Деминерализация бурого угля Харанорского месторождения

В настоящее время перед предприятиями горнодобывающей отрасли остро стоит вопрос обеспечения конкурентоспособности самого предприятия и его продукции в условиях постоянно увеличивающийся доли трудноизвлекаемых запасов. Не является исключением и ситуация в угледобывающей отрасли. Основное требование к углю различных направлений использования сводится к повышению доли органической части за счет снижения вредных и балластных составляющих — минеральных веществ и влаги, что достигается путем обогащения. Последнее время широко востребованными становятся малозольные угли, но снижение зольности традиционными методами обогащения сопряжено с большими трудностями вследствие тонкой вкрапленности минеральных образований в угольном веществе. Решение данной проблемы и расширение сырьевой базы возможно на основе процессов химического удаления минеральных включений — химической деминерализации. В этой связи в работе приводятся результаты по деминерализации бурого угля Харанорского месторождения реагентами (соляная, фосфорная, серная, азотная, уксусная и лимонная кислоты, пероксид водорода, перманганат калия) различных концентраций. Показано, что под действием практически всех выбранных химических реагентов происходит снижение зольности образцов, но наибольший эффект снижения зольности отмечен при применении соляной кислоты концентрацией 10%. Авторами рассмотрено изменение не только зольности проб угля, но и органической массы, например, выход гуминовых кислот и теплота сгорания. Это часть исследования показала, что все исследуемые химические вещества (исключая перманганат калия) имеют окисляющее действие на органическую массу бурого угля, соответствующее второй стадии окисления. По совокупности исследуемых показателей наибольшее снижение зольности при наименьших изменениях органической массы показала соляная кислота в концентрации 1%.

Москаленко Т. В., Михеев В. А., Ворсина Е. В. Деминерализация бурого угля Харанорского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. № 12-1. — С. 148—158. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_121_0_148.

Москаленко Татьяна Владимировна¹ — канд. техн. наук, ст. научный сотрудник лаборатории комплексного использования углей, labkiy@mail.ru;
Михеев Валерий Александрович¹ — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, зав. лабораторией комплексного использования углей;
Ворсина Елена Владимировна¹ — доцент, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник лаборатории комплексного использования углей;
¹ Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», 677980, г. Якутск, пр. Ленина, 43.

Москаленко Т. В., е-mail: labkiy@mail.ru

1. Энергетическая стратегия России на период до 2035 года [Электронный ресурс]: утверждено распоряжением Правительства РФ от 9 июня 2020 г. № 1523-р. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».

2. Чебан А. Ю., Хрунина Н. П. Техника и технологии разработки угольных разрезов Приамурья и перспективы их развития // Маркшейдерия и недропользование. — 2015. — № 1. — С. 19—21.

3. Mittalab S., Pathaka S., Dhawana H., Upadhyayula S. A machine learning approach to improve ignition properties of high-ash Indian coals by solvent extraction and coal blending // Chemical Engineering Journal, 2021, June, Vol. 413, no. 1, 127385. DOI: 10.1016/j.cej.2020.127385.

4. Рубан В. А. Современное состояние процессов обогащения углей // Химия твердого топлива. — 2005. — № 1. — С. 101—106.

5. Головин Г. С., Бычев М. И., Москаленко Т. В., Петрова Г. И., Михеев В. А. Угольная база Республики Саха (Якутия) и основные направления ее использования // Химия твердого топлива. — 2007. — № 2. — С. 3—9.

6. Кузнецов П. Н., Колесникова С. М., Каменский Е. С., Кузнецова Л. И. Влияние минеральных веществ на реакционную способность бурого угля при паровой газификации в условиях высокого давления // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. — 2013. — № 1. — Т. 6. — С. 83—94.

7. Jing Z., Balucan R. D., Underschultz J., Zou C., Steel K. М. Chemical stimulation for enhancing coal seam permeability: Laboratory study into permeability variation and coal structure examination // International Journal of Coal Geology, 15 February 2020, Vol. 219, 103375. DOI: 10.1016/j.coal.2019.103375.

8. Sriramojua K., Kumarb D., Majumdarc S., Dashd P. S., Sheec D., Banerjeee R. Sustainability of coal mines: Separation of clean coal from the fine-coal rejects by ultra-fine grinding and density-gradient-centrifugation // Powder Technology, May 2021, Vol. 383, pp. 356—370. DOI: 10.1016/j.powtec.2021.01.061.

9. Steel K. M., Patrick J. W. The production of ultra clean coal by chemical demineralization // Fuel and Energy Abstracts, July 2002, Vol. 43(4), pp. 238. DOI: 10.1016/ S0140—6701(02)86087—8.

10. Гиндулин И. К., Юрьев Ю. Л., Еранкин С. В., Петров Л. А. Исследование процесса окисления активного древесного угля кислородом воздуха // Химия растительного сырья. — 2007. — №4. — С. 117—120.

11. Карипова Г. Ж., Сатпаева Ж. Б., Фазылов С. Д., Татеева А. Б., Каримова А. Б. Изучение влияния модифицирующего воздействия на экстракционный выход битуминозных веществ бурого угля // Успехи химии и химической технологии. — 2016. — Том ХХХ. — № 9. — С. 95—96.

12. Москаленко Т. В., Михеев В. А. Окислительное воздействие на кангаласский бурый уголь для повышения выхода гуминовых кислот // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 7 (специальный выпуск 30). — С.220—227.

13. Москаленко Т. В., Михеев В. А., Ворсина Е. В. Повышение извлечения гуминовых веществ из бурого угля Харанорского месторождения направленным окислением // Современные наукоемкие технологии. — 2016. — № 2 (часть 3). — С. 435—440. ; URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=35648 (дата обращения: 01.07.2021).

14. Усанбаев Н. Х., Азимов А. Х., Холов И. А. Влияние на растворимость трикальцийфосфата гуминовых кислот окисленного ангренского угля азотной кислотой в присутствии уксусной кислоты // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. — 2017. — № 3 (36). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/4501 (дата обращения: 01.07.2021).

15. ГОСТ 29086—91 (ИСО 602—83) Уголь. Метод определения минерального вещества // ГОСТ от 09 августа 1991 г. № 29086—91. М.: Издательство стандартов, 1991. — 8 с.

16. Глущенко И. М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых. — М.: Металлургия, 1990. — 296 с.

17. Химия и переработка угля / В. Г. Липович, Г. А. Калабин, И. В. Калечиц и др. — М.: Химия, 1988. — 336 с.

18. Sabar M. A., Ali M. I., Fatima N., Malik A. Y., Jamal A., Liaquat R., He H., Liu F.-J., Guo H., Urynowicz M., Huang, Z. Evaluation of humic acids produced from Pakistani subbituminous coal by chemical and fungal treatments // Fuel, 2020, 15 October, Vol. 278, 118301. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118301.

19. Караваев Н. М. Химическая переработка топлив (химия и технология). — М.: Наука, 1965. — 358 с.