Utilizarea deșeurilor de preparare a cărbunelui prin brichetarea nămolului

Introducere

În ceea ce privește rezervele geologice, principala materie primă energetică din Ucraina este cărbunele, ale cărui rezerve sunt de aproximativ 120 de miliarde de tone, inclusiv cele explorate - aproximativ 50 de miliarde de tone, conform diverselor estimări până la 300-400 de ani. În Ucraina, ponderea rezervelor de cărbune în balanța combustibilului și energiei este de 94,5%, respectiv, petrol - 2% și gaze - 3,6%. []

Fig 1. - Structura chimică a cărbunelui brun

Dezvoltarea economiei ucrainene este asociată cu intensificarea consumului de energie, principalul căruia, în absența unei industrie proprie dezvoltate de gaz și petrol, cărbunele devine necontestat. Este posibil să-și mărească producția doar printr-o reconstrucție radicală și construcția de noi mine de cărbune, mine, la rândul său, acest lucru necesită un timp îndelungat și investiții mari de capital.

Una dintre modalitățile de rezolvare a acestei probleme este extinderea utilizării cărbunelui brun în centralele termice mari și mici, ceea ce va contribui într-o anumită măsură la stabilizarea bilanțului de combustibil și energie al țării și la crearea unei rezerve de timp pentru dezvoltarea industria cărbunelui.

Cum decurge procesul de piroliză a cărbunelui?

După cum am menționat mai devreme, procesul de piroliză a cărbunelui se bazează pe încălzirea cărbunilor la o anumită temperatură fără acces la oxigen pentru a-l distruge termic. În timpul acestui proces, au loc următoarele grupe de reacții chimice:

Depolimerizarea masei organice a carbunelui cu formarea de molecule organice cu greutate moleculara mai mica
Reacții secundare de transformare a produselor formate în procesul de piroliză, inclusiv:
- condensare
- polimerizare
- aromatizare
- alchilare

Ambele grupuri de reacții chimice se desfășoară atât secvențial, cât și în paralel. Rezultatul final al totalității acestor transformări termochimice este formarea de produse lichide, gazoase și solide.

De menționat că piroliza cărbunelui se realizează în diferite intervale de temperatură. Alegerea temperaturii de piroliză depinde de tipul de produse care urmează să fie obținute în final. Piroliza la temperatură joasă (sau semi-cocsificarea) se realizează de obicei la 500 - 600 de grade Celsius, iar piroliza la temperatură înaltă (sau, cum se mai spune, cocsificarea) se realizează la 900 - 1100 de grade Celsius.

Principalele produse din cărbune

Cele mai conservatoare estimări sugerează că există 600 de articole de produse din cărbune.Oamenii de știință au dezvoltat diverse metode pentru obținerea produselor de prelucrare a cărbunelui. Metoda de prelucrare depinde de produsul final dorit. De exemplu, pentru a obține produse pure, astfel de produse primare ale procesării cărbunelui - gaz de cocs, amoniac, toluen, benzen - folosesc uleiuri lichide de spălare. În dispozitivele speciale, produsele sunt sigilate și protejate de distrugerea prematură. Procesele de prelucrare primară implică și metoda de cocsificare, în care cărbunele este încălzit la o temperatură de + 1000 ° C cu acces complet blocat la oxigen.La sfârșitul tuturor procedurilor necesare, orice produs primar este curățat suplimentar. Principalele produse de prelucrare a cărbunelui:

naftalină
fenol
hidrocarbură
alcool salicilic
conduce
vanadiu
germaniu
zinc.

Fără toate aceste produse, viața noastră ar fi mult mai grea. Luați industria cosmetică, de exemplu, este zona cea mai utilă pentru ca oamenii să folosească produse de prelucrare a cărbunelui. Un astfel de produs de prelucrare a cărbunelui precum zincul este utilizat pe scară largă pentru a trata pielea grasă și acneea. Zincul, precum și sulful, se adaugă la creme, seruri, măști, loțiuni și tonice.Sulful elimina inflamatia existenta, iar zincul previne dezvoltarea de noi inflamatii.In plus, unguentele terapeutice pe baza de plumb si zinc sunt folosite pentru tratarea arsurilor si leziunilor. Un asistent ideal pentru psoriazis este același zinc, precum și produsele de argilă de cărbune. Cărbunele este o materie primă pentru crearea unor adsorbanți excelente care sunt utilizați în medicină pentru a trata bolile intestinelor și stomacului. Sorbenții, care conțin zinc, sunt utilizați pentru a trata mătreața și seboreea uleioasă.Ca urmare a unui proces precum hidrogenarea, combustibilul lichid este obținut din cărbune la întreprinderi. Iar produsele de ardere care rămân după acest proces sunt o materie primă ideală pentru o varietate de materiale de construcție cu proprietăți refractare. De exemplu, așa se creează ceramica.

