Технология переработки техногенного вторичного сырья

д.).
Технология окомкования молодого и плотного угля
Технология гранулирования молодого угля и плотного зрелого угля принципиально отличается. Первый измельчается без связующих веществ, а второй - со связующими веществами.
При брикетировании молодого бурого угля брикеты должны соответствовать следующим техническим показателям: механическая прочность на истирание 75-80 %, на сжатие и изгиб 70-90 и 10-15 МПа соответственно, водопоглощение 3-4 %, теплота сгорания 24 000-30 000 кДж/кг, зольность 10-25 %..
Технический процесс брикетирования бурого угля включает следующие операции: охлаждение угля перед сжатием; сжатие, охлаждение и загрузка готовых брикетов.
Техническая оценка бурого угля основана на его способности к брикетированию. Она определяется сжимаемостью сухого угля, скоростью упругого расширения брикетов, насыпной плотностью угля и кажущейся плотностью брикетов до и после расширения. Брикеты изготавливаются в лабораторном гидравлическом прессе при стандартных условиях (шероховатость и влажность угля до 6 мм и 20 % соответственно, давление прессования 100-120 МПа).
Подготовка бурого угля к гранулометрической обработке ограничена оптимальным гранулометрическим составом. В зависимости от исходного размера частиц, уголь измельчается в две или одну стадию. Первичному дроблению может предшествовать вторичное дробление. Это происходит в том случае, если уголь содержит большое количество частиц размером более 400-500 мм. Первичное дробление происходит в две стадии. В приемной камере уголь измельчается лопастной дробилкой до 200-250 мм, при этом образуется до 50 % зерен размером менее 25 мм.
В дробильно-сортировочном отделении валковая дробилка обеспечивает получение угля размером от 0 до 100 мм. Валковая дробилка может быть заменена молотковой дробилкой для достижения размера зерен 0-50 мм для продукта. Между двумя уровнями предварительного дробления включена предварительная сортировка с помощью валкового грохота. При просеивании отделяется до 80-90% фракции 0-25 мм в дробленом продукте.
После первичного дробления и просеивания уголь измельчается до размера зерен 0-6 мм. Эта операция осуществляется следующим образом. Дробленый продукт (качество 0-25 мм) и продукт, измельченный на второй стадии дробления, подаются на устройство предварительной сортировки. Чаще всего используются цилиндрические сита или инертные сита с электрическим подогревом. Нижний продукт (сорт 0-6 мм) подается в сушилку, а верхний продукт поступает на молотковую дробилку мелкого дробления и контролируемую классификацию вибросита. Излишки от контролируемой классификации возвращаются в дробилку мелкого дробления.
Технические системы обогащения угля в зависимости от крупности частиц могут предусматривать различные пропорции предварительных и подготовительных работ.
При выборе одного из вариантов технологической грубости обогащения бурого угля следует учитывать влияние специфических свойств угля, содержание в нем крупных мелких частиц. Особое внимание следует уделить удалению из системы волокнистого бурого угля. Его наличие усложняет работу дробилки, забивает сито и снижает производительность сушилки. Бурый уголь - это "древесина" древесного угля, обладающая высокой пластичностью, но низкой брикетирующей способностью. Присутствие бурого угля способствует развитию внутренних напряжений в брикетах, выбрасываемых из пресса. Это приводит к снижению прочности, а иногда и к полному разрушению. При высоком содержании бурого угля рекомендуется вместо молотковой дробилки использовать валковую дробилку, которая измельчает не бурый уголь, а только волокна. Такой способ обработки позволяет относительно легко удалить бурый уголь в продукте, размер которого превышает размер сита.
Повышенное содержание крупных зерен угля размером более 6 мм объясняется неисправностью классифицирующего сита или неисправностью молотковой дробилки. Однако всегда следует помнить, что уголь постоянно дробится во время транспортировки и обезвоживания.
При дроблении мягкого угля следует отдавать предпочтение валковым дробилкам, которые не проявляют чрезмерного дробления. Сита, играющие подготовительную роль, должны создавать достаточно высокие или сильные возвратно-поступательные колебания.
