Разработки ОАО «Термококс» применительно к ряду отраслей и их социально-экономическая оценка

(Московская область). В течение 10 лет гуматы (до 2 т/год) поставлялись и с успехом применялись более чем в 15 сельскохозяйственных предприятиях с использованием в открытом и закрытом грунтах (табл. 2).

Для организации промышленного производства разработан технический проект установки по получению 500 т сухого порошка гуматов из бурых углей в год. Выход гуматов зависит от свойств угля и колеблется в пределах 10-30 % в расчете на сухой беззольный уголь. Так, например, для получения 500 т гуматов в год потребуется 6410 т угля Тюльган-ского буроугольного бассейна или 2100 т угля Канско-Агинского бассейна.

Небольшие хозяйства используют также микробиологический способ производства безбалластного гумата натрия из бурого угля либо торфа. Его производят во многих местах России, однако про-

изводительность способа ограничена. Срок окупаемости ус-тановки в Жилево 78 месяцев. Годовой расход энер-

горесурсов: электроэнергия - 222 тыс. кВт/час; пар - 1500 Гкал; вода - 23 тыс. м3; численность обслуживающего персонала - 34 чел.

При микробиологическом способе производство гуматов ниже, но оно требует для круглогодового производства размещения установки, достаточно простой, в помещении.

Подобные установки можно сооружать во всех угольных бассейнах, располагающих запасами бурого угля (от Подмосковного до Южно-Якутс-кого) и успешно применять гуматы для повышения урожайности сельскохозяйственных культур на 15-25 % как в открытом, так и в закрытом нрунтах. В г. Сургуте гуматы производятся из местных торфов. ШИЗ

— Коротко об авторе --------------------------------------------------------

Шумейко М.В. - кандидат экономических наук, директор представительства в странах СНГ компании «Continental contitech.

Рецензент д-р техн. наук, проф. Ю.А. Чернегов.

------------------------------------------------------ © М.В. Шумейко, 2008

УДК 622.332/54 М.В. Шумейко

РАЗРАБОТКИ ОАО «ТЕРМОКОКС» ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РЯДУ ОТРАСЛЕЙ И ИХ СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

Выделены и охарактеризованы химические вещества, получаемые экстракцией из бурого угля, описаны возможные сферы их применения, приведены результаты техникоэкономического исследования производства угольных сорбентов из канско-ачинских углей.

Экстракционные технологии и продукты переработки бурых и некондиционных углей

Бурый уголь, окисленные каменные угли низкой степени метаморфизма не представляют значительного интереса в качестве энергетических источников. С другой стороны, комплексный химико-технологичес-кий подход к освоению этих ископаемых обеспечивает получение широкого класса химических веществ, которые могут использоваться в различных отраслях промышленности.

Это обстоятельство должно вызвать значительный интерес к данным видам твердых горючих ископаемых (ТГИ) не только как к топливу, но и как к сырью для приготовления органических удобрений, получения сырых и модифицированных восков, ростовых веществ и биостимуляторов, медицинских препаратов, красителей для древесины, стабилизаторов и разжижителей в производстве строительных изделий, разнообразных материалов для сельского хозяйства, бытовой химии, химической технологии. Одним из основных технологических приемов для получения этой широкой гаммы практически важных веществ из ТГИ является экстракция.

Экстракция - извлечение растворимых веществ из какого-либо сырья органическими или неорганическими растворителями, позволяет избирательно получать интересуемое вещество практически в неизменном виде.

Отказ от применения высоких температур и пиролиза при переработке ТГИ методом экстракции способствует наибольшей сохранности природного потенциала углей, исключает термическое разрушение целевых продуктов -экстракционных восков, смол, гумино-вых веществ. Стоимость товарной продукции (воска-сырца) только первичной экстракционной переработки 1 т бурых

углей в зависимости от сырья составляет около 100-200 евро.

