В статье рассматривается создание угольно-энергетического кластера, его описание, технологии и продукты производства.
Ключевые слова: гуматы, углеродные сорбенты, углеродные материалы, брикетирование со связующим, экология.
По данным экспертов, потребление угля в регионах Юго-Восточной Азии увеличится к 2030 году до 7–8 млрд. т. Для предотвращения энергетических кризисов в долгосрочных сценариях экономического развития необходимо задействовать все конкурентные преимущества угля вместе с повышением энергоэффективности его использования. Внедрению инновационных технологий в российских условиях мешает инерционность мышления и экономико-психологический консерватизм. Отрасли необходима технологическая реструктуризация, позволяющая преодолеть противоречие между модернизацией угледобывающих предприятий и устаревшими технологиями использования угольных ресурсов.
Генерация электрической энергии на угольных электростанциях еще долгое время будет оставаться в пределах 30–35 % всей генерации.
Сегодня на долю угольных электростанций приходится примерно четверть энергии, вырабатываемой в мире. Большинство развитых стран давно пытается перейти на более чистые источники энергии и максимально ограничить использование угля.
Это связано с тем, что сжигании угля выделяется не только углекислота, но и множество вредных веществ, в том числе сернистый газ. Вдобавок, от 10 % до 40 % угля не сгорает, а превращается в золу — смесь из двуокиси кремния, оксидов алюминия, железа и кальция. Она содержит большое количество свинца, других токсичных металлов и даже уран, торий и иные радиоактивные элементы.
Использование новейших технологий тепловых электростанций, работающих на угле, предусматривает улавливание СО2 и организацию его хранения. Для угля применение технологии улавливания СО2 предполагает снижение к. п.д. электростанции до 10 % при эффективности улавливания до 90 %.
Другим важным аспектом в экологии тепловых электростанций являются отходы угледобывающей промышленности. Золошлаковые массы являются активным источником загрязнения окружающей среды, однако их химический состав позволяет применять золоотвалы в современных промышленных процессах с извлечением не только экологической, но и экономической выгоды. Практический интерес, с точки зрения концентраций металлов, рекомендуемым к оценке, могут представлять титан и цирконий, а также ряд цветных и редких металлов.
При внедрении разрабатываемой технологии произойдет качественное улучшение экологической обстановки в крупных городах. Благодаря отсутствию золоотвалов будут сохранены тысячи гектаров плодородной земли и получены ценные компоненты для промышленности России, такие как (Sr, Zn, Pb, Cu, V). При условии комплексного извлечения интерес представляют также Ga, Ge, Be, Nb, W.
Нами предлагается создание инновационного угольно-энергетического-полиметаллического кластера.
Он будет состоять из заводов по изготовлению брикетированного угля, химической станции по изготовлению гуматов, углеродных материалов и углеродных сорбентов, обогатительной фабрики, завода по извлечению из золы микросферы и редкоземельных элементов и завода по очистке и переработке отходов кластера. Сорбенты будут использованы для очистки дымовых газов, углекислота будет улавливаться и помещаться в специальные подземные хранилища. Для расположения комплекса нужно выбрать компромиссный центр для всех угольных компаний Кузбасса.
А сейчас я в краткой форме опишу каждый из заводов и на каждом из слайдов вы увидите примерную стоимость технологии описываемой технологии.
Гуматы — часть гуминовых веществ, которые представляют собой соли гуминовых кислот. (Гуматы обладают общими для всех гуминовых веществ свойствами: полидисперсностью, нерегулярностью строения и полифункциональностью. Эти свойства проявляются за счет сочетания в молекулярной структуре ароматического ядра и гидрофильной периферии, состоящей в основном из алифатических, олигосахаридных и олиго пептидных фрагментов.) Гуматами также называют многочисленную группу препаратов, изготовленных из легкорастворимых солей гуминовых кислот. Эти препараты находят применение в растениеводстве, животноводстве, медицине, строительстве, бурении, экологии, рекультивации и восстановлении земель.
Эти гуматы мы будем производить в нашем комплексе, использовать в своих интересах для последующей рекультивации отвалов, а также продавать другим предприятиям.
Сорбенты — твердые тела или жидкости, избирательно поглощающие (сорбирующие) из окружающей среды газы, пары или растворенные вещества. В зависимости от характера сорбции различают абсорбенты — тела, образующие с поглощаемым веществом твёрдый или жидкий раствор, адсорбенты — тела, поглощающие (сгущающие) вещество на своей (обычно сильно развитой) поверхности, и химические поглотители, которые связывают поглощаемое вещество, вступая с ним в химическое взаимодействие. Отдельную группу составляют ионообменные сорбенты (иониты), поглощающие из растворов ионы одного типа с выделением в раствор эквивалентного количества ионов другого типа. Широко используют активированный уголь, силикагель, оксид алюминия, диоксид кремния, различные ионообменные смолы, дибутилфталат и др.
Сорбенты мы будет изготовлять для производства углеродных фильтров, которые нужно использовать на заводе обогащения и создания брикетированного угля, очистке дымовых газов на ТЭС а также продажи на рынке.
Углеродные материалы — материалы разного назначения на основе природного или искусственного графита. Это, пожалуй, одно из самых перспективных направлений использования угля, технологии которого стремительно развиваются во всем мире, на которым сейчас держатся технологии. Из углеродных материалов люди на данный момент могут создавать одни из самых прочных материалов на планете.
У карбона есть много областей применения, начиная от создания самых простых деталей на машины, заканчиваю обшивкой для самолетов и космических кораблей.
Брикетирование — процесс переработки сырья (в основном минерального) в куски однородного состава и геометрически правильной формы, т. н. брикеты.
Мы предлагаем использовать специальное оборудование которые поможет нам избавиться нам от остатков угольной пыли, которую мы может также перерабатывать в специальные брикеты для продажи и использования.
Конечно, чтобы использовать те или иные технологии, нам нужны денежные средства, которые мы может взять с федерального, венчурного источника и собственных средств в относительно небольшом количестве. Переработка породных отвалов угольного производства и высвобождение земель под дальнейшую рекультивацию снизит долю выплат горнодобывающего предприятия за землепользование. Применение новых подходов к «чистой» угольной энергетике возможно при полной и всесторонней проработке возможностей по получению из отходов производства продуктов с высокой добавленной стоимостью.
Таким образом, комплексная переработка отходов угольного производства, при создании единого угольно-энергетического-полиметаллического кластера позволит не только обеспечить снижение выбросов парниковых газов и улучшение экологии угледобывающих регионов. Создание энергоугольных комплексов современного технического уровня, обеспечит рост числа рабочих мест, расширит продуктовую линейку компаний и увеличит добавленную стоимость для инновационного предприятия.
Литература:
- Технология извлечения гуминовых веществ из бурого угля // URL: https://scientificrussia.ru/articles/sibirskie-himiki-razrabotali-unikalnuyu-tehnologiyu-izvlecheniya-guminovyh-veshchestv-iz-burogo-uglya (дата обращения: 18.03.2019).
- Технология брикетирования угля // URL: https://cotlix.com/briketirovanie-uglya (дата обращения: 18.03.2019).
- Получение углеродных сорбентов химической модификацией бурого угля // URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=23990 (дата обращения: 18.03.2019).
