Каменный уголь появился на планете Земля около 360 миллионов лет назад. Данный отрезок нашей истории ученые именовали Карбоном или Каменноугольным периодом. В это же время фиксируется и появление первых наземных рептилий, первых крупных растений. Погибшие животные и растения разлагались, а колоссальное количество кислорода активно способствовало ускорению этого процесса. Сейчас на нашей планете присутствует лишь 20% кислорода, а в то время животные дышали полной грудью, ведь количество кислорода в атмосфере Карбона достигал 50%. Именно такому количеству кислорода мы обязаны современным богатством угольных залежей в недрах Земли.
Но уголь - это еще не все. Вследствие различных видов переработки из угля получают огромное количество разнообразных полезных веществ и продуктов. Что делают из угля? Именно об этом мы поговорим в данной статье.
Самые скромные подсчеты говорят о том, что продукты угля составляют 600 наименований.
Ученые разработали различные методы получения продуктов переработки каменного угля. Метод переработки зависит от желаемого конечного продукта. Например, чтобы получить чистые продукты, такие первичные продукты переработки каменного угля - коксовый газ, аммиак, толуол, бензол - применяют жидкие промывочные масла. В особых аппаратах обеспечивается герметизация продуктов и защита их от преждевременного разрушения. Процессы первичной переработки предполагают и метод коксования, при котором каменный уголь нагревается до температуры +1000оС при полностью перекрытом доступе кислорода.
По окончанию все необходимых процедур любой первичный продукт дополнительно очищается. Основные продукты переработки каменного угля:
Без всех этих продуктов наша жизнь была бы намного сложнее.
Взять хотя бы косметологическую промышленность, она является наиболее полезной для людей областью применения продуктов переработки угля. Такой продукт переработки угля, как цинк широко применяется для лечения жирной кожи и угревой сыпи. Цинк, а также серу добавляют в кремы, сыворотки, маски, лосьоны и тоники. Сера ликвидирует имеющееся воспаление, а цинк предупреждает развитие новых воспалений.
Кроме этого, лечебные мази на основе свинца и цинка применяют для лечения ожогов и травм. Идеальным помощником при псориазе является тот же цинк, а также глинистые продукты каменного угля.
Каменный уголь является сырьем для создания отличных сорбентов, которые применяются в медицине для лечения заболеваний кишечника и желудка. Сорбенты, в составе которых присутствует цинк, используют для лечения перхоти и жирной себореи.
В результате такого процесса, как гидрогенизация, из каменного угля на предприятиях получают жидкое топливо. А продукты сжигания, которые остаются после этого процесса, являются идеальным сырьем для разнообразных стройматериалов, имеющих огнеупорные свойства. К примеру, именно таким образом создается керамика.
|
Направление использования |
Марки, группы и подгруппы |
|---|---|
|
1. Технологическое |
|
|
1.1. Слоевое коксование |
Все группы и подгруппы марок: ДГ, Г, ГЖО, ГЖ, Ж, КЖ, К, КО, КСН, КС, ОС, ТС, СС |
|
1.2. Специальные процессы подготовки к коксованию |
Все угли, используемые для слоевого коксования, а также марки Т и Д (подгруппа ДВ) |
|
1.3. Производство генераторного газа в газогенераторах стационарного типа: |
|
|
смешанного газа |
Марки КС, СС, группы: ЗБ, 1ГЖО, подгруппы — ДГФ, ТСВ, 1ТВ |
|
водяного газа |
Группа 2Т, а также антрациты |
|
1.4. Производство синтетического жидкого топлива |
Марка ГЖ, группы: 1Б, 2Г, подгруппы — 2БВ, ЗБВ, ДВ, ДГВ, 1ГВ |
|
1.5. Полукоксование |
Марка ДГ, группы: 1Б,1Г,подгруппы — 2БВ, ЗБВ, ДВ |
|
1.6. Производство углеродистого наполнителя (термоантрацита) для электродных изделий и литейного кокса |
Группы 2Л, ЗА, подгруппы — 2ТФ и 1АФ |
|
1.7. Производство карбида кальция, электрокорунда |
Все антрациты, а также подгруппа 2ТФ |
|
2. Энергетическое |
|
|
2.1. Пылевидное и слоевое сжигание в стационарных котельных установках |
Вес бурые угли и атрациты.а также неиспользуемые для коксования каменные угли. Для факельно-слоевого сжигания антрациты не используются |
|
2.2. Сжигание в отражательных печах |
Марка ДГ, i руппы — 1Г, 1СС, 2СС |
|
2.3. Сжигание в подвижных теплоустановках и использование для коммунальных и бытовых нужд |
Марки Д, ДГ, Г, СС, Т, А, бурые yгли, антрациты и неиспользуемые для коксования каменные угли |
|
3. Производство строительных материалов |
|
|
3.1. Известь |
Марки Д, ДГ, СС, А, группы 2Б и ЗБ; неиспользуемые для коксования марки ГЖ, К и группы 2Г, 2Ж |
|
3.2. Цемент |
Марки Б, ДГ, СС, ТС, Т, Л, подгруппа ДВ и неиспользуемые для коксования марки КС, КСН, группы 27, 1ГЖО |
|
3.3. Кирпич |
Неиспользуемые для коксования угли |
|
4. Прочие производства |
|
|
4.1. Углеродные адсорбенты |
Подгруппы: ДВ, 1ГВ, 1ГЖОВ, 2ГЖОВ |
|
4.2. Активные угли |
Группа ЗСС, подгруппа 2ТФ |
|
4.3. Агломерация руд |
Подгруппы: 2ТФ, 1АВ, 1АФ, 2АВ, ЗАВ |
Коксующийся уголь - это уголь, который при помощи промышленного коксования дает возможность получить кокс, представляющий собой техническую ценность. В процессе коксования каменных углей обязательно учитывается их технический состав, коксуемость, спекаемость, и прочие характеристики.
