Утилизация отходов при добыче угля

            Гранулированные шлаки представляют собой механическую смесь зерен размером 0,14—20 мм. Химический состав шлаков, как и зол, может изменяться в широком диапазоне — от сверхкислых (М0 < 0,1) до основных (М0> 1). Многие топливные шлаки характеризуются значительным количеством (20% и более) оксидов железа, содержащихся преимущественно в закисной форме. Содержание стекловидной фазы составляет 85—98%, у основных шлаков оно может быть значительно ниже. В кристаллической фазе возможно наличие муллита, геленита, псевдоволластонита, двухкалыдиевого силиката и других минералов.

           В зависимости от содержания несгоревших углеродистых частиц золы и шлаки ТЭС делят на 6 категорий (%): 1 — до 5%; 2 — 6—10; 3 - 11-15; 4 - 16-20; 5 - 21-25; 6 - более 25%.

 

1.3. Метан

 

         Метан угольных пластов содержится в угленосных отложениях. Метан угольных пластов формируется в результате биохимических и физических процессов в ходе преобразования растительного материала в уголь.

         Метан является основным компонентом природного газа и одним из основных газов, который при попадании в атмосферу способствует развитию парникового эффекта. Сокращение атмосферных выбросов метана способно привести к значительным положительным экономическим и экологическим результатам. Осуществление имеющихся рентабельных возможностей по сокращению атмосферных выбросов метана в горнодобывающей промышленности ведет к повышению безопасности горных выработок, росту производительности и увеличению доходности предприятий. Партнерство по продвижению метана на рынки создает международные союзы с целью содействия извлечению метана и использованию таких проектов в шахтах по всему миру. 

          Метан выделяется в процессе угледобычи в подземных угольных шахтах и открытых карьерах, а также в ходе деятельности, включающей переработку, хранение и транспортировку каменного угля. Во многих странах подземные шахты являются крупнейшим основным источником выбросов шахтного метана (СММ). В глобальном масштабе шахтный метан составляет 6 процентов от всех выбросов метана, происходящих в результате деятельности человека. Согласно подсчетам, в 2005 году выбросы шахтного метана по всему миру составили 400 миллионов метрических тонн в углеродном эквиваленте или около 30 миллиардов кубометров. Ожидается, что к 2020 году выбросы метана из мировых угольных шахт составят 450 миллионов метрических тонн в углеродном эквиваленте (или 40 миллиардов кубометров).

 В действующих подземных шахтах метан необходимо удалять из подземных горных выработок по соображениям безопасности. Это делается с помощью крупных вентиляционных систем, осуществляющих продувку огромных масс воздуха в шахтах. Эти вентиляционные системы обеспечивают безопасность шахт, однако, они выбрасывают в атмосферу большие объемы метана очень малой концентрации. В некоторых действующих и ликвидированных шахтах происходит выделение метана в результате работы систем дегазации (их часто называют газо-дренажными системами). В этих системах используются вертикальные и/или горизонтальные скважины для регенерации метана.  
 
           Существует целый ряд выгодных возможностей применения шахтного метана, его оптимальное применение в той или иной местности часто зависит от таких факторов, как качество метана, наличие конечных потребителей и экономика данного проекта. Проекты по шахтному метану могут предусматривать целый ряд способов его применения: подачу метана в газопроводы природного газа, его использование в процессе производства электроэнергии, добавление к другим видам топлива в бойлерных, обогрев районов, шахт, осушение угля, использование в качестве транспортного топлива, факельное сжигание, а также применение в производственных процессах, например, в качестве сырья в производстве углеродной сажи, метанола и простого диметилового эфира. При очень низкой концентрации метана в отработанном воздухе шахт современные технологии предлагают подвергать шахтный метан окислению и использовать выделяемую тепловую энергию для обогрева, производства электроэнергии и для охлаждения. 

 

         Метан является причиной взрывов в угольных шахтах. Метан угольных пластов — экологически более чистое, чем уголь, и эффективное топливо. Может добываться как самостоятельное ископаемое, и как попутный продукт, получаемый в процессе дегазации шахт перед добычей угля. В процессе дегазации шахты себестоимость добычи метана играет вторичную роль. Средствами дегазации, применяемыми на шахтах России, извлекается до 30 % общего объема выделяющегося метана.

          Для добычи метана угольных пластов бурят неглубокие скважины — около 100 метров. Для увеличения газоотдачи применяется технология гидроразрыва пласта.

            Промышленная добыча метана угольных пластов началась в США в начале 1980-х годов. В 2000 году в США было добыто 40 млрд м³ метана угольных пластов, что составляло 7 % суммарной добычи газа в стране.

В результате добычи угля в Китае выбросы метана в атмосферу составляют 6—19 млрд м³ в год. В 1996 году была учреждена Китайская Объединенная Корпорация по метану из угольных пластов (CUCBM). К 2009 году добыча газа выросла до 700 миллионов м³. В 2009 году началось строительство более 3600 буровых скважин для его добычи.

