Development of technology for briquetting waste of brown coal mining

The issues of briquetting of brown coals of the Tataurovskoye deposit with and without a binder have been studied. The possibility of briquetting fine-grained coals without the addition of a binder has been studied, the parameters of briquetting have been determined: sieve composition, humidity, fineness, temperature of the coal mass and the necessary pressure for effective pressing. The sieve composition of coals has been studied. The quality indicators of briquettes obtained from brown coal using BN-30 grade bitumen as a binder were determined. The parameters of shrinkage of the coal mass and the expansion of briquettes during briquetting with a binder have been established. It was revealed that the obtained lignite briquettes are characterized by high moisture resistance, which is due to low moisture absorption, as well as significant residual strength of the briquettes during prolonged contact with water. The degree of water absorption by briquettes within 12 hours was determined. The efficiency of combustion of the resulting brown coal briquettes was calculated, which amounted to 83%. A schematic diagram of briquetting brown fine-grained coal from the Tataurovskoye deposit has been developed, which makes it possible to obtain high-quality coal briquettes. Based on the results of the studies, it was concluded that the obtained brown coal briquettes from the coals of the Tataurovskoye deposit are a high-quality type of solid fuel. The products obtained as a result of briquetting will significantly increase the rate of extraction of brown coal from the Tataurovskoye deposit for the purpose of industrial consumption, including for the energy sector of the Trans-Baikal region.

Razmakhnin K. K., Khatkova A. N., Shumilova L. V., Nomokonova T. S. Development of technology for briquetting waste of brown coal mining. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2023;(9-1):288-298. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_288.

The work was supported by the Russian Science Foundation project 22-17-00040 «Scientific substantiation and development of environmentally friendly wastefree technologies for processing natural and technogenic mineral raw materials» (2022–2023).

K.K. Razmakhnin¹, Dr. Sci. (Eng.), Assistant Professor, e-mail: constantin-const@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-2944-7642,
A.N. Khatkova¹, Dr. Sci. (Eng.), Professor e-mail: alisa1965.65@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-6527-0026,
L.V. Shumilova¹, Dr. Sci. (Eng.), Professor e-mail: shumilovalv@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-5991-9204,
T.S. Nomokonova¹, Graduate Student, e-mail: krutikova_1995@mail.ru, ORCID ID: 0009-0002-9096-864X,
¹ Transbaikal State University, 672039, Chita, Russia.

K.K. Razmakhnin, e-mail: constantin-const@mail.ru.

1. Батугина Н. С., Гаврилов В. Л., Ткач С. М. Принципы ресурсосберегающего управления качеством при поставках угля в труднодоступные районы Северо-Востока России // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. — 2019. — Т. 24. — № 2. — С. 64—73. DOI: 10.31242/2618-9712-2019-24-2-6.

2. Zhang G., Sun Y., Xu Y. Review of briquette binders and briquetting mechanism // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018, vol. 82, pp. 477—487. DOI: 10.1016/j.rser. 2017.09.072.

3. Гаврилов В. Л., Иванов В. Г., Кугаевский А. А., Рахлеев П. Д. Состояние и перспективы добычи и потребления угля в центральных районах Якутии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № S24. — С. 422—430. DOI: 10.25018/023614932017-11-24-422-430.

4. Kostenko N., Kostenko A., Mikholap E. Main parameters and placement of the «warehouse on wheels» terminals of seaports for transshipment coal / TransSiberia 2019: VIII International Scientific Siberian Transport Forum. 2020, vol. 1116, pp. 1120—1132. DOI: 10.1007/978-3030-37919-3_110.

5. Calderón Márquez A. J., Cassettari Filho P. C., Rutkowski E. W., de Lima I. R. Landfill mining as a strategic tool towards global sustainable development // Journal of Cleaner Production. 2019, vol. 226, pp. 1102—1115. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.04.057.

6. Krechetov P., Chernitsova O., Sharapova A., Terskaya E. Technogenic geochemical evolution of chernozems in the sulfur coal mining areas // Journal of Soils and Sediments. 2019, vol. 19, pp. 3139—3154. DOI: 10.1007/s11368-018-2010-7.