Direcția de utilizare	Mărci, grupuri și subgrupuri
1. Tehnologic
1.1. Strat cocsificare	Toate grupurile și subgrupele de mărci: DG, G, GZhO, GZh, Zh, KZh, K, KO, KSN, KS, OS, TS, SS
1.2. Procese speciale de pre-cocsificare	Toți cărbunii utilizați pentru cocsificarea stratificată, precum și clasele T și D (subgrupa DV)
1.3. Producția de gaz de producător în generatoare de gaz de tip staționar:
gaz mixt	Mărci KS, SS, grupuri: ZB, 1GZhO, subgrupuri - DHF, TSV, 1TV
apă gazoasă	Grupa 2T, precum și antracitul
1.4. Producerea combustibililor lichizi sintetici	Marca GZh, grupuri: 1B, 2G, subgrupuri - 2BV, ZBV, DV, DGV, 1GV
1.5. semicarbonizare	Brand DG, grupuri: 1B, 1G, subgrupuri - 2BV, ZBV, DV
1.6. Producția de umplutură carbonoasă (termoantracit) pentru produse cu electrozi și cocs de turnătorie	Grupele 2L, ZA, subgrupele - 2TF și 1AF
1.7. Producția de carbură de calciu, electrocorindon	Toate antracitele, precum și un subgrup de 2TF
2. Energie
2.1. Arderea pulverizată și stratificată în centralele staționare de cazane	Greutăți cărbunii bruni și atraciții, precum și cărbunii tari neutilizați pentru cocsificare. Antracitul nu este folosit pentru arderea stratului de flare
2.2. Arderea în cuptoare cu reverberație	Marca DG, grupa i - 1G, 1SS, 2SS
2.3. Arderea în instalații mobile de căldură și utilizare pentru nevoi comunale și casnice	Clasele D, DG, G, SS, T, A, cărbune brun, antracit și cărbune nu sunt utilizate pentru cocsificare
3. Productie de materiale de constructii
3.1. Lămâie verde	Marcajele D, DG, SS, A, grupele 2B și ZB; clasele GZh, K și grupele 2G, 2Zh nu sunt utilizate pentru cocsificare
3.2. Ciment	Clasele B, DG, SS, TS, T, L, subgrupa DV și clasele KS, KSN, grupele 27, 1GZhO nu sunt utilizate pentru cocsificare
3.3. Cărămidă	Cărbuni nu sunt folosiți pentru cocsificare
4. Alte productii
4.1. Adsorbanți de carbon	Subgrupuri: DV, 1GV, 1GZhOV, 2GZhOV
4.2. carbuni activi	Grupul ZSS, subgrupul 2TF
4.3. Aglomerare de minereu	Subgrupuri: 2TF, 1AB, 1AF, 2AB, ZAV

Extracția cărbunelui

Oamenii au înțeles de mult cât de important și de indispensabil, iar utilizarea acestuia a fost capabilă să evalueze și să se adapteze la o asemenea scară relativ recent. Dezvoltarea pe scară largă a zăcămintelor de cărbune a început abia în secolele XVI-XVII. în Anglia, iar materialul extras era folosit în special pentru topirea fontei, necesară pentru fabricarea tunurilor. Dar producția sa conform standardelor actuale a fost atât de nesemnificativă încât nu poate fi numită industrială.

Exploatarea la scară largă a început abia spre mijlocul secolului al XIX-lea, când cărbunele a devenit indispensabil industrializării în curs de dezvoltare. Folosirea lui, însă, la acea vreme era limitată exclusiv la incinerare. Sute de mii de mine funcționează acum în întreaga lume, producând mai mult pe zi decât în câțiva ani în secolul al XIX-lea.

Îmbogățirea gravitațională

Metoda gravitațională de îmbogățire a cărbunelui se bazează pe densitatea și viteza diferită de mișcare în aer sau apă.

Așa-numitul proces de îmbogățire umedă poate fi realizat pe mese de concentrare, în medii grele, jgheaburi de spălat, hidrocicloane sau prin jigging pe mașini speciale.

Jgheabul de spălat este un jgheab plat cu laturi joase, care este așezat într-o pantă ușoară.Pasta trece prin aparat, particulele de cărbune sedimentate sunt eliberate prin camera de descărcare a jgheabului. Acum astfel de dispozitive sunt folosite foarte rar din cauza productivității scăzute.

