Transcription
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский технический университет
Материалы к образовательным программам
Производство строительных материалов, изделий и конструкций
Архитектурно-строительный факультет
Кафедра "Строительные материалы и технологии"
Дисциплинам "Кадры и отходы промышленности в производство бетонных и керамических материалов"
Тема: Материалы из отходов топливно-энергетической промышленности
Электр
Доцент, кандидат технических наук Сираева Роза Вековна
План лекции:
1. Общая характеристика отходов.
2. Отход от добычи и обогащения угля.
3. Продукты обжига.
4. Отходы шлаки.
Цель лекции: Ознакомить студентов с отходами топливно-энергетической промышленности, дать общую характеристику отходов производства строительных материалов.
Общая характеристика отходов:
К отходам топливно-энергетической промышленности относятся продукты, получаемые в виде отходов при добыче, обогащении и сжигании твердого топлива. Эту группу отходов разделяют по источнику образования, видам топлива, чувству пластичности минеральной части отхода, а также по содержанию негорючей части, зерновому составу, химическому и минералогическому составу, кости, температуре плавкости и интервалу размягчения, степени вспучивания.
На данном видео показана разработка учеными технологии полной переработки золошлаковых отходов угольных электростанций. Уровнем на нижнем, самая мелкая, не крупнее одной сотой миллиметра. Это частицы. Физические частицы алюмосиликатной золы, которые минимизируют прибыль из золы и угольной пыли.
"Сделать страну чище, сэкономить, да еще и заработать!" – такую смелую задачу поставили перед собой студенты Тверского технического университета и справились. Их проект оказался в числе победителей. Серая, легкая на первый взгляд, однородная, но сквозь каждое сито пройдут не все частицы. Зола осядет по 5 разным уровням. На нижнем – самое мелкое, не крупнее одной сотой миллиметра. Это частицы. Серые частицы. Алюмосиликатной золы, которая не содержит примесей. Гореть или заметных глазу, но ощутимых на практике. Результат: угольную пыль можно сказать активировали. Такая добавка для любой строительной смеси – считай подарок. Повышается плотность, из-за этого водонепроницаемость. Следует повышается, поэтому морозостойкость. Выше содержание железа, благородных металлов. А коррозия больше не угроза. В обычной угольной пыли тверские ученые увидели решение сразу нескольких проблем. Цемент станет качественнее, а его производство экономичнее. Давление больше 400 килопаскалей – не утонув предельное значение для бетона, в составе которого есть угольная пыль. Его прочность гораздо выше, чем у обычного бетона. Значит, и прочность готовой конструкции будет гораздо выше. Угольная зола перестает быть обычными топливными отходами. За счет применения глубокой переработки из нее будут извлекать сырье для производства стройматериалов. Такой проект на конкурс Российского научного фонда представили ученые Тверского технического университета и победили. Лаборатория оказалась в числе 42 лучших стране. Ее ученые помогут улучшить экологию вблизи теплоэлектростанций. Там содержание различных металлов, в том числе... не делает эти отвалы пригодными непосредственно прямо для сельского хозяйства. Нельзя для проживания. Не полезно. По 32 миллиона рублей ежегодно в течение 4 лет финансирования пойдет на исследование, обновление лабораторного оборудования и организацию летней школы со специалистами мирового масштаба. Екатерина Василькова, Антон Мыслаев. Вести Тверь.
Подходы и добыча и обогащение угля:
Основными видами твердого топлива являются каменные и бурые угли. Это руды, обогащением. Ли побочными продуктами служат шахтные и вскрышные породы, отходы угля в обогащении. На данном видео показано, что такое каменный уголь.
