БУРОУГОЛЬНЫЕ  ТОПЛИВНЫЕ  БРИКЕТЫ  С  ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ  НЕФТЯНЫХ  ШЛАМОВ  В  КАЧЕСТВЕ  СВЯЗУЮЩЕГО

Идрисов  Вадим  Идрисович

аспирант  Санкт-Петербургского  государственного  технологического  института  (технического  университета),  РФ,  г.  Санкт-Петербург

E-mail:  deadhost@rambler.ru

Добываемые  на  территории  России  бурые  угли  имеют  низкие  эксплуатационные  показатели  (высокая  влажность,  теплота  сгорания  ниже  21  000  кДж/кг  и  т.  д.),  склонны  к  самовозгоранию,  не  атмосфероустойчивы,  не  переходят  в  пластическое  состояние,  имеют  низкое  содержание  собственных  битуминозных  веществ  и  малый  выход  смолы,  обеспечивающих  хорошее  сцепление  угольных  частиц,  что  является  одним  из  основных  признаков  их  низкой  брикетируемости  [1,  с.  136].  Проблема  рационального  использования  этих  углей  связана,  прежде  всего,  с  большим  содержанием  мелких  фракций,  достигающих  50—60  %  от  общего  добываемого  количества.

Наиболее  распространенным  способом  использования  бурых  углей  является  изготовление  на  их  основе  топливных  брикетов.  Однако,  брикетирование  бурого  угля  при  невысоком  давлении  приводит  к  получению  брикетов  низкого  качества.  Подобные  брикеты  легко  крошатся  и  распадаются,  не  выдерживают  перевозки  и  длительного  хранения.  С  целью  улучшения  потребительских  свойств  буроугольных  брикетов  применяют  различные  связующие.

Известно  много  попыток  использования  для  брикетирования  углей  различных  материалов,  но  они  не  получили  широкого  применения,  так  как  не  отвечают  всему  комплексу  требований  к  связующим  [2,  с.  119].  Наибольшее  применение  для  брикетирования  мелочи  углей  на  сегодняшний  день  нашли  каменноугольный  пек  и  нефтяные  битумы.

Целью  настоящей  работы,  проводимой  на  кафедре  технологии  нефтехимических  и  углехимических  производств  Санкт-Петербургского  государственного  технологического  института  (Технического  университета),  является  исследование  возможности  использования  в  качестве  связующего  для  приготовления  топливных  брикетов  из  бурого  угля  нефтяных  шламов  различной  природы  и  химического  состава.

Для  проведения  настоящего  исследования  нами  были  отобраны  4  образца  нефтяных  шламов.  Два  образца  нефтешламов  были  отобраны  в  ГУПП  «Полигон  «Красный  Бор»,  г.  Колпино,  Ленинградская  область  («Печь  №  4»  —  Образец  1  и  «Карта  68»  —  Образец  2),  кроме  того,  2  образца  отбирались  в  ОАО  ПО  «Киришинефтеоргсинтез»  («Пруд  №  3»  —  Образец  3  и  «Шламонакопитель»  —  Образец  4).  В  качестве  образцов  бурого  угля  были  использованы  рядовые  бурые  угли  Подмосковного  и  Канско-Ачинского  бассейнов.

В  таблице  1  приведены  основные  физико-химические  характеристики  указанных  образцов  нефтешламов.

Таблица  1.

Физико-химические  характеристики  используемых  нефтешламов

В  ходе  изготовления  брикетов  нами  было  опробовано  несколько  способов  брикетирования.  Условно  их  можно  разделить  на:

·     Холодное  брикетирование  с  окисленным  нефтешламом  в  качестве  связующего  при  давлении  1000  кг/см²  без  последующей  термообработки;

·     Холодное  брикетирование  ручным  прессом  с  неокисленным  нефтешламом  в  качестве  связующего  без  последующей  термообработки;

·     Горячее  брикетирование  ручным  прессом  с  неокисленным  нефтешламом  в  качестве  связующего  без  последующей  термообработки;

·     Холодное  брикетирование  ручным  прессом  с  последующей  термообработкой.

Было  установлено,  что  холодное  брикетирование  с  окисленным  нефтешламом  в  качестве  связующего  при  давлении  1000  кг/см²  без  последующей  термообработки  не  дает  приемлемых  результатов,  так  как  получаемые  брикеты  рассыпались  при  малейшем  прикосновении.  Стоит  отметить,  что  в  этом  случае  использовался  только  окисленный  нефтешлам,  добавка  которого  составляла  10  %  от  массы  брикета.  Большее  количество  шлама  не  добавлялось  из  соображений  экономической  целесообразности,  так  как  окисленный  нефтешлам  имеет  относительно  высокую  стоимость.  Таким  образом,  мы  выяснили,  что  подобная  технология  брикетирования  нецелесообразна  как  с  точки  зрения  экономики  (высокая  стоимость  окисленного  нефтешлама,  необходимость  использования  высокого  давления  прессования),  так  и  с  точки  зрения  эксплуатационных  качеств  получаемого  продукта.

