ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ

АННОТАЦИЯ

В статье изучены основные показатели разработанного угольного брикета в зависимости от концентрации наполнителей (лигнин, бентонит, каолин).

ABSTRACT

The article studies the main indicators of the developed coal briquette, depending on the concentration of fillers (lignin, bentonite, kaolin).

Ключевые слова: сырье, наполнитель, угольный брикет, основные свойства, лигнинг, бентонит, каолин.

Keywords: raw materials, filler, coal briquette, basic properties, ligning, bentonite, kaolin.

В настоящее время для ускоренного развития экономики требуется устойчивое и бесперебойное обеспечение отраслей топливом и электрической энергией.

Уголь в качестве энергоносителя играет все возрастающую роль в мировой энергосистеме.

Угольная отрасль – это ведущая базовая отрасль промышленности, который является неотъемлемой частью топливно-энергетического комплекса.

Бурый уголь отличается от каменного угля внешним видом: он всегда бурый. У него содержание углерода меньше, а содержание битуминозных летучих веществ и воды больше. Поэтому бурый уголь легче горит, дает больше дыма, запаха, а также при реакции с едким калием выделяет мало тепла. В его составе много воды, поэтому для сжигания его используют в порошке.

Вместе с тем при выемке, обогащении и транспортировке часть мелкодисперсных углей выдувается и просыпается из вагонов, теряется и интенсивно измельчается при погрузо-разгрузочных работах. Сокращение уровня потерь в виде шламов и мелочи путем прямого сжигания затруднено из-за сложности их транспортировки к месту использования. Поэтому необходимо их брикетировать.

Одним из основных путей переработки углей и всевозможных угольных отходов (отсевы, просыпи, шламы и т.п.), не используемых и существенно загрязняющих окружающую среду, является их брикетирование.

Брикетирование углей представляет собой процесс механической переработки угольной мелочи в кусковое топливо – брикеты, имеющие определенные геометрическую форму, размеры и массу.

В настоящее время проблемой утилизации тонкодисперсной угольной мелочи занимаются многие специалисты в Узбекистане, России и за рубежом. Накоплен огромный опыт подготовки и использования угольных отходов тонких классов. Разработаны десятки разной степени эффективности методов их переработки [2; 4; 5].

Брикетированное угольное топливо позволяет решить проблемы эффективного использования топливных ресурсов и снижения потерь мелочи при различных технологических операциях [3].

Поэтому в качестве объектов исследования нами были выбраны буроугольная мелочь Ангренского месторождения, производственный отход (ацитиленовая сажа) АО «NAVOIYAZOT», гидролизный лигнин – отход гидролизной промышленности, бентонит, каолин.

Механическую прочность при сжатии определяли по ГОСТ 21289-75 [1]. Пробы для определения механической прочности отбирают и подготавливают для испытаний по ГОСТ 10742-71, выделяя из общей пробы: для испытания сжатием – не менее семи целых брикетов; для испытания на истирание – не менее 10 кг целых брикетов; для испытания сбрасыванием – не менее 4 кг целых брикетов. Испытание буроугольных брикетов проводят не ранее чем через 4 ч после их изготовления.

На рисунке 1 показано влияние количество наполнителей на прочность на сжатие угольных брикетов.

давление прессования (Р_пресс) – 100 МПа; время прессования (τ) – 6 мин

1 – брикет, наполненный лигнином; 2 – брикет, наполненный бентонитом; 3 – брикет, наполненный каолином

Рисунок 1. Зависимость прочности на сжатие угольных брикетов от количества наполнителей

Как видно из рисунка 1, максимальное количество наполнителей – 25 масс.ч. При этом происходит изменение ряда термодинамических параметров полимеров (плотности, энтропии, энтальпии).

В таблице 1 показаны основные показатели угольного брикета, наполненного 25 масс.ч. лигнином.

Хрупкое разрушение кристаллических материалов (раскол и размол) происходит преимущественно по границам скоплений примесей и дефектов. Причем можно отметить, что на свежеобразованных поверхностях при хрупком разрушении имеются неактивные бездефектные участки, сопровождающиеся хрупким разрушением.

Некоторые исследователи утверждают, что для формирования брикетов под прессом (в частности, с применением связующих веществ) достаточно сравнительно небольшого давления, порядка 8–12 МПа. При большем давлении происходит уменьшение связующего материала в центральной части брикета – оно выдавливается наружу. Однако другие предлагают брикетировать твердые горючие материалы при варьировании давления от 150 до 200 МПа, так как увеличение давления прессования способствует получению более прочных брикетов. Нами выбрано давление прессования 100 МПа.

Таблица 1.

Основные показатели готового угольного брикета

Таким образом показано, что формирование полимера в присутствии наполнителя может способствовать его переходу как в более, так и в менее равновесное состояние по сравнению с ненаполненным полимером, сформированным в тех же условиях.

Список литературы:

1. ГОСТ 21289-75. Брикеты угольные. Методы определения механической прочности. – М. : Издательство стандартов, 1986. – 5 с.
2. Нифонтов Ю.А. Научные основы создания ресурсосберегающих технологий использования отходов добычи и переработки углей Печорского бассейна : дис. … д-ра техн. наук: 11.00.11. – СПб., 2000. – 308 с.
3. Экономико-экологические аспекты углебрикетирования / С.И. Якубов, Ш.М. Муратова, Х.Ю. Бакоев, М.Г. Бабаханова // Материалы респ. научно-технической конференции «Современные технологии получения и переработки композиционных и нанокомпозиционных материалов» (г. Ташкент, 25–26 мая 2017 г.). – С. 187–188.
4. Characterization of carbon materials and differences from activated carbon particle (ACP) and coal briquettes product (CBP) derived from coconut shell via rotary kiln / Kittiphop Promdee, Jirawat Chanvidhwatanakit, Somruedee Satitkune, Chakkrich Boonmee [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – Vol. 75. – P. 1175–1186.
5. Coal tar pitch and molasses blended binder for production of formed coal briquettes from high volatile coal / Qiang Zhong , Yongbin Yang^, , Qian Li^, , Bin Xu^,  [et al.] // Fuel Processing Technology. – 2017. – Vol. 157. – P. 12–19.