[Музыка]
Состав угля, а значит, и его свойства зависят от двух факторов: во-первых, его возраста, и во-вторых, условий, при которых из растительной массы образовалось это ископаемое топливо. Уголь разделяют на четыре вида: это торф, бурый, каменный уголь и антрацит. Именно в таком порядке по возрасту и глубине залегания. Самый ценный по своим свойствам антрацит, соответственно, залегает глубже всех, до шести километров и больше. От возраста угля и глубины его залегания зависит и влажность. Если у бурого угля нам уже достигать 60 процентов, то у каменного уже шесть процентов. Также очень важный параметр классификации угля – зольность, то есть содержание в нем различных негорючих веществ, которые при сгорании образуют золу. Такие примеси затрудняют горение угля, загрязняют атмосферу и делают транспортировку угля более затратной. То есть, чем ниже показатель зольности, тем лучше. Еще один из наиболее вредных компонентов – сера. В процессе сгорания серы образуются вещества, которые в атмосфере превращаются в серную кислоту. Так что, чем меньше серы, тем экологичнее и качественнее уголь. Главный показатель угля как топлива – это удельная теплота сгорания. Тут действует тот же принцип: чем старше уголь, тем глубже он залегал, и тем выше этот показатель. В соответствии с этими основными показателями определяются марки угля. От этого, в свою очередь, зависит и сфера его применения. Например, бурые угли используют как энергетическое топливо и химическое сырье. Длиннопламенный и обычный применяют как энергетическое и коммунально-бытовое топливо. А вот коксующийся марки угля Г, Ж, Х, А, С в теплоэнергетике практически не используют, так как они ценное сырье для коксохимической промышленности.
Сегодня сфера применения угля охватывает почти все отрасли промышленности. Однако, как и раньше, уголь – это прежде всего топливо. В мировом топливно-энергетическом балансе его доля почти 42 процента. В топках самых ранних угольных электростанций сжигался кусковой уголь. Современные технологии позволяют получать максимальное количество энергии при минимальном загрязнении окружающей среды. За последние годы достигнут очень большой прогресс с точки зрения борьбы с выбросами, с эмиссиями, именно в плане сжигания угля как топлива. Да, и видно, что последние технологии, хотя они, конечно, не только технологичные, но еще и капиталоемкие, да, они дают возможность резко снизить вот это вот эмиссию. Ожидается, что к 2030 году мировое потребление угля для производства электроэнергии увеличится до 4,5 миллиардов тонн. Уже сегодня во многих странах доля использования угля в электроэнергетике очень значительна: Польша – 95 процентов, ЮАР – 90 процентов, Австралия – 86, Китай – 81, Великобритания – 60 процентов.
Для получения не только электроэнергии, но и тепла служат теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Принцип действия ТЭЦ состоит в отборе тепловой энергии пара после того, как он выработает электрическую энергию. На современных ТЭЦ существует возможность перекрывать тепловые отборы пара, что позволяет теплоцентрали работать по двум графикам нагрузки: тепловому и электрическому. Это выгодно, так как тепло, которое не участвует в процессе выработки электроэнергии, используется в отоплении. Это повышает КПД ТЭЦ по сравнению с обычными электростанциями.
Огромное значение уголь имеет и для металлургии. Уголь служит источником кокса, а это высококачественное бездымное топливо, применяют для выплавки чугуна. Каменноугольный кокс также используют как топливо в литейном, химическом, а специальные виды кокса и ферросплавном производстве. Кокс – твердый пористый материал, получают в специальных печах, где измельченный уголь насыщают углеродом. Восемьдесят процентов кокса идет на производство железа. Уголь – сырье и для химической отрасли. Разные его виды дают множество производных, и они применяются иногда самым неожиданным способом. Но все же, в первую очередь, сегодня уголь – это энергоноситель. Современная мировая экономика основана на использовании нефти и газа. Однако их запасы в мире составляют лишь 26 процентов, тогда как доказанные запасы угля – почти 64 процента. Резкий рост цен на нефть и газ привел к тому, что многие государства сейчас активно наращивают долю угля в производстве электроэнергии. В Европе, и мы видим это, и в Японии. Но особенно сейчас, мы видим это наглядно в Германии. Сокращается и будет сокращаться доля атомной... Германия хочет хранить, сократить долю атомной энергетики. Ну а чем это замещает? Есть газ, но тут возникает вопрос о газовой зависимости. В целях диверсификации, конечно, есть желание увеличить долю потребления угля.