Как же протекает процесс коксования угля? Коксование является технологическим процессом, который имеет конкретные стадии:
Коксование - это совокупность процессов, происходящих в каменном угле при его нагревании. При этом из тонны сухой шихты получается около 650-750 кг кокса. Его применяют в металлургии, используют в качестве реагента и топлива в некоторых отраслях химической отрасли. Кроме этого, из него создают карбид кальция.
Качественные характеристики кокса - это горючесть и реакционная способность. Основные продукты коксования угля, помимо собственно кокса:
|
Условные обозначения |
Пределы крупности кусков |
||
|---|---|---|---|
|
Сортовые |
|||
|
Крупный (кулак) |
|||
|
Совмещённые и отсевы |
|||
|
Крупный с плитным |
|||
|
Орех с крупным |
|||
|
Мелкий с орехом |
|||
|
Семечко с мелким |
|||
|
Семечко со штыбом |
|||
|
Мелкий с семечком и штыбом |
|||
|
Орех с мелким, семечком и штыбом |
|||
Город призрак без угля. Таковым стал японский Хасима. В 1930-е его признали самым густонаселенным.
На крошечном клочке земли уместились 5 000 человек. Все они работали на угольном производстве.
Остров оказался буквально сложенным из каменного источника энергии. Однако, к 1970-ым запасы угля истощились.
Уехали все. Остался лишь перерытый остров и постройки на нем. Туристы и японцы зовут Хасиму призраком.
Остров наглядно показывает важность каменного угля, невозможность человечества жить без него. Альтернативы нет.
Есть только попытки ее найти. Поэтому, уделим внимание современному герою, а не туманным перспективам.
Описание и свойства каменного угля
Каменный уголь – это горная порода органического происхождения. Это значит, что камень образован из разложившихся остатков растений, животных.
Чтобы они сформировали плотную толщу, требуется постоянное накопление и спрессовывание. Подходящие условия на дне водоемов.
Там, где есть месторождения каменного угля , когда-то были моря, озера. Отмершие организмы опускались на дно, придавливались толщей воды.
Так образовывался торф. Каменный уголь – последствие его дальнейшего сжатия под давлением уже не только воды, но и новых слоев органики.
Основные запасы каменного угля относятся к эре Палеозоя. С ее окончания минуло 280 000 000 лет.
Это эра гигантских растений и динозавров, обилия жизни на планете. Не удивительно, что именно тогда органические отложения накапливались особенно активно.
Чаще всего, уголь образовывался в болотах. В их водах мало кислорода, что препятствует полному разложению органики.
Внешне залежи каменного угля напоминают обгоревшую древесину. По химическому составу порода является смесью углеродных ароматических соединений высокомолекулярного типа и летучих веществ с водой.
Минеральные примеси незначительны. Соотношение компонентов не стабильно.
В зависимости от преобладания тех, или иных элементов, выделяют виды каменного угля . К основным относится бурый и антрацитовый.
Бурая разновидность каменного угля насыщенна водой, а посему, отличается низкой теплотой сгорания.
Получается, в качестве топлива порода не годиться, как каменная. И бурый уголь нашел иное применение. Какое?
Этому будет уделено отдельное внимание. Пока же, разберемся, почему водонасыщенную породу зовут бурой. Причина в цвете.
Уголь коричневатый, без , рыхлый. С геологической точки зрения массу можно назвать молодой. То есть, в ней не завершены процессы «брожения».
Поэтому, у камня низкая плотность, при сгорании образуется много летучих веществ.
