Угольный шлам

Продукт обогащения угля

Угольный шлам представляет собой смесь твердых веществ (добытого угля или угольных отходов ) и жидкостей (воды или органических веществ) ^[1] , получаемую на углеобогатительной фабрике .

Подготовка

Для преобразования угольной золы в пульпу уголь отделяется от негорючих компонентов и может быть также фракционирован по размеру частиц. Угольная пульпа может транспортироваться по трубопроводу или с помощью специализированных насосов, таких как винтовой насос для перекачивания высокоабразивной, коррозионной и вязкой угольной пульпы. ^[2] Более 7 миллиардов тонн угля добывается в год (2010), используя приблизительно 200 литров воды на тонну. ^[3] Однако количество необходимой воды зависит от поверхностных характеристик используемого угля. Большинство угольных пульп требуют добавления поверхностно-активного вещества для снижения вязкости, следовательно, снижения нагрузки на трубопроводы и насосы. ^[4]

В недавних исследованиях были использованы новые методы приготовления пульпы, такие как использование ультразвукового облучения и смеси природных и синтетических поверхностно-активных веществ для улучшения стабильности и реологических свойств угольной пульпы. ^[5]^[6]

Экологические проблемы

В идеале угольный шлам состоит только из измельченного угля и воды, которые можно эффективно разделить. На практике разделение является значительно дорогостоящим из-за большого количества необходимой воды и сточных вод, образующихся в процессе. ^[8] Кроме того, шлам также состоит из очень мелкой угольной пыли, что приводит к отходам, называемым черной водой . Поскольку черная вода не может быть очищена на водоочистной станции , ^[9] ее хранят в больших прудах-накопителях. Такие пруды подвержены катастрофическим выбросам, таким как наводнение в Буффало-Крик в 1972 году или разлив угольного шлама в округе Мартин в 2000 году, в результате которого было выпущено более 250 миллионов галлонов угольного шлама. ^[10] Угольный шлам может содержать опасные химические вещества, такие как мышьяк и ртуть, и может убить водную фауну, как это было в случае разлива в округе Мартин. ^[11] Эти захороненные жидкие отходы иногда могут составлять миллиарды галлонов ^[12] на одном объекте.

Область применения угольного шлама

На сегодняшний день признано, что угольные шламовые топлива имеют низкую плотность энергии и поэтому могут успешно сжигаться только в двигателях с высокой степенью сжатия, таких как дизельные или газотурбинные электростанции (крупные двигатели с низкими требованиями к плотности энергии). Другие системы двигателей включают в себя низкооборотные дизельные двигатели и турбины, используемые в качестве электростанций для судоходства и стационарного производства электроэнергии. ^[13] Однако на рынке сжигания для малых и средних электростанций мощностью от 20 кВт (27 л.с.) до 5 МВт (6700 л.с.) использование КС потребует модернизации котлов. ^[14]

Другие области применения этих шламов — котлы, газификаторы и стационарные двигатели, к которым предъявляются особые требования, разделенные на две основные области: химические и физические, как показано в таблице ниже.

Аспект	Параметр	Приложение
Химия топлива ^[15]	Низкий N < 0,6% масс. (дб.) Низкое содержание S < 0,1 мас.% (db.) (предел для коррозии)	Котел
	Зола < 0,01% масс.% (дб.)	Дизельный двигатель (дизельное топливо №2)
	Насыпная плотность 0,6-0,9 т/м ³ и выше	Котел и газификатор
Физическое и погрузочно-разгрузочное имущество ^[15]	Вязкость ≤1000 мПа при скорости сдвига 100 с ⁻¹ при 25 °C (77 °F) (желательно для работы с топливом).	Котел

