CC BY
9УДК: 622.333.044
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА С БИОМАССОЙ Джолдошева Толгонай Джапаровна
к.т.н., доцент, Ошский технологический университет
Абдумомун уулу Самат преподаватель, Ошский технологический университет Алмазбек уулу Бекуул магистрант, Ошский государственный университет
Алибек уулу Субанбек магистрант, Ошский государственный университет
Сыдыков Темирлан магистрант, Ошский государственный университет https://doi.org/10.5281/zenodo. 7294108
Аннотация: Разработана технология брикетирования угольной мелочи со связующими из Эремуруса, Чертополоха и Тростника. Приведены результаты исследований прочностных и теплотворных характеристик полученных брикетов. Установлено, что использование порошка Эремуруса, Чертополоха и Тростника в качестве основного или дополнительного связующего повышает прочность и теплотворность брикетов.
Ключевые слова: технология брикетирования, угольный брикет, связующее, эремурус, чертополох, тростник, порошок, прочность, теплотворность.
UTILIZATION OF WASTE SOLID FUEL WITH BIOMASS
Abstract: Technology of briquetting coal powders with linkage by powder of Eremurus, Chertopolox and Reeds bentonyte are developed. Presented results of researches of the strength and calorific abilities of briquettes. Determined, that using Eremurus? Chertopolox and Reeds powder as main or supplementary linkage allowed increase of strength and calorific ability of briquettes.
Keywords: briquette technology, coal briquette, linkage, chertopolox, eremurus, reeds, powder, strength, calorific ability.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время резко повысился интерес к возобновляемым продуктам переработки биомассы, как перспективному сырью для получения угольных брикетов. Такое сырье содержит природные органические вещества, использование которых в качестве связующей добавки в угольные брикеты выгодно.
В природе существует много растений, в состав которых входят вещества, которые напрямую или переработкой можно использовать в качестве связующих веществ для различных целей. К таким растениям относится Эремурус - «ширяш» и чертополох «татарник».
Эремурус (лат. Erémurus) - род многолетних травянистых растений
подсемейства Асфоделовые (Asphodelaceae), семейства Ксанторреевые (Xanthorrhoeaceae).
Название эремурус происходит от греческих слов «eremos» (пустыня) и «ига» (хвост), вероятно, за длинные соцветия. Из корней эремуруса добывают технический клей. Из сухих корней делают порошок, который используется в качестве пластыря. Молодые корни можно есть в вареном виде. А вот листья съедобны только у некоторых видов. Все части растения могут служить для окрашивания натуральных волокон в желтый цвет.
Биология Эремуруса подробно изучена в работах [1,2].
Установлено, что основным веществом, составляющим клеящую основу в Эремурусе является декстрин -п(С 12Ш0О 10) - полисахарид «эремуран». На рис. 1 приведен фото корней эремуруса.
Рис.1. Корни Эремуруса узколистного.
Чертополох тоже содержит клеящие вещества и потенциально его можно использовать в качестве связующего для получения угольных брикетов.
Чертополох (татарник) - однолетнее травянистое растение высотой 20-70см, сильно ветвистое, липкое от железистого опущения. Корень- веретеновидный. Латинское название - Carduus nutans L. либо Silybum marianum, относится к семейству сложноцветных астровых (Asteraceae).
Аптечное название чертополоха: плоды расторопши. Название переводится как «пугающий чертей». Ещё растение называется: репей колючий, колючник, бодяк красноголовый, Марьин Татарник, синеголовка, колючник, молочный чертополох, татарник серебристый, чертогон, чертополох колючий, татарник колючий и др.
Существует примерно 120 разновидностей этого растения: чертополох морской, колючий, поникающий, курчавый, артишок (гигантский), чертополох Термера, молочный (расторопша пятнистая) и прочие [3-5].
Рис.2. Чертополох (бодяк) колючий (Carduus L.)