Ископаемый каменный уголь антрацитового типа – полностью сформировался. Он плотнее, тверже, чернее, блестит.
Чтобы бурая порода стала такой, требуются 40 000 000 лет. В антраците велика доля углерода – около 98%.
Естественно, что теплоотдача у черного угля на высоте, а значит, камень можно использовать в качестве топлива.
Бурый вид в этой роли используют лишь для обогрева частных домов. Им не нужны рекордные показатели энергии.
Нужна лишь простота обращения с топливом, а антрацит в этом плане проблемен. Разжечь каменный уголь непросто.
Производственники, железнодорожники, приноровились. Трудозатраты стоят того, ведь антрацит не только энергоемок, но и не спекается.
Каменный уголь – топливо , от сгорания которого остается зола. Из чего она, если органика переходит в энергию?
Помните заметку о минеральной примеси? Именно неорганическая составляющая камня и остается на дне .
Немало золы осталось и на китайском месторождении в провинции Люхуангоу. Залежи антрацита там горели без малого 130 лет.
Пожар потушили лишь в 2004-ом году. Каждый год сгорали 2 000 000 тонн породы.
Вот и посчитайте, сколько каменного угля пропало даром. Сырье могло пригодиться не только в качестве топлива.
Применение каменного угля
Уголь называют солнечной энергией, заключенной в камень. Энергию можно преобразовывать. Она не обязательно должна быть тепловой.
Энергию, получаемую при сгорании породы, переводят, к примеру, в электричество.
Температура сгорания каменного угля бурого типа чуть не доходит до 2 000 градусов. Дабы получить электричество из антрацита, потребуется уже около 3 000 по шкале Цельсия.
Если же говорить о топливной роли угля, он используется не только в чистом виде.
В лабораториях из органической породы научились получать жидкое и газообразное топливо, а на металлургических заводах уже давно пользуются коксом.
Он получается при нагреве каменного угля до 1 100 градусов без доступа кислорода. Кокс – бездымное топливо.
Важна для металлургов и возможность применения брикетов в роли восстановителей руды. Так, кокс пригождается при отливке чугуна.
Кокс применяют и в качестве разрыхлителя шихты. Так именуют смесь исходных элементов будущего .
Будучи разрыхленной коксом, шихта легче переплавляется. Кстати, некоторые компоненты для тоже получают из антрацита.
В качестве примесей в нем могут содержаться германий и галлий – металлы редкие и мало где еще встречающиеся.
Каменный уголь купить стремятся, так же, для производства композиционных материалов углеграфитового толка.
Композитами называют массы из нескольких составляющих, с четкой границей между ними.
Искусственно созданные материалы применяют, к примеру, в авиации. Здесь композиты увеличивают прочность деталей.
Карбоновые массы выдерживают, как очень высокие, так и низкие температуры, используются в стойках опоры контактных сетей.
А вообще, композиты прочно вошли уже во все сферы жизни. Железнодорожники устилают ими новые платформы.
Из наномодифицированного сырья делают опоры строительных конструкций. В медицине с помощью композитов предлагают заполнять сколы на костях и прочие повреждения, не подлежащие металлическому протезированию. Вот какой каменный уголь многоликий и многофункциональный.
Химики разработали метод получения из угля пластмасс. При этом, не пропадают отходы. Низкосортная фракция прессуется в брикеты.
Они служат топливом, которое подходит, как для частных домов, так и производственных цехов.
В топливных брикетах остается минимум углеводородов. Они, собственно, и есть самок ценное в угле.
Из него можно получить чистые бензол, толуол, ксилолы, куморановые смолы. Последние, к примеру, служат основой для лакокрасочной продукции и такого материала внутренней отделки помещений, как линолеум.
Часть углеводородов ароматические. Людям знаком запах нафталина. Но, немногие знают, что производят его из каменного угля.
В хирургии нафталин служит антисептиком. В домашнем хозяйстве вещество борется с молью.
Кроме того, нафталин способен защитить от укусов ряда насекомых. Среди них: мухи, оводы, слепни.
В общей сложности, уголь каменный в мешках закупают для производства более чем 400-от видов продукции.
Многие из них – побочные товары, получаемые на коксохимическом производстве.
Интересно, что стоимость дополнительных линий, как правило, больше, чем у кокса.
Если же рассматривать среднюю разницу между каменным углем и товарами из него, она составляет 20-25 раз.
То есть, производство весьма выгодное, быстро окупается. Поэтому, неудивительно, что ученые ищут все новые и новые технологии переработки осадочной породы. На растущий спрос должно быть предложение. Ознакомимся с ним.
Добыча каменного угля
Месторождения угля называют бассейнами. В мире их свыше 3 500. Общая площадь бассейнов – около 15% от суши. Больше всего угля в США.