Сегодня на международном угольном рынке сформировался круг лидеров. Индия сегодня крупнейшая компания по объемам добычи угля, и она же обладает самыми большими доказанными запасами угля в мире – 22 миллиарда тонн. Второй по объемам добычи и запасам стал China Shenhua Energy. На третьем месте крупнейшая частная компания мира Peabody Energy Corporation. Этот американский гигант добывает уголь не только в США, но в Австралии и Индонезии, Китае. В среднем до 250 миллионов тонн в год. По объему производства наша компания – лидер в нашей стране по объемам производства. Мы – компания, занимающая 7-8 место в мире. Сегодня наша страна стремительно наращивает свое присутствие на мировом угольном рынке, усиливая свое присутствие на традиционных направлениях и осваивая новые маршруты поставок. Почему 40 принял участие до такой вот активно в освоении Мурманского порта? Потому что понятно, что если вы посмотрите на структуру экспорта, ну где-то чуть больше 50 процентов идет на Восток. Остальное ты идет все равно назад. Да, и вот это очень важно иметь возможность нормально отгружать, работать. И тенденции последних лет также стала неуклонное развитие азиатского рынка угля. Этот энергоноситель остается особенно важным для стран Азии, в первую очередь Китая, Индии. Однако Китай не просто лидер по добыче угля, в этой стране сейчас усиленно развивают инновационные методы применения угля. Это имеет огромное значение, поскольку именно сейчас мировая экономика вошла в очередной период технологического обновления, и эффективное управление ресурсами становится одним из главных факторов успешного развития.
Мачао из семей кол. Изи шаг на отвальный. Вы наиболее часто представлены аргиллитами, алевритами, песчаниками и известняками. Метаморфизированные аргиллиты, алевриты и песчаники обладают высокой плотностью и, как правило, трудно размываются. Их можно отнести к классическому или не малопоричному глинистому сырью. По сравнению с глиной, мергель обладает более высокой прочностью, которая составляет 24 мегапаскаль при естественном залегании. Алевролиты по сравнению с аргиллитами имеют более прогнозируемую структуру. Для применения в производстве строительных материалов наибольший интерес представляют отходы для обогащения, наиболее... наибольший интерес представляют отходы для обогащения, характеризуемые наименьшими колебаниями состава и свойств. Содержание угля в процессе обогащения может достигать 20 процентов. Отходы для обогащения представлены обычно в виде кусков кратности 8-80 миллиметров. И в соответствии с типовыми схемами технологического процесса обогащения угольных шахт, извлечение подвергают гигиенической классификации по крупности, затем обогащают методом гравитации, выделяя концентрат, промышленный продукт, породу. И при обезвоживании концентрата выделяют шлам с размером зерен менее 1 миллиметра, который направляют на хвосты. И после потенциального гашения получают концентрат и отходы.
[Логотип]
На данном видео рассматривается, что такое обогащение угля.
[Музыка]
Так выглядит уголь после обогащения. Именно такой продукт ждут покупатели этого топлива. Однако сырье, которое привозят с разреза, зачастую совсем не похоже на этот идеал. Уголь может содержать примеси, которые только мешают потребительским качествам топлива. К тому же, вместе с разнокалиберными кусками угля на конвейер фабрики попадают куски породы. Поэтому обогащение полезного ископаемого – обычно финальная стадия переработки сырья перед его отправкой потребителю. Обогащение означает отделение пустых пород от концентрата от самого важного. Угля и калорийность угля повышается при выполнении обращения. То есть, мы делаем операцию, которая позволяет в меньшем количестве нам в объеме иметь больше калорий, что очень важно для нашего энергетического угля. Обогатительная фабрика – это целый комплекс зданий, соединенных между собой конвейерами, который круглосуточно несет уголь. Также, как и добыча угля, фабрика не останавливается, работая круглосуточно. Каждый час здесь обогащают 1200 тонн угля. И так, уголь привозят с разреза и выгружают в приемном бункере. И сразу уголь проходит такую вот первичную сортировку. Совсем маленькие куски проваливаются сквозь решетку, идут сразу на конвейер. А вот все, что больше 200 миллиметров, отправляется на дробление. Этот жуткий грохот издает как раз дробильная машина. Она разбивает нестандартные, слишком крупные куски угля до размера, который позволит пропустить их через обогатительные аппараты. Вот такой уголь на конвейере до дробления, а вот после. Следующий этап – грохочение. Название пошло вот от этих вибрирующих машин – грохотов. На них установлены гигантские сита, через которые и пропускают раздробленный уголь. На этом этапе уголь сортируется на классы: 0-13 или 25 миллиметров, 2 класс – плюс 13 или плюс 25 миллиметров, то есть чуть больше указанного размера. Сортировка по крупности необходима, поскольку для каждого размера класса угля предусмотрена своя обогатительная машина. Обогащение угля бывает двух типов: мокрое и сухое. Мокрое обогащение – самый распространенный вариант. Он основан на различиях в плотности чистого угля – 1,4 грамма на кубический сантиметр и более тяжелых примесей – 2 грамма на кубический сантиметр. В водной среде они разделяются. Чаще всего для этого используют водную суспензию магнетита. Крупный уголь отправляется на обогащение в тяжелых сепараторах. Через это сито постоянно пульсирует поток, и примеси породы осаждаются на него. Потом они выгружаются в специальный отсек внизу, а товарный уголь или концентрат вместе с потоком отправляется до конца сита, и там выгружается на грохота обезвоживания. Уголь других размеров обогащается в специальных установках – гидроциклонах или отсадочных машинах. Затем концентрат обезвоживается до требуемого уровня влажности. Отходы тоже проходят обработку. Магнетит извлекается из пульпы магнитными сепараторами и отправляется обратно в процесс изготовления магнетитовой суспензии. Вода, задействованная в цикле, также проходит очистку. Это не в счет.
