Введение к работе
Актуальность работы. Существенное уменьшение запасов нефти, Co-крашение её добычи и переработан, и в то же время значительный рост потребления различных моторных топлив и органического химического сырья, делаюг весьма актуальной задачу научной разработки и последующего промышленного внедрения процессов получеши указанных выше продуктов из твердых гоплив. И свяш с этим актуальным является вовлечение в переработку дешевых бурых углей, а именно углей Подмосковного бассейна, которые весьма перспиггивны с точки зрения комплексной химико-технологической переработки.
Одним m способов повышения эффективности технологий переработки и наиболее полного использования химического потенциала сырья является ме-ханохимическая активация органической массы углей (ОМУ), которая поззоля-Є! смягчить условия последующего гермоожижения и достичь высокого ьыхода жидких продуктов с оптимальным фракционным и структурно-групповым составам. Данной проблеме в последнее время посвяшено много научно-исследовательских работ. Для лабораторных исследований, а также промышленного использования, разрабатываются специальные установки на базе существующих конструкций планетарных, центробежных, вибрационных, ультразэукрчых мельниц и др , которые называются активаторами. Как показали проведенные нами эксперимешы, перспективным способом механохимической активации ОМУ является их обрабоїка водой высокого давления, в результате чего выход Гумилевых кислот (ПС) и жидких продуктов из углей увеличивается почти 6 2 раза, одновременно повышается их экологическая чистота.
До настоящего момента в технической литературе практически не встречаются сведения но использованию струй воды высокого давления для механохимической активации ОМУ, отсутствует научное объяснение процессов химических превращений угля, происходящих при этом. За рубежом широко ведутся исследования по применению высоконапорных струй для разрушения и дезинтеграции различных материалов, в том числе и углей, но исследований изменения вещественного состава и реакционной способности угля в результате воздействия высоконанорной воды не проводилось.
Исходя из вышеизложенного, задача разработки научно-обоснованного подхода к выбору способа механохимической активации ОМУ и его рационши ных параметров является весьма актуальной. В дальнейшем на основе полученных знаний возможна организация современной промышленной технологии произволе гьа химической продукции из углей, мехаиоактивнрованных водой высокого давления. Внедрение данной технологии позволят создать дополни-
трльнЕле рибочг.е і,-..ста, сють социаіииую Напряженность с угольных региона существенно оздлр: і..чт экологическую обстановку.
Работ;; йыги^.глдась совместно с кафедро» "Обшей и неорганической хя мий" ТулГПУ и фирмой "Н1-1ТЕП" в соответствии с тематическими планами НИР и ОКР АО "Госуголь" и по теме ТулГУ (roc. per. Ш 0\.9.70008899).
Цель рубопл. Установление закономерностей процесса механохішиче-ской активации ОМУ Подмосковной) бассейна подо)! высокого давления И, на их oeiioce, fciiCop рациональных режимных и конструктивных параметров уста
ІЮаКїІ, ІІО^ЕО/.ЯЇОІЦеІЇ іффеКГИВІіО ПОДИЯаПЛІШаТЬ УГОЛЬ К ПОСЛгДуЮЩгП XU.MU4
сксй переработка
Іїдея ;uuitj. Воздействие поди высокого давления на угольное вещее I го D сочетании с по,пло;;«:ой-каіаліізаторам облагораживает ОМУ и активируе ее, что по;:о»нґельно сказывается на эффективности процессов получения из jглеи органоминер;. .ьных удобрений и синтетических нефтепродуктов.
