Разработка новых способов энерготехнологической переработки углей Кыргызстана

Введение. В настоящей работе исследованы определение выхода летучих веществ из угля Кыргызстана и получение из него особо чистого углерода с целью возможного применения его в современных углеродных нанотехнологиях в строительстве. Определены органические и неорганические составляющие выхода различных видов углей и проведен анализ полученных летучих веществ. Методы и материалы. Процесс исследования основывался на применении эмпирических (наблюдение, эксперимент, измерение, сравнение) методов, а также химического с использованием кислот (на этапе очистки исследуемого угля от примесей металлов) и метода транспортной реакции (на этапе очистки исследуемого угля от примесей оксида кремния). Рассмотрены методы, позволяющие получить особо чистый углерод из месторождений каменного угля Кыргызстана. В качестве исследуемого материала, при определении выхода летучих веществ из исходного исследуемого сырья, использованы серые и бурые угли месторождения южного региона Кыргызстана. В ходе исследования заранее взвешенное сырье помещали в реактор и после его герметичного закрытия производили медленный пиролиз исследуемого угля в диапазоне заданных температур. Конструктивные элементы реактора выполнены из нержавеющей стали. Когда за объект исследования принимали бурый уголь, то процесс пиролиза проводили в диапазоне температур 100–550 °С. Исследования пиролиза каменного угля проводились в диапазоне температур 100–1100 °С. Исследования процессов пиролиза вышеуказанных углей проводились до момента полного прекращения выделения из объектов исследования жидких и газообразных продуктов распада. Результаты. Очистили исследуемые угли от жидких и газообразных примесей пиролизом. Определены количественный и качественный составы, а также содержание летучих газов исследуемых углей. В процессе пиролиза в интервале температур от 100 °С до 850 °С произошло разделение веществ с образованием пирогенетической воды, а также выделились газообразные вещества NО, СО2, СО, H2S, СH4 и др. При пиролизе бурого угля в температурном диапазоне 150–170 °С выход летучих веществ составил 61,9%. При пиролизе каменного угля в диапазоне 380–400°С выход летучих веществ составил 15,5%. Получили в результате пиролиза в реакторе уголь, в составе которого остались только твердые примеси металлов и оксида кремния (SiО2), входящих в состав его макрои микроэлементов. Очистили исследуемые угли от твердых примесей соединения различных металлов, применив химический метод с использованием смеси концентрированной серной и азотной кислот в соотношении 1:3. Очистили полученные исследуемые угли от твердых примесей оксида кремния, применив транспортную реакцию (за счет конвекции газов). Получили в результате очистки из исследуемых углей особо чистый углерод, содержащий только атомы углерода С–С–С–. Заключение. Использование предложенной экспериментальной установки и технологической схемы очищения угля от примесей для получения чистого углерода с использованием транспортных реакций в промышленном масштабе позволяют более эффективно производить переработку и получение угля, содержащего чистый углерод, входящий в состав строительных наноматериалов и использование которого в строительстве с применением нанотехнологий позволяет значительно улучшать характеристики строительных конструкций и покрытий, а также снизит вредное воздействие продуктов сгорания на окружающую среду, что сократит затраты на природоохраняемые мероприятия.