Производство активированного угля: исходный материал и этапы изготовления. Угольное производство
Угольная промышленность России — MiningWiki — шахтёрская энциклопедия
Россия является одним из мировых лидеров по производству угля. В ее недрах сосредоточена треть мировых ресурсов угля и пятая часть разведанных запасов — 193,3 млрд т. Из них 101,2 млрд т бурого угля, 85,3 млрд т каменного угля (в том числе 39,8 млрд т коксующегося) и 6,8 млрд т антрацитов. Промышленные запасы действующих предприятий составляют почти 19 млрд т, в том числе коксующихся углей — около 4 млрд т. Российская Федерация занимает второе место по запасам и пятое место по объему добычи угля (более 320 млн т в год). При существующем уровне добычи угля его запасов хватит более чем на 550 лет.
В угольной промышленности России на середину 2010 года действуют 228 угледобывающих предприятий (91 шахта и 137 разрезов). Практически вся добыча угля обеспечивается частными предприятиями. Переработка угля осуществляется на 49 обогатительных фабриках и двух установках механизированной породовыборки. В настоящее время добыча угля ведется в семи федеральных округах, 25 субъектах Российской Федерации, 16 угольных бассейнах и в 85 муниципальных образованиях России, из которых 58 являются углепромышленными территориями на базе градообразующих угольных предприятий. В отрасли задействовано около 200 тыс. человек.
Добыча угля в России, как шахтным способом, так и в угольных разрезах, постоянно увеличивается. Являясь лидером по угольному экспорту, Россия поставляет уголь в страны Европейского Союза, в Китай, Японию, Турцию и другие государства. Практически в полном объёме угледобыча ведётся частными компаниями, формирующими специфику рынка. Что касается качества угля, добываемого в российских угольных бассейнах, то оно неоднородно. В России сосредоточено более трети общемировых запасов угля, из которых около 70 % приходится на долю бурого угля. Угольные бассейны, при этом, являются весьма доступными, и их разработка в сочетании с применением современных технологий ничем не затруднена.
Угольная отрасль играет огромную роль в энергобалансе страны. Уголь широко используется в выработке электроэнергии, составляя более 25 % в балансе топливно-энергетического комплекса. Но доля угля в работе тепловых электростанций продолжает увеличиваться. Согласно стратегическим планам развития отрасли она должна составить 31-38 % к 2020 году. Помимо этого, на рынке коксующегося угля происходит существенное возрастание спроса. Около 57 % рынка формируют его основные участники, в число которых входит «Евраз групп», «Сибуглемет» и «Южный Кузбасс». Они же добывают до 70-80 % твёрдого и полутвёрдого угля, который считается наиболее ценным для промышленности.
Перспективы развития угольной отрасли в России связаны с интеграцией угольного производства и энергетики, что позволит создать на базе шахт современные энергетические объекты. Развитие должно происходить по пути переоборудования имеющихся шахт электроэнергетическими генераторами для выработки энергии. Также возможно переоснащение перерабатывающего производства для изготовления синтетического моторного топлива. Ожидается, что в ближайшие годы России не угрожает дефицит угля, и баланс спроса и предложения на рынке будет сохраняться. Однако внутренние цены на коксующийся уголь могут существенно повыситься в ближайшее время.
Крупнейшими в России являются Печорский, Кузнецкий, Челябинский, Иркутский, Канско-Ачинский, Тунгусский, Ленский, Минусинский угольные бассейны. Например, запасы Печорского угольного бассейна составляют свыше 344 млрд тонн. Глубина добычи угля доходит здесь до 300 метров. Кузнецкий угольный бассейн, который находится на юге Западной Сибири, признан крупнейшим угольным месторождением в мире. В Кузбассе добывается 56 % российского каменного угля и до 80 % коксующегося угля. Но помимо угольной отрасли здесь развита также металлургия. Потребителями кузбасского угля являются ведущие производственные предприятия в Сибири, на Урале и в Европейской части страны.
Вдоль склона Саянских гор вплоть до Байкала протянулся Иркутский угольный бассейн, который хранит в себе запасы угля около 7,5 млрд тонн. Бассейн характеризуется неоднородной плотностью залегания угольных пластов различной мощности. Большая часть добываемой здесь породы используется в энергетических целях.
Канско-Ачинский угольный бассейн находится недалеко от Кузбасса, и добываемый на нём уголь применяется для работы энергосистемы Красноярского края и Республики Хакасия. Разработка и добыча угля ведётся крупнейшими в регионе предприятиями, среди которых Сибирская угольная энергетическая компания и ОАО «Красноярскрайуголь». В Хакасии также расположен Минусинский угольный бассейн, запасы которого оцениваются в 2,7 млрд тонн угля.
Состояние отрасли после распада СССР[править]
С распадом Советского Союза нарушились производственные, экономические и научно-технические связи между предприятиями бывших союзных республик. Это привело к экономическому кризису во всех созданных независимых государствах, что повлекло за собой значительное снижение добычи угля во всех углепромышленных регионах бывшего Советского Союза. Одновременно происходило значительное снижение технического уровня производственного потенциала отрасли из-за практически полной приостановки строительства новых и резкого сокращения объемов реконструкции действующих угледобывающих предприятий, а также вследствие замедления их технического переоснащения.
Особенно болезненным был разрыв производственных связей угледобывающих предприятий России с заводами горного машиностроения, большинство которых располагалось в Украине, Казахстане и Белоруссии. Эти заводы имели специализированный характер и были предназначены для обеспечения новой техникой всех угольных предприятий СССР.
К 1992 году более половины шахт России имели фактический срок службы свыше 40 лет и лишь 16 — были относительно новыми. Около 2/3 шахт были опасны по газу и угольной пыли, каждая вторая — по самовозгоранию угля. Только на 15 % шахт технико-экономические показатели работы были сопоставимы с передовыми зарубежными угледобывающими предприятиями. Развитие открытого способа добычи угля сдерживалось разнообразием применяемых систем и технологических схем горного производства, низкими параметрами горного и транспортного оборудования. На разрезах насчитывалось 1500 одноковшовых экскаваторов и только 50 — роторных.
В результате запущенности всего горного хозяйства отрасли, старения шахтного фонда, падения трудовой и технологической дисциплины и высокой аварийности стала резко снижаться производительность труда на угольных предприятиях. В начале 1993 на шахтах она соответствовала уровню 1954 года, на разрезах — 1956 года. Вследствие принятых в 1989—1991 годах в условиях мощного забастовочного движения шахтеров экономически неоправданных, популистских правительственных решений значительно увеличилась продолжительность отпусков шахтеров, которая стала в 1,7 — 2,5 раза выше, чем в основных угледобывающих странах мира. Ежемесячное количество выходов рабочего в угольной промышленности России стало на 20 % меньше, чем за рубежом. Проблемы предприятий угольной отрасли усугублялись крайне несовершенным в техническом отношении состоянием объектов социальной инфраструктуры шахтерских городов и поселков. Большинство из этих объектов нуждалось в срочном ремонте и реконструкции.
Таким образом, в угольной отрасли резко обострились производственные, технические, экологические и социально-экономические проблемы, она оказалась в тисках системного социально-экономического и организационно-управленческого кризиса. Дальнейшее функционирование отрасли требовало постоянно возрастающих государственных дотаций, что при бюджетном дефиците тех лет было нереальным; бюджетное финансирование отрасли противоречило идеям рыночной экономики. В целях вывода угольной отрасли из системного кризиса, её адаптации к рыночной конкуренции с другими топливными ресурсами, было признано необходимым начать глубокие структурные отраслевые и межотраслевые преобразования, то есть осуществить реструктуризацию отрасли.
При разработке программных мероприятий реструктуризации угольной отрасли России был изучен опыт структурной перестройки угольных отраслей в зарубежных странах, где эта перестройка началась примерно на 40 лет раньше, чем в России.
Процесс реструктуризации угольной отрасли в разных странах, включающий технические, технологические, организационные, социальные и экономические преобразования, имел различные побудительные мотивы и преследовал разные цели. Страны Западной Европы (Бельгия, Франция, Великобритания и др.), начавшие этот процесс раньше, главной целью реструктуризации определили: снижение собственных объемов добычи угля в соответствии с имеющимися геологическими и разведанными запасами, техническими возможностями и рыночным спросом; повышение импорта угля и других энергоносителей в экономически выгодном для них ценовом поле. Напротив, такие страны как США, КНР, ЮАР, Австралия и Индия, имеющие богатые запасы угля, добыча которого по природным факторам требует меньших затрат по сравнению со среднемировыми, основные усилия реструктуризации своей угольной промышленности сосредоточили на повышении темпов научно-технического прогресса и наращивании объемов добычи угля. Страны Центральной и Восточной Европы (Болгария, Венгрия, Польша, Румыния, Чехия и др.), которые начали структурную перестройку своих угольных отраслей в переходный от плановой к рыночной экономике период, использовали новые способы повышения эффективности угольной промышленности своих стран. Главными направлениями реструктуризации эти страны избрали ликвидацию убыточных предприятий и повышение конкурентоспособности угля по сравнению с другими энергоносителями (отечественными и, главным образом, импортными) на основе применения современных достижений науки и техники.
