Методы и продукты переработки твердого топлива

Различают физико-механические (обогащение, сор­тировка, пылеприготовление, брикетирование) и физи­ко-химические (коксование, полукоксование, углежже­ние, получение жидкого топлива) методы переработки твердого топлива.

Обогащение производится для снижения содержания в топливе балласта, вредных примесей (серы, минераль­ных веществ) и влаги. Обогащению подвергается, как правило, угольная мелочь с размером частиц 1—2 мм, которая перемешивается с водой, минеральным маслом и воздухом. При этом угольные частички смачиваются маслом, обволакиваются пузырьками воздуха и удержи­ваются на поверхности, а пустая порода оседает на дно (метод флотации).

Сортировка ископаемых углей заключается в грохо­чении, т. е. разделении смеси кусков или зерен угля по их крупности на классы.

Пылеприготовление представляет собой процесс прев­ращения кусков топлива в пылевидное состояние. Сжи­гание топлива в пылевидном состоянии позволяет эко­номично использовать низкосортное топливо (бурые угли, антрацитовый штыб, горючие сланцы, отходы уг­леобогащения, древесные опилки). Пылеприготовление осуществляется на специальных молотковых и шаровых мельницах, а также мельницах-вентиляторах. В резуль­тате получают механическую смесь частиц топлива раз­мером до 300—500 мкм.

Брикетирование — процесс превращения топливной мелочи прессованием со связующими или без них в кус­ки призматической или подушкообразной формы — брикеты. Такая форма кусков топлива удобна с точки зрения транспортирования, хранения и применения.

Коксование — это процесс термического разложения углей, торфяного, сланцевого или нефтяного сырья при температуре 950—1050°C без доступа воздуха в спе­циальных печах с целью получения кокса и других по­бочных продуктов — коксового газа, каменноугольной смолы и аммиачной воды.

Наиболее распространенным является каменноуголь­ный кокс, представляющий собой удлиненные куски се­рого цвета с низшей теплотой сгорания — около 29300 кДж/кг, содержанием углерода свыше 96 %, влажностью — 0,5—4,0, сернистостью — 0,4—1,9, золь­ностью не более 9,0—10,5, выходом летучих веществ 0,8—1,0%.

Он применяется как топливо и восстановитель же­лезной руды в доменном процессе (доменный кокс), в литейном производстве, агломерации руд и в цветной металлургии (металлургический кокс). Кроме того, кокс используется в химической промышленности (для полу­чения водорода, карбида кальция, синтетических каучу­ков), для производства угольных электродов, щеток электрических машин и других целей.

Полукоксование — это процесс термического разло­жения твердого топлива при температуре 500—550°C без доступа воздуха. Получаемый в результате этого полукокс применяется как топливо в быту, на теплоэлек­тростанциях и как добавка в шихту коксования

Углежжение — это процесс нагрева древесины без доступа воздуха до температуры 350—600°C. В резуль­тате получают древесный уголь, используемый в произ­водстве высококачественного литейного чугуна, при плавке медных сплавов, в быту и для других целей.

Перспективным направлением переработки иско­паемых углей является получение жидкого топлива. Этот способ начал применяться в 30-е годы. Однако в связи с тем что себестоимость бензинов из нефти была ниже, такие процессы оказались нерентабельными.

В настоящее время цена нефти растет более высоки­ми темпами, чем угля. В результате производство жидко­го топлива, особенно из дешевых бурых углей, может успешно конкурировать с нефтяным.

Известно несколько способов получения жидкого топлива из углей. В их числе извлечение органических компонентов (экстракция), обработка сырья водородом при высоких температурах и давлениях, что переводит его в состояние, близкое к нефти, термическое разложе­ние на кокс и легкие компоненты для получения мотор­ного топлива, обработка кислородом и водяным паром, позволяющая получить смесь окиси углерода и водоро­да (синтез — газ), из которой можно синтезировать бензин.

Переработка низкокачественного ископаемого топли­ва в бензин и другие ценные продукты — существенный резерв удовлетворения потребности в них народного хо­зяйства.