ИССЛЕДОВАНИЕ УГОЛЬНЫХ ШИХТ С РАЗНЫМ СООТНОШЕНИЕМ СЕРНИСТЫХ КОМПОНЕНТОВ МЕТОДОМ ТЕРМОФИЛЬТРАЦИИ

Бондалетова В.А., Маковский Р.В., Бутузова Л.Ф.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Збірка доповідей XX Всеукраїнської наукової конференції аспірантів і студентів. Т. 2 - Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2010. - 227 с. (с. 174-175)

Показатель сернистости является одним из основных показателей качества при установлении пригодности углей для различных видов использования, прежде всего, в процессах полукоксования и коксования. Сера ухудшает качество кокса, поскольку при выплавке переходит в чугун, делая его хрупким, а полученную из него сталь – красноломкой.

В Донецком бассейне из 1009 шахтопластов 734 (около 73%) сложены углями восстановленного типа с содержанием серы >1,5%. Значительную долю запасов каменных углей Украины составляют угли низких стадий метаморфизма, в том числе газовые с повышенным содержанием серы.

Для определения оптимальных путей технологического использования сернистых углей важно установить взаимосвязь между содержанием серы и важнейшими свойствами твердых топлив.

Имеются данные, что донецкие угли восстановленного типа ("в") отличаются более высоким содержанием общей и пиритной серы по сравнению со слабовосстановленными углями ("а") независимо от стадии метаморфизма.

К восстановленным отнесены угли с более высоким содержанием водорода, повышенным выходом летучих веществ, лучшей спекаемостью и растворимостью в органических растворителях, но с пониженной оптической плотностью вещества витринита на всех стадиях углефикации. Особенности распределения серы в зависимости от степени восстановленности выявляются в случае высокосернистых углей. При переходе от маловосстановленных углей к восстановленным увеличивается доля алифатических структур и снижается степень ароматичности.

Более восстановленный уголь всегда образует большее количество жидкоподвижных продуктов, чем менее восстановленный. В жидких нелетучих составляющих менее восстановленного угля уменьшается содержание карбидов, но увеличивается содержание карбенов при практически неизменяющихся количествах мальтенов и асфальтенов в сравнении с витринитом более восстановленного угля. При этом выход летучих веществ из жидких нелетучих составляющих выше, а содержание в них углерода ниже у маловосстановленного угля, что указывает на его меньшую термоустойчивость и меньшую молекулярную массу жидких нелетучих составляющих, выделяющихся из пластической массы этого угля.

В настоящей работе исследование выхода жидких, газообразных и твердых продуктов пиролиза изометаморфных пар углей разных типов по восстановленности проводили методом термофильтрации. Сущность данного метода заключается в том, что по мере образования жидкие нелетучие составляющие пластической массы угля отделяются от твердого продукта, т.е. образующаяся пластическая система фильтруется через металлическую сетку под действием центробежных сил. Для исследования использовали шихту, составленную из каменных углей Донецкого бассейна шахты Центральная (пласт марка Га) и Засядько (пласт марка Жв). Далее в лабораторных условиях были составлены и проанализированы различные варианты вышеуказанной шихты, отличающиеся соотношением компонентов. Полученные результаты представлены в таблице 1. В таблице 2 представлен теоретический выход продуктов, рассчитанный по правилу аддитивности.

Таблица 1 – Выход продуктов при различных соотношениях марок Жв и Га

Таблица 2 – Теоретический выход продуктов, рассчитанный по правилу аддитивности

По полученным данным можно сделать следующие выводы:

- наблюдается взаимодействие компонентов шихты, которое имеет минимум при соотношении 50:50 и максимум при 40:60;

- для шихт, содержащих более 50% угля Жв, взаимодействие приводит к снижению выхода жидкоподвижных продуктов за счет увеличения выхода твердого остатка по сравнению с теоретически рассчитанным;

- для шихт, содержащих менее 50% угля Жв, взаимодействие приводит к снижению выхода жидкоподвижных продуктов, но в большей мере за счет увеличения выхода газообразных продуктов.

Следовательно, оптимальной является шихта с соотношением компонентов Жв:Га=50:50. При данном соотношении:

- выход продуктов близок к выходу, полученному при соотношении 70:30;

- серы в коксе будет значительно меньше, так как высока доля малосернистого угля Га.