Угольные предприятия России, расположенные крайне неравномерно по гигантской территории страны, имели большое разнообразие по горно-геологическим условиям. Технико-технологическое состояние шахт и разрезов было кризисным. В стратегии своей структурной перестройки Россия должна была учесть собственный опыт развития, многообразный опыт реструктуризации в Западной, Центральной и Восточной Европе, а также в Китае, США и других странах.
Основная задача реструктуризации угольной промышленности формулировалась следующим образом: обеспечить переход отрасли от убыточной и неконкурентоспособной к отрасли, состоящей из конкурентноспособных и обеспечивающих саморазвитие в длительной перспективе угольных компаний, конкурирующих друг с другом и функционирующих без бюджетных дотаций. Это должно было произойти после закрытия нерентабельно работавших шахт и разрезов. При этом предполагалось, что экономика угледобывающих регионов после значительных структурных преобразований в угольном секторе будет также перестраиваться, диверсифицировать свою структуру. Государство берет на себя необходимые обязательства по поддержке выполнения основных социальных функций в отношении высвобождаемых работников и диверсификации структуры региональной экономики. Объем этой поддержки должен был обеспечить минимальный в тех условиях уровень безработицы в угольных регионах и отсутствие острых социальных конфликтов.
В качестве основополагающих принципов реструктуризации угольной отрасли России были приняты следующие:
- Россия должна оставаться в числе ведущих угледобывающих стран мира;
- значение гигантских угольных ресурсов России (более 5 трлн т) в топливно-энергетических балансах нашей страны, стран ближнего и, вероятно, дальнего зарубежья должно повышаться по мере истощения мировых запасов нефти и газа, геологические ресурсы которых значительно меньше угольных;
- объемы добычи угля, в целом по стране и по ее угледобывающим регионам, должны определяться уровнем рыночного спроса и тенденциями его изменения на внутреннем и мировом рынках энергоносителей;
- повышение конкурентоспособности угля должно обеспечиваться, главным образом, посредством снижения производственных затрат на его добычу и обогащение, а также вовлечения в разработку наиболее благоприятных угольных месторождений и применения новых технологий.
Реструктуризацию угольной отрасли России было намечено осуществить в короткий по историческим меркам период. Реструктуризация отрасли фактически началась в 1992 году. Но планомерное реформирование отрасли начало осуществляться в 1994—1995 гг. в соответствии с разработанными Минтопэнерго РФ и Минэкономразвития РФ «Концепцией реструктуризации российской угольной промышленности» и «Основными направлениями реструктуризации угольной промышленности России», утвержденными Правительством РФ.
Основные этапы реструктуризации угольной промышленности[править]
Схемы управления угольной отраслью РоссииПервый этап (декабрь 1992 г. — май 1996 г.)[править]
- Создание государственного предприятия (ГП) «Росуголь», акционирование угольных предприятий, передача принадлежащих государству пакетов акций шахт и разрезов в коммерческое управление ГП «Росуголь» (Указ Президента РФ от 30.12.1992 г., № 1702).
- Формирование 10 частных шахт и разрезов.
- Создание Межведомственной комиссии по социально-экономическим проблемам угледобывающих регионов (МВК) (Распоряжение Председателя Правительства РФ от 10.11.1993 г., № 2028-р).
- Переход к свободным ценам на уголь, принятие постановления Правительства от 27.07.1993 г. № 727, которым введено 7 укрупненных направлений дотирования угольной отрасли.
- Утверждение «Основных направлений реструктуризации угольной промышленности России» — (14.07.1995 г.).
- Преобразование ГП «Росуголь» в открытое акционерное общество (ОАО) «Росуголь», решение о передаче ему госпакетов акций угольных компаний в доверительное управление (Указ Президента РФ от 2.02.1996 г., № 168).
Второй этап (май 1996 г. — декабрь 1997 г.)[править]
- Введение нового механизма господдержки отрасли (Постановление Правительства РФ от 17.05.1996 г. № 598).
- Принятие письма «О политике Правительства Российской Федерации в угольной промышленности» (22.05.1996 г.).
- Эксперимент с передачей на конкурсной основе госпакетов акций угольных компаний в доверительное управление (Постановление Правительства РФ от 12.11.1996 г., № 1485).
- Первый угольный займ МБРР (июнь 1996 г.).
Третий этап (декабрь 1997 г. — декабрь 1998 г.)[править]
- Решение о ликвидации ОАО «Росуголь» и сосредоточение функций по управлению отраслью в Минтопэнерго России (Указ Президента РФ от 20.11.1997 г., № 1243, Постановление Правительства РФ от 20.11.1997 г., № 1462).
- Принятие письма «О политике Правительства Российской Федерации в угольной промышленности» (28.11.1997 г.).
- Совершенствование механизма господдержки (Постановление Правительства РФ от 3.12.1997 г., № 1523).
- Передача выплат по возмещению вреда инвалидам ликвидируемых шахт в Фонд социального страхования (Постановление Правительства РФ от 3.12.1997 г., № 1524).
- Начало реализации второго угольного займа МБРР (декабрь 1997 г.).
- Решения по улучшению расчетов, реструктуризации задолженности в бюджет и внебюджетные фонды и о мерах, направленных на погашение задолженности по зарплате (Указ Президента РФ от 8.05.1998 г., № 499, Постановление Правительства РФ от 16.05.1998 г., № 451).
- Утверждение второй редакции «Основных направлений реструктуризации угольной промышленности России» (21.08.1998 г.).
- Продажа госпакетов акций угольных компаний «Кузбассразрезуголь» и «Южный Кузбасс».
Четвертый этап (декабрь 1998 г. — по настоящее время)[править]
- Создание Комитета по угольной промышленности при Минтопэнерго РФ (Углекомитет) и передача ему функций по управлению угольной промышленностью (Постановление Правительства РФ от 11.12.1998 г., № 482).
- Корректировка условий второго угольного займа МБРР (февраль 1999 г.).
- Преобразование Минтопэнерго РФ в Минэнерго РФ (Указ Президента РФ от 17.05.2000 г., № 867).
- Ликвидация Углекомитета при Минэнерго РФ и создание двух отраслевых департаментов (Постановление Правительства РФ от 27.10.2000 г., № 828).
- Завершение выполнения условий второго угольного займа МБРР, в частности:
- полное прекращение выделения дотаций на покрытие убытков шахт;
- завершение ликвидации 160 шахт;
- обеспечение на конец 2001 года 72 % добычи угля в частном секторе.
Основные итоги реструктуризации угольной промышленности[править]
Угольная отрасль стала первой в России, вовлеченной в реформы среди базовых отраслей промышленности. Процесс реструктуризации отрасли явился закономерным шагом в её реформировании и одним из важнейших звеньев в реформировании всей российской экономики. Закрытие неперспективных и особо убыточных шахт и разрезов оказало положительное влияние на состояние шахтного фонда. Если в 1992 году преимущественный объем составляла добыча угля из особо убыточных и неперспективных шахт, то в 2000 году доля добычи угля перспективными шахтами увеличилась почти до 70 %.
К началу реструктуризации угольной отрасли на территории России в 1993 году действовало:
- 205 шахт (административных единиц), из которых 42 — в Восточном Донбассе; 68 — Кузнецком бассейне; 18 — Печорском; 11 — Кизеловском; 20 — Подмосковном; 13 — на Дальнем Востоке; 11 — Сахалине; 10 — Урале.
- 65 разрезов в Кузнецком, Канско-Ачинском и Южно-Якутском бассейнах, на месторождениях Восточной Сибири и Дальнего Востока.
На 1 января 2001 года в перечень по ликвидации особо убыточных и неперспективных шахт и разрезов было включено 173 шахты и 12 разрезов. Из указанного количества предприятий прекращена добыча угля на 170: 163 шахтах и 7 разрезах. Техническая ликвидация завершена на 153 предприятиях.
В процессе реструктуризации отрасли численность работников снизилась с 859,6 тыс. чел. в 1994 году до 339,5 тыс. чел. на начало 2002 года (данные представлены на 1 января указанных лет), то есть на 520,1 тыс. чел., в том числе при ликвидации организаций — на 163,2 тыс. человек.