Tabelele de concentrare sunt mai potrivite pentru a beneficia de cărbuni de cocsificare cu conținut ridicat de sulf și de pirita - tipuri de cărbune care nu sunt tipice pentru Rusia, prin urmare, practic nu sunt utilizate în țara noastră.

Dar mașinile de jigging au devenit larg răspândite. Ele separă amestecul de cărbune în particule cu densități diferite, cu ajutorul fluxurilor de apă ascendente și descrescătoare care se deplasează în ele cu viteze diferite. Jigging-ul este folosit atât pentru cărbuni mici (12-0,5 mm), cât și pentru cei mari (10-12 mm).

Această metodă de îmbogățire este mai eficientă decât alte metode umede, cu excepția îmbogățirii în lichide grele.

Lichidele grele sunt soluții apoase de săruri anorganice și suspensii minerale. Densitatea lor este mai mare decât densitatea cărbunelui, dar în același timp mai mică decât densitatea rocii primare. Prin urmare, cărbunele, odată într-o soluție sau suspensie, plutește la suprafață, iar excesul de materiale se scufundă.

Concentratele obținute ca urmare a îmbogățirii umede conțin multă apă, prin urmare, sunt supuse neapărat la deshidratare.

Beneficiul uscat separă cărbunele în aer folosind alte echipamente, cum ar fi tăvi uscate, separatoare pneumatice sau mașini.

Materialul este alimentat pe suprafața de lucru a echipamentului și
sortate sub acţiunea unui flux de aer ascendent sau pulsatoriu cu
agitare paralelă. Boabe de cărbune în funcție de densitate și finețe
separate prin deplasarea în direcții diferite.

Datorită îmbogățirii, cărbunele din masa de rocă primară se transformă într-un concentrat primar, rocile rămase devin deșeuri.

Hidrotransportul cărbunelui starea problemei

Transportul hidraulic al materialelor solide în vrac a fost dezvoltat în a doua jumătate a secolului XX. În prezent, transportul prin conducte de petrol, gaze naturale și produse petroliere a devenit larg răspândit. Cu ajutorul principalelor sisteme de hidrotransport, sunt mutate minerale și materiale de construcție, deșeuri industriale și materii prime chimice.

Există două tehnologii fundamental diferite pentru transportul hidraulic al cărbunelui.

Prima tehnologie este transportul în suspensie cu o concentrație de masă de C = 50%, urmată de deshidratare la terminalul receptor. Cărbunele este zdrobit până la o dimensiune de particule de 0-1 (3-6) mm și amestecat cu apă (raportul dintre lichid și solid este de 1: 1).

Una dintre primele din lume este principala conductă de cărbune a minei Black Mesa (Arizona, SUA), lungime de 439 km și cu o capacitate de 5,8 milioane tone/an. În 1964, compania energetică Peabody Energy a semnat un contract cu triburile Navajo și TAPI pentru a-și folosi resursele de apă pentru a crea nămol și a-l transporta la centrala termică Mohavi de 790 MW.

Procesul a necesitat cantități mari de apă, ceea ce a provocat o criză ecologică în aceste zone. Sub presiunea mișcărilor sociale și etno-religioase, conducta de cărbune, în ciuda adecvării sale tehnologice și a eficienței economice, a fost oprită la 31 decembrie 2005. p>

La instalația de deshidratare a conductei de cărbune Black Mesa, întreaga masă de celuloză a fost încălzită la 70 ° C, apoi deshidratată în centrifuge cu diametrul rotorului de 1000 mm și o viteză de rotație de 1000 min. Turta cu un conținut de umiditate de 20% a fost supusă uscării termice în uscătoare de moară. Încălzirea pulpei înainte de centrifugare a redus conținutul de umiditate al turtei de la 28 la 20%. Centrifugă, care a reprezentat 6,5% din cărbune, sau ars sub formă de VVVS, sau depozitat într-un rezervor de nămol. Din cauza dificultății de obținere a HVVS în primii ani de funcționare a conductei de cărbune, o mare cantitate din faza solidă a concentratului a fost colectată în groapa de nămol, ceea ce reprezenta un pericol pentru mediu. P>

A doua tehnologie de transport hidraulic al cărbunelui este sub formă de suspensii apă-cărbune foarte concentrate (HVVS). [] La terminalul de recepție, VVVS este utilizat ca combustibil apă-cărbune (VUT). P>

Metoda clasică de preparare a BBVS constă din trei etape principale (Fig. 1.4):

Zdrobirea cărbunelui de exploatare până la o finețe de 10 .. 20 mm;
Măcinarea umedă a cărbunelui (în prezența apei și a plastifianților) până la 0,1-0,2 mm;
Omogenizare, depozitare, transport.

