Оптимизация композиционного состава топливных брикетов

Одним из возможных вариантов утилизации отходов угольной и энергетической промышленности, а также отходов лесозаготовок и деревопереработки может стать брикетирование для получения брикетов с повышенной теплотворностью. Целью работы являлось обоснование композиционного состава топливных брикетов на основании исследования структуры компонентов, в том числе и термогравиметрическими методами. В качестве объектов в данном исследовании были приняты отходы угольной и лесоперерабатывающей промышленности, технический гидролизный лигнин (ТГЛ). Для прогнозирования теплотворной способности топливных брикетов различного состава было проведено по три термических измерения с различными скоростями нагрева для каждого компонента. Термическое исследование проводилось в воздушной среде при скорости нагрева 5, 10, 20 °С/мин. Результаты исследований показали, что, в зависимости от состава брикета и фракционного состава его составляющих, энергия активации изменяется в пределах от 128,4 до 295 кДж/моль. Это может быть связано с добавкой механоактивированного гидролизного лигнина в качестве связующего за счет его термопластификации, что также оказывает положительное влияние и на саму структуру брикета. Таким образом, при взаимодействии компонентов брикета, объединенных в систему, происходит их синхронизация под воздействием как внешних, так и внутренних факторов и технологическое поведение каждого отдельного компонента приобретает согласованную направленность. Следовательно, целенаправленное изменение рецептуры и технологических параметров обеспечивает получение топливных брикетов требуемого качества.

Ключевые слова: брикетирование, топливные брикеты, отходы углеобогащения, биотопливо, механоактивация, рациональное природопользование, термогравиметрические исследования, технический гидролизный лигнин.
Как процитировать:

Александрова Т. Н., Николаева Н. В., Артамонов И. С. Оптимизация композиционного состава топливных брикетов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6−2. — С. 149—160. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_149.

Благодарности:
Номер: 6
Год: 2022
Номера страниц: 149-160
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.7
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_149
Дата поступления: 14.01.2022
Дата получения рецензии: 07.04.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.05.2022
Информация об авторах:

Александрова Татьяна Николаевна — докт. техн. наук, профессор, заведующая кафедрой обогащения полезных ископаемых, http://orcid.org/0000-0002-3069-0001, СанктПетербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия д.2, Россия, e-mail: Aleksandrova_tn@pers.spmi.ru;
Николаева Надежда Валерьевна — канд. техн. наук, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых, https://orcid.org/ 0000-0001-7492-1847, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия д.2, Россия, e-mail: Nikolaeva_nv@pers.spmi.ru;
Артамонов Иван Сергеевич — аспирант кафедры машин автоматизированных систем, Высшая школа технологии и энергетики, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Санкт-Петербург, 198095, Россия e-mail: peet.777@mail.ru.

 

Контактное лицо:

Николаева Надежда Валерьевна, e-mail: Nikolaeva_nv@pers.spmi.ru.

Список литературы:

1. Литвиненко В. С., Цветков П. С., Двойников М. В., Буслаев Г. В. Барьеры реализации водородных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики // Записки Горного института. — 2020. — Т. 244. — С. 428−438. DOI: 10.31897/ pmi.2020.4.5.

2. Litvinenko V. S. Digital economy as a factor in the technological development of the mineral sector // Natural Resources Research. — 2020. — vol. 29, no. 3, pp. 1521–1541 . DOI: 10.1007/s11053-019-09568-4.

3. Nikulin A., Epifancev K. Selecting sustainable energetic & design parameters of a screw extruder for biofuel production // Ecology, Environment and Conservation. 2017, vol. 23, no. 2, pp.1037–1042.

4. Marinina O., Nevskaya M., Jonek-Kowalska I., Wolniak R., Marinin M. Recycling of coal fly ash as an example of an efficient circular economy: A stakeholder approach // Energies. 2021, vol. 14, no. 12, 3597. DOI: 10.3390/en14123597.

5. Que C. T., Nevskaya M., Marinina O. Coal mines in Vietnam: Geological conditions and their influence on production sustainability indicators. Sustainability (Switzerland). 2021, vol. 13, no. 21, 11800. DOI 10.3390/su132111800.

6. Хоруженко Е. С., Дорогов В. К. Развитие рынка биотоплива в мире // Инновационная экономика: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Казань, октябрь 2017 г.). — Казань: Бук, 2017. — С. 27–31.

7. Бажин В. Ю., Кусков В. Б., Кускова Я. В. Проблемы использования невостребованных угольных и других углеродсодержащих материалов в качестве энергетических брикетов // Уголь. — 2019. — №. 4. — С. 50–54. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-4-50−54.

8. Рассказова А. В. Обоснование рациональных параметров брикетирования бурого угля с применением механоактивации топливных компонентов. Автореферат дис…. канд. техн. наук. — Чита: Забайк. гос. ун-т, 2015. — 22 с.

9. Александрова Т. Н., Кусков В. Б., Афанасова А. В., Кузнецов В. В. Совершенствование технологии флотационного обогащения тонких классов коксующихся углей // Обогащение руд. — 2021. — № 3. — С. 9–13. DOI: 10.17580/or.2021.03.02.

