Канско ачинский угольный бассейн его проблемы

Количество и качество угля в Канско-Ачинском бассейне

Географические и экономические характеристики бассейна

Канско-Ачинский топливно-энергетический комплекс (КАТЭК) располагается в Восточной Сибири, его протяженность составляет 800 км, и охватывает несколько областей – Иркутскую, Кемеровскую, Красноярский край. На данный момент разведано 24 месторождения бурого угля, наиболее значимые в экономическом плане следующие:

По оценкам специалистов ресурсы данного месторождения составляют около 80% всех запасов бурого угля России.

• Березовское;
• Бородинское;
• Итатское;
• Урупское;
• Абанское;
• Назаровское;
• Барандатское;
• Боготольское;
• Саяно-Партизанское.

Бассейн угленосной толщи представляет собой чередующиеся юрские осадки, которые сложены из конгломератов, песчаников, аргиллитов, гравелитов и массивов угля. Угольный пласт здесь достаточно велик, глубина иногда достигает 800 метров. Бассейн характеризуется более плотными породами и широкими массивами залегания угленосных пород, особенно его юго-восточная часть, именно здесь наблюдается максимальная мощность пластов.

Однако в последнее время основные месторождения КАТЭКа законсервированы, открытые зоны засыпаны породой, для предотвращения ее окисления. Остались в активной разработке только два месторождения – Березовское и Бородинское, мощность пластов здесь достигает 90 метров, а расположение удобно, чтобы применять открытый способ добычи, который более дешевый, по сравнению с шахтным методом.

Способ добычи и качество угля в Канско-Ачинском бассейне

В Канско-Ачинском комплексе добывают бурый уголь, в России разведано еще одно месторождение этого полезного ископаемого – Кузнецкий бассейн. Но Канско-Ачинский уголь имеет ряд преимуществ.

Добыча угля производится с помощью специальных машин

Он является низкозольными, содержание золы не превышает 12%, а кузнецкие угли содержат до 30% золы – это делает их менее качественными. Бурый уголь канского комплекса содержит низкий уровень серы – до 0,8% и имеет достаточно большой выход летучих веществ – до 50%, что дает ему преимущество над каменным углем. Однако бурая порода содержит большой процент влаги – от 20 до 44%, что затрудняет ее транспортировку и хранение.

Канско-Ачинский угольный бассейн характеризуется высокой концентрацией тугоплавкой окиси кальция в угленосной породе (до 42%) – это создает дополнительные проблемы в процессе жидкого шлакоудаления. Но, в то же время делает добычу более чистой в экологическом плане – во время сжигания угля образуются фосфорные и сернистые ангидриды, которые легко оседают в электрофильтрах и не попадают в атмосферу. Благодаря этому в районе извлечения и переработки бурого угля не выпадают кислотные дожди.

Большим преимуществом данного месторождения является низкая себестоимость угля, бассейн отличается удобным геологическим расположением пластов, которое позволяет применять открытый, карьерный способ добычи, он в несколько раз дешевле шахтного. Угленосная порода залегает неглубоко и имеет достаточно большую толщину пластов, что делает добычу быстрой, простой и снижает количество отходов.

Кроме того, угольный бассейн имеет на поверхности несколько месторождений нерудных полезных ископаемых, преимущественно строительных материалов – это способствует совмещению производственной деятельности, а также снижается себестоимость добывания стройматериалов.

Уголь. Современная добыча угля!

Основные потребители бурого угля

Бурый уголь, по своим химическим и физическим характеристикам непригоден для транспортировки и длительного хранения. Поэтому основные его потребители располагаются вблизи месторождения, к ним относятся в основном теплоэлектростанции Восточной Сибири:

Широкое применение бурый уголь нашел в химической промышленности и не только

• Хакасская электросеть;
• Красноярская теплоэлектроцентраль;
• Иркутская ТЭЦ;
• Назаровская ГРЭС;
• Березовская ГРЭС.

Для Красноярского края и близлежащих к угольному бассейну областей характерно большое число разрозненных селений и небольших городов, в которых уголь является основным котельным топливом. Доставкой сырья до конечных потребителей занимается крупнейшее предприятие региона – ОАО «Сибирская угольно-энергетическая компания», на втором месте ОАО «Красноярсккрайуголь».

В другие регионы страны сырье доставляется посредством Транссибирской железнодорожной магистрали, вдоль которой и вытянулся Канско-Ачинский угольный бассейн.Широкое применение бурый уголь нашел в химической промышленности – при переработке из него получают жидкое топливо, взрывчатые вещества, красители, а также удобрения для сельскохозяйственных нужд.