Масштабное высвобождение работников в процессе реструктуризации потребовало принятия адекватных мер по их социальной защите. К основным социально-ориентированным мероприятиям по социальной защите высвобождаемых шахтеров относятся:
- приоритетное трудоустройство высвобождаемых с ликвидируемых угольных предприятий работников на вакантные рабочие места на действующих угольных предприятиях;
- профессиональное переобучение работников, высвобождаемых в ходе реструктуризации угольной промышленности, осуществляемое для содействия их трудоустройству в других отраслях экономики;
- содействие созданию новых рабочих мест для трудоустройства высвобождаемых шахтеров;
- организация общественных работ для временного трудоустройства высвобожденных шахтеров;
- содействие предпринимательской деятельности высвобождаемых шахтеров и поддержка развития малого бизнеса в шахтерских городах и поселках за счет средств государственной поддержки угольной отрасли, местных бюджетов и общественных фондов;
- содействие переселению семей пенсионеров, инвалидов и высвобождаемых работников из неперспективных шахтерских городов и поселков. Это мероприятие имеет особо важное социальное значение для углепромышленных северных регионов России;
- назначение увольняемым шахтерам дополнительных (негосударственных) пенсий.
Чтобы предотвратить массовую безработицу среди высвобождаемых шахтеров, главное внимание уделялось их трудоустройству.
В начальный период реструктуризации главным направлением трудоустройства высвобождаемых шахтеров с ликвидируемых угольных предприятий было их трудоустройство на вакантные рабочие места на действующих угольных предприятиях.
Наиболее перспективным направлением трудоустройства высвобождаемых с ликвидируемых угольных предприятий работников являлось их трудоустройство на вновь создаваемые непрофильные для угольной отрасли рабочие места. Это особенно актуально для таких углепромышленных регионов, как Подмосковный бассейн, Урал и Приморский край, где ликвидированы многие или все угольные предприятия. В углепромышленных регионах создание новых непрофильных для угольной отрасли рабочих мест продолжает осуществляться по программам местного развития и обеспечения занятости для шахтерских городов и поселков. За период 1998—2000 гг. при реализации программ местного развития с долевым участием в финансировании средств государственной поддержки было создано 23,7 тыс. новых рабочих мест в различных секторах экономики шахтерских городов и поселков, включая поддержку малого бизнеса.
Однако полностью избежать возникновения безработицы в шахтерских городах и поселках не удалось. В целом, по угольной отрасли уровень безработицы не превышал 2,6 — 4,2 %, но в отдельных шах-терских городах, районах и посёлках он иногда превышал 15 — 20 %.
В соответствии с решением Правительства РФ в 1999—2000 гг. проводился эксперимент по адресной социальной поддержке бывших шахтеров в Ростовской области. В ходе эксперимента около 600 бывших шахтеров из средств государственной поддержки получили безвозмездные целевые субсидии на организацию предпринимательской деятельности, что позволило стабилизировать социальную обстановку в этом регионе.
В результате закрытия убыточных предприятий, сокращения численности персонала, концентрации производства на эффективно действующих предприятиях с 1997 г. удалось вывести угольную отрасль страны на устойчивый рост производительности труда, а также увеличить нагрузку на очистной забой по сравнению с 1992 г. (рис.5.6 и 5.7.). В 2001 г. около 60 % подземной угледобычи обеспечивалось из забоев, расположенных на пластах средней мощности.
В 2001 г. среднемесячная производительность труда рабочего по добыче угля достигла 116 т. Нагрузка на очистной забой составила в 2001 г. 1192 т/сут., на КМЗ — 1485 т/сут. Это — самые высокие значения важнейших показателей работы отрасли за всю историю угледобычи не только в новой России, но ив СССР.
Начиная с 1999 г., сокращение объемов добычи угля прекратилось. За 2000 г. по сравнению с 1998 г. объёмы добычи угля увеличены на 25,5 млн т, или на 11 % .
В 2001 г. было добыто уже 269,3 млн т. и был почти достигнут уровень добычи 1994 года.
Все шахты с неблагоприятными горно-геологическими условия-ми, опасными для жизни и здоровья шахтеров, в которых нет возможности вести рентабельную добычу угля, были, в основном, закрыты. Завершены ликвидационные работы на 158 шахтах из 183, находящихся в процессе ликвидации. В конце 2001 г. в России действовало 219 угледобывающих предприятий (технических единиц), в том числе 116 разрезов и 103 шахты.
В отрасли относительно эффективно работают 39 перспективных шахт; нагрузка на забой по некоторым из этих шахт соответствует мировому уровню.
В результате реализации программы реструктуризации угольной отрасли в 2001 г. объем добычи угля частными угольными организациями составил 77,2 %. Выделение дотаций на покрытие убытков с 2002 г. полностью прекращено.
Реструктуризация угольной отрасли, несмотря на немалые издержки, привела, в целом, к положительным результата Угольная отрасль России сегодня — это потенциально перспективна отрасль, которая, по крайней мере, на ближайшие десятки лет, до наступления нового энергетического уклада, способна обеспечивать потребности страны в угольном топливе. Сырьевая база угольной отрасли России надежно обеспечивает её потребности в дальнейшем развитии добычи угля.
В 2010 году в угольной промышленности России действовало 228 угледобывающих предприятий (91 шахта и 137 разрезов) общей годовой производственной мощностью более 370 млн т. Практически вся добыча угля обеспечиваласья частными предприятиями. Переработка угля осуществлялась на 68 обогатительных фабриках и установках механизированной породовыборки.
Добыча угля в России за 2010 году составила 323 млн т. Подземным способом добыто 102,1 млн т.
В 2010 году произошли 22 категорированные аварии на угледобывающих предприятиях. Количество случаев смертельного травматизма - 142.
miningwiki.ru
МИНИ ЗАВОД ПО ПРОИЗВОДСТВУ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 1800 тонн в год DGE-1800
Основные характеристики активированного угля, и его пористость зависят от исходного сырья и способов его переработки. Но начинается производство с одних и тех же технологических процессов. Сначала сырье подвергают карбонизации – обжигу при отсутствии воздуха в печах. На этом этапе получается уголь плохого качества из-за очень мелких пор, но зато приобретается прочность и первичную пористость.
Древесный уголь - твёрдый пористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Древесный уголь является бездымным, без запаха, незагрязненным, а время горения его в три раза дольше обычного угля. Содержание углерода достигает 85% и выше, а калорийность составляет 7000-9000 килокалорий (различные материалы содержат различный уголь, соответственно и различную калорийную ценность). Древесный уголь применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо. Удельная теплота сгорания брикета 9000 ккал/кг. В цветной металлургии древесный уголь используется в качестве покровного флюса, под которым производится плавка многих цветных металлов. Кроме того, древесный уголь используется при производстве кристаллического кремния в качестве восстановителя, а также при производстве сероуглерода и активированных углей. Применяется для получения алюминия, бора и т.д.; в производстве чистого кремния, который используется для получения полупроводников; в химической промышленности; как каминное топливо (за рубежом) и т.д. В металлургии, например, как восстановитель (в древесном угле большое содержание углерода). В производстве стекла, хрусталя, красок, электродов, пластмасс. Большое распространение древесный уголь получил в и т.п. устройств, так как в отличие от обычного топлива (например: дров), древесный уголь не образует дыма и открытого пламени, если правильно производить розжиг, а дает только необходимую температуру - жар. Причем для приготовления различных блюд не требуется ждать, когда дрова перегорят - ведь древесный уголь это уже готовое топливо. В общем, для производства древесного угля используются углевыжигательные печи. Основной идеей является сжигание древесины без кислорода. Этот процесс еще называют пиролизом.
Фракции угля 4-10 мм или 1,0-3,6 мм подвергают активации, которая выполняется двумя способами: парогазовым и химическим. В первом случае активированный уголь подвергается обработке водяным перегретым паром (800-1000 градусов). Уголь при этом приобретает необходимую пористость, развивается его удельная поверхность.В результате обгара активированный уголь значительно снижает свою массу. Сегодня широко используют прием, когда в аппарат вместе с паром подают небольшое количество кислорода. Под его воздействием часть угля загорается, поднимая температуру. Активированный уголь получают путём удаления из угля-сырца смолистых веществ и развития разветвлённой сети пор. Это достигается активированием карбонизированных гранул, полученных на основе древесных углей, действием газов-окислителей (перегретые пары h3O, CO2) при высоких температурах; при этом возникают тем более крупные поры, чем больше обгар угля. В зависимости от того, какую марку угля необходимо получить, меняется напор воды и время активации угля в печи. В процессе активации развивается необходимая пористость и удельная поверхность, происходит значительное уменьшение массы твердого вещества, именуемое обгаром.