[Музыка]
Пока почти все производственные процессы на обогатительной фабрике автоматизированы. Затем, чтобы все шло по плану и процесс не останавливался, следит оператор пульта управления. Оператор мгновенно реагирует на любые сбои и координирует специалистов для устранения неисправностей. Для полного контроля на каждом этапе обогащения ведется постоянный режим видеонаблюдения. Такой же неослабевающий контроль ведется и за качеством угля, причем его свойства изучаются на каждом этапе. Потери согласно ложки при входе на фабрику, докладной контроль у нас в процессе технологического процесса на фабрике и непосредственно при погрузке. Сотрудники отдела технического контроля забирают пробы угля даже там, где его в данный момент добывают. А все для того, чтобы когда эта партия начнет поступать на фабрику, здесь уже знали его свойства. Пробы здесь измельчают, сушат, как здесь говорят, доводят до аналитического состояния, а потом отправляют в химическую лабораторию. Здесь проводят технический анализ угля, то есть мы определяем показатели качества угля, такие как влага, рабочее топливо, зольность, выход летучих веществ, определение общей силы и калорийность угля. Отчет химиков о самых важных свойствах той или иной партии угля сразу поступает к технологам, чтобы те, в свою очередь, решили, как лучше обогащать именно этот уголь. Благодаря такому постоянному контролю продукция фабрики и соответствует строгим договорным критериям, ведь каждый покупатель ждет уголь с определенными качественными характеристиками.
[Музыка]
Питатели.
[Музыка]
Yes.
[Аплодисменты]
Количество угля на этом складе каждую минуту контролируется. Когда были сделаны эти кадры, на складе находилось около 38 тысяч тонн концентрата – качественного продукта, который отгружается для отправки в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Суэк очень старается диверсифицировать рынки сбыта, экспортные. Очень много для этого делает, чтобы в дальнейшем образом развивать сюда и занимать какие-то ниши. Нужно иметь возможность поставлять уголь более высокого качества. Тогда мы говорим, что возрастает роль обогатительных фабрик, возрастает роль тех месторождений, где уголь действительно более высокого качества, высококалорийный. Таким образом, обогащение угля сегодня является обязательным условием конкурентоспособности и дальнейшего развития российских угледобывающих предприятий.
[Музыка]
[Аплодисменты]
[Музыка]
На данном видео показаны технологии и оборудование для обогащения предприятий.
[Музыка]
Щековая дробилка.
[Музыка]
Главное нагнетать.
[Музыка]
[Музыка]
По сравнению с длинными, в зависимости от способа обогащения отходов и их крупности, содержание угля, а соответственно, и химический состав, и пластичность изменяется в широких пределах. Наиболее наибольшее качество угля 10-15 процентов находится в отходах. Вот такие отходы гравитационного обогащения класса 15 миллиметров. Количество угля может достигать 20 процентов, а в отходах класс 1-10 миллиметров – 47 процентов. В отходах угледобычи содержание угля колеблется от 80 процентов. Весьма важным граничащим фактором применения фонов обогащения углей является наличие в миксере содержание и, например, породах центрального домашнего ческого 3-4 процента. Влажность отходов зависит от способа их получения. Естественная влажность аргиллитов – 45 процентов. Отходов флотации, добываемые из шахтных шламонакопителей, имеют влажность 25-30 процентов. В отличие от отвальных пород, угольные шахты отходов для обогащения характеризуются более высоким содержанием угля, более стабильным химическим составом, меньшим содержанием песчаников и большим содержанием аргиллитов. Увеличение снижения цены и уменьшение механической прочности.