УДК 553.93
Володимир Білецький,
доктор технічних наук,
професор Донецького національного технічного університету
дійсний член НТШ

ПРОБЛЕМА ПЕРЕРОБКИ СОЛОНОГО ВУГІЛЛЯ

      У статті узагальнені результати вітчизняних досліджень в області освоєння солоного вугілля Донбасу. Розкриті технологічні і екологічні аспекти проблеми солоного вугілля, а також подано огляд світового досвіду їх переробки. Викладені основні дані щодо сировинної бази солоного вугілля України. Описані сучасні процеси і методи переробки цього вугілля.

In article are generalized the results of home researches in mastering domain of salt coal from Donbas.

     Technological and ecological aspects of problem of salt coal open. The rewiew of world experience of their alteration was done. Basic data of salt coal in Ukraine laid out. The contemporary processes and alteration methods of this coal were described.

     Проблема забезпечення країни вітчизняними енергоносіями є однією з найбільш актуальних. Це пов'язано не тільки з дефіцитом власних запасів нафти і газу, але і з частковим згортанням вугільної промисловості, закриттям старих вугільних шахт. У цих умовах особливого значення набуває пошук нових альтернативних джерел енергоресурсів, зокрема залучення до паливно-енергетичного балансу так званого “солоного вугілля” характерного підвищеним вмістом солей лужних металів, значні запаси якого виявлені на Західному і Північному Донбасі.

     Над проблемою використання солоного вугілля сьогодні працюють ряд вчених у ФРН, США, Англії, Польщі, Австралії і інш. країнах [1-94], де дефіцит вугільної сировини назрів раніше, ніж в Україні. Основні труднощі пов'язані з освоєнням і використанням родовищ лужного вугілля зумовлені його підвищеною шлакуючою і корозійною здатністю, а також негативним екологічним впливом на довкілля при спалюванні або іншій термообробці.
У 1980-90-тих роках у нашій країні проведено ряд досліджень теоретичного і прикладного плану, метою яких було створення перспективних технологій переробки вітчизняного солоного вугілля. Зокрема, такі дослідження провели Державний інститут мінеральних ресурсів (ДІМР) України, Донецький комплексний відділ інституту “ВНИИПИГидротранспорт” (нині НВО “Хаймек"), Дніпропетровський хіміко-технологічний інститут, Інститут проблем моделювання в енергетиці НАН України, Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії (ІНФОВ) НАН України, Донецький політехнічний інститут (нині – Донецький національний технічний університет).

Солоне вугілля як об’єкт переробки

Загальна характеристика солоного вугілля

     Солоним або “лужним" називають вугілля з аномально підвищеним вмістом лужних металів в основному, натрію [1]. Вперше цей термін був введений Лемманом у 1952 р., який детально описав буре лужне вугілля Східної Німеччини. Шкідливими домішками цього вугілля є легкоплавкі сполуки натрію і хлору, які відіграють основну роль в утворенні шлаків на поверхнях нагріву при спалюванні вугілля. Хлор і натрій нарівні з сіркою виступає як основний кородівний аґент [2], а також активно забруднює навколишнє середовище [3].

     Родовища вугілля з високим вмістом несилікатного натрію, тобто солоних, відомі в багатьох країнах світу - Німеччині, Польщі, США, Україні, Казахстану, Росії, Чехії, Великобританії, Австралії та інш. [4, 13, 95]. Найчастіше таке вугілля має низьку стадію метаморфізму. Максимальне перевищення оксиду натрію в золі вугілля (по відношенню до порогового) коливається в межах 3-8 разів. При цьому практично у всіх випадках у вугіллі домінуючими є водорозчинні сполуки натрію, головним чином галіт.

     Розвідані запаси солоного вугілля вельми істотні. Для України це ~ 25 млрд. т, тобто близько 5% всіх розвіданих запасів [3]. У інших країнах їх частка в загальному балансі вугільних енергоресурсів знаходиться, як правило, в межах 3-10%.

     Форми лужних компонентів солоного вугілля, які визначають раціональні способи збагачення і подальшої його хімічної і термічної переробки, суттєво залежать від історії походження вугілля. Сьогодні ця проблема має декілька альтернативних розв’язань. Принципово можливі два джерела засолення вугілля - морська вода [12,14-16, 95] і вмісні породи [13, 16-19]. Серед останніх виділяють соленосні відклади і лужні магматичні породи [13]. Прикладом засолення вугілля морською водою вважають басейни що утворилися в прибережно-морських і лагунних умовах седиментації [16]: Іллінойський (США), Південно-Уельський, Йоркширський і інш. (Великобританія), Рурський (ФРН), Остравсько-Кравінський (Чехія), частково Донецький (Україна) і Карагандинський (Росія) і т.д. Серед галогенних порід знаходиться ряд родовищ палеоген-неогенового віку в США, ФРН, Польщі [4, 16,17, 95]. Тут засолення вугілля відбувалося, ймовірно, внаслідок руйнування соленосних відкладів.

Характеристика деяких родовищ солоного вугілля

Родовище, країна [Na2O]
в золі, % Фактор забруднення, %
Зольність, % Сполуки натрію у вугіллі Qdaf, Мдж/кг,
Wtr,% Ступінь вуглефікації
Шт.Вікторія, пласт Моруелл, Австралія 3-12 32,1-53,7
Аd=1,7-2,2 NaCl, -COONa 25,8-28,4
Wtr=45-60% Буре вугілля, лігніти
Сr=67-69%
Шт.Півн.Дакота, США 1,4-6,5 2,0-10,7 Гумати натрію - лігніти
Мідленд, Англія 0,5-6,0 1,6-4,9 NaCl 32,4-37,0 Кам’яне вугілля
Нижньорейнський буровугільний басейн, Німеччина 0,4-9,7 1,1-14,0 - 6,3-8,8 Землисте буре
вугілля
Район Аммедорф, Егельнська мульда, Німеччина 6-17 3-6
Аd=16-23% NaCl,
гумати натрію 9,6-11,5 Буре вугілля
Туров, Польща 5,8 5,5 NaCl, Na2SO4,
гумати натрію 10,0 Буре вугілля
Старобільсько-Міллеровське, Україна 3,2-10,9 - NaCl,
гумати натрію 30,5-31,8 Довгополуменеве та газове вугілля
Новомосковське, Україна 2‚5-16‚8 8,5
Аd=10% NaCl, Na2SO4-ONa 30,1-31,4
Wtr=21,4% Вугілля перехідне від бурого до кам’яного
Тургайське, Казахстан >1 NaCl