Там сосредоточенны 23% от мировых запасов. Каменный уголь в России – это 13% общих запасов. у Китая. В его недрах сокрыто 11% породы.
Большинство из них – антрациты. В России соотношение бурого угля к черному примерно одинаково. В США преобладает бурый вид породы, что снижает значение залежей.
Не смотря на обилие бурого угля, месторождения США поражают не только объемами, но и масштабами.
Запасы одного только Аппалачского каменноугольного бассейна составляют 1 600 миллиардов тонн.
В самом крупном бассейне России, для сравнения, хранятся лишь 640 миллиардов тонн породы. Речь о Кузнецком месторождении.
Оно находится в Кемеровской области. Еще пара перспективных бассейнов обнаружены в Якутии и Тыве. В первом регионе залежи назвали Эльгинскими, а во втором – Элегетскими.
Месторождения Якутии и Тывы относятся к закрытому типу. То есть, порода находиться не у поверхности, на глубине.
Нужно строить шахты, штольни, стволы. Это поднимает цену каменного угля . Но, масштабы залежей стоят затрат.
Что же касается Кузнецкого бассейна, в нем работают по смешенной системе. Около 70% сырья извлекают с глубин гидравлическим способом.
30% угля добывают открыто, используя бульдозеры. Их достаточно, если порода залегает у поверхности, а прикрывающие слои рыхлые.
Открыто уголь добывают и в Китае. Большинство месторождений КНР находятся далеко за пределами городов.
Однако, это не помешало одной из залежей доставить неудобства населению страны. Это произошло в 2010-ом.
Пекин резко увеличил запросы на уголь из Внутренней Монголии. Она считается провинцией КНР.
В путь отправилось столько грузовиков с товаром, что 110-е шоссе встало почти на 10 дней. Пробка началась 14-го августа, а рассосалась лишь 25-го.
Правда, не обошлось и без проведения дорожных работ. Грузовики с углем усугубили ситуацию.
110-е шоссе относится к дорогам государственного значения. Так что, не только уголь в пути задержался, но и прочие контракты оказались под угрозой.
В можно найти ролики, где водители, ехавшие в августе 2010-го по шоссе, сообщают, что 100-километровый отрезок преодолевали около 5-ти дней.
Владимир Хомутко
Время на чтение: 3 минуты
А А
Какие продукты получают из угля и нефти?
Нефть и уголь относятся к полезным ископаемым и активно используются человечеством в качестве источников энергии.
Но если уголь можно использовать в чистом виде, то нефть – нет. Её сначала необходимо подвергнуть переработке с целью получения продуктов, пригодных для практического применения. Впрочем, и из угля можно получить сопутствующие элементы, имеющие практическое значение.
Нефть – это горючая маслянистая жидкость, представляющая собой сложную смесь различных углеводородных соединений.
В её составе содержатся растворенные попутные газы, которые при подъеме сырья на поверхность начинают активно выделяться. К ним относятся всем хорошо известные метан и сероводород.
Список продуктов переработки этого полезного ископаемого весьма обширен, поэтому перечислять их все – займет много времени. Попробуем подойти к этому вопросу с точки зрения агрегатного состояния производимой продукции.
Эти вещества, выделяемые из поднятой на поверхность углеводородной смеси, называется попутными.
Их выделяют как в процессе первичной переработки сырья на промыслах (сепарация), так и на нефтеперегонных заводах (НПЗ). К эти продуктам относятся этан, пропан и бутан, из которых с помощью дегидрирования получают такие продукты, как этилен и пропилен. Пропано-бутановая – это тот самый сжиженный газ, который до сих пор применяется для бытовых нужд.
Тут список гораздо больше. Из добытого на месторождениях углеводородного сырья производят:
Нефтепереработка происходит под действием высоких температур, которые из-за разных точек кипения нефтяных компонентов позволяют разложить сырье на отдельные составляющие.
Остатком этого процесса является гудрон, из которого в дальнейшем делают битумы, которые активно применяются при производстве дорожных и кровельных работ.
Это полезное ископаемое находится в твердом агрегатном состоянии. Его переработка осуществляется путем коксования в специализированных печах, которые исключают попадание в них кислорода. В результате серии химических реакций, из угля делают кокс, который очень востребован на предприятиях металлургической промышленности, и коксовый газ, который в процессе конденсации распадается на смолу и аммиачную воду.
С использованием сухой перегонки из угля образуется деготь, который широко используется в строительной индустрии и при изготовлении различных стройматериалов в качестве связующего вещества.
Аммиачная вода дает аммиак, который входит в состав большого количества химических удобрений, так необходимых сельскохозяйственной отрасли.
