Розробка пілотної установки для отримання розчину гуматів з бурого вугілля

Abstract

Буре вугілля є однією з найпоширеніших корисних копалин України. Розвідані запаси вугілля складають близько 3 млрд т. Глибина залягання вугілля не перевищує кількох десятків метрів, що суттєво полегшує його видобування. Основним недоліком українського бурого вугілля є його підвищена вологість (більш ніж 50 %) та зольність (20-30 %). Це робить нерентабельним енергетичне використання вугілля, зокрема, його газифікацію. Водночас, вугілля Дніпровського буровугільного басейну відрізняються високим вмістом гумінових кислот (близько 80% на органічну масу вугілля). Гумінові кислоти (ГК) – це фракція гумінових речовин, розчинна в слабких лужних розчинах, що є їх цінним компонентом. Отримані гумінові речовини можуть бути використані у сільському господарстві та хімічній промисловості. Вони забезпечують покращення якості ґрунту, збільшення врожаю та зниження використання хімічних добрив, що дозволяє зменшити вплив землеробства на довкілля. ГК також виконують важливі функції в промисловості та охороні навколишнього середовища. Особливе значення тут має очищення природних та стічних вод, а також рекультивація забрудненого ґрунту. Ефективність процесу виділення гумінових кислот з вугілля багато в чому визначається умовами контакту вугільних частинок з лужним розчином. Для вивчення процесу переробки бурого вугілля та досягнення максимального виділення розчинної частини запропоновано пілотну установку, основним апаратом якої є гідрокавітатор. Він забезпечує майже повне виділення гумінових речовин при незначному часі обробки. В статті приведені основні характеристики роботи окремих частин установки, визначені енергетичні витрати.Brown coal is one of the most widespread mineral resources in Ukraine, with explored reserves estimated at approximately 3 billion tonnes. The depth of coal deposits does not exceed several dozen meters, which significantly facilitates its mining. The main drawback of Ukrainian brown coal is its high moisture content (more than 50%) and ash content (20-30%). This makes the energy use of brown coal, in particular its gasification, unprofitable. At the same time, brown coal from the Dnipro basin is characterized by a high content of humic acids (about 80% of the organic mass of coal). Humic acids (HAs) are a fraction of humic substances soluble in weak alkaline solutions, which is their valuable component. The obtained humic substances can be used in agriculture and chemical industry. They ensure improved soil quality, increased yields, and reduced use of chemical fertilizers, which allows reducing the impact of agriculture on the environment. HAs also perform important functions in industry and environmental protection. Of particular importance here is the purification of natural and wastewater, as well as the remediation of contaminated soils. The efficiency of the humic acid extraction process from brown coal is largely determined by the conditions of contact between coal particles and the alkaline solution. To study the brown coal processing and achieve maximum extraction of the soluble fraction, a pilot plant has been proposed, the main apparatus of which is a hydrocavitator. It ensures almost complete extraction of humic substances with minimal processing time. The article presents the main characteristics of the operation of individual parts of the plant, and the energy consumption is determined.