Orez. 1.4 - Schema de pregătire a VUT

Pentru măcinare se folosesc mori cu tambur cu bile sau tije cu un set special de corpuri de măcinare, care asigură compoziția granulometrică binară dorită a fazei de cărbune. Această etapă este cea cheie în prepararea CWF, deoarece determină caracteristicile ulterioare ale CWF (compoziție granulometrică, vâscozitate, stabilitate etc.). În plus, această etapă este de obicei cea mai consumatoare de energie.

În etapa de măcinare umedă, în compoziția CWF pot fi incluși diverși aditivi, care sunt necesari pentru a crește stabilitatea statică a CWF, a reduce vâscozitatea și altele.

Alte metode de reciclare

Pentru a înțelege de ce petrolul este mai bun decât cărbunele, trebuie să vă dați seama la ce alte tratamente sunt supuși. Uleiul este procesat prin cracare, adică prin transformarea termocatalitică a părților sale. Craparea poate fi unul dintre următoarele tipuri:

Termic. În acest caz, se realizează scindarea hidrocarburilor sub influența temperaturilor ridicate.
catalitic. Se efectuează la temperatură ridicată, dar se adaugă și un catalizator, datorită căruia puteți controla procesul, precum și să-l conduceți într-o anumită direcție.

Dacă vorbim despre cum uleiul este mai bun decât cărbunele, atunci trebuie spus că în procesul de cracare se formează substanțe organice care sunt utilizate pe scară largă în sinteza industrială.

Soiuri de cărbune tare

Depozitele de cărbune pot atinge o adâncime de câțiva kilometri, mergând în grosimea pământului, dar nu întotdeauna și nu peste tot, deoarece este eterogen atât ca conținut, cât și ca aspect.

Există 3 tipuri principale de această fosilă: antracitul, cărbunele brun și turba, care seamănă foarte mult cu cărbunele.

Antracitul este cea mai veche formațiune de acest fel de pe planetă, vârsta medie a acestei specii este de 280.000.000 de ani. Este foarte dur, are o densitate mare, iar conținutul său de carbon este de 96-98%.

Duritatea și densitatea sunt relativ scăzute, la fel ca și conținutul de carbon din ele. Are o structură instabilă, liberă și este, de asemenea, suprasaturată cu apă, al cărei conținut în ea poate ajunge până la 20%.

Turba este, de asemenea, clasificată ca un tip de cărbune, dar încă neformat, deci nu are nimic de-a face cu cărbunele.

Prepararea cărbunelui

Minerii transportă roca extrasă în cariera sau în mină către echipamente speciale, care o livrează la uzina de exploatare și prelucrare. Acolo, masa de rocă trece de stadiul inițial de îmbogățire - pregătire.

Roca primară este sortată în clase în funcție de dimensiunea pieselor și de prezența incluziunilor minerale. Sarcina principală este identificarea componentelor care conțin carbon.

Pentru a separa fracțiile de cărbune ale GOF, procedurile de cernere și zdrobire sunt efectuate pe echipamente speciale.

Ecran pentru îmbogățirea cărbunelui. Foto: 150tonn.ru

În primul rând, roca este încărcată în ecrane - dispozitive sub formă de una sau mai multe cutii cu site sau site cu găuri calibrate. Bucățile de rocă sunt cernete și apoi sortate în fracții în clasificatoare.

Toate clasificatoarele funcționează aproximativ după aceeași schemă: pulpa (un amestec de cărbune și lichid) curge continuu într-un vas umplut cu apă. Particulele mari de cărbune se depun rapid pe fundul vasului, iar cele mici „pleacă” împreună cu pulpa prin pragul de scurgere.

Apoi roca sortată este zdrobită la dimensiunea necesară folosind concasoare.

Clasificarea standard a dimensiunii cărbunelui include următoarele tipuri: placă (mai mult de 100 mm), mare (50-100 mm), nuc (26-50 mm), mică (13-25 mm), semințe (6-13 mm) , fin (sub 6 mm). Există și așa-numitul cărbune obișnuit, care are dimensiuni nelimitate.

Produse de cocsificare de cărbune

Cărbunele de cocsificare este cărbunele care, prin cocsificare industrială, face posibilă obținerea de cocs, care are valoare tehnică. În procesul de cocsificare, compoziția lor tehnică, capacitatea de cocsificare, capacitatea de sinterizare și alte caracteristici sunt în mod necesar luate în considerare. Cum decurge procesul de cocsificare a cărbunelui? Cocsificarea este un proces tehnologic care are etape specifice:

prepararea pentru cocsificare. În această etapă, cărbunele este zdrobit și amestecat pentru a forma o încărcătură (amestec pentru cocsificare)
cocsificabil. Acest proces se desfășoară în camerele unui cuptor de cocs folosind încălzirea cu gaz. Amestecul este plasat într-un cuptor de cocs, unde încălzirea se efectuează timp de 15 ore la o temperatură de aproximativ 1000 °C.
formarea unui „tort de cola”.