Сырой буроугольный воск (синонимы: горный воск, монтан-воск, битум А), извлекаемый из битуминозных бурых углей (обычно группы 1Б) путем экстракции органическими растворителями (бензол, толуол, бензин и др.), представляет собой смесь собственно восковых компонентов и смол. Количественный выход сырого воска (битума А) из угля, выраженный в процентах к массе угля, обозначается термином «би-туминозность». Содержание восковых и смоляных составляющих в битуме колеблется в широких пределах в зависимости от многих факторов, применяемых при экстракции растворителей, условий экстракции, видов сырья и др. Восковая часть представлена, Главным образом, сложными эфирами высших жирных одноосновных кислот (С 16 -С32 и выше) и высокомолекулярных одноатомных (редко - двухатомных) спиртов с четным число атомов углерода. В зависимости от природы объекта, из которого извлекался воск, а также от параметров экстракции химический состав восковой части и смол может изменяться в широком диапазоне. Все видовое многообразие восков по производственному критерию можно свести к следующим основным типам:

- исходный, или сырой, воск, представляющий собой экстракт, извлеченный органическими растворителями из бурого угля;

- обессмоленный воск, полученный путем удаления из сырого воска смолистой части;

- рафинированный воск, т.е. осветленный, полученный из обессмолен-ного воска;

- этерифицированный воск, полученный путем этерификации рафинированного воска моно-, ди- или

полиатомными спиртами или их смесями.

Благодаря ряду ценных свойств горный воск и продукты его переработки применяются более чем в 200 отраслях промышленности: в литейном производстве, в изготовлении полирующих и защитных композиций для различных покрытий, в бумажной, кожевенной промышленности, в кос-метике, медицине, бытовой химии и многих других. Стоимость одной тон-ны горного воска-сырца достаточно высока и составляет около 3000 евро. По мере переработки сырого воска в более квалифицированные продукты - обессмоленные рафинированные, эритрифицированные вос-ки - его стоимость значительно увеличивается.

Смолистые вещества в настоящее время считаются отходом производства обессмоленного воска. Однако, в свою очередь, они могут при-меняться в производстве антикоррозионных покрытий, антиокислительных и полифункцио-нальных присадок к смазочным маслам, в консервационных составах, в качестве флотореагентов. Привлекает внимание возможность выделения из экстракционных смол бурых углей фракции углеводородов, обладающих высокой биологической активностью (терпеновые и стеариновые соединения). Благодаря своим свойствам компоненты экстракционных смол могут найти широкое применение в медицине, сельском хозяйстве и парфюмерно-косметической промышленности.

Гуминовые вещества содержатся в большом количестве (до 70 % на daf) в бурых углях, окисленных и выветрившихся каменных углях низкой стадии метаморфизма. Причина интереса к гу-миновым веществам -наличие у них разнообразных специфических свойств, открывающих воз-можности их широ-

вого практического использования во многих отраслях. Наибольшее внимание в настоящее время привлекает возможность создания на основе гуминовых веществ следующих препаратов:

- биостимуляторов для сельского хозяйства (как для растениеводства, так и для животноводства;

- сорбционных и ионообменных материалов, которые представляют практический интерес в качестве сорбентов металлов из сточных вод, при дезактивации радиоактивных вод, для извлечения металлов из бедных руд; возможно приготовление очень широкого класса новых высокоактивных недорогих ионитов;

- комплексных гуматных удобрений и материалов для рекультивации земель;

- реагентов для регулирования реологических свойств водных суспензий и растворов (для бурения скважин, производства строительной керамики, приготовления водоугольного топлива

- ВУТ);

- красителей для древесины, картона и технической бумаги.

Твердый остаток угля после извлечения экстракционных веществ -сырье для полукоксования, газификации, ожижения, энергетики, а также для получения редких элементов, недорогих адсорбентов, строительных и ионообменных материалов. Несмотря на широкие перспективы комплексного использования низкосортных углей, в настоящее время основным продуктом их экстракционной переработки является горный воск. Крупнейший производитель восков в мире - Германия выпускает до 50 тыс. т восков в год, что составляет более 80 % мирового производства. В Бразилии ежегодно производится 10 тыс. т этого продукта, получаемого из карнаубской пальмы. В России воски не

производятся, хотя их дефицит в стране, по экспертным оценкам, составляет около 5 тыс. т в год.