Использование угля в промышленности
Получают из каменного угля (впрочем) как и из жидких углеводородов) также и синтетические углеводороды, которые активно используются в топливном балансе. Поскольку они наносят гораздо меньший вред окружающей нас среде, их применение в перспективе будет расширяться.
Что получают из угля? пластики, кислоты, волокна…что получают из угля?
пластики, кислоты, волокна и многое другое. Кроме того, некоторый уголь коксуется, а кокс используется в металлургическом производстве Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Угольная, коксохимическая промышленность, отрасли тяжелой промышленности осуществляют переработку каменного угля методом коксования. Коксование- промышленный метод переработки угля путем нагревания до 950-1050 С без доступа воздуха. Основынми коксохимическими продуктами являются: коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы, аммиака. Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, как-то:...
0 0
Город призрак без угля. Таковым стал японский Хасима. В 1930-е его признали самым густонаселенным.
На крошечном клочке земли уместились 5 000 человек. Все они работали на угольном производстве.
Остров оказался буквально сложенным из каменного источника энергии. Однако, к 1970-ым запасы угля истощились.
Уехали все. Остался лишь перерытый остров и постройки на нем. Туристы и японцы зовут Хасиму призраком.
Остров наглядно показывает важность каменного угля, невозможность человечества жить без него. Альтернативы нет.
Есть только попытки ее найти. Поэтому, уделим внимание современному герою, а не туманным перспективам.
Описание и свойства каменного угля
Каменный уголь – это горная порода органического происхождения. Это значит, что камень образован из разложившихся остатков растений, животных.
Чтобы они сформировали плотную толщу, требуется постоянное накопление и спрессовывание. Подходящие условия на дне водоемов....
0 0
Вам, конечно, известно, что каменный уголь является топливом, использующимся, как в быту, так и в промышленности. Каменный уголь – первый ископаемый материал, который стал использоваться как топливо. Именно благодаря углю произошла промышленная революция. В XIX веке много угля потребляли транспортные средства. В 1960 году мировое производство энергии на 50% зависело от угля. Однако к 1970 году его доля снизилась до одной трети: более популярными источниками энергии стали нефть и газ.
Однако этим область применения угля не ограничивается. Каменный уголь является ценным сырьем для металлургической и химической промышленности.
Угольная промышленность обеспечивает коксование угля. Коксохимическими заводами потребляется до четверти от добываемого угля. Коксованием перерабатывается каменный уголь при помощи нагревания до 950-1050°С без доступа кислорода. Разлагаясь, уголь образует твердый продукт – кокс...
0 0
Каменный уголь - одно из самых необходимых человеку полезных ископаемых. Его тепло обогревает наши дома, даёт энергию пароходам, превращается в электричество в турбинах электростанций. Без угля нельзя выплавить металл из руды и приготовить цемент.
Из угля делают жидкое топливо, смазочные масла, краски, чернила, пластмассы. Уголь ничем не пахнет, а из него приготавливают духи и разные пахучие сиропы для конфет и пирожных.
Уголь совсем непрозрачный, а из него производят самое лучшее стекло - лёгкое, крепкое, чистое.
А ещё из угля делают удобрения, от которых лучше плодоносит земля и растут фрукты, овощи, пшеница и рожь. Из угля можно добыть даже витамины....
0 0
Урок по окружающему миру: "Каменный уголь"
Разделы: Экология
Тема: Каменный уголь.
Развивать наблюдательность, практические умения и навыки учащихся; развивать познавательный интерес к родной природе, любознательность; привести знания детей в систему; расширить и углубить знания о каменном угле; создать условия для формирования чувства гордости за родной край.
I. Работа с «Дневником наблюдения»
а) Рассказ о феврале.
Снег мешками валит с неба,
С дом стоят сугробы снега!
То бураны и метели
На деревню налетели.
По ночам мороз силён,
Днём капели слышен звон.
День прибавился заметно
Наступил февраль, то верно.
Февраль – снежень, бокогрей, лютый.
1 февраля – какова в этот день погода, таков будет и весь февраль.
Ну, природа есть природа.
А какая же на улице погода?
б)*Характеристика...
0 0
Уголь важен для народного хозяйства
Каменный уголь – это один из первых минералов, который человек начал использовать в качестве топлива. Только в конце 19 века его стали постепенно вытеснять другие виды топлива: сначала нефть, потом продукты из нее, позднее газ (природный и полученный из угля и других веществ). Каменный уголь применяется в народном хозяйстве очень широко. Прежде всего, как топливо и химическое сырье. Например, металлургическая отрасль промышленности при выплавке чугуна не может обойтись без кокса. Производят его на коксохимических предприятиях из каменного угля.
Где еще используют уголь?