           В России принята программа «Метан Кузбасса». Кузбасс может производить около 20 млрд м³ метана ежегодно. Запасы метана в Кузбассе оцениваются в 13 трлн м³. Программа «Метан-Кузбасс» реализуется в три этапа: поисково-оценочные и геологоразведочные работы (2008—2009), опытно-промышленная эксплуатация и наращивание объемов добычи (с2010), выход на проектную промышленную добычу. В 2010 году на Талдинской площади пущен первый промысел по добыче газа метана из угольных пластов Кузнецкого бассейна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ

 

 

            

            Угольные шламы, являющиеся отходом производства угле-обогатительных фабрик, являются подходящим сырьём для ВУТ.

            Угольные шламы появляются как отходы углеобогатительных фабрик (ЦОФ), либо как недожжённые отходы от сжигания угля в слоевых топках. Как правило, угольные шламы состоят из очень мелкой (до 500мкм) фракции угля. Таким образом, приготовления ВУТ из угольного шлама позволяет снизить расходы на помол до приемлемой фракции.

             С другой стороны, в угольном шламе могут находиться дополнительные включения. Кроме того, угольные шламы, обладают высокой зольностью (до40..60%). В России имеется опыт приготовления и сжигания ВУТ, полученного из угольного шлама с зольностью до 50%. 

             Даже несмотря на дополнительные меры по золоудалению, ВУТ из угольных шламов (в том числе особо тонких), сжигание ВУТ наравне с экологической составляющей, позволяет получить, ощутимы экономический эффект.

         Проблемы утилизации отходов в угледобывающей промышленности стоят очень остро. По данным специалистов только в Кузнецком угольном бассейне скопилось до тридцати миллионов тонн угольной мелочи. Проблемы реализации угольной мелочи вызваны следующими причинами: ее теплотворная способность ниже, чем у высокосортного угля в два раза, очень большие потери при транспортировке и хранении, которые могут достигать более 15% . Изготовление угольных брикетов способно в корне изменить ситуацию.

          Угледобывающая промышленность надежно удерживает ведущую позицию на рынке энергоносителей. При повышенном спросе на высококачественный, коксующийся и высокореакционный уголь, дефицит в мировом масштабе привел к значительному повышению цен и превышению спроса над предложением. Изготовление угольных брикетов приведет к ликвидации дефицита и снижению себестоимости, в том числе и высококачественного угля.

          Технология брикетирования, позволяет использовать угольную мелочь как топливо сопоставимое по качеству с высокосортным углем, для применения в промышленности, для удовлетворения бытовых нужд в коммунальном хозяйстве и частном жилищном секторе.

            Передовые технологические решения и разработки для промышленных поточных линий по брикетированию угольной мелочи созданы на новосибирском научно – производственном предприятии «Крона – СМ» и применяются на крупнейших угольных месторождениях. Использование инновационных технологий способствует созданию вспомогательной отрасли угледобывающей промышленности, которая сможет уже сегодня претендовать на лидирующие позиции в производстве биотоплива.

              Изготовление угольных брикетов, как и их использование в качестве топлива, имеет ряд неоспоримых преимуществ. Сырьевая база для такого производства создавалась годами и обеспечена на несколько десятилетий уже сейчас. Использование отходов производства позволяет снизить себестоимость продукции при ее высоком качестве. Нет необходимости разрабатывать новые месторождения угля, наоборот, изготовление угольных брикетов способно улучшить экологическую ситуацию на предприятиях именно из-за возможности избавиться от промышленных отходов. Использование самых современных, композитных связующих материалов позволяет придать брикетированному углю повышенную механическую прочность, что снижает потери при перегрузке и транспортировке. Высокая теплотворная способность и реакционность брикетов снижает потребность в топливе до 12%, за счет устранения недогаров. Проблема выноса угольной мелочи и пыли дымовыми газами, как и возможность высыпания мелкой фракции угля через колосниковые решетки устранена, что дополнительно дает экономию до 13%.

         Все эти преимущества дают основание полагать, что изготовление угольных брикетов способно стать новой, высокотехнологической, экономически и экологически выгодной, эффективной отраслью топливной промышленности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

В настоящее время альтернативой  используемым во многих отраслях промышленности (металлургия, коксохимия, теплоэнергетика  и др.) нефти и газу является уголь, т. к. разведанные и подготовленные к освоению запасы в Украине в  несколько десятков, раз превышают запасы жидких и газообразных природных ископаемых. Вместе с тем, использование углей требует решения ряда экологических проблем, обусловленных наличием в регионе различных рудных месторождений, химическим составом углей, технологическими способами их добычи, обогащения и использования.

Из всего вышесказанного мы выяснили, что существует несколько  методов утилизации отходов добычи и обогащения угля. И к сожалению только несколько видов утилизации отходов позволяют нам избавляться от отходов без ущерба для природной окружающей среды.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

 

 

 

1. http://masters.donntu.edu.ua/2008/fema/kutsenko/library/stat3.htm
2. http://masters.donntu.edu.ua/2011/feht/sidorenko/library/article3/index.htm
3. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-110-stroitelnye-materialy/12.htm
4. http://www.ngpedia.ru/id605548p1.html
5. http://www.lgh.com.ua/files/utilization.pdf