Семена расторопши содержат жирное масло (до 35 %), эфирное масло (0,08%), смолы, слизь, биогенные амины (тирамин, гистамин), флаваноноллигнаны (2,8-3,8%) -силибин, силидианин, таксифолин, силихристин; макроэлементы (мг/г) - калий - 9,2, кальций - 16,6, магний - 4,2, железо - 0,08; микроэлементы (мкг/г)- марганец - 0,1, медь -1,16, цинк - 0,71, хром - 0,15, селен - 22,9, йод - 0,09, бор - 22,4 и др. [5]
Масло расторопши пригодно и для технических целей - на Кавказе его использовали для освещения, малярных работ и прочих нужд.
Семена этого растения содержат до 35% масел.
Тростник обыкновенный (Phragmites communis) - прибрежное-водное травянистое растение из семейства Злаковых. Листья тростника содержат 15% сахара, до 50% крахмала, 5% белка, 32 % клетчатки, в листьях - 300-500 мг % аскорбиновой кислоты, 3 -5 мг % каротина. 18 % сахаров, в стеблях- 46 - 63.3% целлюлозы (C6H10O5)n [5].
Рис.3. Тростник обыкновенный
Процесс подготовки связующего из корней и стеблей Тростника аналогична процессу подготовки Эремуруса и Чертополоха [ 6 ].
Сначала, косят стебли тростника и собирают в снопы. Затем, тростник измельчаются и прессуются в небольшие брикеты с угольной мелочью. Такое топливо экологически более чисто, потому что при его сжигании выделяется гораздо меньше серы.
Процесс брикетирования угольной мелочи в данном случае состоит из нескольких этапов:
1. Измельчение угольной мелочи до требуемой дисперсности;
2. Отсеивание угольной мелочи;
3. Подготовка связующего из Тростника;
4. Смешивание связующего и угольной мелочи;
5. Брикетирование (прессование);
6. Сушка и хранение брикетов.
Процесс измельчения и отсеивания угольной мелочи описана нами в работах [6].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для экспериментов бралась угольная мелочь из двух месторождений, расположенных на юге Кыргызстана: Кожокеленский и Алайский. Их гранулометрический состав приведен в табл. 1.
Для брикетирования выбирали фракцию (0-1)мм, а остальную часть дополнительно измельчали на шаровой мельнице. Дальнейшие эксперименты по брикетированию проводились гранулометрическим составом (0-1)мм.
Таблица 1.
Гранулометрический состав углей
№ Месторождение Гранулометрический состав, % Всего, %
углей (0-1) мм (0-2) мм (0-3,5) мм (0-6) мм
1 Кожокелен 12,9 24,7 44,1 18,2 99,9
2 Алай 21,5 20,3 45,8 12,4 100,0
Результаты технического анализа указанных углей приведен в табл.2.
Таблица 2.
Результаты технического анализа углей
Месторождение Влажность W, % Зольность A, % Летучие вещества V, % Теплотворность кДж/кг
QB Он
1 Кожокелен 14,02 12,7 38,0 18,75 16,53
2 Алай 10,73 6,89 49,4 16,83 15,44
Эксперименты по получению брикетов из вышеуказанных углей с тростником тоже проводились аналогично с добавлением их в виде измельченного порошка.
Готовая шихта прессовалась в специальных пресс-формах при давлении 6 МПа. Готовые брикеты имели диаметр 50 мм и высоту 20 мм.
Внешний вид полученных брикетов приведены на рис.4.
Рис.4. Брикеты, полученные измельченным тростником с угольной мелочью и без них.
Рис.5. Блок-схема технологии получения угольных брикетов со связующими из продуктов переработки эремуруса, чертополоха и тростника с добавлением
бентонитовой глины.
В целом, блок-схема разработанной нами технологии получения угольных брикетов со связующими из тостника с добавлением бентонитовой глины приведена на рис.5.
Зависимость прочности брикетов от концентрации связующего показана на рис. 6.