При  холодном  брикетировании  ручным  прессом  без  последующей  термообработки  были  использованы  составы  с  отфильтрованным  и  обезвоженным  нефтешламом.  Тестировались  составы  с  массовой  долей  связующего  до  25  %  по  массе  включительно.  Однако  брикеты  получались  недостаточно  прочными  и  ломались  без  особого  усилия.  Таким  образом,  данный  способ  также  не  давал  приемлемых  результатов,  хотя  и  отличался  простотой  реализации  и  конструктивного  оформления.

При  горячем  брикетировании  ручным  прессом  без  последующей  термообработки  приготовленная  смесь  предварительно  разогревалась  в  сушильном  шкафу,  далее  проводилось  прессование  на  ручном  прессе,  после  чего  пресс-форма  не  открываясь  ставилась  в  печь,  где  нагревалась  при  температуре  150  ºС  в  течение  20  минут.  После  этого  пресс-форма  повторно  помещалась  в  ручной  пресс  и  прессовалась  дальше.  Далее  она  остывала  на  воздухе  и  раскрывалась.  Полученный  брикет  имел  большую  прочность,  чем  во  всех  ранее  приведенных  случаях,  но  все  же  при  сильном  сжатии  в  руках,  в  нем  сначала  появлялись  трещины,  а  затем  он  ломался.

Брикеты,  полученные  холодным  брикетированием  ручным  прессом  с  последующей  термообработкой,  получались  самыми  прочными.  Для  получения  брикета  данным  методом  последовательность  технологических  операций  была  следующей:  мы  взвешивали  навеску  исходной  смеси  угля  со  связующим,  прессовали  ручным  прессом,  затем  выдерживали  в  муфельной  печи  при  температуре  230  ºС  в  течение  трех  часов.  Завершающей  фазой  являлось  охлаждение  на  воздухе  в  течение  часа.

По  результатам  проведения  серии  экспериментов  нами  была  выбрана  рецептура  брикета,  состоящего  из  угольной  мелочи  Подмосковного  бассейна  и  образца  нефтешлама,  отобранного  с  ОАО  ПО  «Киришинефтеоргсинтез»  в  массовом  соотношении  3:1.  Полученный  таким  образом  брикет  показал  большую  прочность  при  испытаниях  на  сжатие  нежели  другие  образцы,  во-вторых,  в  данном  образце  содержание  нефтешлама  составляет  25  %,  что  будет  удешевлять  конечный  брикет,  а  в-третьих,  при  испытании  на  прочность  данные  брикеты  показали  хорошую  воспроизводимость.  В  таблице  №  2  приведено  сравнение  основных  показателей,  нормируемых  ГОСТом  7299-84,  и  показателей  нефтеугольного  брикета,  полученного  в  ходе  настоящего  исследования.

Таблица  2.

Сравнение  технических  характеристик  исследуемых  брикетов  с  нормативными  показателями

σ_сж  —  предел  прочности  при  сжатии,  МПа;  S^t_d  —  общее  содержание  серы  на  сухое  состояние  топлива,  %;  W  —  водопоглощение,  %

Как  мы  видим  из  таблицы  2,  брикеты,  полученные  данным  образом,  имеют  запас  прочности  более  чем  в  два  с  половиной  раза  выше,  чем  требования  ГОСТа.  Также  брикеты  полностью  удовлетворяют  по  показателям  серы  и  водопоглощения.  Также  в  процессе  исследования  нами  выявлены  оптимальные  технологические  режимы  производства  буроугольных  брикетов  с  использованием  нефтяных  шламов  в  качестве  связующего,  в  том  числе  минимальное  время  термообработки,  которое  составило  2,5  часа

Таким  образом,  производство  подобных  брикетов  успешно  решает  проблему  рациональной  переработки  нефтяных  шламов  с  получением  качественного  продукта  высокой  добавленной  стоимости.

Список  литературы

1.Мановян  А.К.  Технология  переработки  природных  энергоносителей  текст.  /  А.К.  Мановян.  М.:  Химия,  КолосС,  2009.  —  456  с.

2.Крохин  В.Н.  «Брикетирование  углей».  М.:  Недра,  2010.  —  224  с.