Доктор PhD Тусупбекова А.К., Амочаева Г.П., Омарбекова Г.И., Г.К. Алпысова

Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова

(e-mail: gulnur_130983@mail.ru)

Воздействия пластификаторов на водоугольное топливо

В первой половине XXI века, прогнозируется повышение роли угля в энергетике, что обусловлено его крупными запасами и истощением месторождений нефти и газа. Вокруг многих угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий в гидроотвалах и отстойниках скапливается большое количество добываемого угля, представленного в виде тонкодисперсных угольных шламов, перевод которых в технологически приемлемое топливо позволит не только улучшить экологическую обстановку в регионах, но и получить существенный экономический эффект.

В связи с этим становится актуальным использование шламов в виде водоугольных суспензий (ВУС), разработка эффективных процессов получения и применения которых должна базироваться на научно обоснованных процессах физического и физико-химического воздействия на исходный уголь с учетом свойств его органической и минеральной составляющих [1].

Водоугольные суспензии - это смеси измельченного угля с водой. Для придания суспензии свойств стабильности и необходимой текучести в суспензию вводится небольшое количество реагента-пластификатора. В результате образуется искусственная дисперсная система, представляющая новый вид топлива из угля - водоугольное топливо (ВУТ).

Основными проблемами на пути к расширенному применению водоугольных топлив являются: низкие показатели стабильности основных технологических характеристик, высокая зольность исходного сырья, низкая эффективность известных реагентов - пластификаторов и стабилизаторов.

Для измельчения частиц шламов каменных углей Шубаркульского месторождения и получения тонко измельченных фракций заданных размеров используются электрические разряды в жидкости являющиеся источником ударных волн. Ударные волны, распространяясь в среде жидкость-твердые угольные частицы разрушают и измельчают обрабатываемые угли до мелких фракций, необходимые для получения водоугольного топлива.

С целью подбора наиболее эффективных пластификаторов для водоугольных суспензий, приготовленных из угольных шламов, было изучено влияние следующих пластификаторов: желатина, мазута, гумата натрия полученного из угля. Данные реагенты удовлетворяют требованиям, предъявляемым к реагентам-пластификаторам и легкодоступны [2].

Для создания электрогидравлических ударов собрана схема, включающая источник питания с конденсатором в качестве накопителя электрической энергии (Рис 1.). Напряжение на конденсаторе повышается до значения, при котором происходит самопроизвольный пробой воздушного формирующего промежутка, и вся энергия, запасенная в конденсаторе, мгновенно поступает на рабочий промежуток жидкости, где и выделяется в виде краткого электрического импульса большой мощности. [3].

Рисунок 1. Принципиальная схема электрогидроимпульсной установка с ультразвуковым проточным диспергатором

Установка работает следующим образом, подготовленные угольные шламы направлялись в рабочую ячейку, где происходил подводный электрический взрыв в присутствии пластификатора. Полученная в результате ЭГИ обработки водоугольная суспензия направлялась на установку обогащения, принцип действия которой основывался на методе ультразвуковой агломерации. Ультразвуковой диспергатор состоит из проточного преобразователя и блока управления. Диспергатор выполняет функцию дополнительного дробления, где и образуется химическая связь между полученной суспензией. Полученное топливо сливается в бак.

В результате выполненных исследований по обогащению были получены графические зависимости, которые представлены в рис.2, 3, 4. Подобраны органические соединения и технология дозированного добавления найденных соединений в массу водоугольного топлива. Следует отметить, что суспензии в присутствии добавок обладают и хорошей текучестью.

Рисунок 2. Зависимость высоты слоя дисперсной фазы от времени (суспензии с добавками мазута различного количества): 1 – 1 % к массе угля; 2 – 0,5 % к массе угля; 3 – 2,0 % к массе угля

Из графика видно, что при добавлении мазута в количестве 1% водоугольная суспензия обладала стабильностью в течении длительного времени.

Рисунок 3. Зависимость высоты слоя дисперсной фазы от времени (суспензии с добавками желатина различного количества): 1 – 0,5 % к массе угля; 2 – 1,0 % к массе угля; 3 – 2,0 % к массе угля

Суспензии с добавкой желатина (рис.3) от 2 % к массе угля обладали стабильностью в течение длительного времени, однако при уменьшении содержания желатина менее 1,0% к массе Шубаркульского угля, происходит заметное снижение стабильности суспензий

Рисунок 4. Зависимость высоты слоя дисперсной фазы от времени (суспензии с добавками гумата натрия различного количества): 1 – 0,5 % к массе угля; 2 – 2,0 % к массе угля; 3 – 1,0 % к массе угля

Применение в качестве стабилизатора гуминового препарата (рис.4) (гумата натрия) позволило получить стабильную водоугольную суспензию, со стабильными, практически не изменяющимися во времени свойствами. Стабильность водоугольных суспензий была максимальной при использовании от 1 % гумата натрия к массе угля.

Из полученных данных видно, что наилучшей стабильностью обладают суспензии с добавкой гумата натрия. Добавление стабилизатора - гумата натрия в количестве 1% от массы углемазутных гранул обусловлено тем, что при этом расходе водоугольное топливо обладает лучшей стабильностью.

Список литературы

1 Уилсон К.Л. Уголь - "Mост в будущее". М.: Недра, 1985 г.

2 Папин А.В. Физико-химические изменения углей при измельчении в жидких средах //Молодые ученые Кузбассу: Материалы конференции Кемерово. 2003. С.257-258

3 Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности.- Ленинград: Машиностроение, 1986 г. - 253 c.