25.05.2019

  Промышленность

Примеси угля: ценные и опасные

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

От того, каких и сколько именно, зависит экономическая эффективность его использования. А также потенциальный вред, который его сжигание может нанести природе и здоровью человека.

Уголь главным образом состоит из органической части - углерода (С), водорода (Н), кислорода (О), азота (N) и серы (S). И минеральной части в виде оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, титана, серы, марганца.

Кроме того, присутствуют микроэлементы (малые элементы), доля каждого из которых - не более 1% от общей массы сухого угля. Однако столь низкое содержание отнюдь не умаляет их значения.

История вопроса

Откуда взялись в угле эти самые микроэлементы? Часть перешла «по наследству» от растений, которые когда-то стали основой для формирования торфяных болот - природных «фабрик» по производству угля.

Железо, марганец, кобальт, медь, никель и цинк, молибден, бор, сера и ряд других химических элементов играли важную роль в жизнедеятельности зеленых «прародителей» угля. Чем больше того или иного вещества содержалось в почвах, тем больше «впитывали» растения.

Однако, как выяснили ученые, главным источником примесей становятся не торфообразующие растения, а породы, окружающие места скопления торфа. Оттуда химические элементы с грунтовыми и глубинными водами мигрируют в торфяники. Здесь под воздействием основных ингредиентов торфа и бурого угля, гуминовых кислот эти вещества концентрируются и модифицируются в комплексные соединения.

В процессе дальнейшего преобразования бурого угля в каменные угли и антрациты гуминовая кислота постепенно переходит в «спящее» состояние. И накопление микроэлементов замедляется и прекращается. Отсюда - разное содержание микроэлементов в углях различных марок.

Элементы будущего

В многоликой компании угольных примесей собственная «иерархия». Элементы, которые могут использоваться в промышленности, - самые ценные: германий, уран и галлий, попутно могут извлекаться молибден, селен и свинец.

Германий используется при изготовлении приборов ночного видения и оптико-волоконных линий связи. В перспективе он может стать одним из основных «ингредиентов» солнечной энергетики: КПД панелей на базе германия очень высок - около 37%.

Галлий применяется в детекторах нейтронов, его соединения «работают» в тонкой электронике, лазерах и световодах. Селен необходим в приборостроении: термоэлектрике и фотоэлектрике. Он также входит в состав некоторых медицинских препаратов.

Потенциально ценными (при соответствующем содержании) угольными примесями считаются золото, серебро, платиноиды, ванадий, хром, никель, вольфрам, ртуть и бор.

Технологически полезные элементы в углях - молибден, никель, кобальт, олово, цинк - выступают в роли катализаторов при использовании углей для производства жидкого топлива.

Технологически вредные - сера, фосфор (в углях, которые применяются для доменного и литейного кокса), мышьяк и фтор - в энергетических углях. К токсичным угольным примесям относятся сера, ртуть, мышьяк, бериллий, фтор, свинец, ванадий, никель, хром, марганец. Эти элементы могут быть потенциально опасными при определенных концентрациях в сухом угле.

Практический интерес

Однако «доставать» все это богатство из угля, вернее, угольной золы имеет смысл, только если содержание полезного компонента достаточно высоко. И при условии наличия эффективной, экономически оправданной технологии его извлечения.

Сегодня с этой точки зрения практический интерес представляет, пожалуй, только германий, и только в отдельных случаях.

Теоретически возможно

Добывать из угля золото, серебро, свинец, цинк и другие ингредиенты можно, но лишь при условии, что это будет экономически оправдано. Уран, ванадий, хром, никель, вольфрам, бор и ртуть тоже можно извлекать при соответствующих экономических показателях. Теоретически, в будущем угольная зола может превратиться в руду, которая станет источником ценных элементов.

Пока, по мнению специалистов, говорить об этом рано. Хотя определенная работа ведется. Промышленное оборудование используемое при добычи изнашивается и часто нужны запчасти дробилки сандвик, которые обеспечивают максимальную износоустойчивость в работе. Ведь приходится дробить в широком спектре: уголь, речная галька, твердый грунт, рыхлая порода, абразивные материалы и переплавляемые материалы с высоким содержанием кремния.