Сушка обеспечивает необходимое остаточное содержание влаги в буром угле, которое является ключевым параметром для брикетирования. Оптимальная остаточная влажность бурого угля для брикетирования составляет от 16% до 19%. Однако такое содержание влаги не гарантирует хорошего качества брикетов. Важно определить влажность углерода, т.е. влажность каждого класса крупности, которая зависит от гранулометрического состава. Независимо от того, насколько тщательно выполняется процесс сушки, содержание влаги в мелких частицах будет намного ниже, чем в крупных. Например, содержание влаги в пыли, собранной электростатическим фильтром, составляет не более 8%, содержание влаги в частицах углерода диаметром до 1 мм - 10-12%, а содержание влаги в частицах диаметром более 3 мм - 30%. Равномерное распределение влагосодержания углерода не может быть достигнуто при прохождении через систему охлаждения.
Использование конвейеров различной конструкции для охлаждения угля является наиболее удобным и простым способом достижения этой цели. Очень удовлетворительные результаты могут быть получены при использовании скребкового конвейера с псевдоожиженным слоем в сочетании с трубчатой паровой сушилкой. Сухой уголь выгружается на верхнюю ветвь скребкового конвейера, а затем передается на нижнюю ветвь. В нижней части обеих ветвей установлено сито с канавками 1-1,5 мм. В сито подается воздух (расход 0,25 м3 на кг сухого угля). Такая интенсивность продувки позволяет снизить температуру сухого угля с 85-90°C до 40-45°C.
Известны также турбинные охладители, аналогичные газовым сушилкам. В охладителях с вращающимися барабанными ситами с ковшами (охладители Андерша) сухой уголь движется в осевом направлении и проходит через сита 10-30 раз, попадая в ковш. Сухой уголь в ковше взвешивается воздухом, поступающим в сепаратор. Свободный уголь орошается суспензионной водой для увеличения скорости охлаждения.
Сжатие является основным процессом в общей технологии брикетирования бурого угля. В процессе сжатия угольная крошка сжимается с большим механическим усилием (80-120 МПа). В результате она превращается в брикеты - твердый и кусковой продукт. Штамповочные прессы являются наиболее распространенным способом производства брикетов из бурого угля. Иногда для производства брикетов из бурого угля используются кольцевые формовочные машины.
Технология окускования угля и антрацита
Технология окускования угля и антрацита включает в себя подготовку угля, подготовку связующего, подготовку брикетной смеси, уплотнение, охлаждение и загрузку брикетов.
Уголь, который будет использоваться в качестве связующего, брикетируется в соответствии с планом. Получение исходного материала (загрузка различных углей), сортировка и дробление до размера менее 6 мм, сушка угля при остаточной влажности 3-4%, подготовка связующего (дробление, плавление), смешивание нагретого угля и связующего (6-10%) при температуре около 100°C для получения однородных кусков (шихты), охлаждение шихты до 80-90°C, давление при 15-30 Мн/м2 в цилиндрическом прессе, охлаждение брикетов до 40°C. Наиболее распространенной формой брикетов, хорошо выдерживающей перегрузку, является овальная форма. Серьезным недостатком брикетов со смоляными или нефтебитумными связующими, ограничивающим их потребление, является образование сажи и низкая термостойкость. Появились методы обработки таких брикетов горячим газом, содержащим определенное количество кислорода, или твердым хладагентом, вызывающим окислительную полимеризацию связующего, в результате которой брикеты затвердевают и горят бездымным пламенем. Процесс горячего брикетирования - это способ получения высококачественного бездымного топлива и кокса без связующего путем прессования спеченного угля, предварительно нагретого до деформации, или несгоревшего угля (антрацита, красного и бурого угля) и полуфабриката, смешанного с этим углем. Развитие брикетирования топлива характеризуется разработкой и применением новых систем и стадий брикетирования, связующих веществ и оборудования для получения высококачественного бездымного бытового топлива, и непрерывных методов окускования для расширения сырьевой базы, и повышения экономичности грануляционной промышленности.
Брикетирование как отдельный технологический процесс от минерального окомкования состоит из следующих производственных процессов
1) Подготовка сырья к прессованию: дробление, просеивание, измельчение и сушка, подготовка связующих веществ, дозирование компонентов брикетной шихты, замена, нагрев и охлаждение брикетной шихты перед прессованием.