Cocsificarea este un set de procese care au loc în cărbune atunci când este încălzit. În același timp, dintr-o tonă de încărcătură uscată se obțin aproximativ 650-750 kg de cocs. Este folosit în metalurgie, folosit ca reactiv și combustibil în unele ramuri ale industriei chimice. În plus, din ea se creează carbură de calciu. Caracteristicile calitative ale cocsului sunt inflamabilitatea și reactivitatea. Principalele produse de cocsificare de cărbune, pe lângă cocs în sine:

gaz cocs. Dintr-o tonă de cărbune uscat se obțin aproximativ 310-340 mc. Compoziția calitativă și cantitativă a gazului cuptorului de cocs determină temperatura de cocsificare. Gazul direct din cuptorul de cocs iese din camera de cocs, care conține produse gazoase, vapori de gudron de cărbune, benzen brut și apă. Dacă îndepărtați rășina, benzenul brut, apa și amoniacul din ea, se formează gazul de cocs invers. Acesta este cel care este folosit ca materie primă pentru sinteza chimică. Astăzi, acest gaz este folosit ca combustibil în uzinele metalurgice, în utilitățile publice și ca materie primă chimică.
Gudronul de cărbune este un lichid vâscos negru-maro care conține aproximativ 300 de substanțe diferite. Cele mai valoroase componente ale acestei rășini sunt compușii aromatici și heterociclici: benzen, toluen, xilen, fenol, naftalenă. Cantitatea de rășină ajunge la 3-4% din masa gazului de cocsificare. Din gudronul de cărbune se obțin aproximativ 60 de produse diferite. Aceste substanțe sunt materii prime pentru producția de coloranți, fibre chimice, materiale plastice.
benzenul brut este un amestec în care sunt prezente disulfură de carbon, benzen, toluen, xilen. Randamentul benzenului brut atinge doar 1,1% din masa cărbunelui. În procesul de distilare, hidrocarburile aromatice individuale și amestecurile de hidrocarburi sunt izolate din benzenul brut.
concentratul de substanțe chimice (aromatice) (benzen și omologii săi) este conceput pentru a crea produse pure care sunt utilizate în industria chimică, pentru producția de materiale plastice, solvenți, coloranți
apa de gudron este o soluție apoasă slab concentrată de amoniac și săruri de amoniu, în care există un amestec de fenol, baze piridinice și alte produse. Amoniacul este eliberat din apa de gudron în timpul procesării, care, împreună cu amoniacul din gazul de cocs, este folosit pentru a produce sulfat de amoniu și apă concentrată de amoniac.

	Convenții	Limitele dimensiunii piesei

Soiuri

mare (pumn)




Combinate și eliminări
Mare cu placa
Nuca cu mare
nuc mic
sămânță cu mici
Sămânță cu un bulgăre
Mic cu semințe și shtyb
Nucă cu mic, sămânță și ciot