Угольная зола в последнее время все чаще привлекает внимание в качестве возможного нетрадиционного источника редкоземельных металлов (terrae rarae - TR). Исследования ученых показали эффективность сорбционного способа извлечения скандия из золы углей с помощью катионита. Этот металл применяется в космической технике и энергосберегающих осветительных приборах.

Чистая экономика

Технологически вредные угольные примеси, несмотря на сравнительно небольшие концентрации, способны весьма существенно влиять на экономику угольной промышленности и энергетики. Например, содержание серы в угле (сернистость) выше 4% автоматически снижает эффективность работы доменной печи. Прирост сернистости всего на одну десятую процента уменьшает производительность печи на 1,8%. Каждый дополнительный процент серы «снимает» с оптовой цены антрацита пять процентов. И наоборот: чем ниже сернистость, тем дороже уголь.

Удельный вес золы, получаемой при сжигании угля (зольность), напрямую зависит от содержания в руде тех или иных минералов. А зольность, в свою очередь, является одним из решающих моментов, когда речь идет о подборе технологии сжигания угля.

Возмутители спокойствия

Токсичные микроэлементы в списке угольных примесей: сера, фосфор, бериллий, радиоактивные торий и уран, и другие - при сжигании угля могут переходить в газообразное состояние и поступать в атмосферу вместе с дымом. Оттуда с осадками они возвращаются в почву.

В районе угольных теплоэлектростанций степень радиоактивного загрязнения почв, по оценкам специалистов, превышает уровень присутствия подобных элементов возле атомных электростанций. Рядом с крупными ТЭС воздух загрязнен оксидами серы SO, и S03: если вдыхать их долгое время, начинают страдать легкие, желудок, кишечник и сердце.

Превышение ПДК

Токсичный бериллий - сильный аллерген и канцероген. Например, при сжигании тонны угля из Донецкого бассейна, например, в атмосферу выбрасывается около двух граммов этого вещества. На площади около 150 километров вокруг одной из ТЭС в Донецкой области, фиксируется превышение ПДК в два-три раза.

Другой «компаньон» угля - ванадий - негативно влияет на работу дыхательной и нервной систем, а также обмен веществ. При сгорании угля «освобождается» и попадает в атмосферный воздух мышьяк (As). В дозах выше допустимых он способен нарушать работу печени, вызвать дерматозы, поражать органы дыхания и другие системы человеческого организма. В городах, где сжигается уголь, концентрация мышьяка в воздухе колеблется от одного до двадцати нанограмм на метр кубический. Возле котельных и ТЭЦ - 70-500 нг/м3. В экологически чистых районах эта цифра не превышает 1 нг/м3.

Разница в процентах

Ртуть, которая тоже входит в число угольных примесей, в избыточных количествах провоцирует развитие патологий сердечно-сосудистой системы. Отсюда - высокий уровень инфарктов и инсультов у населения соседних с теплоэлектростанциями городов и поселков. Потенциально опасным считается содержание ртути в тонне угля более одного грамма.

Интересно, что один и тот же микроэлемент в зависимости от уровня его концентрации в угле и метода способа использования этого угля может либо играть роль потенциально опасного, либо быть ценным.

Защитная реакция

Частично нейтрализовать вредное влияние токсичных примесей удается с помощью систем очистки выбросов, получающихся при сжигании угля. Главная цель при создании такого оборудования - максимально удалить из дыма частички золы, на которых вредные элементы «путешествуют» в атмосферу.

Другой вариант - выбирать для разработки месторождения угля с более низким содержанием опасных для человека веществ.

Комментарии

Маяк Мониторинг

Маяк Мониторинг - разнообразные услуги в сфере медиа-пространства: Мониторинг СМИ прессы Запорожья, интернет-ресурсов, разработка, поддержка, редизайн веб-сайта, последние новости Запорожья и д.р.

Email:

Info@mayak.zp.ua

тел:

+38 061 220 30 52

Использование материалов

Текстовые материалы, размещенные на сайте "Маяк-Мониторинг", могут быть использованы при условии установления гиперссылки в виде: сайт "Маяк-Мониторинг" (http://www.mayak.zp.ua), размещенной в первом абзаце копируемого материала.
Hosting Ukraine

Search