В.И. Саранчук, Г.П. Маценко, В.А. Тамко, И.И. Швец
Введение
Углистыепороды – высокозольные углистые образования, которые залегают в основном вкровле буроугольного пласта. Их количество достигает 50 % от добываемого угля.При добыче угля они отгружаются в отвалы.
Днепровскийбуроугольный бассейн, расположенный в центральной части Украины, объединяетболее 150 месторождений бурого угля, площадью от единиц до 200-400 км2, простирающихсяв основном по правобережью р. Днепр. Промышленное значение имеют около 55месторождений в основном в Александрийском буроугольном районе Днепропетровскойи Кировоградской областях. Разведанные запасы угля 2.4 млрд. т.
Промышленнаяугленосность связана с отложениями бучакского яруса палеогена (средний эоцен).Угленосные отложения бучакского яруса по литологическим признакам разделяютсяна три толщи (горизонта): подугольную, угольную и надугольную.
Подугольнуютолщу составляют средние и крупнозернистые серые пески, переходящие вверху вмелкозернистые темно-бурые углистые, линзы глин, каолинов, редко мелкиепрослойки угля. Максимальная мощность горизонта 25 м, преобладающая 6- 8 м.
Угольнаятолща представляет единственную образовавшуюся более менее одновременно залежьбурого угля представляющую один пласт простого или сложного строения, реже 2-3пласта, разделенных углистыми песками, углистыми глинами, прослоями песка.Мощность и строение угольной залежи не выдержаны, резко изменяются с переходомугля в углистые породы, высокозольные угли (в основном в верхней части залежи).
Надугольнаятолща сложена углистыми глинами, углистыми песками с прослоями глин, песков, линзи прослоев угля. Общая мощность бучакских отложений не превышает 40-45 м, часто 10-15 м [1].
Углистыеглины и пески отнесены к категории горных пород только потому, что содержаниезолы в них больше 40 %. Если бы эта условная граница была принята равной 50 %то запасы угля на некоторых месторождениях выросли бы в 1.5-2.0 раза, а объемвскрыши сократился бы в 2-3 раза.
Проведенныеисследования показали, что углистые породы сходны по составу и свойствам сбурыми углями, имеют зольность от 40 до 60 %, одинаковый элементный составорганической массы, выход битумов и гуминовых кислот.
Предварительныеисследования показали, что углистые породы при их комплексном использованиимогут служить энергетическим и химическим сырьем, основой хороших углеродныхадсорбентов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ
Дляпереработки углистых глин (УГ) применяли пиролиз [2]. Пиролизу подвергали какисходные УГ, так и УГ предварительно обработанные 1 М раствором NаОН. Пиролиз УГ проводили при температурах 600-900 °С в реакторе без давления.Образующуюся при пиролизе парогазовую смесь разделяли на жидкие продукты и газ.Сорбенты из УГ получали путем активации парами воды твердых остатков(карбонизатов) пиролиза УГ. Сорбционную емкость полученных сорбентов определялипо метиленовому голубому и фенолу. Удельную поверхность сорбентов методом БЭТ.В работе приведены результаты переработки УГ, на примере УГ Верболозовскогоразреза Александрийского месторождения.
ОБСУЖДЕНИЕРЕЗУЛЬТАТОВ
Втаблице 1 приведен выход продуктов пиролиза УГ Верболозовского разреза приразличных температурах. Выход жидких продуктов из УГ увеличивается дотемпературы 700 °С. При более высоких температурах пиролиза из УГ образуютсятолько газы. Выход жидких продуктов из УГ, обработанных NaOH больше чем изисходных УГ в 1.4 раза. Выход газа при этом больше на 5-15 %. Так из 1 торганической массы УГ, которая содержится в 1.7 т сухих УГ, можно получить 80-120 кг жидких продуктов, 320-610 кг или 250-470 м3 газа и 1000-1250 кг карбонизата (сырья для получения адсорбентов).
Таблица1 – Выход продуктов пиролиза УГ Температура пиролиза, °С Выход продуктов пиролиза Степень конверсии ОМ, % жидких, % от ОМ газа, % от ОМ карбонизата, % от ОМ карбонизата, % от сухих УГ исходные УГ 600 8, 0 32 60 73 40 700 9, 0 44 47 67 53 800 9, 0 49 42 65 58 900 9, 0 59 32 62 68 УГ обработанные 1М раствором NaOH 600 11, 0 37 52 72 48 700 12, 0 45 43 70 57 800 12, 0 51 37 68 63 900 12, 0 61 27 65 73
Использованиекарбонизатов в энергетике не целесообразно, так как в них содержится большое(58-70 %) количество золы. По этому целесообразность переработки УГ зависит отвозможностей получения из них качественных адсорбентов. В таблице 2 приведеныданные по выходу и свойствам адсорбентов, полученных из карбонизатов УГ.
Таблица2 – Адсорбенты из УГ Верболозовского разреза Наименование Условия получения Выход, % от сухих УГ Зольность, % Удельная поверхность, м2/г Адсорбционная емкость t, °С Время активации, мин Время активации, мин Время активации, мин Исходные УГ – – – 40 3, 0 54 – Карбонизат из исходных УГ 900 – 63 63 120 52 56 Адсорбент из исходных УГ 925 30 59 67 205 80 85 Карбонизат из УГ, обработанных NaOH 900 – 58 73 61 58 50 Адсорбент из УГ, обработанных NaOH 925 30 54 79 110 78 72 Адсорбент из бурого угля 925 30 38 26 515 77 80
Удельнаяповерхность адсорбентов из УГ ниже, чем из адсорбентов полученных из бурогоугля. Сорбционная емкость адсорбентов из УГ не уступает адсорбентам полученнымв аналогичных условиях из бурого угля. Адсорбенты из УГ, обработанных NaOHобладают меньшей удельной поверхностью, чем адсорбенты из исходных УГ. Но ихиспользование целесообразно, для получения гранулированных адсорбентов измелкодисперсных (фракции
ВЫВОДЫ
Анализируярезультаты проведенных исследований можно отметить, что использование УГ вкачестве сырья для энергетики и химической промышленности возможно при их комплекснойпереработке.
Список литературы
1.Днепровский буроугольный бассейн / А.Я. Радзивилл и др. – К.: Наук. думка, 1987.– 328 с.
2.Саранчук В.И., Тамко В.А. // ХТТ. 1986. №6. С.55-60.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта masters.donntu.edu.ua/