В Кузбассе на каждую тонну угля, извлеченную из недр открытым способом (занимающим больше половины регионального объема добычи), в среднем приходится восемь кубометров вскрышных пород. Кроме того, не территории Кемеровской области накапливаются отходы обогатительных фабрик и коксового производства. Плюс только на отвалах шести кузбасских электростанций скопилось порядка 85 миллионов тонн золошлаков, из которых перерабатывается не более десяти процентов, а остальное вымывается в окружающую среду. Эффективные способы использования этих ресурсов сегодня предлагают ученые.
Так, коллектив кафедры теплоэнергетики Кузбасского технического госуниверситета при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и областной администрации разработал инновационную технологию изготовления коксо-пылевых брикетов из отходов угледобычи, углеобогащения и коксования. Скажем, шлам, пыль и шихта, образующиеся при производстве кокса, по отдельности практически нигде не используются и экономического интереса не представляют. А вот продукт, который из них получили ученые (экологически чистое бездымное топливо), - это уже совсем другое дело. Продукт с высокой добавленной стоимостью может быть использован для сжигания в бытовых и промышленных топках, в коксохимии и металлургии. В том числе и для выплавки чугуна.
- Использование нашего продукта более выгодно, ведь если кокс стоит почти двенадцать тысяч рублей за тонну, то не уступающий ему по теплотворной способности брикет обойдется почти втрое дешевле, - уточнил заведующий кафедрой теплоэнергетики, доктор технических наук Александр Богомолов. - Дело в том, что, в отличие от других технологий брикетирования (а они сейчас очень распространены и в России, и за рубежом), наша технология, во-первых, не предусматривает термической сушки (брикеты набирают прочность и зольность на открытом воздухе в течение 24 часов), а значит, и лишних энергозатрат, а во-вторых подразумевает использование минеральной части золы уноса тепловых электростанций в качестве неорганического связующего вещества. Нигде ничего похожего мы еще не встречали.
Аналогов технологии, в разработке которой участвовали доцент Елена Темникова и аспирант Алексей Лапин, не нашли и организаторы 73-й Международной технической ярмарки International Technical Fair 2017 (ITF), которая этой осенью прошла в Болгарии. В результате сибиряки вернулись из города Пловдив с золотой медалью. И ведут с болгарской компанией переговоры о возможности использования нового вида топлива в медеплавильном производстве.
- Для доменного производства наш брикет не подойдет однозначно, потому что у него, вероятнее всего, не будет горячей прочности, а вот в низкошахтных печах, в которых изготавливается минеральная вата и базальтовое волокно, большая прочность и не требуется, - продолжает Александр Богомолов. - Реакционная способность тоже должна быть низкой, чтобы брикет медленно тлел, а не сгорал быстро. Так что мы ориентируемся на низкошахтное производство, но сначала нужно провести испытания.
К слову, работу над этой темой кафедра теплоэнергетики начала два года назад вместе с кемеровским заводом химреагентов. И сегодня они вместе не только доводят технологию изготовления коксово-пылевых брикетов до ума, но и выделяют из золы уноса магнитную фракцию. Делают это на специальной установке, которая вместе с тремя другими с трудом умещается в университетской лаборатории площадью всего в тридцать "квадратов". Эксперименты приходится проводить по очереди. А итогом должен стать проект линии полной переработки золошлаков. Из них можно получить целый ряд продуктов.
Так, полые микросферы пригодятся в производстве сферопластиков, тампонажных, буровых растворов и жаростойких бетонов. Железосодержащий концентрат идет в ферросплавное производство, а немагнитная часть, разделенная на три фракции, - на выпуск жидкого стекла, коксо-пылевых брикетов и фильтрующих элементов для регенерации отработанных трансформаторных масел. По идее, говорят ученые, в отходах содержится еще и дорогостоящий оксид кремния, только это нужно проверить.
А четверокурсник института химических и нефтегазовых технологий КузГТУ Василий Попов предложил свой метод получения альтернативного топлива из отслуживших автомобильных шин. Точнее, из технического углерода, получаемого при их сжигании. Эта очищенная от примесей сажа с добавлением измельченных вторполимеров прессуется в брикеты, которыми можно отапливать любые помещения. Такие "дрова" и горят дольше, и тепла дают больше. Кроме того, разработка, отмеченная серебряным призом Международного конкурса научно-исследовательских проектов молодых ученых "Eurasia Green" VIII Евразийского экономического форума молодежи в Екатеринбурге, может принести пользу с точки зрения экологии. Ведь отработанных шин в угледобывающем Кузбассе очень много, как, впрочем, и отходов полиэтилена.
Тем временем
В Рубцовске Алтайского края запускают цех по производству пеллетов. Это экологичное гранулированное топливо из прессованных опилок - во многих случаях достойная замена дровам, углю или газу. В частности, на территории горнолыжных курортов. С одной стороны, они исключают загрязнение окружающей среды, поскольку практически не выделяют при сгорании углекислый газ и диоксид серы. А золу можно использовать в качестве удобрения. С другой стороны, КПД котлов, работающих на пеллетах, - почти девяносто процентов.