В настоящее время активированный уголь, в основном выпускается в следующих формах:
- порошковый активный уголь,
- гранулированный (дробленый, частицы неправильной формы) активный уголь,
- формованный активный уголь,
- экструдированный активный уголь,
- ткань, пропитанная активным углем.
Порошковый активированный уголь имеет частицы размером менее 0,1 мм (более чем 90 % общего состава). Порошковый уголь используется для промышленной очистки жидкостей, включая очистку хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. После адсорбции порошковый уголь должен быть отделен от очищаемых жидкостей посредством фильтрации.
Гранулированный активированный уголь частицы размером от 0,1 до 5 мм (более чем 90 % состава). Гранулированный активный уголь используется для очистки жидкостей, в основном для очистки воды. При очистке жидкостей активный уголь помещается в фильтры или адсорберы. Активные угли с более крупными частицами (2-5 мм) используются для очистки воздуха и других газов.
Формованный активированный уголь – это активированный уголь в форме различных геометрических фигур, в зависимости от области применения (цилиндры, таблетки, брикеты и т. д.). Формованный уголь используется для очистки различных газов и воздуха. При очистке газов активный уголь также помещается в фильтры или адсорберы.
Экструдированный уголь выпускается с частицами в форме цилиндров диаметром от 0,8 до 5 мм, как правило, импрегнируется (пропитывается) специальными химическими веществами и применяется в катализе.
Ткани, пропитанные углем выпускается различных форм и размеров, наиболее часто применяются для очистки газов и воздуха, например в автомобильных воздушных фильтрах.
Свойства активных углей, их пористая структура, форма и размер частиц определяют области их применения. Активация водяным паром представляет собой окисление карбонизованных продуктов до газообразных в соответствии с реакцией - С+Н2О -> СО+Н2; или при избытке водяного пара - С+2Н2О -> СО2+2Н2. Суть процесса активации состоит в подборе такого сырья и таких параметров подготовки, карбонизации и активации, которые обеспечили бы при окислении сырья и минимальном обгаре образование оптимального объема пор и эффективного развития адсорбционной активности - активированный древесный уголь (ГОСТ 6217-74), изготавливаемый преимущественно из древесины березы, обладающей высокими прочностными свойствами. Из-за высокой степени микропористости угля БАУ-А, всего 1 грамм активированного угля имеет площадь поверхности до 1500 квадратных метров.
Внешний вид |
Зерна черного цвета без механических примесей |
Размер зерен:>3,6 мм, %, не более3,6—1,0 мм, %, не менее<1,0 мм, %, не более |
2,595,52,0 |
Адсорбционная активность по йоду, %, не менее |
60 |
Суммарный объем пор по воде, см3/г, не менее |
1,6 |
Насыпная плотность, г/дм3, не более |
240 |
Массовая доля золы, %, не более |
6,0 |
Массовая доля влаги, %, не более |
10,0 |
Древесный уголь относится к 4-му классу опасности - малоопасное вещество. Предельно допустимая концентрация аэрозоля древесного угля в воздухе рабочей зоны - 6 мг/м3. При пересыпании активного древесного дробленого угля выделяется угольная пыль. Пыль активного угля не ядовита, но при попадании в больших количествах в легкие человека вызывает заболевания. Предельно допустимая концентрация (ПДК) угольной пыли в воздухе рабочих помещений - 10 мг/м3. Пыль активного угля с воздухом образует взрывоопасные смеси, минимальное взрывоопасное содержание кислорода - 14% (по объему), поэтому необходимо использовать систему пылеудаления. Активированный уголь относится к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.
1. Цех карбонизации
1.1. Ретортные печи углежжения CCF-8/12 – 12 шт.
Древесный уголь является бездымным, без запаха, незагрязненным, а время горения его в три раза дольше обычного угля. Содержание углерода достигает 85% и выше, а калорийность составляет 7000-9000 килокалорий (различные материалы содержат различный уголь, соответственно и различную калорийную ценность). Древесный уголь применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо. Удельная теплота сгорания брикета 9000 ккал/кг. Печи предназначены для производства древесного угля по ГОСТ 7657-84 (уголь древесный) с содержанием углерода от 80 % до 90 % и зольностью до 3 %. Сырьем для производства угля, а так же для поддержания огня в топке являются обыкновенные дрова любой влажности любых пород древесины и отходы ее переработки. Для получения качественного угля используется березовый баланс. Процессы сушки и пиролиза в установке совмещены. Основной идеей является сжигание древесины без кислорода. Этот процесс еще называют пиролизом. Один цикл производства происходит в следующие этапы. Сначала древесину укладывают в реторты, которые устанавливают в камеру пиролиза. В топочной камере разжигаются дрова и, по достижении определенного температурного режима, в камере пиролиза начинается сжигание древесины без кислорода, то есть непосредственно пиролиз. Выделяющиеся при этом газы не выбрасываются в атмосферу, а напротив, идут на поддержание горения в камере. С того момента, как установка выходит в рабочую фазу, расход дров становится минимальным, так как вся необходимая тепловая энергия получается из газов. Таким образом, оптимальным вариантом производства является непрерывный процесс в несколько смен. Процесс происходит непрерывно, а каждая реторта проходит цикл, состоящий из загрузки дров, сушки, пиролиза, остывания и выгрузки угля.
Производительность (т/сутки) |
1,2 |
Количество реторт (шт) |
1 |
Кол-во дров потребляемое топкой на 1 тонну угля (куб. м) |
0,1 |
Толщина стали (мм) |
10 |
Материал |
Сталь легированная, жаропрочная |
Степень карбонизации |
не менее 95% |
Рабочая температура (град) |
500 |
Вес (кг) |
1100 |
Габариты (мм) | 2000х1800х2200 |
ширина: 8 м, длина: 42 м, высота: 8 м.
Бункер №1. Габариты: 500х500х500 мм
Элеватор №1. Мощность: 3 КВт, угол наклона 30 град, Габариты: 4760х450х2800 мм
Дробилка. Мощность: 35 КВт, Габариты: 800х400х1700 мм
Сепаратор. Мощность: 1,5 КВт, Габариты: 1600х1600х1100 мм
Бункер №2. Габариты: 400х400х400 мм
Элеватор №2. Мощность: 3 КВт, угол наклона 30 град, Габариты: 3200х1600х500 мм
Роторная печь активации. Мощность: 8 КВт, Габариты: 11700х3000х3000 мм, потребление газа: 167 нм3/час
Парогенератор. Мощность: 4 КВт, Габариты: 1400х1400х2600 мм, потребление газа: 40 нм3/час
Охлаждающая система. Мощность: 1 КВт, D=600, L=2000 мм потребление газа: 40 нм3/час.
Упаковочная машина. Мощность: 1,5 КВт, Габариты: 500х2800х1800 мм, Мешки по 10 кг.
Система вентиляции. Мощность: 15 КВт
Лаборатория для проверки качества готовой продукции. Мощность: 1,5 КВт
Технология производства древесного угля для последующей активации
Участок карбонизации.
Дрова поступают в цех карбонизации и загружаются в печи углежжения. В печи карбонизации проходит первичное выжигание органики и карбонизация. Через установленный технологией промежуток времени карбонизированное сырьё достают из печи. Готовый древесный уголь укладывают на фасовочные столы для остывания. Новое сырьё загружают в печи. Далее уголь поступает на склад временного хранения.
Технология производства активированного угля
Участок активации.
Технология производства предусматривает получение активированных углей гранулированных из угля древесного высшего и первого сорта. Древесный уголь поступает в бункер, далее по элеватору поступает в дробилку, где измельчается до заданного технологией размера (1-3,6 мм БАУ-А). Из дробилки подаётся на сепаратор тонкой очистки, выделяющееся угольная пыль вентилируется. Далее уголь необходимой фракции поступает в бункер №2 и по элеватору №2 в печь активации. В печи измельченный угль активируется паром. Пар поступает из парогенератора. Осуществление контроля и регистрации температуры в 3-х точках расположенных по длине печи. По истечении заданного технологией периода времени, необходимо достать активированный угль. Стабилизация активного угля происходит в специальной охлаждающей системе. Активированный уголь остывает и подаётся в участок упаковки. Далее уголь дозируется и фасуется в мешки. Осуществление проверки качества продукции в текущем режиме. Погрузчиком активированный уголь, отвозят на склад готовой продукции.