Lista surselor

Smirnov V. O., Sergeev P. V., Biletsky V. S. Tehnologia de îmbogățire vugillya. Ajutor șef. - Donețk: Skhidny vydavnichiy dіm, - 2011. - 476 p.
Chun - Zhu Li. Advances in the Science of Victorian Brown Coal - Book, 2004. - 459p.
Saranchuk V.I., Ilyashov M.O., Oshovsky V.V., Biletsky V.S. Fundamentele chimiei și fizicii copalinelor combustibile. (Piduchnik cu ștampila de semnătură a Ministerului Învățământului Superior). - Donețk: Skhidny vydavnichiy dіm, 2008. - 640 p.
Svitly Yu.G., Biletsky V.S. Transport hidraulic (monografie).- Donețk: Skhіdniy vydavnichiy dіm, filiala Donețk a NTSH, „Colectivul de redacție al enciclopediei”, 2009. - 436 p.
Enciclopedie de mână mică. v.1,2 / Ed. V. S. Biletsky. - Donețk: „Donbas”, 2004, 2007.
Lipovich V.G., Kalabin G.A., Kalechits I.V. Chimie și prelucrare a cărbunelui - Moscova: Chimie, 1988. - 336 p.
Chistiakov A.N. Manual de chimie și tehnologie a combustibililor fosili solizi. - Sankt Petersburg: editura. Compania de sinteză. - 1996. - 363 p.
Svyatec I.E., Agroskin A.A. Cărbuni bruni ca materie primă tehnologică. - M., Nedra, 1976. - 223 p.
Hodakov G.S., Gorlov E.G., Golovin G.S. Producția și transportul prin conducte apă-combustibil în suspensie// Chimia combustibilului solid. - 2006. - Nr. 4. - S. 22-39
Krut O.A. - Kiev: Nauk. Dumka, 2002. - 172 p.
Trainis V.V. Principalele conducte din SUA // Cărbune. - 1978 - Nr. 11, p. 74-77.
Biletsky V.S., Sergeev P.V., Papushin Yu.L. Teoria și practica agregării selective de petrol a lui Vugill. Donețk: MCP Gran, 1996. - 264 p.
Gordeev G.P., Fedotova V.M. Despre conținutul critic de umiditate al cărbunelui brun// Chimia combustibililor solizi. - 1989. - Nr. 6. – 76-78 p.
Elishevich A.T., Ogloblin N.D., Beletsky V.S., Papushin Yu.L. Îmbogățirea cărbunilor ultrafini. - Donețk, Donbas, 1986. - 64 p.
Tamko V.O., Biletsky V.S., Shendrik T., Krasіlov O.O. Injectarea detalierii mecanice a vugului maro al familiei Oleksandrіysky pe yoga pіrolіz / / Buletinul Donetsk al Asociației Științifice IM. Şevcenko. T. 21 - Donețk: Skhіdny vydavnichiy dіm. - 2008. - S. 97-103.
Kalechitsa I.V. Substanțe chimice din cărbune. - M.: Chimie, 1980. - 616 p.
Tverdov A.A., Zhura A.V., Nikishichev S.B. Direcții de perspectivă de utilizare a cărbunelui// Globus. - 2009. - Nr. 2. - S. 16-19.
Lebedev NN Chimia și tehnologia sintezei organice și petrochimice de bază. - M.: Chimie, 1988. - 592 p.
Krylova A.Yu., Kozyukov E.A. Starea proceselor de obținere a combustibililor lichizi sintetici pe baza sintezei Fischer-Tropsch // Chimia combustibililor solizi. - 2007. - Nr. 6. - S. 16-25.
Centrul de Cercetare pentru Energie și Mediu (EERC). . – Mod de acces: http://www.undeerc.org/default.aspx
Boruk S.D., Winkler I.A., Makarova K.V. După ce au turnat în suprafața particulelor fazei dispersate caracteristicile fizice și chimice ale suspensiilor fierte cu apă pe bază de lână maro. - Știință. Buletinul ChNU. Vip. 453.: Chimie. – Cernăuți, 2009, p. 40-45.
Kasatochkin V.I., Larina N.K. Structura și proprietățile cărbunilor naturali. – M.: Nedra, 1975. – 158 p.
Kegel K. Brichetarea cărbunelui brun. - M., Ugletekhizdat, 1957. - 659 p.
Saranchuk V.I. Organizarea supramoleculară, structura și proprietățile cărbunelui. - Kiev: Nauk. Dumka, 1988. - 190 p.

Utilizarea cărbunelui în lumea modernă

Diverse utilizări ale mineralelor. Cărbunele a fost inițial doar o sursă de căldură, apoi energie (a transformat apa în abur), dar acum, în acest sens, posibilitățile cărbunelui sunt pur și simplu nelimitate.

Energia termică din arderea cărbunelui este transformată în energie electrică, din aceasta se obțin produse chimice de cocs și se extrage combustibil lichid. Cărbunele este singura rocă care conține metale rare precum germaniul și galiul ca impurități. Din acesta se extrage, care este apoi prelucrat în benzen, din care se izolează rășina cumaronă, care este folosită la fabricarea tuturor tipurilor de vopsele, lacuri, linoleum și cauciuc. Din cărbune se obțin fenolii și bazele piridinice. În timpul procesării, cărbunele este folosit în producția de vanadiu, grafit, sulf, molibden, zinc, plumb și multe alte produse valoroase și acum de neînlocuit.

Cărbunele este important pentru economia națională

Cărbunele este unul dintre primele minerale pe care omul a început să le folosească drept combustibil. Abia la sfârșitul secolului al XIX-lea, alte tipuri de combustibil au început să-l înlocuiască treptat: mai întâi petrol, apoi produse din acesta, mai târziu gaz (natural și obținut din cărbune și alte substanțe). Cărbunele este utilizat pe scară largă în economia națională. În primul rând, ca combustibil și materii prime chimice. De exemplu, industria metalurgică în topirea fontei nu se poate lipsi de cocs. Este produs la întreprinderile cocs-chimice din cărbune.

