Повышения эффективности использования ресурсов

Немаловажный фактор и серьезное внимание Правительства РК было обращено на расширение базы промышленности за счет широкого вовлечения в производство вторичных материальных ресурсов, в том числе отходов производств и некондиционных при­родных полезных иско-паемых. Комплексное использование сырья и отходов важно еще и потому, что оно связано с решением проб­лемы создания безотходных промышленных технологий. Раз­ра­ботка и освоение безотходных технологий имеют важное зна­че­ние для предприятий химической, горнохимической, металлур­ги­ческой, угольной и других ресурсоемких отраслей про­мыш­лен­нос­ти в Республике. 

В июне 2024 года в городе Ас­тана прошел V Форум угольной про­мышленности, организованный Рес­­публиканской ассоциацией гор­но­добывающих и горно-метал­лур­гических предприятий (АГМП) при поддержке Министерства промыш­лен­ности и строительства РК в рам­ках Международного горно-ме­тал­лургического конгресса Astana Mining & Metallurgy, который был посвящен развитию углехимической отрасли, технологическим дости­же­ниям и перспективам.

Угольная промышленность яв­ляет­ся одной из важнейших ре­сур­с­ных отраслей Республики Казах­стан, обеспечивая более 70% вы­­работки электроэнергии, полную загрузку коксохимического произ­вод­ства, а также удовлетворяя по­требности коммунально-бытового сек­тора и населения страны. В отрасли занято порядка 32 тысяч че­ловек, и она играет ключевую роль в экономике страны, — под­черк­нул вице-министр промыш­лен­ности и строительства Олжас Са­пар­беков.

Казахстан обладает значитель­ны­ми запасами угля, по данным с сайта invest.gov.kz, по запасам угля Казахстан находится на 8 месте в мире, объем которого 34 млрд. тонн., что делает его одной из ве­ду­щих угледобывающих стран ми­ра.

Основные угольные бассейны — это Карагандинский бассейн со­дер­жит как энергетические, так и коксующиеся угли, Экибастузский бассейн, Тургайский бассейн со­дер­жит значительные запасы бу­ро­го угля.

Месторождение Шубарколь ха­ра­к­теризуется высо­ко­ка­чествен­ным каменным углем марки «Д», где до­быча ведется открытым спосо­бом, что, как правило, приводит к образованию значительного коли­чества мелкой фракции. Мелкая фракция угля, известная как «штыб», представляет собой уголь­ную пыль и мелкие частицы раз­ме­ром менее 6 мм, с низкой энер­гетической ценностью.

Утилизация мелкой фракции углей с низкой энергетической цен­нос­тью важная задача для угольной промышленности, направленная на сокращение отходов и повышение эффективности использования ре­сурсов. Решением этого вопроса может стать комплексная перера­бот­ка углей.

Комплексная переработка угля играет важную роль в достижении Целей устойчивого развития (ЦУР), поскольку позволяет снизить нега­тив­ное воздействие угольной про­мыш­ленности на окружающую сре­ду и повысить эффективность ис­пользования ресурсов.

Твердые горючие ископаемые применяются пока главным об­ра­зом как топливо и лишь в небольшой части как химическое сырье. Воз­мож­ности практической реа­ли­зации результатов исследований и разработок заключается в том, что любое органическое соединение можно синтезировать тем или иным путем как из соединений нефтяного происхождения, так и из угля.

Вклад комплексной переработки угля в достижение «ЦУР 7: Не­до­ро­гостоящая и чистая энергия». К этой цели развития можно отнести цикл работ процессов газификации угля и производство синтетического топлива, что позволяют диверси­фи­цировать источники энергии и снизить зависимость от тради­цион­ных углеводородов.

Для превращения органической массы мелких фракции углей в жид­кие продукты необходимо провести деструкцию угольных макромолекул и увеличить концентрацию в них водорода, что обычно достигается нагреванием угля под давлением молекулярного водорода в среде пастообразователя, обладающего водородно-донорными свойст­ва­ми.

Известно, что такие полимеры, как полиэтилен содержат около 14 мас.% водорода, в изношенных шинах процент водорода достигает 9-10 мас.%. В процессе совместного термопревращения с углем они мо­гут выступать в качестве потен­циаль­ного источника водорода, необходимого для превращения угля в легкокипящие углеводо­род­ные фракции. В процессе их сов­местного термического прев­ра­ще­ния с углем происходит взаи­мо­действие радикальных фраг­ментов термической дес­трук­ции угля с радикалами полимера, что предотвращает протекание вторичных реакций полимеризации и поликонденсации угольных про­дук­тов, приводящих к образованию кокса.

Если остановиться на «ЦУР 9: Индустриализация, инновации и инфраструктура», то развитие ком­плек­­сной переработки угля сти­му­лирует инновации в угольной и химической промышленности.

В частности, в производстве уголь­­ных брикетов, мелкую фрак­цию угля смешивают со связующим ве­ществом (например, смолой, гли­ной) и прессуют в брикет, который имеет более высокую энерге­ти­чес­кую ценность и удобны для ис­поль­зования в бытовых и промышленных целях.

В процессах газификации мел­кая фракция угля подвергается высокотемпературной обработке с ограниченным доступом кисло­ро­д­а, в результате чего образуется горючий газ, который может быть использован в качестве синтез газа для химической промышленности.

Гуминовые вещества из­вле­кае­мые в основном из бурых углей мо­гут быть использованы в качестве гу­миновых удобрений для исполь­зо­вания в аграрном секторе.

В Казахстане такими исследо­ва­ниями занимаются на кафедрах факультета химии и и химической технологии при КазНУ им. ал-Фа­ра­би и ИОСУ НАН РК, г. Ка­ра­ган­да. Степень разработанности проб­ле­мы отражена в монографиях Бай­­ке­нова М.И., Жубанова К.А., Хру­по­ва В.А., Мухтар А.А., Каир­бе­кова Ж.К.

В рамках решения задач по «ЦУР 12: Ответственное потребление и производство» комплексная пере­ра­ботка угля позволяет мак­си­маль­но эффективно использовать ре­сур­сы и снизить количество от­хо­дов, через использование золы и шлаков, образующиеся при сжи­га­нии мелкой фракции угля, по­след­ние могут использоваться в ка­чест­ве добавки при производстве це­мента, бетона и других строи­тель­ных материалов.

Таким образом, ключевые ас­пек­ты комплексной переработки угля в контексте ЦУР это решение экологической безопасности через внедрение современных тех­но­ло­гий, обеспечивающих минимальное воздействие на окружающую среду, социально экономический эффект через обеспечение конкурент­о­способности продукции и создание новых рабочих мест.

Комплексная переработка угля – это многоступенчатый процесс, направленный на максимально эф­фек­тивное использование всех ком­понентов угля, а не только его энер­гетической ценности. Это поз­воляет создать платформу для циркуляционной экономики и не только повысить экономическую эффективность угольной промыш­лен­ности, но и существенно снизить её негативное воздействие на окру­жающую среду.

Марат ТУЛЕПОВ,

заведующий кафедрой химической физики

 и материаловедения