CC BY
16
Таблица 1
СОДЕРЖАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРИ ГАЗОУГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ Кю И К
С.Т. Исагулов,
1линисгое
№№ IУ Д.одер-
"Р06 КжНиАд илевМ.
| ры, % %’
ШИЯН
Ы ЕЛ ^АХ™
0,5
НЕ КАТА ЕНИЕ М
Кварц,
И Ба
Пирит,
ке%ов
Л Ю1Т ИЧЕС КИХ 0ЦРС
ТАНОГАЗС
ЫХ^В Ы1РАБРТАН‘Н ЫХ ПрО
Кар6о-
стыт%
ВЫХ С
0,7
Р
А -
развитие процесса воздействия кислорода.
Минеральный состав углей в основном представле личными веществами: алюмосиликатом, кварцем, карбонатами, сульфидами железа (серный колчедан, а также сероорганическими и другими соединениями (табл. 1). Следует отметить, что активность углей связана в первую очередь с образованием сульфорадикалов, участвующих в цепном процессе окисления, который приводит к самозгоранию. К тому же, в исследованиях многих авторов также отмечается роль пирита на процесс окисления органической массы угля. Однако только высокое его содержание не может характеризовать уголь как обладающий повышенной склонностью процесса окисления. Кроме количественного содержания, большое значение играет характер его распределения в массе угля.
Катионы Fe2+ и FeS2 (серный колчедан, пирит) оказывают каталитическое действие на процесс окисления, который протекает более интенсивно при повышенной влажности воздуха:
2 FeS2+ 7О2+2Н2О >2 FeSО4+2Н2 SО4+Q.
Эта реакция протекает со значительным выделением тепла ^). Повышенное тепловыделение связано с окислением пирита, так как последний обладает высокой каталитической активностью при самонагревании и самовозгорании углей. Другие минеральные примеси типа кальцита, карбонаты кальция увеличивают термический эффект взаимодействия с кислородом. Глинистые минералы, алюмосиликаты в составе углей, возможно являются ингибиторами процесса окисления угля.
С целью изучения влияния водяного пара и пирита в процессе газификации угля опыты проводили при температуре 180, 200, 220, 240 0С при соотношении "водяной пар -уголь" 1:1, 2:1, 3:1, 4:1. Опыты проводились во вращающемся автоклаве емкостью 0,5 литра. Из приведенных данных
Таблица 2 1.И. БайкеННОВНЫЕ пок 2003 в автоклавны) аЗАТЕЛИ процесса газификации угля УСЛОВИЯХ, Т - 220 0С
Показатели Катализатор пирит — 3%
саг ЦЕ МЕ У-Соотношение вод ССОВ НАю I к 2:1 2:1 2:1 2:1
^Скорость дутья воз сЕЙ В ха, м/с ду- 2,0 2,0 2,0 2,0
СТ1 >АНСТВАХ-нос мин ъ t, 90 90 90 90
а-степень конверс угля ии 63,2 70,1 65,4 60,2
Выход газа пм2/кг 3,1 3,6 4,2 4,0
4 к С 48,5 51,4 60,3 65,0
СО2 20,3 14,0 8,0 8,5
1- Н2 2,1 4,6 3,0 4,0
а СО 25,0 21,0 22,3 20,0
Н2S 0,2 0,6 0,5 0,4
Q, Дж/нм2 3,84 10,3 10,4 11,2
видно, что водяной пар и пирит оказывают существенное влияние на изменения качественного и количественного состава газа, образующегося в процессе газификации угля.
Добавление пирита приводит к увеличению выхода водорода (табл. 2). В этом случае для процесса газификации угля характерны следующие реакции:
С+Н2О >СО +Н2 СО + Н2О >СО2 +Н2 С+2Н2О >СО2 +2Н2
СО2+С^2СО
Процентное содержание монооксида углерода (СО) в газе, образовавшемся при газификации (кю, кц) угля без катализатора, незначительно. Затем с увеличением соотношения водяного пара к углю содержание СО в газе растет, но не достигает содержания его в газе без катализирующего реагента. Содержание двуокиси углерода резко падает при соотношении водяного пара к углю 4:1, что связано с катализирующим воздействием пирита на реакцию СО2+С^^ 2СО.
Как видно из табл. 2, в автоклавных процессах сохраняется большой выход концентрации метана (48,5-65,0 % СН4). В то же время имеет место выделение токсичных газов - оксида углерода до 25 % и сероводорода до 0,2-0,6 %.
В шахтных условиях при более низких температурах и давлении, а также при наличии влаги проявления токсичных газов наблюдаются редко. К тому же, при активном окислении углей повышается температура породноугольной массы, что способствует интенсивной газоотдаче. Последняя связана с десорбцией метана в углях, приводящей к увеличению выхода газа в 2-3 раза.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------
Адылов К.Н. - доктор технических наук, ЗАО «ИПКОН» МОН РК.
Исагулов С. Т. - кандидат технических наук, ЗАО «ИПКОН» МОН РК. Байкенов М.И. - доктор технических наук, ЗАО «ИПКОН» МОН РК.
