ОСОБЛИВОСТІ ЗНЕСІРЧЕННЯ ВИСОКОЗОЛЬНОГО ВУГІЛЛЯ

Б.Р. Тарабалка

Уголь Украины 1999г.,№3 – стр. 43-44

У даний час важливого значення набуває проблема спалювання високозольних палив, горючих сланців, відходів вуглезбагачення та вуглевидобутку. Зокрема, розроблені технології, які дозволяють переробляти вугілля із зольністю 50—70%. Застосування їх в промисловості допоможе залучити у паливно-енергетичний баланс значну кількість низькосортного вугілля.

Через те актуальним є дослідження знесірчення високозольного палива. Методи, які зараз широко застосовуються, дозволяють вилучати сіркові сполуки лише після спалювання вугілля. Зокрема, існують процеси, що ґрунтуються на абсорбції оксидів сірки з димових газів водним розчином вапна з одержанням гіпсу, а також на вдуванні в зону тонкодисперсних сорбентів (вапняку, крейди або доломіту). У США широко застосовується магнезитовий метод очищення димових газів, який дозволяє зменшити викиди в атмосферу оксидів сірки, але вимагає значних капітальних затрат.

Більш перспективними є методи знесірчення вугілля перед його використанням, оскільки це дає змогу утилізувати диоксид сірки. Технологія попереднього знесірчення базується на селективній оксидації піриту за допомогою пароповітряної суміші без суттєвого зниження паливно-енергетичного потенціалу вугілля.

Дослідженнями встановлено, що процес термохімічних перетворень сульфідів заліза значною мірою залежить від властивостей і зольності вугілля. Переважаючими компонентами золи твердих горючих копалин прийнято вважати SiO₂, Al₂O₃, CaO, Fe₂O₃, FeO, MgO та ін.

При встановленні впливу зольності на процес знесірчення були підготовлені модельні проби високозольного вугілля на основі антрациту та глинистої речовини, яка за своїм хімічним складом наближається до золи вугілля. Попередньо вугілля та глину підсушували при температурі 105 °С та подрібнювали до фракції < 0,2 мм. Таке тонке подрібнення сприяє збільшенню питомої поверхні кристалів дисульфідів заліза та їх рівномірному розподілу по всій масі вугілля. Після цього антрацит та глину змішували у співвідношеннях.

Експерименти проводилися в ізотермічних умовах при температурі 350-450°С в реакторі обертового типу довжиною 330 та діаметром 33 мм. Реактор являє собою кварцеву трубку, яка розташована в електричній трубчастій печі. У ньому є отвори для подачі повітря і виходу продуктів термодеструкції та через який надходить проба. Температура підтримується постійно. Вугілля (5г) встановлюється в ізотермічній зоні. Кількість повітря, що подається в реактор, визначається стехіометрично за рівнянням реакції для забезпечення повної оксидації піриту і залежить від кількості його у вугіллі:

4FеS₂ + 11O₂ = Fе₂O₃ + 8SO₂

Швидкість обертання реактора, яку підбирали таким чином, щоб забезпечити, з одного боку, ламінарний рух шару вугілля, та, з другого,— безперервний контакт оксиданту з вугіллям, становила приблизно 0,5^-1 хв.

Результати досліджень оцінювались визначенням кількості сірки, що виділяється при термообробці вугілля. Аналіз ступеня десульфуризації проб свідчить, що зола значно впливає на процес десульфуризації. Це пов'язано, мабуть, з тим, що частинки глини гальмують проникнення оксиданту в середину зерен піриту. Якщо для низькозольного вугілля знесірчення проходить переважно в кінетичній області, то при збільшенні зольності процес гальмується, оскільки зменшуються поверхня контакту вугілля з оксидантом і дифузія оксиданту в пори вугілля.

Розглядаючи вплив температури на ступінь знесірчення сумішей з різним вмістом золи, можна констатувати, що при температурі нижче 350 °С кількість сірки у вугіллі практично не змінюється. Вище цієї температури ступінь десульфуризації різко зростає до 450 °С.

Таким чином, результати досліджень вказують, що із збільшенням зольності вугілля ефективність десульфуризації зменшується.