Исследование современного состояния и аспектов развития перспективных технологий переработки угольных отходов

Авторы

Коленчуков О.А. канд. техн. наук, доцент кафедры технологических машин и оборудования нефтегазового комплекса Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: okolenchukov@sfu-kras.ru

Михайлов А.Ю. младший научный сотрудник лаборатории биотопливных композиций Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: amikhaylov@sfu-kras.ru

Бухтояров В.В. канд. техн. наук, доцент, заведующий лабораторией биотопливных композиций Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: vbukhtoyarov@sfu-kras.ru

Аннотация

На сегодняшний день уголь является одним из основных видов полезных ископаемых, используемый как высококалорийное топливо для получения электроэнергии и в качестве сырья для различных отраслей промышленности. Как показывает глобальная статистика, некоторые страны значительно снизили количество производимого угля в связи с переходом на зеленую энергетику. Однако в мировом масштабе количество добываемого угля постепенно возрастает из года в год. Данная тенденция увеличения добычи относится и к Российской Федерации. Для повышения социально-экономических показателей добывающих регионов была разработана Программа развития угольной промышленности России на период до 2035 года, предполагающая увеличение добычи угля с 485 до 668 млн т. Процессы добычи и обогащения угля связаны с образованием горючих веществ (угольная крошка, угольная пыль, водоугольная взвесь) и низко-качественного угля, требующих дальнейшей переработки. Исследование существующих методов переработки данных продуктов является важной задачей, позволяющей определить наиболее целесообразные технологии и установить дальнейшие перспективы улучшения их эффективности. Для этого были рассмотрены шесть наиболее распространенных методов обращения с угольными отходами. Определены преимущества, недостатки, актуальные проблемы и обозначены возможные направления их применения. В качестве основного критерия, определяющего возможность задействования того или иного метода, использовался показатель крупности угля. Исследования показывают, что гравитационная сепарация и флотация наиболее эффективно могут быть применены для подготовки угля в качестве товарной продукции или предварительной обработки угольных отходов для других технологий переработки. Масляная агломерация и брикетирование служат хорошими методами получения топливных элементов с низкой зольностью и как сырье химического синтеза. Газификация и пиролиз позволяют эффективно перерабатывать угольные отходы с получением ценных продуктов и минимальным воздействием на окружающую среду.

Ключевые слова

Уголь, угольные отходы, методы переработки, обогащение угля, эффективность, вторичные энергетические ресурсы, современные технологии.