Смотрите также

Ссылки

^ Shin, Yu-Jen; Shen, Yun-Hwei (1 июня 2007 г.). «Подготовка угольной суспензии с органическими растворителями». Chemosphere . 68 (2): 389–393. Bibcode :2007Chmsp..68..389S. doi :10.1016/j.chemosphere.2006.12.049. ISSN 0045-6535. PMID 17276487.
^ Администратор. «Передача угольной пульпы стала проще». www.globalpumps.com.au . Получено 11 апреля 2019 г. .
^ Угольный справочник: на пути к более чистому производству. Том 1; Добыча угля . Осборн, Д. Г. Кембридж: Woodhead Publishing Ltd. 2013. ISBN 9780857097309. OCLC 875224821.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Guo, D (1 февраля 1998 г.). «Реологическое поведение многофазных суспензий на основе тяжелой нефти, угля и воды». Fuel . 77 (3): 209–210. doi :10.1016/s0016-2361(97)00172-5. ISSN 0016-2361.
^ Дас, Дебадутта; Даш, Ума; Мехер, Джибардхан; Мисра, Прамила К. (1 сентября 2013 г.). «Улучшение стабильности концентрированной угольно-водной суспензии с использованием смеси природных и синтетических поверхностно-активных веществ». Технология переработки топлива . 113 : 41–51. doi :10.1016/j.fuproc.2013.02.021.
^ Го, Чжаобин; Фэн, Руо; Чжэн, Юфэй; Фу, Сяору (1 июля 2007 г.). «Улучшение свойств угольно-водного шлама путем комбинированного использования новой добавки и ультразвукового облучения». Ultrasonics Sonochemistry . 14 (5): 583–588. doi :10.1016/j.ultsonch.2006.12.001. ISSN 1350-4177. PMID 17236802.
^ Конлон, Кевин (12 февраля 2014 г.). «Официальные лица: разлив угольной пульпы окрасил в черный цвет 6 миль ручья Западной Вирджинии». CNN . Получено 2 мая 2017 г.
^ Эндрюс, Грэм Ф. и Карл С. Ноа. «Процесс обогащения угля в шламовой колонне». Технология обработки топлива 52.1-3 (1997): 247-66. Печать.
^ Шиао-Хун Чан и Джеймс Т. Кобб «Процессы переработки угля, очистки и десульфурации» в Энциклопедии химической технологии Кирка-Отмера Wiley-VCH, 2000. doi:10.1002/0471238961.0312050103080901.a01
^ Килборн, Питер Т. «Поток ила загрязняет будущее города». The New York Times . The New York Times, 25 декабря 2000 г. Веб. 25 апреля 2019 г.
^ Льюнг, Ребекка. «Токсичное прикрытие?» CBS News. CBS Interactive, 01 апреля 2004 г. Веб. 25 апреля 2019 г.
^ «Угольные шламовые отстойники, Западная Вирджиния». NASA. NASA, 18 марта 2006 г. Получено 10 апреля 2019 г.
^ Гэри К. Эллем (12 декабря 2023 г.). «НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКОГО БИОТОПЛИВА 2-ГО ПОКОЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОМАССОВОГО УГЛЯ». Chemeca 2010: Engineering at the Edge; 26–29 сентября 2010 г., Hilton Adelaide, Южная Австралия .
^ Бриджуотер, А.В.; Грасси, Г. (6 декабря 2012 г.). Модернизация и использование пиролизных жидкостей биомассы. Springer Science & Business Media. ISBN 978-94-011-3844-4.
^ ab Abdullah, Hanisom; Mourant, Daniel; Li, Chun-Zhu; Wu, Hongwei (21 октября 2010 г.). «Биологическая суспензия как топливо. 3. Топливо и реологические свойства биосуспензии, приготовленной из бионефти и биоугля быстрого пиролиза биомассы Mallee». Energy & Fuels . 24 (10): 5669–5676. doi :10.1021/ef1008117. ISSN 0887-0624.