Возможно опционально осуществить на сите тонкой очистки отбор отходов дробления (размер фракции менее 1 мм) и передача их для получения порошка ОУ-А. Далее подача оставшегося от дробления БАУ-А готового продукта на измельчение в порошок ОУ размером фракции менее 100 мкм. Упаковка в мешки.
Потребность в дополнительном топливе – (ретортные печи, печь активации, парогенератор).
Режим работы, производительность и количество персонала
Сырьем для производства карбонизированного (древесного) угля является лиственный баланс. Сырьем для производства активного угля является древесный уголь по ГОСТ 7657-84 марки А (первого сорта). Полезный выход активированного угля с учетом потерь на измельчение и обгар составляет 36-40% от древесного угля. Отходы измельчения исходного сырья являются товарной продукцией и реализуются непосредственно производителем активного угля.
Режим работы: 24 часа в сутки 335 дней в году. 1 месяц на осмотр и предупредительный ремонт.
Для 1 тонны карбонизированного угля необходимо примерно: 6-8 м3 березы или других твердых пород (кроме хвойных).
Производительность древесного угля: 3600 тонн в год (12-14,4 тонн в сутки).
Производительность активированного угля: 1800 тонн в год (5-5,5 тонн в сутки).
Персонал в смену: 13 человек. Рекомендуется: главный технолог - 1 чел., наладчик-ремонтник – 1 чел.
В зависимости от назначения активный древесный уголь изготовляют следующих марок:
- БАУ-А - для адсорбции из растворов;
- БАУ-МФ - для локальной очистки питьевой воды;
- БАУ-Ац - для наполнения ацетиленовых баллонов;
- ДАК - для очистки парового конденсата от масла и других примесей;
- ОУА - для очистки и изготовления медицинских препаратов в фармацевтической промышленности, для очистки растворов в
- Производстве пищевых органических кислот;
- ОУБ - влажный, кислый уголь - для очистки растворов в крахмально-паточной промышленности;
- ОУВ - для очистки и осветления растворов в пищевой промышленности.
Размещение предприятия
Необходимо произвести строительно-монтажные работы и подготовить помещение под производство. Для размещения мини завода необходимо предусмотреть следующие технические параметры площадки:
- Лесохимические комплексы (производство по химической переработке дерева и получение древесного угля ). КЛАСС I - санитарно-защитная зона 1000 м (согласно нормам СНИП). (КЛАСС II - санитарно-защитная зона 500 м. Производство древесного угля.)
- Расход газа - природный газ около 206 нм3/час.
- Электроэнергия – около 74 КВт
- Расход воды: 200 литров в час.
- Канализация (в виде конденсата)
Площадь помещения под склад запасов сырья и готовой продукции 500 м2. Склад должен быть отапливаемый и с естественной вентиляцией. Оптимальный размер сырья для ретортных печей углежжения: в диаметре от 70-150 мм, длиной 300-450 мм.
Фото: монтаж печи активации
www.v-hold.ru
проблемы и перспективы :: BusinessMan.ru
Уголь — первое ископаемое топливо, которое начал использовать человек. В настоящее время в качестве энергоносителей применяются по большей мере нефть и газ. Однако, несмотря на это, угольная промышленность продолжает играть важнейшую роль в экономике любой страны, в том числе и России.
Статистические данные
В 50-е годы прошлого столетия доля угля в топливно-энергетическом балансе России составляла 65 %. В последующем она постепенно сокращалась. В особенности серьезный спад начался в 70-е годы, после открытия газовых месторождений в Сибири. Во времена кризиса 90-х интерес энергетиков к этому виду топлива окончательно упал. Многие ГЭС, изначально спроектированные для работы на угле, были переоборудованы под газ.
В последующие годы добыча твердого топлива у нас в стране немного возросла. Однако развивается угольная промышленность России, несмотря на действующие программы по ее реанимации, и в наше время довольно-таки медленно. В 2015 г. добыча в России составила около 360 млн тонн. При этом российские компании закупили около 80 млн тонн. В советские времена, даже после начавшейся в 70-е «газовой паузы», этот показатель составлял 716 млн т (1980—82 гг.). Причем в 2015 г., по словам представителей Минэкономразвития, сократились и инвестиции в отрасль.
Угольная промышленность: структура
Видов добываемого угля существует всего два: бурый и каменный. Последний имеет большую энергетическую ценность. Однако запасов каменного угля в России, как и во всем мире, не слишком много. На долю бурого приходится целых 70 %. Добываться твердое топливо может двумя способами: открытым и шахтным. Первый метод используется тогда, когда расстояние от поверхности земли до пласта составляет не более 100 м. Шахтным способом уголь может добываться на очень большой глубине — в тысячу и более метров. Иногда используется также комбинированная методика разработки.
Помимо предприятий, занимающихся добычей этого вида твердого топлива шахтным и открытым способом, в структуру угольной отрасли включены обогатительные фабрики и производства по брикетированию. Природный уголь, а в особенности бурый, имеет обычно не слишком высокую теплотворную способность из-за содержащихся в нем примесей. На обогатительных фабриках его дробят и просеивают через сетку в воду. При этом само твердое топливо всплывает наверх, а частицы пород оседают на дно. Далее уголь высушивают и обогащают кислородом. В результате его тепловая способность значительно повышается.
Брикетирование в зависимости от показателей давления при обработке может производиться с применением связующих или без них. Такая обработка значительно повышает температуру сгорания угля.
Основные потребители
Приобретают уголь у добывающих компаний в основном предприятия топливно-энергетического комплекса, а также металлургической отрасли. Бурый уголь используется по большей мере в котельных. Также иногда его применяют в качестве топлива на ТЭЦ. Потребителями каменного угля являются по большей части металлургические предприятия.
Основные бассейны России
Самым крупным каменноугольным бассейном у нас в стране (и в мире) является Кузбасский. Здесь добывается 56 % всего российского угля. Разработки ведутся как открытым, так и шахтным методом. В европейской части России наиболее крупным и развитым районом является Печорский угольный бассейн. Твердое топливо здесь добывается шахтным способом с глубины до 300 м. Запасы бассейна составляют 344 млрд тонн. К наиболее крупным месторождениям также можно отнести:
- Качко-Ачинский угольный бассейн. Расположен в Восточной Сибири и дает 12 % всего российского угля. Добыча осуществляется открытым способом. Качко-Ачинский бурый уголь является самым дешевым в стране, но при этом и самым низкокачественным.
- Донецкий каменноугольный бассейн. Добыча ведется шахтным способом, а поэтому себестоимость угля довольно-таки высока.
- Иркутско-Черемховский угольный бассейн. Добыча угля ведется открытым способом. Себестоимость его невысока, однако из-за большой удаленности от крупных потребителей используется он в основном только на местных электростанциях.
- Южно-Якутский угольный бассейн. Находится на Дальнем Востоке. Добыча ведется открытым способом.
Также довольно-таки перспективными в России считаются угольные бассейны Ленинский, Таймырский и Тунгусский. Расположены все они в Восточной Сибири.
Основные проблемы угледобывающей отрасли России
Причин, по которым угольная промышленность у нас в стране развивается довольно-таки медленно, существует несколько. В первую очередь к проблемам этой отрасли народного хозяйства относят:
- затянувшуюся «газовую паузу»;
- значительную удаленность мест добычи от основных потребителей.
Также серьезными проблемами угольной промышленности в современной России считаются загрязнение окружающей среды и тяжелые условия труда рабочих.
Газ или уголь?
Таким образом, не особенно хорошо угольная промышленность России развивается прежде всего из-за нежелания потребителя переходить с голубого топлива на твердое. И неудивительно. Газ у нас в стране стоит очень недорого. Однако эта проблема угольной отрасли, по всей видимости, будет решена в довольно-таки короткие сроки. Дело в том, что «газовая пауза» близка к своему исчерпанию. По оценкам «Газпрома», продлится она еще не более 6—7 лет. Все дело в истощении наиболее рентабельных месторождений голубого топлива в России.
В связи с этим уже сегодня разрабатываются и начинают претворяться в жизнь программы, направленные на развитие угольной промышленности и внедрение технологий, основанных на использовании твердого топлива, по всей производственной цепи народного хозяйства.
Проблема удаленности от потребителей
Это, пожалуй, самая серьезная проблема угольной промышленности на сегодняшний день. Крупнейший бассейн России, Кузбасский, к примеру, расположен в 3000 км от ближайшего порта. Большие транспортные затраты приводят к понижению рентабельности шахт и разрезов и увеличению стоимости угля. Ситуацию усугубляет довольно-таки слабая развитость железнодорожных путей в Восточной Сибири.