7. Vershinina K. Y., Glushkov D. O., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Differences in the ignition characteristics of coal-water slurries and composite liquid fuel // Solid Fuel Chemistry. 2016, vol. 50, pp. 88—101. DOI: 10.3103/S0361521916020117.

8. Sözer H., Sözen H. Waste capacity and its environmental impact of a residential district during its life cycle // Energy Reports. 2020, vol. 6, pp. 286—296. DOI: 10.1016/j.egyr.2020. 01.008.

9. Nyashina G. S., Kurgankina M. A., Strizhak P. A. Environmental, economic and energetic benefits of using coal and oil processing waste instead of coal to produce the same amount of energy // Energy Conversion and Management. 2018, vol. 174, pp. 175—187. DOI: 10.1016/j. enconman.2018.08.048.

10. Liu Q., Zhong W., Tang R., Yu H., Gu J., Zhou G., Yu A. Experimental tests on cofiring coal and biomass waste fuels in a fluidised bed under oxy-fuel combustion // Fuel. 2021, vol. 286, article 119312. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119312.

11. Тутынин А. В., Бутакова И. Н. Влияние утилизации отходов в составе композитных топлив на экологию и окружающую среду // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. — 2020. — № 1-2. — С. 294—297.

12. Mustafin E. S., Omarov Kh. B., Shaimerdenova K. M., Omerkulov A. T. Production of coal briquets using the original binder // Вестник Карагандинского университета. Серия «Физика». — 2019. — № 4(96). — С. 85—88. DOI: 10.31489/2019Ph4/85-88.

13. Елишевич А. Т. Брикетирование полезных ископаемых. — М.: Недра, 1989. — 300 с.

14. Tulepov M. I., Sassykova L. R., Kerimkulova A. R., Tureshova G. O., Tolep D. M., Zhapekova A. O. Preparation of coal briquettes and determination of their physical and chemical properties // Oriental Journal of Chemistry. 2019, vol. 35, no. 1, pp. 180—185. DOI: 10.13005/ ojc/350120.

15. Исайнов Б. К., Сарпеков А. Т., Степанова О. А., Ермоленко М. В. Исследование возможности брикетирования угольной мелочи месторождения Каражыра Восточно-Казахстанской области с использованием различных связующих и компонентов / Экологические чтения — 2018: Международная научно-практическая конференция, посвященная 100-летию образования Омского государственного аграрного университета им. П.А. Столыпина. — Омск: Литера, 2018. — С. 113—115.

16. Самуратов Е. К., Акуов А. М., Шотанов А. Е. Способ получения топливных брикетов из угольной мелочи / Современные проблемы электрометаллургии стали: Материалы XVI Международной конференции. Ч. 2. — Магнитогорск, 2015. — С. 251—255.

17. Ушаков А. Г., Ушакова Е. С., Боголюбова И. В. Техногенное сырье предприятий добычи и переработки твердых горючих ископаемых как перспективный источник энергоресурсов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2020. — № 1(137). — С. 91—97. DOI: 10.26730/1999-4125-2020-1-91-97.

18. Гарагаш И. А., Дубиня Н. В., Русина О. А., Тихоцкий С. А., Фокин И. В. Определение прочностных свойств горных пород по данным трехосных испытаний // Геофизические исследования. — 2018. — Т. 19. — № 3. — С. 57—72. DOI: 10.21455/gr2018.3-4.

19. Свергузова С. В., Севостьянов В. С., Шайхиев И. Г. Влияние технологических факторов на процесс формирования нефтесодержащих брикетов // Вестник технологического университета. — 2015. — Т. 18. — № 17. — С. 276—279.

20. Негматов С. С., Киямова Д. Ш., Холмурадова Д. К. Исследование влияния связующего на эксплуатационные характеристики брикетов // Universum. Технические науки. — 2022. — № 1(94). — С. 15—17.