Внешние ссылки

[1] Shin, Yu-Jen; Shen, Yun-Hwei (1 июня 2007 г.). «Подготовка угольной суспензии с органическими растворителями». Chemosphere . 68 (2): 389–393. Bibcode :2007Chmsp..68..389S. doi :10.1016/j.chemosphere.2006.12.049. ISSN 0045-6535. PMID 17276487.

[2] Администратор. «Передача угольной пульпы стала проще». www.globalpumps.com.au . Получено 11 апреля 2019 г. .

[3] Угольный справочник: на пути к более чистому производству. Том 1; Добыча угля . Осборн, Д. Г. Кембридж: Woodhead Publishing Ltd. 2013. ISBN 9780857097309. OCLC 875224821.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )

[4] Guo, D (1 февраля 1998 г.). «Реологическое поведение многофазных суспензий на основе тяжелой нефти, угля и воды». Fuel . 77 (3): 209–210. doi :10.1016/s0016-2361(97)00172-5. ISSN 0016-2361.

[5] Дас, Дебадутта; Даш, Ума; Мехер, Джибардхан; Мисра, Прамила К. (1 сентября 2013 г.). «Улучшение стабильности концентрированной угольно-водной суспензии с использованием смеси природных и синтетических поверхностно-активных веществ». Технология переработки топлива . 113 : 41–51. doi :10.1016/j.fuproc.2013.02.021.

[6] Го, Чжаобин; Фэн, Руо; Чжэн, Юфэй; Фу, Сяору (1 июля 2007 г.). «Улучшение свойств угольно-водного шлама путем комбинированного использования новой добавки и ультразвукового облучения». Ultrasonics Sonochemistry . 14 (5): 583–588. doi :10.1016/j.ultsonch.2006.12.001. ISSN 1350-4177. PMID 17236802.

[Coal_slurry_spill_blackens_6_miles_of_West_Virginia_creek-7] Конлон, Кевин (12 февраля 2014 г.). «Официальные лица: разлив угольной пульпы окрасил в черный цвет 6 миль ручья Западной Вирджинии». CNN . Получено 2 мая 2017 г.

[8] Эндрюс, Грэм Ф. и Карл С. Ноа. «Процесс обогащения угля в шламовой колонне». Технология обработки топлива 52.1-3 (1997): 247-66. Печать.

[9] Шиао-Хун Чан и Джеймс Т. Кобб «Процессы переработки угля, очистки и десульфурации» в Энциклопедии химической технологии Кирка-Отмера Wiley-VCH, 2000. doi:10.1002/0471238961.0312050103080901.a01

[10] Килборн, Питер Т. «Поток ила загрязняет будущее города». The New York Times . The New York Times, 25 декабря 2000 г. Веб. 25 апреля 2019 г.

[11] Льюнг, Ребекка. «Токсичное прикрытие?» CBS News. CBS Interactive, 01 апреля 2004 г. Веб. 25 апреля 2019 г.

[12] «Угольные шламовые отстойники, Западная Вирджиния». NASA. NASA, 18 марта 2006 г. Получено 10 апреля 2019 г.

[13] Гэри К. Эллем (12 декабря 2023 г.). «НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКОГО БИОТОПЛИВА 2-ГО ПОКОЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОМАССОВОГО УГЛЯ». Chemeca 2010: Engineering at the Edge; 26–29 сентября 2010 г., Hilton Adelaide, Южная Австралия .

[14] Бриджуотер, А.В.; Грасси, Г. (6 декабря 2012 г.). Модернизация и использование пиролизных жидкостей биомассы. Springer Science & Business Media. ISBN 978-94-011-3844-4.

[:0-15] Abdullah, Hanisom; Mourant, Daniel; Li, Chun-Zhu; Wu, Hongwei (21 октября 2010 г.). «Биологическая суспензия как топливо. 3. Топливо и реологические свойства биосуспензии, приготовленной из бионефти и биоугля быстрого пиролиза биомассы Mallee». Energy & Fuels . 24 (10): 5669–5676. doi :10.1021/ef1008117. ISSN 0887-0624.