Разумеется, в программах развития угольной промышленности уделяется внимание в том числе и этой проблеме. Одним из способов ее решения является вертикальная интеграция предприятий отрасли. Предлагается, к примеру, организовывать на базе шахт объекты энергетики малой и средней мощности. Такая реконструкция может быть без особых затрат произведена путем установки на шахтных котельных турбогенераторов.
Новые предприятия угольной промышленности, занимающиеся обогащением и брикетированием твердого топлива, также могут стать одним из решений этой проблемы. Очищенный уголь, конечно же, стоит дороже природного. А поэтому затраты на его перевозку окупаются быстрее.
Экологические проблемы
Разработка угольных пластов, а в особенности открытым способом, негативно влияет на окружающую среду. При этом проблемы могут быть такими:
- изменение ландшафтов;
- оседание земной поверхности и эрозия почвы;
- выбросы метана из шахт;
- загрязнение воды и воздуха;
- возгорание угля в отвалах и шахтах;
- отторжение земельных участков под хранение отходов добычи.
Решением экологической проблемы добычи угля может стать прежде всего принятие ряда нормативов и законов, регулирующих все этапы разработки месторождений. При этом следует стимулировать предприятия к осуществлению контроля за их соблюдением на всех этапах разработки угольных пластов.
Воздействие на здоровье человека
Добыча угля и разработка пластов в густонаселенных районах европейской части значительно усугубляет такие проблемы:
- снижение продолжительности жизни;
- увеличение количества врожденных аномалий у детей;
- повышение количества нервных и онкологических заболеваний.
В особенности актуальны эти проблемы могут быть в районе Подмосковного, Качко-Ачинского и Южно-Якутского бассейнов. В данном случае решением проблемы может также стать разработка разного рода нормативов, направленных на внедрение новых способов организации добычи, позволяющих сохранить чистоту окружающей среды.
Профессиональные заболевания
Проблемы угольной промышленности на самом деле многочисленны. Однако профессиональные заболевания являются, пожалуй, одной из самых актуальных. В особенности неблагоприятное влияние несоблюдение экологических норм производства оказывает на работающих в шахтах людей. Производства этой специализации считаются едва ли не самыми опасными и вредными для здоровья на сегодняшний день.
Болеть работники угольной промышленности могут такими заболеваниями:
- пневмокониозы;
- пылевые и хронические бронхиты;
- силикоз и кониотуберкулез;
- зрительное и слуховое перенапряжение;
- нервно-психические патологии;
- радикулопатия;
- артроз, катаракта, вибрационная болезнь.
Легочные заболевания возникают в результате вдыхания шахтерами угольной пыли и вредных газов. Зрительное и слуховое перенапряжение случается из-за нерационального освещения и тяжелых условий труда. Причиной нервно-психических заболеваний и радикулопатии также обычно является перенапряжение. Вибрационная болезнь и артроз связаны прежде всего с особенностями самого процесса добычи угля.
Нормы по разного рода вредным факторам в России приняты уже очень давно. А поэтому решением проблемы профессиональных заболеваний рабочих в такой отрасли, как угольная промышленность, может стать только неукоснительное следование им. Тем более что на сегодняшний день ситуация в плане развития профессиональных заболеваний шахтеров крайне неблагоприятная. По статистике, их уровень превышает средние по промышленности в 9 раз.
Производственный травматизм
Профессия шахтера, помимо всего прочего, является еще и одной из самых опасных в мире. В разрабатываемых угольных пластах всегда содержится ядовитый и взрывоопасный газ — метан. К его возгоранию может привести любая искра, появившаяся в процессе функционирования шахтного оборудования. В результате взрыва и последующего обвала слоев угля рабочие могут не только получить травму, но и погибнуть.
Предотвратить производственный травматизм по этой причине можно путем совершенствования средств предотвращения возгорания метана и угольной пыли. Базироваться разработка систем защиты должна прежде всего на автоматическом создании в шахтах взрывопреграждающей среды. На выработках должны распыляться ингибиторы реакции окисления метана кислородом. Газодисперсная предохранительная среда должна создаваться непрерывно. Любые опасные факторы взрыва следует снижать до безопасных пределов.
Также необходимо обеспечивать постоянную вентиляцию шахт, исключить возможность возникновения электрических разрядов и т. д. Конечно же, профессия шахтера в этом случае не станет легче. Но возможно, она будет гораздо более безопасной.
Проблема безработицы и ее решение
На сегодняшний день в России полностью закрыты нерентабельные шахты, в результате чего удалось избавиться от слабых звеньев производственной цепи, требующих, помимо всего прочего, еще и значительных вложений. Рост прибыли угледобывающих компаний в последнее время связан также с началом разработки действительно перспективных и выгодных шахт. Внедрение новейших технологий и оборудования вызвало, однако, проблему занятости жителей шахтерских поселков, поскольку потребность в ручном труде снизилась.
Министерство энергетики и угольной промышленности России, надо отдать ему должное, к этой проблеме отнеслось очень серьезно. Все сокращенные работники получили хорошую социальную защиту. Многим была предоставлена возможность устроиться на перерабатывающие предприятия угольной промышленности. Ведь с ростом добычи твердого топлива увеличилось и их количество.
Перспективы развития угольной промышленности в России
Предприятия, занимающиеся разработкой пластов твердого топлива в России, могут быть действительно очень прибыльными. Дело в том, что у нас в стране много таких месторождений, на которых выработка угля может вестись дешевым открытым способом. К примеру, угольная промышленность Украины на данный момент находится не в лучшем состоянии, именно потому, что пласты на территории этой страны залегают очень глубоко. Разрабатывать их приходится шахтным методом. Украинский уголь стоит в несколько раз дороже европейского, а поэтому о конкуренции не может быть речи.
В России же угольная промышленность является действительно перспективной. Интенсивное ее развитие может быть обеспечено только путем дальнейшего совершенствования технологий добычи и снижения издержек производства.
К настоящему времени приоритетными направлениями этой сферы топливно-энергетического комплекса являются:
- масштабная модернизация производства;
- вовлечение в обработку наиболее перспективных запасов;
- разработка антикризисных мер;
- снижение затрат на техническое перевооружение уже имеющихся малоперспективных шахт и разрезов.
Запасы и их характеристика
Достойных внимания перспективных месторождений, таким образом, в России имеется много. Печорский угольный бассейн, Кузбасс и другие выработки способны обеспечивать страну твердым топливом еще столетиями. Кондиционные запасы угля у нас в стране превышают 4 трлн тонн. То есть при текущей добыче в 300—360 млн тонн в год ресурсов хватит еще примерно на 400 лет.
Угольные бассейны на территории России многочисленны, а пласты доступны для разработки. Освоение последних не имеет практически никаких ограничений. Ко всему прочему, добываемое у нас в стране твердое топливо в большинстве случаев отличается очень хорошими качествами, а поэтому ценится на европейском рынке. Уголь, характеристики которого выше, чем у российского, поставляется только из Северной Америки и Австралии.
Вывод
Таким образом, основной задачей инновационного развития угольной промышленности в России являются:
- повышение безопасности добычи;
- внедрение новых технологий по переработке угля;
- вертикальная интеграция угольной отрасли промышленности.
Определяя политику и перспективы развития угольной промышленности, нужно сформировать эффективный механизм государственного регулирования, а также разработать систему экономических мер, способствующих активному движению инвестиций. Помимо этого должен быть принят комплекс организационных и законодательных мер, направленных на гармонизацию структуры топливно-энергетического баланса государства и обеспечивающих опережающий рост потребления угля в основном на ТЭЦ.
businessman.ru
Брикетирование угля: технология, оборудование, изготовление
Если различные древесные отходы в виде опилок и щепы достаточно легко сжигать в специально приспособленных для этого котлах длительного горения, то с угольной мелочью и пылью дело обстоит иначе. Тот, кто хоть раз пытался топить печь или котел мелкими фракциями угля, знает, что половина топлива пропадает впустую, просыпаясь сквозь колосники в зольник, а другая половина спекается и перекрывает доступ воздуха в топку. Из-за этого интенсивность горения резко снижается. В то же время выбрасывать такое горючее глупо, ведь оно содержит массу тепловой энергии. В подобной ситуации может помочь брикетирование угля, о чем и будет рассказано в данной статье.
О технологии брикетировании угля
Один из способов сжигания угольной мелочи – это растопить котел дровами, а потом сверху на горящие поленья подсыпать пыльную фракцию топлива. Но это слишком хлопотное дело, поскольку угольная пыль должна подсыпаться небольшими порциями, а значит, — часто.
Если же загрузить большую порцию, то часть горючего обязательно просыплется в зольник и уйдет в отходы, а остальное топливо заполнит щели между древесиной. Воздух перестанет поступать в зону горения и в результате топка начнет затухать.
