кислот на органическую массу угля %
Бурый уголь 36,0
Каменный уголь (окисленный) 21,0
ными для получения гуминовых препаратов [4].
Принципиальная технологическая схема получения гу-минового реагента может быть следующей (рис. 1).
Водоугольное топливо готовили в шаровой мельнице в одностадийном помоле. Применение в качестве стабилизатора гуминового препарата (гумата натрия) позволило получить стабильную водоугольную суспензию с практически не изменяющимися во времени реологическими характеристиками.
Стабильность водоугольных суспензий была максимальной при использовании от 1,0% гумата натрия к массе угля (рис. 2).
Добавление больше 2,0 % гуматов натрия существенного влияния на стабильность не ока-
зывало.
О стабильности водоугольных суспензий судили по высоте слоя осаждающейся дисперсной фазы и изменении технологических характеристик с течением времени. Снижение высоты слоя твердой фазы свидетельствовало о дестабилизации дисперсной системы, что вело к постепенному осаждению и сгущению угольных частиц (рис. 3).
На основе проведенных исследований и экспериментальных данных можно представить
принципиальную технологическую схему получения высококонцентрированных водоугольных суспензий из угольных шламов (рис. 4).
Проведенные исследования показывают возможность разработки технологического процесса утилизации угольных шламов Кузнецкого бассейна в виде высококонцентрированных водоугольных суспензий с применением гуматов натрия как реагентов-пластификаторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Титов Н.Г., Бороздина Л.А. К вопросу о борьбе с загрязнением воздуха сернистым газом в результате сжигания сернистых углей // Реф. сборник законч. научно-исследовательских работ ИГИ, Москва, 1968. - С.10.
2. Папин А.В., Солодов Г.А. , Заостровский А.Н., Папина Т.А. Процесс формирования структуры высококонцентрированных водоугольных суспензий приготовленных из обогащенных угольных шламов методом масляной агломерации // Вестн. КузГТУ. 2003. № 4. С. 96-99.
3. Мурко В.И., Заостровский А.Н., Клейн М.С., Папина Т.А. Повышение качества угля для приготовления водоугольного топлива // Материалы Международной научно-практической конф. “Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности”, Кемерово, 2002. - С. 84.
4. Роде В.В., Рыжков О.Г. Гуминовые препараты из бурых углей месторождений России // Химия твердого топлива. 1994. № 6. С. 43-49.
□ Авторы статьи:
Папин Андрей Владимирович
- канд. техн. наук, мл. науч. сотр. Института угля и угле-химии СО РАН
Заостровский Анатолий Николаевич
- канд. техн. наук, доц. кафедры химической технологии твёрдого топлива и экологии, ст. науч. сотр. ИУУ СО РАН
Солодов Геннадий Афанасьевич
- докт. техн. наук, проф., зав. каф. химической технологии твёрдого топлива и экологии
Мурко Василий Иванович
- докт. техн. наук, директор ФГУП "НПЦ "Экотехника"
Жеребцов Сергей Игоревич
- канд. хим. наук, зав. лабораторией углехимического мониторинга ИУУ СО РАН
УДК 661.183
Г.П. Хохлова, Н.Ю. Шишлянникова, С.И. Жеребцов, О.В. Смотрина
ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ ИЗ БУРЫХ УГЛЕЙ И ТОРФА ПОСЛЕ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОСКОВ И СМОЛ
Использование в энергетике форм каменных углей низких самое можно сказать и о торфе.
низкосортных бурых углей, стадий метаморфизма представ- В то же время наличие в этих
окисленных и выветрившихся ляется нерациональным. То же ископаемых широкого спектра