Г/ієтод ::ггхіздо~шїші - комплексный, включающий анализ и обобщение литературных данных по моделированию структурной организации как отдсіи них фрагментов, так н молекулы угля в целом и исследованиям реакционной способности ыехаиса-пивироваиних углей; экспериментальные исследования процесса мг.';лпа.агмнческой шепшашш ОМУ водой высокого давления в стен лосих усло;л!.".к; анализ и обработку экспериментальных данных с применение і.'счодоа ;;н.чі!Чесі:ого анализа, теории вероятности н математической статиста і.ті, методов і.одубня и размерностей; теоретическое обоснование происходят процессов и химических превращений; сопоставление экспериментальных и теоретических данных.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их ticnnu-t;a: иыбраны и обоснованы показатели эффективности механохимической акті рации ОМУ водой высокого давления для различных способов и условий обра ботки, позволяющие правильно определять рациональные режимные параметр установки;
установлены взаимосвязи изменения режимных н геометрических параметров установки с показателями процесса механохимической активации ОМ1 водой высокого давления с учетом характеристик обрабашваемых углей, обе« Лечнвающне обоснование показателей работы установки;
установлены рациональные параметры процесса механоактивации ОМУ водой высокого давления, позволяющие достичь максимального выхода ГК и продуктов термоожижения из углей;
ррракащпкроззнм и выбраны па основании іт)ПИ.г;гс::.го сгЗзор'ї литер.а-римх данных молекулярные модели угольнпго веи^г'З, соот^сптауюшлэ
ЗОеііИЮ ПОДМОСКОВНЫХ бурЫХ \ТЛЄІІ, ЧТО ГЮЗРОЛШ'.Э !'срр?!ГГ!ІО тто.'>т.їчєс;яі основать происходящие химические ПреврП'.І'ГИН.'ї.
Досгс;иг;^г!;сгь пду-іп;.;;! пзда:к?мі::», лькодсз л г>^::э; іеидзкнй подтяер-ізстся: корректностью постановки зпдзч; объемом ї:;спгрг..":к:тл;:ь:гі.]х д.~:г<ііг:, лученных s стендовых условиях с применением современных средств ИЗЛігр;-ііі и методов исследовании; различными методами химического анализа; ;,с;:-ктным применением методоз теории вероятности и мзтемзтическлл стагнсі::-і при обработке и анализа зкеперимеитазьных данкпх; устойчивостью :<.срр> ,'циошшх евздеіі установленных зависимостей (зкз'ютіл нидексоа корреляции іхояязся в пределах 0,75 - 0,99); теоретическим обоснованием происходящих імичсских превращений; удовлетворительно*! сходимостью ржчопшг, Д':н*?их зкіпернментальїшмн (отклонение не яргзыпает 15%).
Научное значение работы заключается s разработке и обосновании пока метода механоактнзацнн угля с пргшег-?ш:зм езд'л пысокого давлешнл, уг-шозлешеи его закономерксстей с учетом характеры-лис неходкого сырья, а аеже установление геометрических, гидря~л'гчес:от'. и режимных параметрол (іструмеііта, позволивших еыякпъ их рещ;сп?л-. :;н'« ссчет-знил п обосновать эказатели работы установки ко мехако«:м-ічгскоґі актизацнн ОМУ длл полугнил синтетических нефтепродуктов и ергано.мниерзяькых удобрений. Практическое значение работы:
разработана конструкция экспериментальной установки, которая сбеспз-ивает исследование процесса механохимической активации ОМУ аодой высо-ого давлення в широком диапазоне изменения режимных и конструктивных араметров;
получены рациональные значения режимных и геометрических пэрамет-оп гияроинструмента, обеспечиваюших наиболее эффективную мехзнохнми-ескую активацию ОМУ водой высокого давления;
предложены показатели эффективности механохимической активации )МУ водой высокого давления для получения синтетических нефтепродуктов и рганоминеральных удобрений;
разработан способ получения жидких углеводородов из бурых углей, редварнтельно механоактнвированных водой высокого давления;
рекомендована принципиальная схема промышленной установки для ме-анохимической активации ОМУ водой высокого давления по результатам вм-юлненных исследований.
Реализация результзтоп работы. Впервые предложены и обоснованы параметры гидротехцологии механоактивашш ОМУ, позволяющей достичь высокого выхода продуктов переработки углей - органоминеральных удобрений, коагулянтов, моторных топлив. Данная технология принята к реализации ТулНИГИ и фирмой «НИТЕП».
Апробация работы. Результаты исследований и основные материалы диссертационной работы докладывались на ХХХІ-ХХХШ научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 1995 -1997 гг.), I Международной конференции "Проблемы создания экологически чистых и ресурсосберегающігх технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства" в ТулГУ (г. Тула, 1996 г.), научном симпозиуме "Неделя горняка - 97" в МГТУ (г. Москва, 1997 г.). конференции "Экология и безопасность жизнедеятельности" р ТулГУ (г. Тула, 1997 г.), научных семинарах ТулГУ (г. Тула, 1995-1997 гг.), технических советах фирмы "НИТЕП" (г. Тула, 1995-1997 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 работы и подана одна заявка на патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 104 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 27 таблиц, список использованной литературы из 235 наименований и 2 приложения.
