Представление о составе отходов дают характеристики промышленных отходов углеобогатительных фабрик Карагандинского угольного бассейна:
| Зольность, % | 68,5–70,5 |
| Содержание серы, % | 2,0–2,2 |
| Теплота сгорания, МДж/кг | 7,5–8,2 |
| Состав, % чистый уголь | 31,33 |
| сульфиды железа | 1,3 |
| глинистые материалы | 62–64 |
| карбонаты | 1–3 |
Химический состав золы, масс.
| SiO2 | 53–58 | MgO | 1,3-1,8 |
| А12О3 | 25–28 | TiO2 | 0,7–1,2 |
| Fе2O3 | 5,5–6,5 | SO3 | 1,4–2,2- |
| СаО | 1,8–2,8 | CO2 | 0,2–0,4 |
Достоинством отходов углеобогатительных фабрик является высокая степень готовности к переработке (стабильный состав минеральной части, однородный гранулометрический состав). В РФ разработана прогрессивная технология получения из, отходов углеобогащения искусственного пористого заполнителя (аглопорита) для легких бетонов.
В настоящее время отходы углеобогащения можно использовать в качестве следующих материалов:
1) сырье для производства аглопорита, стеновых керамических изделий, вяжущих материалов, дренажных труб, керамической плитки и других строительных материалов;
2) материалы для строительства дорог и земляных сооружений (строительный щебень, дорожные основания дамб, балластировка железных дорог);
3) сырье для сернокислотного производства–серный колчедан;
4) материалы для закладки выработанного пространства» шахт и планировки поверхности, нарушенной горными работами;
5) сырье для производства удобрений;
6) сырье для получения кремнеалюминиевых сплавов, материалов на основе карбида кремния, глинозема, сульфата алюминия и др.
Наибольшее значение имеют два первых направления.
Строительные материалы на основе отходов добычи и обогащения углей дешевле по сравнению с приготовленными из традиционного сырья: аглопорит – на 28%, кирпич – на 16%. При этом не полностью учтена экономия капитальных затрат на организацию добычи традиционного сырья.
Существуют, однако, организационные трудности, определяющиеся необходимостью сооружения самостоятельных производств строительных материалов, соответствующих по мощности углеобогатительным фабрикам. Трудной и не полностью решенной проблемой остаются переработка и утилизация отходов флотации углей, так как в этом случае необходимо не только тщательное механическое обезвоживание этих отходов,, но и уничтожение органических флотореагентов, уносимых вместе с углем.
Своеобразным твердым отходом становится сульфат аммония – низкосортное удобрение, на изготовление которого используют значительные количества дефицитной серной кислоты.
Крупным достижением коксохимической промышленности явилась утилизация смолистых отходов производства – фусов, кислых смолок сульфатных цехов и цехов по переработке сырого бензола и нафталина. Количество фусов составляет 0,15–0,18% от сухой шихты, кислой смолки цехов улавливания – 0,05%; столько же кислой смолки получают и при очистке сырого бензола.
Была разработана схема утилизации фусов, возвращаемых в угольную шихту, а также технология совместной утилизации кислых смолок, масел с очистных сооружений, кубовых остатков от ректификации бензола, полимеров, сильно загрязненных сточных вод, которая предполагает приготовление водно-масляной эмульсии из смеси отходов. Эту смесь затем дозируют в шихту. При этом эмульгаторами служат полимерные продукты, содержащиеся в отходах. В настоящее время эмульсионный способ утилизации практически всех образующихся химических отходов (кислых и щелочных, органических и неорганических) ' внедрен на большинстве коксохимических предприятий востока и центра РФ.
ГЛАВА 4. УРОКИ
Урок на тему: Переработка нефти и природного газа
I. Нефть– это сложная смесь насыщенных (алканов), ароматических углеводородов и циклоалканов с примесью неорганических веществ.
Различают нефти:
· парафиновые,
· нафтеновые,
· ароматические.
Нефть – маслянистая жидкость от светло-бурого до чёрного цвета, с характерным запахом, в воде не растворяется, поэтому образует на её поверхности плёнку, не пропускающую воздух (одна из экологических проблем).
II. Переработка нефти
Цель переработки нефти: получение бензина и сырья для нефтехимии.
Виды переработки нефти:
а) перегонка (физический процесс) - первичная переработка нефти - выход не более 20%,
б) крекинг (химический процесс) - вторичная переработка - выход до 80%.
а) Перегонка нефти.
Фракция – смесь УВ, кипящих в определённом температурном интервале.
