Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ТЕРМОГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АНТРАЦИТОВЫХ ШТЫБОВ ИУЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ АНТРАЦИТОВ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА

Евстифеев Е.Н. 1 Кужаров А.С. 1 Попов Е.М. 1 Рассохин Г.И. 1
1 Ростовский государственный университет путей сообщения
1.Посыльный, В.Я. Антрациты Восточного Донбасса (физико-механические свойства)/ В.Я.Посыльный, В.В.Шип-Стафурин. - Ростов н/Д.: Ростовское книжное издательство, 1971.- 72с.
2.Шпирт, М.Я. Концентрирование элементов впродуктах сжигания углей/ М.Я. Шпирт, Б.Л. Жуйков, Ю.В. Иткин// Химия твердого топлива. – 1985.– №3.– С. 117−125.
3.Данилович, И.Ю. Использование топливных шлаков изол для производства строительных материалов/ И.Ю. Данилович, Н.А. Сканави. – М.: Высшая школа, 1988.– 102с.

Антрацит состоит из органического и минерального вещества. Минеральные компоненты ухудшают качество угля как топлива. Чем больше минерального вещества, тем меньше теплотворная способность угля. При сжигании углей минеральные компоненты преобразуются в золу и шлаки, которые складируются как отходы энергетического производства в золоотвалах. Накопленная к настоящему времени масса золоотвалов огромна. По экспертной оценке на конец 1990-х годов, на золоотвалах угольных теплоэлектростанций страны было складировано более полтора миллиардов тонн золы и шлака, а общая площадь земель, занятых золоотвалами, составляла многие десятки тысяч гектаров. По приблизительным подсчетам, на российских теплоэлектростанциях ежегодно образуется около 30 миллионов тонн золы и шлака [1−3].

В связи с этим представляется актуальной задача создания новых видов угольного топлива с более полным выгоранием углерода, повышенной теплотворной способностью и меньшей зольностью.

Цель работы – создание нового вида угольного топлива в виде устойчивой суспензии ультрадисперсного антрацита в воде и изучение выделения из него летучих веществ в сравнении с антрацитовым штыбом.

Для исследования влияния размера частиц антрацита на процесс выделения летучих веществ, был использован метод синхронного термического анализа (СТА), совмещающий термогравиметрию и дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК). Преимущество такого метода заключается в том, что изменение массы (ТГ) и тепловые эффекты (ДСК) измеряются на одном образце за одно измерение в одной системе.

Подготовленные для исследования образцы антрацитового штыба (АШ) и ультрадисперсного антрацита (АУ) нагревались до 900 °С на дериватографе Diamond. Скорость нагрева 10 °С/мин.

Данные по кривым ТГ сравниваемых антрацитов шахты Шерловская-наклонная представлены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты сравнительного термогравиметрического анализа антрацитового штыба и ультрадисперсного антрацита

Шахта

Потеря массы антрацита, %

сорт АШ

сорт

АУ

сорт АШ

сорт

АУ

сорт АШ

сорт

АУ

сорт АШ

сорт

АУ

400−500 оС

500−600 оС

700−800 оС

700−800 оС

Шерловская-наклонная

0,07

8,3

2,4

58,7

24,6

32,3

26,8

0

Из табл. 1 видно, что в интервале температур 500−600 оС интенсивность выделения летучих веществ из ультрадисперсного антрацита в 24 раза выше, чем из антрацитового штыба. Это свидетельствует о том, что с уменьшением размерности частиц антрацита, скорость взаимодействия углерода с кислородом взрастает в десятки раз.

Анализ кривых ТГ показывает, что температура начала удаления летучих веществ антрацитового штыба составляет 560 оС, а ультрадисперсного антрацита 420 оС. Уменьшение размера частиц до ультрадисперсного диапазона привело к снижению температуры начала деструкции угля на 140 оС.

Для антрацитового штыба наибольшая интенсивность выделения летучих веществ наблюдается в интервале температур от 600 до 820 оС, а для ультрадисперсного антрацита от 440 до 640 оС. Процесс термического окисления с практически полной потерей массы у антрацитового штыба завершается при 850 оС, а ультрадисперсного при 660 оС, т. е. на 190 оС раньше.

Для более точной оценки влияния размерности частиц угля на процесс его термической деструкции были проведены сравнительные дериватографические исследования образцов антрацитов из трёх шахт Восточного Донбасса: «Ростовской», «Шерловской-наклонной» и «Обуховской». Антрациты этих шахт отличаются содержанием серы и зольностью.

Сравнительный анализ потери массы антрацитов сортов АШ и АУ трёх шахт приведён в табл. 2.

Таблица 2

Результаты сравнительного термогравиметрического анализа антрацитов сортов АШ и АУ трёх шахт Восточного Донбасса

Шахта

Потеря массы антрацита, %

сорт АШ

сорт

АУ

сорт АШ

сорт

АУ

сорт АШ

сорт

АУ

сорт АШ

сорт

АУ

400−500 оС

500−600 оС

600−700 оС

700−800 оС

Ростовская

0,2

5,4

9,6

39,7

37,1

32,3

32,4

0

Шерловская-наклонная

0,08

8,9

3,2

56,1

26,8

25,8

29,9

0

Обуховская

0,07

0,1

3,9

12,8

25,8

56,5

25,5

8,6

Антрацитовый штыб шахты «Шерловская-наклонная» после полного сгорания образует зольный остаток в количестве 36 %, что говорит о большом содержании в нём минеральных примесей. По интенсивности выделения летучих в сравниваемых температурных интервалах он близок к углю шахты «Ростовская» (табл. 2). В отличие от штыба ультрадисперсный антрацит полностью сгорает без образования золы. Можно предположить, что минеральные вещества не связаны химически с органической частью антрацита и легко отделяются при ультрадисперсном помоле.

Антрацит шахты «Обуховская» отличается от антрацитов других шахт повышенной стойкостью к термической деструкции.

Из табл. 2 видно, что ультрадисперсный антрацит обладает более высокой реакционной способностью. Разработанный вид топлива в виде водоугольной суспензии представляют интерес при отработке режима технологии безмазутной растопки антрацита и поддержания его горения в пылеугольных котлах тепловых станций. Известно, что на станциях РАО «ЕЭС России» ежегодно сжигается более 5 миллионов тонн мазута. Поэтому снижение потребления мазута позволит решить многие экологические, экономические и другие проблемы.


Библиографическая ссылка

Евстифеев Е.Н., Кужаров А.С., Попов Е.М., Рассохин Г.И. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ТЕРМОГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АНТРАЦИТОВЫХ ШТЫБОВ ИУЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ АНТРАЦИТОВ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 10-2. – С. 241-243;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=4144 (дата обращения: 26.05.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074