На отходах добычи каменного угля (антрацитовом штыбе) работают мощные тепловые электростанции в России и Украине (и не только). Впервые получили металл с использованием кокса из железной руды в 18 веке в Англии. Это в металлургии стало началом применения каменного угля, точнее, кокса – продукта его переработки. До этого железо получали при помощи...
0 0
Продукты переработки каменного угля
Каменный уголь – полезное ископаемое осадочного типа, продукт многовекового глубокого разложения древних растительных пород. Помимо традиционного применения в качестве топлива, каменный уголь подвергается в качестве сырья для металлургической и химической промышленности.
Продукты переработки каменного угля разнообразны и широко используются в различных отраслях. Переработка каменного угля производится методом коксования – нагреванием до температуры 1000°С без доступа кислорода.
Таким путем получают коксовый газ, аммиак, каменноугольные смолы и многочисленные продукты трансформации бензола.
Переработка коксового газа происходит путем промывки жидкими промывочными маслами в специальных устройствах – скрубберах с последующей очистки и повторной ректификации.
Таким путем получаются толуол, бензол, ксилолы и ряд других чистых продуктов. Ароматические углеводороды, включающие...
0 0
Вы, конечно, знаете, что каменный уголь используется в качестве топлива, как в быту, так и в промышленности. Каменный уголь был первым ископаемым материалом, который люди стали использовать как топливо. Именно уголь позволил совершить промышленную революцию. В XIX веке много угля использовалось для транспорта. В 1960 году уголь давал около половины мирового производства энергии. Однако к 1970 году его доля упала до одной трети: уголь в качестве топлива потеснили другие источники энергии, в частности, нефть и газ.
Однако этим применение угля не ограничивается. Каменный уголь - это ценное сырье для химической и металлургической промышленности.
В угольной промышленности используется коксование угля. Коксохимические заводы потребляют до 1/4 от добываемого угля. Коксование - это процесс переработки каменного угля нагреванием до 950-1050°С без доступа кислорода. При разложении угля образуются твёрдый продукт - кокс и летучие продукты - коксовый газ.
Кокс составляет...
0 0
11
Пиролиз каменного угля: понятие и продукты
Под термином пиролиз каменного угля принято понимать совокупность процессов, происходящих при нагревании угля при условии отсутствия каких-либо реагентов. Однако в последние годы под пиролизом каменного угля стали подразумевать также и процессы, происходящие с воздействием какого-либо дополнительного реагента (так называемые гидропиролиз и окислительный пиролиз).
Часто под термином пиролиз понимают и процедуру газификации угля, хотя это не совсем верно, поскольку при этом также используются дополнительные реагенты.
Термическая переработка каменного угля широко применяется для получения различных углеродистых твердых материалов, и жидких и газообразных продуктов. В связи с этим, в зависимости от назначения конечных продуктов пиролиза, исходным сырьём для переработки может быть практически любой уголь. Это очень удобно, поскольку весь добытый уголь может идти на переработку, а не на завод по переработке твердых бытовых...
0 0
12
Уголь – осадочная порода растительного происхождения, которой присуще свойство горючести. В основном уголь состоит из углерода и различного рода примесей. Процент содержания примесей определяет качество породы.
Состав угля определяется его возрастом. Самым молодым считается бурый уголь, затем следует каменный, а более старый – антрацит. Наиболее качественный уголь – антрацит, так как по мере старения происходит накопление углерода и уменьшение концентрации летучих веществ в угле. К примеру, бурый уголь в среднем имеет более 50% летучих примесей, каменный уголь – 40% примесей, антрацит – всего 5-7%.
Кроме углерода и летучих веществ, в состав угля входят негорючие элементы, образующие золу при горении угля. Зола играет роль загрязнителя окружающей среды, а также спекается в шлак, что затрудняет горение угля и, соответственно, уменьшает количество теплоты, выделяемое им при горении.
Еще один компонент,...
0 0
Угольная промышленность – важное звено топливно-энергетического комплекса (ТЭК). По данным генерального директора АО «Росуголь» Ю. Малышева, выступившего с докладом о социально-экономическом положении угольной промышленности, доля России в разведанных мировых запасах угля составляет 12 %, а прогнозные запасы оцениваются в 30 %. В мировой добыче угля на неё приходится 14 %.
Основные направления промышленного использования угля: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности. При переработке каменного угля из него извлекают в промышленных масштабах ванадий, германий, серу, галлий, молибден, цинк, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).
Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры 1000 °С. При этом получается кокс - твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 о С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:
Легкое масло (температура кипения до 170 о С); в нем содержатся ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты) и др. вещества;
Среднее масло (температура кипения 170-230 о С). Это фенолы, нафталин;
Антраценовое масло - антрацен, фенатрен;
Тяжелое масло (температура кипения 230-270 о С). Это нафталин и его гомологи и др.
