Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Проба А представлена графитоподобным веществом с размером зерен 0,05-1,00 мм. Присутствующая в незначительном количестве фракция менее 0,05 мм образует каемки на более крупных зернах (рис. 1, А-а). Кроме антрацита в пробе также имеются примеси кварца, гематита, пирита и твердой фазы в объеме 1-3 % (рис. 1, А-б). Для пробы АД характерно уменьшение по сравнению с пробой А максимального размера зерен до 0,6 мм (рис. 1, АД- в ). При этом значительно увеличивается общее количество частиц мелких классов. Примеси в пробе аналогичны примесям пробы А, их количество не превышает 3 % по объему. Мелкие зерна антрацита склонны агрегироваться в небольшие комочки, но массовой флокуляции не наблюдается (рис. АД-г). Проба АК характеризуется большим количеством тонких частиц, проявляющих тенденцию к образованию флокул размером менее 50 мкм (рис. 1, АК-д). Эти флокулы либо налипают на крупные частицы антрацита, либо образуют самостоятельные комочки (рис. 1, АК-е). Вероятно, это объясняется тем, что частицы графита обладают высокой электропроводностью и способностью электризоваться. Проба У относится к бурому углю, если судить по низкому коэффициенту отражения витринита и остаткам растительного происхождения. В составе бурого угля в незначительном количестве присутствуют частицы более высокой степени метаморфизма (рис. 1, У - а ). В целом уголь достаточно однородный и чистый, с небольшим содержанием (~ 1 %) неоднородных частиц с примесью силикатов, сульфидов и оксидов (рис. 1, У-б). Проба угля УД характеризуется, по сравнению с пробой У, резким уменьшением размера частиц. Наибольшая крупность их составляет 0,2 мм. Частицы угля в основном однородные (рис. 1, УД-в), но в небольшом количестве присутствуют обломки с примесью силикатов (рис. 1, УД-г). Существенного окомкования частиц в пробе не наблюдается, что может свидетельствовать о рациональном способе измельчения угля. Проба УК представляет собой тонкодисперсный материал с большим количеством пылевидной фракции. В пробе встречаются частицы угля с различной степенью углефикации (рис. 1, УК- д ). Особенностью измельчения является интенсивное образование пылевидных частиц размером менее 0,05 мм, которые образуют многочисленные комочки (флокулы), как и в пробе АК— антрацита после кавитационной обработки (рис. 1, УК- е ). На основании проведенных минералогических исследований с помощью методов рудной микроскопии установлено, что и дезинтеграция, и кавитационная обработка являются эффективными способами измельчения угля. Оба способа позволяют повысить дисперсность угля до уровня микропомола. При этом при доизмельчении угольной суспензии кавитацией содержание частиц малых размеров значительно выше, чем при использовании дезинтегратора. С помощью методов рудной микроскопии также выявлено, что после кавитационной обработки большинство частиц обеих проб угля приобретают форму скола, для которой характерно термодинамически неравновесное состояние. На основании этого можно сделать вывод о том, что под воздействием температуры морфологические особенности таких частиц угля будут изменяться быстрее, поэтому горение топлива будет происходить более эффективно. Вторым этапом исследований являлось изучение золоотходов от сжигания ВУТ, приготовленного из двух видов угля по различными технологиям подготовки. Для получения золоотходов шесть образцов водоугольного топлива подвергались сжиганию в электрической муфельной печи при температуре 1200 °С в течение 1 ч с трехразовым перемешиванием. Их сжигание при более высоких температурах приводило к частичному оплавлению золы. Необходимо отметить, что при сжигании одинаковых навесок образцов в одном режиме максимальное количество золы получалось от проб А (антрацита) и У (беловского угля), измельченных на шаровой барабанной мельнице. В пробах ВУТ с маркировками АД и УД с доизмельчением на дезинтеграторе золы образовывалось гораздо меньше, а пробы АК и УК после кавитационной обработки сгорали практически полностью с минимальным количеством золы. Это свидетельствует о том, что для ВУТ с кавитационной обработкой процесс горения характеризуется наибольшей полнотой выгорания топлива. Золоотходам от сжигания шести проб ВУТ были присвоены следующие обозначения: ЗА и ЗУ — золы из антрацита и беловского угля, измельченных на шаровой барабанной мельнице; ЗАД и ЗУД — золы из антрацита и беловского угля, доизмельченных на дезинтеграторе; ЗАК и ЗУК — золы из антрацита и беловского угля с доизмельчением на генераторе кавитации. Золоотходы подвергались комплексному исследованию с применением минералогических, физико-химических методов исследования и растровой микроскопии. В работе приведены исследования золоотходов методами рудной микроскопии. Перед исследованием на микроскопе золоотходы просеивались сквозь сито 1,0 мм для разделения на крупную > 1 мм и мелкую < 1 мм фракции. Измерение размеров зерен выполнялось насадкой «МОВ-1-15» к оптическим микроскопам, минимальный размер измеряемого зерна составлял 0,0025 мм. Определение количества минералов проводилось на основе стандартных таблиц по методу С. А. Вахромеева. Фотографирование выполнялось цифровой камерой “Canon Pover Shot A520” с компьютерной обработкой изображения. На рисунке 2 представлены основные минеральные фазы шести проб золоотходов от сжигания ВУТ на основе антрацита и угля Беловского разреза при различных видах обработки. Проба ЗА представляет собой смесь силикатных частиц шлака и остатков несгоревшего антрацита, количество которых составляет 35-40 %. В шлаковых частицах фиксируется появление восстановленного металлического железа и разных силикатов, кроме стекла. Большое количество несгоревшего антрацита свидетельствует о некачественном сгорании пробы. Крупная фракция частиц золы представлена сложными по структуре частицами шлака (рис. 2, ЗА- а ) и остатками сгорания антрацита (рис. 2, ЗА - б ). Количество антрацита 816