2) Прессование брикетной шихты с необходимым усилием, определяемым физико-химическими свойствами брикетного сырья и его литолого-минералогическим составом.
3) Обработка "сырых" брикетов с целью их скорейшего уплотнения (например, охлаждение, пропаривание, карбонизация, сушка, восстановительный обжиг).
4) Хранение и погрузка готовых брикетов.
Существует два типа брикетов в зависимости от их назначения: бытовые брикеты и промышленные брикеты. Основными потребителями бытовых брикетов являются те, кто получает брикеты навалом или в небольших мешках. Бытовые брикеты подвергаются термической обработке, чтобы обеспечить высокую термическую и механическую стойкость и минимальное образование дыма. Промышленные брикеты используются в качестве сырья для производства полууглей (бурый уголь) и кокса (каменный и бурый уголь). Угольные брикеты могут использоваться в качестве изоляционных материалов и как основное сырье для различных электродов.
Наиболее широко используется брикетирование из молодого бурого (измельченного) угля. Этот уголь часто плотно залегает вблизи поверхности и добывается в дешевых карьерах с использованием высокопроизводительных многозахватных или роторных лопат. Если стоимость добычи этого угля низкая, то переработка его в брикеты становится экономически целесообразной.
Свежедобытый молодой бурый уголь имеет высокое содержание влаги - 50-58 %, не образует твердой массы, неустойчив при хранении, быстро теряет воду и распадается на хлопья и пыль. Из-за высокого содержания влаги его теплотворная способность низкая (200-2200 ккал/кг), и его транспортировка на дальние расстояния нежелательна. В процессе брикетирования бурый уголь высушивается до влажности 18-19%, а теплота сгорания угля увеличивается в 2-2,3 раза, что делает транспортировку такого топлива благоприятной.
Согласно анализу общеизвестных технологий брикетирования, гранулирование является наилучшим и наиболее приемлемым решением современных проблем утилизации отходов твердого топлива. В Национальном горном университете разработан новый адгезионно-химический метод гранулирования, который и положен в основу данного исследования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема охраны окружающей среды является одной из важнейших задач современности. На современном этапе научно-технического развития выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и средств транспорта в атмосферу, воду и почву достигли таких размеров, что уровень загрязнения во многих районах, особенно в крупных промышленных городах, многократно превышает гигиенические нормы.
Экологические исследования, проведенные во многих странах мира за последние десятилетия, показали, что разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду усиливается и экология находится в опасности. Из различных составляющих экологического кризиса (истощение сырьевых ресурсов, нехватка чистой пресной воды, возможные климатические катаклизмы) проблема невосполнимости природных ресурсов - воздуха, воды и почвы - из-за промышленных и транспортных отходов является наиболее угрожающей.
Проблема охраны окружающей среды является комплексной и имеет глобальное измерение. Дальнейшее развитие человечества невозможно без учета сложных социальных, экологических, технологических, экономических, правовых и международных аспектов не только применительно к конкретному производственному циклу, но и в региональном, национальном и глобальном масштабах.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технологии переработки металлургических отходов: учебное пособие / Д.В. Валуев; Юргинский технологический институт. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 196 с. 2. Шульц Л.А. Элементы безотходной технологии в металлургии: Учебное пособие для вузов. – М.: Металлургия, 1991. – 174 с. 3. Экология металлургического производства: Курс лекций. – Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2012. – 155 с. 4. Кожахан, А. К. Научно-технологический анализ вторичной переработки техногенных отходов энергетики и горно-химических предприятий / А. К. Кожахан, Ш. М. Умбетова. – Текст: непосредственный // Молодой ученый. – 2009. – № 12 (12). – С. 54-57. 5. Основные технологии переработки промышленных и твердых коммунальных отходов: [учеб. пособие] / Л. Б. Хорошавин, В. А. Беляков, Е. А. Свалов; [науч. ред. А. С. Носков]; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. – 220 с. 6. Пузанов В. П., Кобелев В. А. Введение в технологию металлургического структурообразования. — Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 501 с. 7. Кусков, В. Б. Окускование углеродсодержащих материалов / В. Б. Кусков, Я. В. Кускова, Н. В. Николаева. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. – 2011. – № 5 (28). – Т. 1. – С. 92-95.











2