Повышение энергетической эффективности и оптимизация механохимической технологии глубокой переработки бурого угля

Около 26 % добываемого в России угля приходится на бурый уголь, при этом большая его доля не пригодна для использования в энергетике ввиду низкой теплотворной способности и склонности к самовозгоранию, например, при транспортировке на большие расстояния. На данный момент в России данное сырье практически не используется, что только «сковывает» производительные ресурсы и влечёт проблемы, связанные с рисками самовозгорания. Во многих странах, например, в Китае и Германии, буроугольные отходы добычи энергетических углей идут на производство гуминовых веществ (сорбентов органических и неорганических загрязнений, мелиорантов почвы). В США и Китае налажены производства по получению редкоземельных металлов из зол бурого угля. Перечисленные продукты обладают высокой добавленной стоимостью и вносят значительный вклад в экономику месторождения. Заявителем проекта ранее была разработана и запатентована механохимическая технология безотходной твердофазной обработки бурого угля, позволяющая получать продукты с высоким выходом гуминовых кислот, а также освобождать их функциональные группы, разрушая комплексы с металлами. Были получены эффективные сорбенты тяжёлых металлов и продукты для восстановления плодородия деградированных почв вдоль крупных автомагистралей, а также были определены режимы механохимической технологии переработки бурого угля, позволяющие сконцентрировать до 99% массы редкоземельных элементов в легкоизвлекаемой растворимой фракции. Главная особенность механохимической технологии переработки угля заключается в том, что ввиду мобильности механохимического оборудования и обвязки, она может быть поставлена непосредственно на месторождении, что исключает перевозку бурого угля и связанные с этим издержки. Проект в первую очередь нацелен на исследование механизмов перераспределения энергии, затрачиваемой механохимическим оборудованием при переработке бурого угля. Общепринятым фактом является то, что большая часть подводимой к механохимическому оборудованию электроэнергии идёт на движение мелющих тел и выделяемое тепло, а не на прохождение непосредственно реакции. На сегодняшний день наблюдается практически полное отсутствие фундаментальных знаний об энергетике механохимических процессов с участием бурого угля и гуминовых кислот в его составе. Одновременно с этим применение методов механической активации и механохимической модификации бурого угля набирает все большую популярность не только среди исследователей, но и среди производителей различных продуктов глубокой переработки угля, широко внедряющих данные процессы в действующие технологии. Проработка механизмов перераспределения энергии при механической активации необходима для оптимизации условий обработки: загрузки мелющих тел, продолжительность обработки, массы и объема обрабатываемого сырья, количество отводимого тепла, частоты вращения двигателя, влажности реагирующей смеси. Также одной из немаловажных проблем реализации механохимических технологий бурого угля и работы с угольным сырьем в целом является контроль пылеобразования и самовозгорания угля. Фундаментальной задачей, нацеленной на решение данной проблемы, является исследование образования парамагнитных центров в результате обработки и разработка способов регулирования данного процесса.