На территории Кузнецкого угольного бассейна находятся большие объемы отходы обогащения угля - фильтр-кек (твердый осадок на фильтрующей поверхности). Это вязкая липкая масса черного цвета. Из-за высокой влажности и зольности эти отходы сложно сжечь в топках энергетических котлов.
Чтобы решить проблему уничтожения отходов, ученые предлагают разбавлять фильтр-кек водой и отправлять такую водоугольную суспензию в топку энергетического котла насосом. Чтобы смесь смогла загореться, в нее нужно добавить опил. Об этом сообщает пресс-служба УрФУ. Статья с описанием технологии опубликована в журнале Science of The Total Environment.
- Ученые исследовали процесс воспламенения и сжигания разбавленного водой фильтр-кека с опилками в диапазоне температур от 300 до 1000 градусов. Так получилось отследить процесс от начала выделения под летучих углеродсодержащих веществ из-за воздействия температуры до предельных возможностей лабораторных муфельных электропечей, - рассказали в вузе.
Для этого использовали две технологии сжигания. Когда образец подавался в уже разогретую печь (700-1000 градусов) - что моделирует процесс в топке. и когда образец нагревался вместе с печью (300-600 градусов) - что позволяет раскрыть механизм происходящих физико-химических процессов. В первом случае использовалась установка ТПУ, во втором - комплекс синхронного термического анализа производства.
- Эксперименты дали понять, что по сравнению со сжиганием каменного угля, используемого в энергетике, при сжигании разбавленного водой фильтр-кека выбросы оксидов серы и азота с продуктами сгорания сокращаются более чем на 40 процентов. По мере испарения влаги и выхода из топлива летучих веществ содержащиеся в нем сера и азот вступают в химические реакции с компонентами золы и таким образом "задерживаются" золой, а не выходят в виде газообразных оксидов, - поясняет руководитель исследования от УрФУ Александр Рыжков.
При добавлении опилок выбросы оксидов серы и азота уменьшаются еще на 12-35 процентов. Ученые связали это с взаимодействием серы с щелочными металлами, которые содержатся в опилках. Снижение выбросов оксидов азота обусловлено восстановлением оксидов при взаимодействии с водородом, образующимся при термическом разложении биомассы.
Исследователи отмечают, что эксперименты продемонстрировали, что сжигание высушенных фильтр-кеков и отсутствие паров воды приводит к повышению выбросов оксидов серы и азота.