10. Соловьев Т. М., Буренина О. Н., Заровняев Б. Н., Николаева Л. А. Влияние температуры на адгезионную способность компонентов древесины и бурого угля при брикетировании // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11. — С. 109–122. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_11_0_109.

11. Anca-Couce A. Reaction mechanisms and multi-scale modelling of lignocellulosic biomass pyrolysis // Progress in Energy and Combustion Science. 2016, no. 53, pp. 41–79. DOI:10.1016/j.pecs.2015.10.002.

12. Altun N. E., Hicyilmaz C., Bagci A. S. Combustion characteristics of coal briquettes. 1. Thermal features // Energy Fuels. 2013, vol. 17 (5), pp. 1266–1276.

13. Diez M. A., Alvarez R., Cimadevilla J. L. G. Briquetting of carbon-containing wastes from steelmaking for metallurgical coke production // Fuel. 2013, vol. 114, pp. 216–223.

14. Buravchuk N. I., Guryanova O. V. Technology for the joint briquetting of waste coal and sawdust // Solid Fuel Chemistry. 2018, vol. 52, no. 5, pp. 308–312.

15. Olawole A. K., Adegoke C. O. Comparative performance of composite sawdust briquette with kerosene fuel under domestic cooking condition // Australian Journal of Science and Technology. 2008, vol. 12, no. 1, pp. 57–61.

16. Moghtaderi B., Meesri C., Wall T. F. Pyrolytic characteristics of blended coal and woody biomass // Fuel. 2004, vol. 83, no. 6, pp. 745–750. DOI:10.1016/j.fuel.2003.05.003.

17. Onuegbu T. U., Ekpunobi U. E., Ogbu I. M., Ekeoma M. O., Obumselu F. O. Comparative studies of ignition time and water boiling test of coal and biomass briquettes blend // International Journal of Applied Science — Research and Review. 2011, vol. 7, no. 2, pp. 153–159.

18. Onuegbu T. U., Ogbu I. K., Ilochi N. O., Ekpunobi U. E., Ogbuagu A. S. Enhancing the properties of coal briquette using spear grass (imperata cylindrica) // Leonardo Journal Science. 2010, no. 17, pp. 47−58.

19. Pavlova U. M., Romashev A. O., Aleksandrova T. N. Researchment of carbonaceous ores dressability with the use of directional exposure // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2018, vol. 18, no 1.4, pp. 147–154. DOI: 10.5593/sgem2018/1.4/S04.020.

20. Мурко В. И., Баранова М. П. Обоснование инновационных направлений использования продуктов обогащения угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6. — С. 131–141. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_131.

21. Ким С. В., Богоявленская О. А., Кударинов С. Х., Орлов А. С., Орлова В. В. Перспективы получения брикетированного бездымного топлива из углей открытой добычи месторождений Казахстана // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 9. — С. 147–158. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-3-0−87−95.

22. Гусева А. М., Яблонев А. Л. Оценка рациональных режимов производства кускового торфа фрезформовочной машиной по показателям плотности и прочности // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3. — С. 87–95. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-1-0−89−98.

23. Александров А. В., Афанасова А. В., Руденко А. П. Исследование механоактивации технического гидролизного лигнина как компонента топливного брикета // Химия растительного сырья. — 2020. — № 1. — С. 355–363. DOI: 10.14258/jcprm.2020016678.

24. Александрова Т. Н., Афанасова А. В., Иванов Е. А. Программа для расчета энергии механоактивации сырья интерпретацией термограмм. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2019666779, 13.12.2019. Заявка № 2019665530 от 29.11.2019. Бюллетень программ для ЭМВ №12.

25. Alexandrova T. N., Afanasova A. V., Heide G., Knoblich A. Investigation of the carbonaceous component of gold-bearing ores by means of thermal analysis // Paper presented at the Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Prospects — 11th Conference of the Russian-German Raw Materials. 2018, pp. 459–466.

26. Александрова Т. Н., Хайдэ Г., Афанасова А. В. Оценка упорности золотосодержащих руд на основе интерпретации данных термического анализа // Записки Горного института. — 2019. — Т. 235. — С. 30–37. DOI: 10.31897/PMI.2019.1.30.

27. Кондрашева Н. К., Байталов Ф. Д., Бойцова А. А. Сравнительная оценка структурно-механических свойств тяжелых нефтей тимано-печорской провинции // Записки Горного института. — 2017. — Т. 225. — С. 320–329. DOI: 10.18454/pmi.2017.3.320.

28. Родионов В. А., Турсенев С. А., Скрипник И. Л., Ксенофонтов Ю. Г. Результаты исследования кинетических параметров самовозгорания каменноугольной пыли // Записки Горного института. — 2020. — Т. 246. — С. 617–622. DOI: 10.31897/PMI.2020.6.3.

29. Saltykova S. N., Nazarenko M. Y. Influence of technological factors on coal microhardness // — 2019, vol. 330, no. 11, pp. 172–178. DOI: 10.18799/24131830/2019/11/2363.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.