Unde se mai folosește cărbunele?

Centralele termice puternice din Rusia și Ucraina (și nu numai) funcționează cu deșeurile din minerit de cărbune (nămol de antracit).Metalul a fost obținut pentru prima dată folosind cocs din minereu de fier în secolul al XVIII-lea în Anglia. Acesta în metalurgie a fost începutul utilizării cărbunelui, mai precis, a cocsului - un produs al prelucrării acestuia. Înainte de aceasta, fierul era obținut folosind cărbune, așa că în Anglia în secolele al XVIII-lea și al XIX-lea a fost tăiată aproape întreaga pădure. Industria cocsificarea folosește cărbune, prelucrându-l în cocs de cărbune și gaz de cuptor de cocs, și sunt produse zeci de tipuri de produse chimice (etilenă, toluen, xilen, benzen, benzină de cocsificare, rășini, uleiuri și multe altele). Pe baza acestor produse chimice, se produce o mare varietate de materiale plastice, îngrășăminte cu azot și amoniac-fosfor, soluții apoase de amoniac (îngrășăminte) și produse chimice de protecție a plantelor. De asemenea, produc detergenți și praf de spălat, medicamente pentru oameni și animale, solvenți (solvenți), sulf sau acid sulfuric, rășini cumarone (pentru vopsele, lacuri, linoleum și produse din cauciuc), etc. O listă completă a produselor de prelucrare chimică a cocsului de cărbune ocupă câteva pagini.

Cum este costul cărbunelui?

Cărbune de cocos - ce este?

Un tip de cărbune este cărbunele de cocos, care este făcut din coajele de nuci. Poate fi folosit la gratare, gratare, gratare. Arde mult mai mult decât alți cărbuni, nu are miros, nu are sulf și nu se aprinde din picurarea grăsimii. Cărbunele de cocos purificat poate fi folosit pentru narghilea, pentru că atunci când este folosit nu are nici miros, nici gust. După un tratament special (activare), suprafața de lucru a fiecărei bucăți de cărbune crește de câteva ori (și devine un adsorbant excelent). Utilizarea cărbunelui de cocos în filtrele de purificare a apei dă rezultate excelente.

Produs final

Concentratul primar rezultat este supus rafinamentului - pentru a obține un material care să respecte pe deplin standardele acceptate. Produsul final cu GOF este trimis consumatorilor.

Ca urmare, instalațiile de îmbogățire primesc un concentrat care conține cea mai mare cantitate de masă combustibilă cu un număr minim de impurități în exces. Din acest motiv, cea mai importantă calitate a concentratului crește - căldura de ardere.

Chiar și în procesul de îmbogățire, se formează așa-numitul produs mediu - un amestec de intercreșteri de componente de cărbune și rocă. În cele mai multe cazuri, este trimis pentru re-îmbogățire, dar uneori este vândut ca combustibil pentru cazan.

Iar al treilea produs de preparare a cărbunelui, care conține în principal minerale de rocă, este deșeurile de îmbogățire (altfel se numesc mixte). Unele deșeuri conțin suficient cărbune pentru procesare, așa că uneori sunt trimise și pentru re-îmbogățire.

De regulă, întreprinderile de cărbune depozitează amestecurile rămase în steril. Dar treptat, în industria cărbunelui, procesarea deșeurilor care conțin cărbune (de exemplu, obținerea brichetelor) câștigă teren.

Etichete: îmbogățirea cărbunelui
cărbune

3 Piroliza și gazeificare

Piroliza

Piroliza este descompunerea cărbunelui brun atunci când este încălzit fără acces la aer. Există patru procese principale de piroliză:

semi-cocsificare până la 500–550 °С;
cocsificare la temperatură medie 700–750 °C;
cocsificare la temperatură înaltă până la 900–1100°С;
grafitizare 1300–3000 °С.

Cărbunele brun nu se înmoaie când este încălzit și se eliberează substanțe volatile, care se descompun parțial. În reziduu se formează un semi-cocs mai mult sau mai puțin monolit, care a suferit o contracție puternică. La semi-cocsificarea cărbunelui brun se disting trei zone de temperatură []: p>

zona de preîncălzire până la 100°С;
zona de uscare 100-125°C;
zona de semi-cocsificare 225-500°C.