1 50 4=5
4=0
3=5
3=0
2.5
2.0
»* -
•
/ • * - Алиалык ■ -tarn
Л
16
10 24 С,%
Рис. 6. Зависимость прочности брикетов от концентрации тростника.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Эксперименты показали, что с повышением концентрации эмульсии эремуруса, чертополоха и тростника прочность брикетов несколько повышаются.
Также, из рис.6 видно, что кривая прочности с эремурусом несколько выше кривой с чертополохом и тростника, так как в порошке эремуруса содержится больше декстрина-клея, чем в муке чертополоха и в порошке тростника. Брикеты, полученные из тростника менее прочны, так как тростник содержит в составе более количество клетчаток, которые способствуют их пористость.
Более прочные брикеты получаются из углей Кожокеленского месторождения. Это, наверное, зависит от петрографического состава углей. В углях Кожокеленского месторождения превалируют лейптиниты, которые содержат смолистые вещества и склонны к спеканию.
На рис. 7 показана зависимость теплотворности брикетов от содержания эмульсии эремуруса, чертополоха и тростника в шихте. При использовании эмульсии в качестве связующего теплотворность брикетов возрастает на 18-20% по сравнению с теплотворностью брикетов с неорганическими связующими (бентонитовая глина).
Рис. 7. Зависимость теплотворности брикетов из углей Алайского и Кожокеленского месторождений от концентрации эмульсии эремуруса, чертополоха и тростника.
Ы
Ы 21
?
О 20
19
1S
17
16
* *
« > *
*
* • -Кожокелен * - Ашалык
0 4 3 12 16 20 24
С,%
Рис. 7. Зависимость теплотворности брикетов от концентрации тростника.
обсуждение
Как видно из рис. 7, с увеличением концентрации связующего - эмульсии эремуруса и чертополоха, теплотворность брикетов линейно возрастает. Для брикетов, полученных из порошка тростника теплотворность, тоже повышается. Этому способствует возрастание количества органического (горючего) вещества - эремуруса, чертополоха ли же тростника в составе брикета.
При увеличении концентрации негорючего компонента - бентонитовой глины - по существу негорючего балласта - теплотворность брикетов снижается.
Как показали наши эксперименты, эмульсия Эремуруса и Чертополоха, а также порошок тростника как органическое связующее вещество выгодно.
Чертополох и тростник распространены широко близ жилья и водоемов, у дорог на полях в посевах и как сорное растение используются меры борьбы уничтожения их: зяблевой вспашкой, лущением стерней и гербицидами.
Однако, сбор и использование чертополоха и тростника в качестве связующего разрешит проблемы посевных культур и улучшит экологию. ВЫВОДЫ
1. Разработана технология получения брикетов с эмульсией эремуруса и чертополоха и порошком тростника.
2. Продукты переработки биомассы эремуруса, чертополоха и тростника могут быть использованы в качестве связующего при брикетировании угольной мелочи.
3. Теплотворность и механическая прочность брикетов, полученных с помощью эремуруса, чертополоха и тростника больше, чем у брикетов, полученных с помощью неорганического связующего - бентонита.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Хохряков А. П., Эремурусы и их культура, М., 1965.
2. Гулюк Н.Г. и др. Крахмал и крахмалопродукты. М.; Агропромиздат,1985 г.-238 с.
3. Васильченко И.Т., Пидотти О.А. Определитель сорных растений районов орошаемого земледелия. Л.: Колос, 1975. 375 с.
4. Флора Ленинградской области. Т. 4. /Ред. Шишкин Б.К. Л.: ЛГУ, 1965. 360 с.
5. Флора СССР. Т. 26. /Ред. Бобров Е.Г., Черепанов С.К. М.-Л.: АН СССР, 1963. 656 с.
6. Исманжанов А.И. и др. Разработка технологии брикетирования угольной мелочи с помощью продуктов переработки чертополоха и эремуруса [Текст]/Исманжанов А.И., Джолдошева Т.Дж./Науковш вюникНУБШУ Украши. Серия:Техшка та енергетика АПК. 2016.№256. С. 37-45.