В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксилолы, фенол, аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.
Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты: бензол, толуол, ксилолы и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности.
Характерной особенностью выбросов коксохимического производства является большое разнообразие содержащихся в них вредных веществ (пыль, сернистый ангидрид, оксид углерода (II), сероводород, аммиак, фенолы, бензольные углеводороды и др.). Хотя количество отдельных компонентов невелико, они обладают значительной токсичностью.
К основным источникам загрязнения атмосферы пылью относятся: цех углеподготовки, отделение коксосортировки, коксовые печи в период загрузки шихты и выдачи кокса. Загрязнение атмосферы последними периодично и кратковременно (в 1 ч три операции по выдаче кокса продолжительностью 2-3 мин.). При тушении кокса в башнях вместе с парами воды поступают в атмосферу аммиак, сероводород, оксид серы, фенолы, смолистые вещества. Для предотвращения попадания в атмосферу этих веществ на новых коксовых батареях устанавливают установки сухого тушения. Кроме того, в цехах углеподготовки и отделениях коксосортировки оборудование оснащается аспирационными системами. От всех аспирационных систем завода выброс пыли составляет около 0,9 кг на тонну кокса. Примерно 0,4 кг пыли на тонну кокса выделяется при перегрузке углей, загрузке их в печи.
Среди загрязняющих окружающую среду веществ, образующихся в коксохимическом производстве, могут быть полицикличёские углеводороды (в том числе бенз-(а)-пирен), которые являются канцерогенными веществами. Они могут загрязнять атмосферный воздух, воду и почву.
В то же время на коксохимических заводах образуется большое количество сточных вод. Они содержат отходы производства и составляют в целом около 38 % массы коксуемой шихты. Около 30 % из них представляют собой надсмольные воды, содержащие до 3 г/л летучих и труднолетучих фенолов, что значительно превышает максимально допустимые концентрации фенолов в воде, которая направляется на биохимическую очистку. Поэтому такие сточные воды обессмоливаются на кварцевых фильтрах, после чего подаются на аммиачную колонну для удаления аммиака, а затем в скруббер для обесфеноливания. Только после этого они охлаждаются и смешиваются в усреднителе с другими водами. Более эффективное извлечение фенолов достигается в результате применения пароциркуляционного и жидкостного способов экстракции, снижающих концентрацию фенолов в стоковых водах до 10 -4 %. Этим ликвидируется токсичность сточных вод, обусловленная наличием в них фенолов.
На коксохимических заводах образуются значительные объёмы отходов (кислая смола, фусы, отходы флотации, обработанные кислоты и др.). Около половины их не утилизируется, а вывозятся на промышленные свалки. Промышленные отходы коксохимических заводов содержат большое количество фенолов (до 880 мг/кг), цианидов (более 120 мг/кг), роданидов (более 10 мг/кг) и др. Для предупреждения загрязнения окружающей среды и сохранения здоровья населения необходимо на коксохимических заводах наладить точный учет отходов, обеспечить их максимальную утилизацию. Для неутилизируемых отходов необходимо также обеспечить сбор пека и шлака в металлические ёмкости с плотно закрывающимися крышками и складировать на специальных полигонах, имеющих гидроизоляцию. Вывоз отходов с территории предприятия следует осуществлять специальным транспортом по графику.
Методы получения синтетических топлив из угля. Очень перспективным направлением переработки угля является получение из него синтетических топлив. Получаемые из угля синтетические топлива могут быть твердыми, жидкими и газообразными. К твердым синтетическим топливам относится большое количество облагороженных или улучшенных топлив типа «чистый уголь», угольные брикеты, полукокс, термоуголь, автоклавированный уголь. Синтетические жидкие топлива представлены котельным топливом (заменитель нефтяного мазута), моторными топливами и метанолом. Газообразные топлива, получаемые из угля, представляют собой топливный газ, «заменитель природного газа» и синтез-газ.
Получение из угля синтетических топлив осуществляется различными методами. Твердое топливо с повышенной экологической чистотой получается в результате удаления из исходного угля вредных примесей, таких как сера и минеральные примеси.
Преимуществами «чистого угля» являются снижение выбросов SО 2 и твердых частиц при сжигании, а также повышение теплотворной способности по сравнению с исходным углем. При получении топлива для коммунально-бытовых целей используется брикетирование угольной мелочи. В результате происходит снижение выбросов твердых частиц при сжигании и может повышаться теплотворная способность топлива. В некоторых случаях в брикеты вводят специальные химические добавки, снижающие выход смол, сажи, серы и других вредных продуктов при сжигании.
Повышение качества бурых углей, имеющих низкую теплотворную способность из-за большого количества влаги и кислорода, достигается путём их облагораживания при пиролизе или обработке перегретым паром.