În timpul pirolizei, sub influența temperaturii, au loc schimbări semnificative în cărbune. Prima etapă este evaporarea umidității la temperaturi de până la 125-160 ° C, apoi începe descompunerea masei organice de cărbune brun.Pe măsură ce procesul continuă, oxigenul, hidrogenul și azotul sunt îndepărtați, iar reziduul solid este îmbogățit cu carbon. În stadiile inițiale, la temperaturi de până la 200 °C, oxigenul este eliberat în principal sub formă de dioxid de carbon și apă pirogenetică datorită eliminării grupelor funcționale, însoțită de reacții de condensare a radicalilor care rămân.

Azotul este eliberat sub formă de amoniac, alți compuși azotați și în stare liberă.

La o temperatură de 200-350 ° C, are loc o scădere treptată a reziduului solid, eliberarea de vapori și gaze crește doar cu 6-7%. Zona de la 350 la 450 °C este caracterizată printr-o creștere a vitezei de eliberare a fazei de vapori-gaz și o scădere mai accentuată a randamentului de reziduu solid. În intervalul de temperatură de 450-550 °C, există mici modificări ale randamentului atât al reziduului solid, cât și al amestecului vapori-gaz.

Reprezentarea schematică a procesului de piroliză Figura 1.3. []

Orez. 1.3 - Schema bloc a procesului de piroliză

Gazeificare

Procesul de transformare a masei organice a cărbunelui în substanțe gazoase se numește gazeificare. În procesul de gazeificare, carbonul se transformă mai des în monoxid de carbon, hidrogenul în vapori de apă și, împreună cu sulful, care se află în masa organică a cărbunelui, în hidrogen sulfurat, azotul în oxizi de azot. Partea minerală a cărbunelui, în funcție de temperatura de gazeificare, trece în cenușă sau zgură.

Gazeificarea cărbunelui stă la baza multor procese tehnologice asociate utilizării acestuia. Primele procese de gazeificare au fost dezvoltate pentru a produce gaze combustibile din cărbune, care au fost folosite ca combustibil menajer pentru iluminatul stradal, ca combustibil industrial pentru diferite procese la temperatură ridicată.

Înainte de aceste procese, cărbunele brun este zdrobit și, dacă este necesar, deshidratat.

Este foarte important să aduceți cărbune brun la dimensiunea necesară - poate fi gazificarea cocoloase (> 3 mm), fin (1-3 mm) și fin (7]

Cerințe pentru cărbune brun, care este alimentat pentru piroliză și gazeificare

Conținutul rațional de umiditate al cărbunelui inițial pentru procesul de piroliză este umiditatea (Wrt) până la 15%, conținutul de cenușă (Ad) până la 10%, cărbunele ar trebui să aibă un conținut scăzut de sulf. Pentru procesul de gazeificare - umiditate (Wrt) până la 65%, conținut de cenușă (Ad) până la 40%. p>

concluzii

Una dintre direcțiile progresului tehnic este dezvoltarea transportului prin conducte. Hidrotransportul industrial și principal al petrolului și al materialelor în vrac are cele mai mari perspective. Hidrotransportul se caracterizează prin continuitate și uniformitate a fluxului de marfă, fiabilitate sporită, posibilitatea unei automatizări complete, independență față de condițiile meteorologice și are un avantaj economic față de transportul feroviar, mai ales când minele sunt situate în zone îndepărtate; creează mai puțin zgomot, are pierderi semnificativ mai mici de transport și impact provocat de om asupra mediului; timp scurt de construcție.

Există mai multe moduri de a transporta hidraulic cărbunele:

conductă de șlam cu deshidratare suplimentară;
transportul combustibilului apă-cărbune foarte concentrat.

Proprietățile negative ale cărbunelui brun împiedică utilizarea hidrotransportului; pentru a rezolva această problemă a fost propusă o tehnologie de tratare a cărbunelui cu reactivi apolari - agregarea uleiului. P>

Agregarea uleiului a cărbunelui este înțeleasă ca un set de procedee pentru structurarea unei faze subțiri de cărbune polidispers (dimensiunea granulelor de până la 3-5 mm) într-un mediu apos folosind reactivi uleios. Aceste procese se bazează pe mecanismul interacțiunii adezive a suprafeței cărbunelui oleofil cu uleiurile, care are ca rezultat umezirea și agregarea selectivă a acestuia într-un flux de apă turbulent. Particulele hidrofile nu sunt umezite de ulei și nu sunt incluse în agregate, ceea ce le permite să fie izolate sub formă de suspensie de rocă. P>

Pe baza celor de mai sus, pentru valorificarea cărbunelui brun în timpul hidrotransportului acestuia, am ales tehnologia de agregare a cărbunelui petrolier, care este bine combinată cu tehnologiile de prelucrare și utilizare ulterioară a acestuia: brichetare, lichefiere, gazeificare, piroliză. P>