Список литературы

Podoprigora D.G., Sabukevich V.S., Korobov G.Y., Nguen V.T. Justification of Developed System Measures to Increase Productivity of Wells in Eastern Part of Pechora Sea Oil Field. International Journal of Engineering. 2024;37(11):2303-2313. DOI: 10.5829/ije.2024.37.11b.15.
Shishkin P.V., Malozyomov B.V., Martyushev N.V., Sorokova S.N., Efremenkov E.A., Valuev D.V., Qi M. Mathematical Logic Model for Analysing the Controllability of Mining Equipment. Mathematics. 2024;(12):1660. DOI: 10.3390/math12111660.
Tananykhin D., Grigorev M., Korolev M., Solovyev T., Mikhailov N., Nesterov M. Experimental Evaluation of the Multiphase Flow Effect on Sand Production Process: Prepack Sand Retention Testing Results. Energies. 2022;(15):4657. DOI: 10.3390/en15134657.
Phengsaart T., Srichonphaisan P., Kertbundit C. et al. Conventional and recent advances in gravity separation technologies for coal cleaning: A systematic and critical review. Heliyon. 2023;9(2). DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e13083.
Podoprigora D.G., Byazrov R.R., Lagutina M.A., Arabov D.V., Galimov V.V., Ermolin D.S. A novel integrated methodology for screening, assessment and ranking of promising oilfields for polymer floods. Advances in Geo-Energy Research. 2024;12(1):8-21. https://doi.org/10.46690/ager.2024.04.02.
Zhang C., Lu S. Study on the separation mechanism of coal and gangue particles during coal slime classification in a hydrocyclone Powder Technology. 2023;(424). DOI: 10.1016/j.powtec.2023.118566.
Tynchenko Y.A., Kukartsev V.V., Gladkov A.A., Panfilova T.A. Assessment of technical water quality in mining based on machine learning methods. Sustainable Development of Mountain Territories. 2024;16(1) 56-69. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-1-56-69.8.
Kumar D. Sustainable Management of Coal Preparation. Woodhead Publishing, 2018, 454 p. DOI: 10.1016/C2016-0-01854-5.
Tananykhin D., Palyanitsina A., Rahman A. Analysis of Production Logging and Well Testing Data to Improve the Development System for Reservoirs with Complex Geological Structure. Procedia Environmental Science, Engineering and Management. 2020; (7):629-648.
Ozer M., Basha O.M., Morsi B. Coal-Agglomeration Processes: A Review. International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2017;37(2):131-167. DOI: 10.1080/19392699.2016.1142443.
Chakladar S., Mohanty A.K., Chakravarty S. Clean Coal Technologies. Oil Agglomeration Towards Quality Enhancement of High-Ash Coals: The Indian Scenario. Springer, Cham, 2021, pp. 71-82. DOI: 10.1007/978-3-030-68502-7-4.
Результаты исследований процесса масляной грануляции с применением масляных агентов коксохимического производства / В.И. Мурко, А.Н. Заостровский, Е.А. Глобина и др. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2023. № 5. С. 73-80. DOI: 10.26730/1999-4125-2023-5-73-80. Murko V.I., Zaostrovskij A.N., Globina E.A., Bobrovnikov N.S., Kulakovskij A.S. The results of studies of the oil granulation process using oil agents of coke chemical production. Vestnik Kuzbasskogo Gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2023;(5):73-80. (In Russ.).DOI: 10.26730/1999-4125-2023-5-73-80.
Zhang G., Sun Y., Xu Y. Review of briquette binders and briquetting mechanism. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018;(82):477-487. DOI: 10.1016/j.rser.2017.09.072.
Alsaqoor S., Borowski G., Alahmer A. et al. Using of Adhesives and Binders for Agglomeration of Particle Waste Resources. Advances in Science and Technology – Research Journal. 2022;16(3):124-135. DOI: 10.12913/22998624/149456.
Malyukova L.S., Martyushev N.V., Tynchenko V.V., Kondratiev V.V., Bukhtoyarov V.V. Circular Mining Wastes Management for Sustainable Production of Camellia sinensis (L.) O. Kuntze. Sustainability. 2023;(15):11671. DOI: 10.3390/su151511671.
Mahapatra P.M., Aech S., Panda A.K. Energy Generation from Coal and Conversion Technologies. Encyclopedia of Renewable Energy, Sustainability and the Environment. 2024;(1):79-90. DOI: 10.1016/B978-0-323-93940-9.00045-1.
Dai F., Zhang S., Luo Y. et al. Recent Progress on Hydrogen-Rich Syngas Production from Coal Gasification. Processes. 2023;11(6). DOI: 10.3390/pr11061765.
Co-gasification of coal and biomass an emerging clean energy technology: Status and prospects of development in Indian context / A.D. Kamble, V.K. Saxena, P.D. Chavan et al. International Journal of Mining Science and Technology. 2019;29(2):171-186. DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.03.011.
Al-Sharo Y.M., Al Smadi K., Al Smadi T., Yasameen Kamil N. Optimization of Stable Energy PV Systems Using the Internet of Things (IoT). Tikrit Journal of Engineering Sciences. 2024;31(1):127-137. DOI: 10.25130/tjes.31.1.11.
Bosikov I.I., Martyushev N.V., Klyuev R.V., Savchenko I.A., Kukartsev V.V., Kukartsev V.A., Tynchenko Y.A. Modeling and Complex Analysis of the Topology Parameters of Ventilation Networks When Ensuring Fire Safety While Developing Coal and Gas Deposits. Fire. 2023;(6):95. DOI: 10.3390/fire6030095.
Klyuev R.V., Martyushev N.V., Kukartsev V.V., Kukartsev V.A., Brigida V. Analysis of geological information toward sustainable performance of geotechnical systems. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2024;(5):144–157. DOI: 10.25018/0236-1493-2024-5-0-144.
Panfilova T.A., Kukartsev V.A., Tynchenko V.S., Mikhalev A.S., Wu X. Treatment of wastewater from mining industrial enterprises from phenols. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2024;(7-1): 72-82. DOI: 10.25018/0236-1493-2024-71-0-72.
Larichev P., Tynchenko V., Nekrasov I. Application of Petri Nets for Modeling Ore Flows to Create Dynamic Management and Quality Control System in Mineral Resource Complexes. Proceedings – 2024 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2024. 2024. pp. 1089-1094. DOI: 10.1109/ICIEAM60818.2024.10553668.

Поддержка

Часть представленных результатов получена в ходе выполнения исследования по государственному заданию Министерства науки и образования РФ (научная тема FSRZ-024-0005).

Для цитирования

Коленчуков О.А., Михайлов А.Ю., Бухтояров В.В. Исследование современного состояния и аспектов развития перспективных технологий переработки угольных отходов // Уголь. 2025;(5):41-48. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-5-41-48.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 29.01.2025

Поступила после рецензирования: 16.04.2025

Принята к публикации: 26.04.2025