Термическое облагораживание бурого угля повышает его теплотворную способность, кроме того, снижается эмиссия SО 2 и NO X (для полукокса и термоугля) и могут уменьшаться выбросы твердых частиц при сжигании автоклавированного кускового угля.
Процесс газификации угля является многоцелевым относительно состава продуцируемого газа. При получении газообразных топлив выделяются три основных направления, связанные с производством топливного газа, заменителя природного газа и синтез-газа.
Применение топливного газа позволяет решать экологические и технологические проблемы в энергетике, металлургии и других отраслях промышленности. Особенностью получаемого заменителя природного газа является низкое содержание СО и, следовательно, относительно низкая токсичность, что позволяет широко применять этот газ в бытовых целях. Синтез-газ используется для химической переработки в метанол, моторные топлива или для получения водорода. Для получения жидких топлив непосредственно из угля используются процессы гидрогенизации, пиролиза, ожижения растворителями.
При получении котельного топлива (заменителя нефтяного мазута) и моторных топлив требуется дополнительное применение процессов гидропереработки жидких угольных продуктов с целью уменьшения содержания серы и других нежелательных примесей. Наиболее легко перерабатывается «угольная нефть», получаемая в процессе каталитической гидрогенизации угля.
Альтернативным направлением производства синтетических жидких топлив является совмещение процессов получения из угля синтез-газа и его химической переработки.
Жидкие топлива из синтез-газа экологически намного безопаснее, чем топлива, получаемые прямым ожижением угля. Последние содержат высокое количество канцерогенных полициклических соединений.
Переработка отходов углеобогащения . Анализ химического состава технологических отходов 80 углеобогатительных фабрик основных угольных бассейнов СССР показал достаточно стабильное содержание в них Аl 2 O 3 и SiО 2 , что позволяет использовать их как сырье для производства керамических изделий. В исходном состоянии эти отходы не размокают в воде, но после дробления и помола их глинистая составляющая высвобождается и отходы приобретают способность образовывать с водой пластичную массу, из которой может быть сформован кирпич-сырец, превосходящий по некоторым свойствам аналогичные и из обычной глины. Производство глиняного (красного) кирпича заключается в обжиге формованной глиняной массы, в которую добавляют опилки, некоторые органические отходы, просеянный уголь в качестве топливного (выгорающего) компонента. Для уменьшения усадки при сушке и обжиге, а также для предотвращения деформации и трещин изготовляемых керамических изделий в жирные пластические глины вводят природные (кварцевые пески) или искусственные (дегидратированная глина, шамот) отощающие материалы. Обжиг изделий из таких отходов обычно проводят в условиях, обеспечивающих завершение процесса выгорания углерода к моменту начала интенсивного спекания черепка.
Уголь, содержащийся в отходах углеобогащения, может быть использован как топливо при их термической переработке (в смеси с глинистыми породами) в кирпич, керамику и в другие строительные материалы. Таким способом получают, например, аглопорит - искусственный легкий пористый заполнитель для бетонов, производство которого налажено в ряде зарубежных стран и развивается в России.
Технология производства аглопорита может быть различной. На ряде заводов она заключается в термической обработке методом агломерации гранулированной шихты из глинистых пород или отходов добычи, обогащения и сжигания углей с последующим дроблением получающегося в результате спекания «коржа» и выделением при рассеве требуемых фракций заполнителя. Аналогично можно перерабатывать отходы обогащения горючих сланцев.
Производство диоксида серы . Производимое целью уменьшения содержания серы в угле обогащение сопровождается образованием углистого колчедана, содержащего 42-46 % серы и 5-8 % углерода.
Углистый колчедан является потенциальным сырьем для производства серной кислоты, однако непосредственная его переработка в SO 2 путём обжига приводит к получению низкоконцентрированных газов (в результате их разбавления образующимся СО 2) и связана с техническими трудностями ввиду необходимости отвода избыточного тепла экзотермических реакций. Высокотемпературная пёреработка углистого колчедана совместно с гипсом (40-45 %) в механических печах не обеспечивает разложения последнего больше, чем на 20 %, и приводит к образованию высокосернистого (10-15 %) огарка.
В промышленной практике нашел использование способ производства SO 2 , путём термической переработки углистого колчедана совместно с сульфатами железа, являющимися отходами процессов травления металлов в черной металлургии и метизной промышленности, при получении пигментного ТiО 2 . Выход сульфатов железа в этих производствах составляет примерно 500 тыс. т/год в виде FeSO 4 ∙ 7H 2 O. Обжиговые газы, максимальная концентрация SО 2 в которых не превышает 18,3 %, направляют в промывное отделение сернокислотного производства.
| Предыдущая |