Продукты первичной переработки:
| Фракции нефти | Углеводороды | Температура кипения фракции в ○С | Применение | |
| 1 | Бензин | С5 – С11 | 20-200 | Автомобильный бензин, авиационный бензин |
| 2 | Лигроин | С8 – С14 | 150-250 | Горючее для автотракторной техники |
| 3 | Керосин | С12 – С18 | 180-300 | Топливо для самолётов и ракет |
| 4 | Газойль | С18 – С24 | 275-400 | Топливо для дизельных двигателей |
| 5 | Мазут | С19 – С53 | Более 400 | Подвергают вторичной переработке, часть мазута используют в качестве топлива |
Прямая перегонка нефти
· устройство ректификационной колонны (Н = 50 – 60 м, Д = 3 м);
· сущность перегонки нефти;
· продукты перегонки (фракции):
1. Бензиновая – С5 – С12, tє кипения = 40 – 200о С – состав бензина
2. Лигроиновая – С8 – С14, tє кипения = 150 – 250о С – горючее для тракторов
3. Керосиновая – С12 – С18, tє кипения = 180 – 300оС – горючее для тракторов, ракет
4. Дизельная – С12 – С18, tє кипения = 180 – 350оС – дизельное топливо
5. Гудрон – асфальт
Главный недостаток перегонки нефти – малый выход бензина (20 – 30%).
Крекинг термический – 470 – 550о С, р = 2-6 Мпа
С16Н34 — С8Н18 + С8Н16
С8Н18 — С4Н10 + С4Н8
С4Н10 — С2Н6 – С2Н4
Состав бензина – разветвленные углеводороды, непредельные (но их меньше, чем в бензине термического крекинга).
Пиролиз– высокотемпературный крекинг – 650 – 700о С. Получают непредельные углеводороды.
Риформинг – получение ароматических углеводородов (ароматизация нефти)
Химическая переработка углеводородов нефти позволяет получать не только горюче смазочные материалы, но и целый ряд органических веществ (схема).
Виды крекинга:
а) каталитический:
б) термический.
Реформинг (ароматизация) - превращение предельных углеводородов в ароматические, что улучшает качество бензина. Сущность риформинга - дегидрирование в присутствии катализатора – платины.
Природный газ
· состав природного газа;
· применение метана и его соединений.
Таблица 1 - Состав природного и попутного нефтяных газов (в объёмных процентах)
| Компоненты газов | Природный газ Уренгойского месторождения | Попутный газ Суторминского месторождения | Попутный газ Пограничного месторождения |
| Метан | 95,16 | 63,4 | 85,85 |
| Этан | 1,00 | 10,5 | 0,12 |
| Пропан | 0,33 | 11,1 | 4,75 |
| Бутан и изобутан | 0,07 | 2,8 1,2 | 1,4 и выше |
| Пентан и др. | 0,03 | 2,0 | 0,72 |
| Азот и редкие газы | 3,009 | 9,0 | 1,74 |
| Углекислый газ | 0,40 | - | - |
Свойства нефти:
Плотность. Измеряется в кг/м3, по плотности нефти можно судить о её составе, применение нефти зависит от её состава. В нефти с небольшой плотностью меньше тяжелых углеводородов: асфальтенов, битумов, её легче отделить от воды и механических примесей.
Вязкость - свойство нефти оказывать при передвижении сопротивление перемещению частиц относительно друг друга, чем меньше вязкость, тем легче нефть передвигается по трубам при транспортировке, легче поддается переработке.
Газовый фактор – количество газа на 1 тонну нефти, газ отделяется на месторождении, либо подается потребителю, либо подается на факел
Виды нефти:
По составу углеводородов:
· метановые,
· нафтеновые,
· ароматические,
· смешанные.
По плотности:
· лёгкие - плотность 0,65- 0,87%
· средние – плотность 0,871-0,910%
· тяжёлые – плотность 0,910-1,05 г/см3
По содержанию серы:
· малосернистые до 0,5%
· сернистые 0,5-2%
· высокосернистые свыше 2%
По содержанию твёрдых парафинов, растворённых в нефти (нефтяной парафин):
· высокопарафиновые - до 25%
· парафинистые или парафиновые - более 1,5%-6%
· малопарафиновые менее 1,5%
Нефть – это очень ценное полезное ископаемое, но неправильное использование и нарушение технологии добычи нефти приводят к серьёзным последствиям.
Следует отметить основные экологические проблемы:
1. Загрязнение воздуха.
Основными загрязнителями являются:
предприятия нефтегазового комплекса, теплоэлектроцентрали;
транспорт.
2.Загрязнение поверхностных вод.
Основными источниками загрязнений водоёмов являются стоки от буровых скважин, транспортных средств. Химические реагенты, нефть, нефтепродукты, фенолы, тяжёлые металлы являются основными загрязнителями, попадающими в водоёмы. Тяжёлые фракции нефти, оседая на дно рек, способствуют хроническому загрязнению и вызывают гибель данной фауны
3. Нарушение почвенно-растительного покрова.