Наилучший способ – это методом прессования формировать из мелкой фракции брикеты, которые после этого очень хорошо горят, выделяя большое количество теплоты. Такое решение, как брикетирование углей, было предложено еще в начале позапрошлого века в России изобретателем А.П. Вешняковым и по сей день успешно используется как в промышленных целях, так и в быту. Суть его в том, что уплотнение угольной мелочи с помощью высокого давления на специальном оборудовании позволяет получать топливо, чья теплотворная способность не меньше, чем у качественных углей.
Глубоко не вдаваясь в тонкости технологического процесса и классификацию разных марок горючего, отметим, что подобные брикеты производятся в двух видах:
- со связующими веществами для промышленных целей;
- без связующих, предназначаются для сжигания в бытовых котельных установках.
Примечание. Брикеты, спрессованные со связующими веществами, нельзя использовать в быту. Эти вещества при сгорании образуют вредные либо токсичные соединения, которые в промышленности улавливаются разными способами. В бытовое топливо раньше в качестве связующих тоже добавляли крахмалы или патоку, но данная технология устарела.
Поскольку нас интересует технология производства угольных брикетов без всяких добавок для бытовых целей, то стоит рассмотреть именно ее. Итак, последовательность процесса следующая:
- сначала уголь проходит операцию измельчения, при этом допускается максимальная крупность фракции 6 мм;
- следующая операция – сушка с целью добиться оптимальной влажности 15%. Для этого применяется особое оборудование для производства угольных брикетов – паровые или газовые сушилки;
- после сушки состав охлаждается и подается на прессование. Операция проходит при давлении 100—150 МПа в так называемом штемпельном прессе;
- окончательное охлаждение и отгрузка на склад.
Примечание. Здесь описан традиционный технологический процесс, но требования к крупности фракции и влажности сырья могут изменяться в зависимости от используемого оборудования. Например, современный мини-завод российской компании ЮНИТЕК требует размеров частиц до 0.25 мм с влагосодержанием от 6 до 16%. То есть, в этом случае технология брикетирования угля должна предусматривать более качественное измельчение, зато и давление прессования применяется гораздо ниже.
На выходе получается угольный брикет, чья зольность не превышает 15—20%, максимально допустимая механическая нагрузка – 3 кг/см2, а при падении с высоты до 2 м изделие теряет не более 15% своей массы в результате удара. Теплота сгорания зависит от марок углей, из которых брикет спрессован.
Производство угольных брикет в домашних условиях
Понятно, что промышленное оборудование для брикетирования угля недоступно обычному домовладельцу в силу своей высокой стоимости. Однако, еще наши деды знали, каким образом можно делать брикеты без всякого оборудования. Для этого угольную пыль и крошку смешивали с водой в таком соотношении, чтобы получалась густая масса, а потом из нее вручную формовали лепешки. После просушивания такие изделия успешно сжигались в домашней печке. То есть, вопреки производственной технологии, смесь для производства брикетов из угля не просушивается, а наоборот, увлажняется.
В домашних условиях брикеты изготавливают 2 способами:
- с помощью ручного пресса;
- на самодельном шнековом экструдере.
Первый способ хорош тем, что прессовый станок можно недорого приобрести либо изготовить самостоятельно. Его недостаток – низкая производительность, чтобы наделать себе топливных брикет на весь сезон, придется очень хорошо потрудиться. Во втором случае брикетирование угольной пыли происходит достаточно быстро, поскольку весь процесс механизирован. Но здесь на первый план выходит стоимость агрегата, даже самодельная установка потребует ощутимых затрат. Нужно будет приобрести мощный электродвигатель, редуктор и прочие детали.
Алгоритм, согласно которому выполняется изготовление угольных брикетов своими руками, следующий:
- надо постараться любым доступным способом измельчить угольную крошку. Чем меньше будет фракция, тем качественнее получится изделие;
- смешать получившийся состав с водой. Точные пропорции указать нет возможности, так как они зависят от содержания пыли. Главное, чтобы смесь была очень густой и лепилась вручную. Добавлять глину не нужно, это только повысит зольность;
- составом наполнить форму и привести в действие ручной механизм;
- извлечь брикетированный уголь из формы и оставить сушиться на воздухе.
В результате получаем хрупкие изделия, непригодные к перевозке, зато неплохо сгорающие в печке. Один из способов брикетирования угля в домашних условиях можно узнать, просмотрев видео:
Когда в наличии имеется шнековый пресс, то производство значительно упрощается и ускоряется. Включив электродвигатель, вышеуказанную смесь загружают лопатой в приемный бункер экструдера. На выходе получаются «колбаски» цилиндрической формы отличного качества. Стоит отметить, что подобные брикеты из угольной пыли обладают хорошей прочностью, их даже можно транспортировать.
Подробнее о работе экструдера смотрите на видео:
Заключение
Конечно, изготовленные в домашних условиях брикеты далеки от идеала. Они имеют невысокую плотность и повышенную влажность, а потому дадут тепла меньше, чем заводские изделия. Тем не менее, в печке или котле они горят хорошо, это не то что жечь угольную пыль, спекающуюся коржом. Да и по стоимости самодельные брикеты из каменного угля обойдутся дешевле.
cotlix.com
исходный материал и этапы изготовления
Активный или активированный уголь – это пористый адсорбент, который производится из органических материалов содержащих уголь. Технология производства активированного угля длительный процесс, состоящий из нескольких этапов. Адсорбент активированный (активный) уголь является веществом с очень пористым составом. Его получают из разнообразных органических материалов, в которых имеется уголь. Зачастую осуществляется производство активированного угля из древесного угля, из торфа (торфяного кокса), каменноугольного кокса, грецкого ореха, кокосовой скорлупы, косточек маслин, абрикос и многих других растений.
Классификация
Активный адсорбент подразделяется:
- по типу материала, из которого выполнено производство активированного угля: древесина, кокосовая скорлупа, каменный уголь и так далее;
- по назначению: осветляющие, газовые, угли-носители катализаторов с качествами химических сорбентов;
- по методике активации: паровой и термохимический способ;
- по форме выпуска: гранулированный (дробленый) активированный уголь, порошковый, формованный активный уголь, экструдированный уголь (гранулы в виде цилиндров) и ткань, которая пропитана углем.
Активированные угли классифицируют по трем категориям пор: микропоры (от 0,6 до 0,7 нанометров), мезопоры (1,5-100-200 нанометров), макропоры (>100-200 нанометров). Первая и вторая разновидность пор считаются основными составляющими поверхности активных углей. По этой причине они играют немаловажную роль в адсорбционных качествах угля. Микропоры отлично справляются с адсорбцией маленьких органических молекул, а мезопоры – более крупных молекул.
Удельная площадь поверхности активированного угля зависит от габаритов пор. Адсорбент, у которого более тонкие поры хорошо впитывает, имея даже невысокую концентрацию и небольшие парциальные давления пара. Активное вещество с широкими порами характеризуется капиллярной конденсацией.
Размеры удельной впитывающей поверхности активированного угля и широкие поры позволяют весьма результативно применять адсорбент для эффективного очищения газов и жидкостей от разнообразных видов примесей. Количество примесей, которые «съедает» уголь может меняться от мельчайших молекул до молекул масел, нефтепродуктов, жиров, органических соединений с хлором.
Оборудование для производства активированного угля представлено в широком ассортименте. Для получения адсорбента применяются специальные печи разных типов и конструкций. Чаще всего завод по производству активированного угля использует шахтные, вертикальные и горизонтальные роторные печи, многополочные печки и реакторы с кипящим слоем.
Этапы технологического процесса
Получение угля из материалов органического происхождения разделено на несколько этапов. Итак, технология производства активированного угля включает в себя следующие последовательные мероприятия:
- Карбонизация. Данный процесс представляет собой обжиг (термическую обработку) сырья в безвоздушныхинертных условиях с использование высокой температуры. После карбонизации получается – карбонизат, это уголь, имеющий очень незначительные адсорбционные качества по причине маленькой внутренней площади и мелких габаритов. Карбонизат подлежит дроблению и активации, чтобы в результате добиться особенной структуры вещества и значительного увеличения адсорбции.
- Пара слов о предварительном дроблении. Полученный после карбонизации активированный уголь нужно измельчить. Его начальные размеры составляют 30-150 миллиметров, а результативная активация адсорбента затрудняется из-за таких больших фракций. Поэтому карбонизат тщательно измельчается до размеров фракций в 4-10 миллиметров.
