Источник: Сборник докладов V Международной научной конференции аспирантов и студентов "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" – Донецк:ДонНТУ, 2006.

К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СПЕКАЮЩИХСЯ УГЛЕРОДИСТЫХ ОТХОДОВ

Л.А. Козолуп

В Украине сложилась тяжелая ситуация в сфере промышленных и бытовых отходов. Только 7% твердых отходов подвергаются утилизации. Пока в нашем государстве не применяют эффективные методы утилизации, а на их разработку и внедрение выделяется недостаточное количество денежных и материальных средств.

С учетом специфики промышленности Донбасса, ведутся исследования возможностей переработки спекающихся углеродистых отходов в действующих коксовых печах по методу термолизно-энергетической рекуперации отходов (метод ТЭРО). По этой технологии термолиз осуществляется без доступа воздуха при температуре 750⁰С…1350⁰С, вследствие чего углеродистая масса смесей твердых промышленных и бытовых отходов переходит в пластическое состояние и спекается с получением твердого термолизного топлива.

В условиях действующего завода можно исследовать влияние высоты камеры коксования на свойства получаемого топлива, за счет уменьшения количества загружаемого сырья. Это не требует каких-либо денежных затрат на построение новых агрегатов или реконструкцию старых. Высота печи ограничивается из-за сложности достижения равномерного обогрева и влияет на устойчивость самого пирога. Изменение ширины камеры термолиза повлечет за собой и изменение периода коксования.

С учетом результатов ранее проведенных исследований, предлагается следующий состав загружаемого сырья. Спрессованные углеродистые отходы (шлам углеобогащения 61,2-74,3 %, пищевые отходы 10,7-23,0 %, макулатура 9,2-15,0 %, полимеры 0,75-5,8 %) под давлением 12-20 МПа и влажности 17-21 %, и угольная шихта, служащая прослойкой между отходами и внутренней камерой коксования, тем самым, предотвращающая их адгезию.

В связи с выше изложенным появляется необходимость в точном определении спекаемости материала и в определении прочности нелетучего остатка. В данном случае, спекаемость – свойство материала переходить при нагревании без доступа воздуха в пластическое состояние с последующим преобразованием связанного нелетучего остатка в твердое пористое вещество.

Спекаемость можно определить на приборе для определения спекаемости углей (авторское свидетельство СССР №929690, кл. С 10 В 57/00, 1982). Однако, этот прибор целесообразно усовершенствовать для определения свойств твердых промышленных и бытовых отходов. Предлагается уменьшить площадь поперечного сечения в плоскости разъема полуматриц. Это приведет к тому, что летучие продукты термолиза будут распределяться по всему объему, а не скапливаться в центре. Таким образом, спекшийся материал будет иметь однородную структуру в плоскости разрыва.

Можно предложить еще одну модификацию прибора (рис.1).

1 – верхняя полуматрица; 2 – нижняя полуматрица; 3 – штемпель; 4 – плоскость разъема; 5 - гнездо; 6 – 8 каналов для выхода летучих; 7 – 4 канала для отвода летучих из полости между матрицами и гнездом.

Рисунок 1 – Схема прибора до и после модификации

В результате таких изменений повышается класс точности прибора, за счет удаления летучих из спекающейся массы в плоскости разъема. Образующиеся летучие в процессе термолиза поступают в каналы 6,диаметром 1 мм, далее попадают в пространство между матрицами и гнездом, откуда удаляются через каналы 7, диаметром 1мм. Такая конструкция обеспечивает спекание без доступа воздуха.