Считается, что для приемлемой экономической эффективности сырье должно иметь битуминозность выше 66,5 %. Для повышения извлечения восков из бурых углей применяют различные растворители или добавки к ним, а также новые высокопроизводительные экстракторы. Однако, все методы ориентированы на традиционный вид сырья - высокобитуминозные бурые угли и не дают возможности вовлечь в переработку их низкобитуминозные формы, либо кардинально улучшить существующие технологии. Химическое модифицирование углей в целях повышения выхода или получения облагороженных экстракционных продуктов не применяется.

В Институте угля и углехимии СО РАН ведется работа по повышению эффективности экстракционной переработки бурых углей посредством их химической модификации алкированием. Алкирующее воздействие на органическую массу угля является одним из самых эффективных способов увеличения растворимости углей. Наиболее подходящие объекты для такого вида модификации - бурые угли, каменные угли низких стадий метаморфизма и их окисленные формы, ресурсы которых в России весьма значительны.

Достигнуто кардинальное увеличение выхода воска - втрое превышающее его выход из природного сырья. Впервые удалось модифицировать и экстрагировать сырье в одну стадию в мягких технологических условиях (температура до 120 °С, атмосферное давление), исключающих термическое разрушение целевых продуктов. Способ выгодно отличается применением недорогих реагентов и технологической гибко-

стью. По своим физико-химическим характеристикам полученный из алки-лированного Александрийского бурого угля (Украина) воск является высококачественным продуктом, сравнимым с различными марками этерифициро-ванного или растительного (карнауб-ского) воска. Следует отметить, что традиционно в промышленности эте-рифицированные воски получают в результате многостадийной переработки сырого горного воска.

Алифатические соединения восковой фракции битума, полученные из алки-лированных углей, с успехом могут применяться как самостоятельные продукты, так и в качестве полупродуктов для дальнейшего органического синтеза.

В результате алкилирования углей повышается выход и других ценных продуктов - смол (в 2-3 раза) и гумино-вых веществ (на 20 %). Предварительное алкилирование может улучшать характеристики не только восков, но и целой гаммы продуктов, получаемых из смол, гуминовых веществ и остаточного материала, направления использования которых изложены выше. Например, отмечено увеличение биологической активности гумата натрия, полученного из алкилированного угля к семенам пшеницы (+13 %). Модифицирование углей алкилированием приводит к значительному (до 19 %) увеличению органической массы угля. Отмечено увеличение содержания водорода (с 6,8 до8,4 %) в образцах алкилированных углей, даже после проведения экстракции битума. То и другое обстоятельство могут оказаться полезными при последующей переработке твердого остатка в процессе сжижения.

Проведены эксперименты по изучению возможности получения углеродных сорбентов из остатков бурых углей

после алкилирующей обработки и экстракции восков и смол. Удельная поверхность и сорбционная активность полученных на их основе углеродных сорбентов остается на уровне требований к отдельным маркам промышленных активных углей, что в совокупности с повышенным выходом таких сорбентов позволяет рекомендовать совмещение процессов получения восков и активных углей для более рационального использования низкометаморфизо-ванных полезных ископаемых. Для создания промышленного комплекса экстракционной переработки бурых углей Россия обладает достаточной сырьевой базой. Согласно экспертным оценкам к перспективным месторождениям относятся: в Южно-Уральс-ком бассейне: -Тюльганское (запасы категории А = В+С 258 млн т, битуминозность 714 %), Хабаровское (334 млн т , битуминозность 11,3 %), Южно-

Куюргазинское (106 млн т, битуминозность 7,4 %). Репьевсое (71,2 млн т), Маячное (38,4 млн т, битуминозность 15 %), Яман-Юшатырское (78,1 млн т), Быковское (38 млн т).

Значительные запасы битуминозных углей имеются на Дальнем Востоке. Крупными месторождениями являются: Свободное (1691 млн т, битуминозность 11,7 %), Тыгдинское (466 млн т, битуминозность 6,3 -8%) и Павловское (358 млн т, битуминозность 6,7 %). Кроме того, на западном участке БАМа расположено Хандинское месторождение, характеризующееся значительными запасами бурых углей с битуминозностью 3,3 -11,0 %. Таким образом, возможно создание высокорентабельной ком-

плексной экстракционной технологии переработки бурых и низкосортных углей с получением широкого ряда продуктов на базе восков, смол, гуминовых веществ и остаточного органического

материала в единой последовательной технологической линии.