- Линия по производству активированного угля включает в себя процесс активации, которая осуществляется с применением двух основных методик:
- Химическая активация для изготовления активированного угля подразумевает обработку вещества солями, выделяющими активирующий газ при воздействии высокой температуры. Активатором могут быть нитраты, сульфаты, карбонаты, серная, фосфорная или азотная кислота. Производство активированного угля с помощью этого способа проводят при температурном режиме 200 – 650°С;
- Парогазовая активация осуществляется исключительно в условиях строгого контроля, при температуре от 800 до 1000°С. В роли окислителей на момент парогазовой активации угля выступают водяной пар и диоксид углерода. Взаимодействие пара с углеродом ускоряется посредством оксидов и карбонатов щелочных металлов. Учитывая этот факт, их в малых дозах периодически добавляют к исходному материалу. В качестве катализатора также используют соединения меди. Получение активного угля из карбонизата с помощью парогазовой методики дает возможность получить мощный адсорбент с площадью поверхности максимум 1500 м2на один грамм угля. Правда, не вся площадь может использоваться для поглощения, потому что большие молекулы адсорбируемого вещества не попадут в маленькие поры.
Использование активного угля
Применение в производстве активированного угля набирает обороты с каждым днем. Адсорбционные способности угля позволяют быстро и эффективно очищать сточные воды и отходящие газы. К тому же, он является главным адсорбирующим веществом радиоактивных газов и вод на атомных электрических станциях.
Также активированный уголь нашел применение в таких сферах, как:
- Адсорбция технологической и питьевой воды;
- Использование в химической промышленности;
- Рекуперация (возврат части сырья или энергии для вторичного употребления в той же технологической процедуре) растворителей;
- Использование активного угля в медицинских целях. Очистка крови и организма в целом от бактерий, токсических веществ;
- Для добычи золота;
- В качестве косметического препарата для осветления кожи на лице;
- Пищевая добавка при интоксикации;
- Для похудения и диеты (не рекомендуется специалистами).
Если необходимо купить активированный уголь для фильтрации производства России, то можно обратиться за этим в специализированные магазины или совершить покупку через интернет.
oskada.ru
Производство угольных брикетов
Брикетирование, применение брикетов, виды брикетов
Технология добычи угля представляет собой совокупность сложных и последовательных промышленных мероприятий, в процессе выполнения которых на поверхность поднимается не только высококачественная порода, но и невостребованные угольные пылеобразования. Однако оптимизация производства, стремление к его абсолютной безотходности, и, соответственно, извлечению в дальнейшем максимальной экономической выгоды обязывает предпринимателей искать пути реализации добытого сырья в полном объёме. Выполнить эту задачу можно по-разному и, в частности, с помощью брикетирования.
Брикет – это спрессованное из отходов сельского хозяйства, деревообработки, низкокачественного угля или торфа малоразмерное плотное формообразование, используемое в качестве топлива. Соответственно, один из процессов получения брикетов представляет собой преобразование тонкодисперсного угольного сырья из сыпучего и крошащегося материала в спрессованные частицы, в ходе чего такие энергетические свойства, как длительность и равномерность горения и, естественно, теплоотдача существенно улучшаются. Кроме этого, брикеты имеют такое существенное преимущество, как удобная транспортировка.
Виды оборудования для производства угольных брикетов.
Серийное производство задействует два основных вида промышленного оборудования: прессы и экструдеры. Так, автоматические или полуавтоматические электромеханические прессы, усиленные гидравлическими модулями, служат для массового выпуска брикетов различной формы и химического состава. Вначале осуществляется просеивание первичного сырья и тщательное перемешивание его с вяжущими веществами и, как правило, с технической водой. Форма брикета зависит от модели сменной или стационарной матрицы, которая закреплена на рабочем элементе пресса (например, на вальцах). Разумеется, что после изготовления, требуется определённое время для просушивания продукции, после чего брикеты будут готовы к погрузке и транспортировке.
Процесс производства с применением экструдеров основывается не только на усилии сдавливания, но и на технологии пластификации материала. Загруженное в приёмный бункер сырьё попадает в рабочий цилиндр экструдера, где работает шнек (два шнека) червячного типа. Обрабатываемый материал перемешивается и нагревается за счет трения частиц между собой, лентой шнека и стенками цилиндра, вследствие чего происходит пластификация. Прессование суспензии выполняется при выдавливании материала шнеком через зауженное отверстие фильеры на выходе из цилиндра. Последний элемент конструкции оснащается сменной матричной насадкой с отверстиями различного диаметра. Дальше они аналогично подлежат просушиванию, время которого зависит от типа угля и размера брикетов.
Представленный перечень промышленного оборудования не является крупногабаритным, и оно может быть установлено даже на небольших производственных площадях, но одним из основных требований является наличие трёхфазной сети 380В.
Технологический процесс производства угольных брикетов. Сырье и его обработка.
Разумеется, что для скрепления химического состава угольной пыли требуются определённые связующие составы. Характеристики того или иного вяжущего вещества оказывают в дальнейшем определенное влияние на общие свойства полученных брикетов и непосредственно на их дальнейшее применение. Разновидность связующих элементов очень велика, и их перечень постоянно расширяется за счёт новых научных изысканий. Связующее вещество в идеале должно отвечать комплексу требований, среди которых: низкая себестоимость, свободный (законный) доступ в приобретении, улучшение энергетических свойств, уменьшение зольности, придание брикету механической стойкости и т.п.
Производство брикетов для промышленных котлов
Так, при переработке некоторых видов угля и мелкого кокса задействуют цемент и жидкое стекло. Смесь цемента, мелассы и глины делает брикеты очень крепкими, но понижает зажигательную способность. Примерно такой же недостаток и у брикетов, в которые вводят вяжущую смесь из торфа, портландцемента, глины и извести. Известны связующие вещества из класса простых полиэфиров на основе пропиленгликоля, лигносульфонатов, а также нефтебитума. Полученные брикеты широко используются в металлургической отрасли и при топке различных промышленных котлов, то есть, везде, где не присутствует открытое горение. Это обусловлено тем, что некоторые связующие составы могут выделять определенные токсичные газы. Один из способов получения угольных брикетов заключается в смешивании угольной пыли и раствора натриевой соли метилен-нафталин-сульфокислоты в соотношении 1% от массы шлама с последующим прессованием и сушкой с помощью углеводородсодержащего водостойкого покрытия. Последний этап технологии вызывает определённые сложности и является недостатком данной рецептуры. Произведенные брикеты задействуются для топки котлов и для коксования.
Производство брикетов без применения связующих веществ, основанное только на силе скрепляющего давления возможно, но, как правило, такие брикеты не будут обладать достаточной механической прочностью. Хотя известны технологии, при которых изготовление брикетов промышленного назначения может обходиться и без вяжущих составов. Например, сырьё из бурого угля содержит до 20% битумов и не нуждается в связующем составе. Такой материал дробят, подвергают термическому воздействию и просушке до влажности в 18-20%. Охлаждённая крошка загружается в пресс для получения брикетов.
Производство брикетов для бытового применения
Брикеты, почти в идеале отвечающие большинству требованиям, производят с использованием суспензии на основе хлебных остатков пищи и кормов, в состав которых входят растительные белки и полисахариды. В частности, мука и крахмал традиционно являются одними из самых популярных связующих веществ, применяемых для «бытового» брикетирования. Брикеты при горении не являются токсичными, почему и применяются широко в быту – для топки бани, камина, приготовления шашлыков и даже для курения кальяна. К сожалению, именно из связующего элемента такого рода производство практически невозможно организовать в многотоннажном варианте.
Перспективным направлением в производстве брикетов может стать внедрение полимера на основе полиакриламида, химического аналога белка, который может стать универсальным связующим веществом.
Брикеты из угольной пыли вполне можно получить и в домашних условиях. При этом используются всё те же прессы или экструдеры, но их более компактные версии, которые можно установить где-нибудь в подсобном помещении и, которые, как правило, адаптированы для работы от центральной сети 220В. Так, к примеру, кальянный уголь можно изготовить с помощью селитры или каких-либо иных аналогичных связующих. При этом самым основным условием производства «домашних» брикетов остаётся категорический запрет на использование токсичных вяжущих компонентов
Заключение
Исходя из вышесказанного, можно констатировать, что брикетирование угольной пыли не слишком затратное, но достаточно выгодное производство. Материальные вложения в первичное сырьё (угольная пыль и большинство связующих веществ) не являются дорогостоящими в сравнении с полученной прибылью от реализации готовых угольных брикетов, популярность в использовании которых постоянно только увеличивается. Да, качественное оборудование стоит недёшево, но и оно окупается достаточно быстро, а экономить в этом направлении представляется легкомыслием.
eurasia-group.ru