В статье использованы некоторые результаты работы, выполненной энергетической компанией «Сибтермо» по заказу ОАО «Сибирская угольная энергетическая компания» в рамках договора на тему «Технико-экономическое исследование по расширению сферы применения углей ОАО «СУЭК». Существенным отличием результатов, полученных в заказанной работе, было использование иного критерия оценки социальноэкономических результатов, чем использование в отчете по договору. Критерий разработан коллективом авторов под руководством академика В.А. Трапезникова, и его принципиальным отличием было то обстоятельство, что по данным статистической отчетности, полученной по 10 странам с плановой и рыночной экономикой, было установлено, что новый критерий, названный «Темпом технического прогресса»,

численно совпадает с показателем

«Темп роста уровня жизни». Одновременно он характеризует и экономическую эффективность новых технологических и организационно-управленчес-ких решений.

В силу этого критерий «Темп технического прогресса» с полным правом может называться социально-

экономическим.

Оценке подлежат следующие реализованные и реализуемые в настоящее время проекты:

1. Технико-экономическое исследование производства углеродных сорбентов из канско-ачинских углей.

2. Технико-экономическое исследование перевода теплофикационных котельных с природного газа (и мазута) на газиз угля.

3. Технико-экономическое исследование производства среднетемператур-

ного кокса, электрической и топливной энергии из углей марки Д.

4. Технико-экономическое исследование производства коксобрикетов из среднетемпературного кокса.

5. Технико-экономическое исследование по использованию среднетемпературного буро-угольного кокса из кан-ско-ачинских углей на агломерационных предприятиях.

6. Технико-экономическое исследование по обеспечению ОАО «Ачинский глиноземный комбинат» (АТК) коксом из канско-ачинского угля.

7. Технико-экономическое исследование по использованию среднетемпературного кокса из канско-ачинских углей на предприятиях по производству цемента.

8. Технико-экономическое исследование по использованию среднетемпературного кокса из канско-ачинских углей как компонента на металлургических предприятиях России и Украины.

I. Технико-экономическое исследование производства угольных сорбентов из канско-ачинс-ких углей.

Технико-экономическое исследование разработано для низкозольных углей Березовского месторождения Кан-ско-Ачинского бассейна с теплотой сгорания

ОН = 3700 ккал/кг.

Производство недорогих угольных сорбентов из ископаемых углей - наиболее перспективный способ решения экологических проблем. Одновременно обеспечивается генерация тепловой

энергии при сжижении попутного горючего газа (для производства пары). Расчеты выполнены в рублях в ценах и тарифах на 01.07.2007.

Цены на продукцию: уголь 2Б

260 руб/т

отсев угля после дробления

175 руб/т

сорбент марки АБГ-Д 30000 руб/т

сорбент марки АБГ-П 25000 руб/т

тепловая энергия 700 руб/Гкал

Объем продукции

- исходный уголь 156000 т/год

- потребление сортового угля

101600 т/год

- выход отсева мелкого угля при дроблении 54400 т/год

- выход сорбента марки АБГ-Д

10000 т/год

- выход сорбента марки АБГ-П

7000 т/год

- производство тепловой энергии

200000 Гкал/год

Итого товарной продукции:

30 000*10 000 + 25 000*7 000 +

+200 000*700 + 54 400*175 =

=30 000 000 руб. + 175 000 000 +

+140 000 000 + 6 020 000 =

=621 020 000

Промышленно-производственный персонал - 80

Инвестируемый капитал -

330 047 560

Уровень технологии = 621020000*621020000 = 80*330047560

1,88*7162750= 14656072* 103ЕШ

— Коротко об авторе ---------------------------------------------------------------

Шумейко М.В. - кандидат экономических наук, директор представительства в странах СНГ компании «Continental contitech.

Рецензент д-р техн. наук, проф. Ю.А. Чернегов.