Перспективы развития угледобычи в Канско-Ачинском бассейне

КАТЭК является достаточно перспективным, поскольку на данный момент активно разрабатываются только два месторождения, а остальные разведаны и законсервированы. Сейчас ведется активная разработка нового месторождения Березовское-2, оно отличается удобным месторасположением и неглубоким залеганием породы.

Угольное хранилище на Березовское-2

Первоочередной задачей угледобывающей отрасли является необходимость внедрить эффективный способ обогащения добываемых углей прямо на месте, это даст возможность транспортировки сырья на дальние расстояния, например, на Северный Кавказ, Поволжье, Забайкалье.

Благодаря использованию современного перерабатывающего оборудования можно производить синтетическое жидкое топливо, спрос на которое стремительно растет. В ближайшее время планируется модернизировать машинный комплекс, внедрение более современных добывающих установок значительно сократит негативное влияние на экологию региона. По экспертным оценкам объем обнаруженных ресурсов позволяет ежегодно добывать до одного миллиарда тонн угля.

Влияние на окружающую среду

Угледобыча сопровождается загрязнением окружающей среды – водной, воздушной, изменяется ландшафт и состав грунта. Поскольку основной способ добычи сырья в КАТЭКе – карьерный, то главной проблемой является пылевое загрязнение атмосферы. Уровень выбросов может достигать до 1,8 кг в секунду. Пыль разлетается на несколько километров и оседает на земле, растительности, полностью уничтожая леса и разрушая плодородные слои почвы.

Канско-Ачинский угольный бассейн имеет пылевую нагрузку в пределах 700 тонн на один км, хотя были зафиксированы максимальные отметки в 2000 тонн на один км. Это губительные показатели для экологии региона.

Еще одной экологической проблемой является истощение месторождений полезных ископаемых. Для ее решения необходим комплекс мероприятий, направленный на поиски искусственных заменителей угля, а также разработка и внедрение более эффективных способов обогащения сырья, которые будут снижать естественные потери.

Видео: Добыча угля открытым способом

Источник

Проблемы переработки и комплексного использования Канско-Ачинских углей

Проблемы переработки и комплексного использования Канско-Ачинских углей

В системе топливно-энергетического комплекса России Канско-Ачинский бассейн (КАБ) занимает особое место. Являясь бассейном мирового значения, КАБ характеризуется благоприятными горно-геологическими условиями залегания мощных (2870 м) угольных пластов с наличием уникальных запасов -более 600 млрд.т, в том числе 140 млрд. тонн, пригодных для открытой угледобычи с производительностью в 2-3 раза превышающей среднюю по стране.

Бассейн позволяет получать не только самый дешевый уголь в России, но и его производные, самые дешевые различные виды топлива и электроэнергию. Причем одна тонна условного топлива здесь в 2-3 раза дешевле, чем из природного газа и в 3-5 раз -чем из нефти. Потенциальные возможности КАБа позволяют довести годовой объем добычи, значительно превосходящий всю добычу угля в СНГ.

Для Канско-Ачинских углей (КАУ) характерно:

незначительное содержание серы (0.2-0.6 %):

низкая зольность (до 8-10%);

отсутствие вредных элементов;

относительно высокая удельная теплота сгорания (3600-3800 ккал/кг);

легкость тонкого помола:

наиболее высокий выход гуминовых кислот (2528%), что означает предпочтительность использования биологически активных КАУ для получения гуминовых удобрений и стимуляторов роста растений. Уголь КАБа содержит: бор, марганец, кобальт, цинк, никель. Вмещающие горные породы бассейна и прилегающие территории имеют локальные рудосодержащие зоны -германий, алюминий, железо и др.

Выяснилось также, что буроугольные месторождения Канско-Ачинского бассейна и продукты их переработки содержат золото, серебро, платину и другие ценные металлы. О присутствии золота на объектах бассейна указывают результаты разведочных работ на его угольных месторождениях. Так, во вскрышных породах Урюпского. месторождения при геолого-разведочных работах в трех скважинах были обнаружены знаки золота в количестве от одного до четырех.

Однако отмеченные особенности КАУ и природные возможности КАБа совершенно не используются. В настоящее время в основном реализуется уголь-сырец по низким ценам с большими затратами на транспорт низкосортной продукции.

Поэтому развитие Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭКа) целесообразно рассматривать с позиции комплексного использования КАУ не только как энергетического, но и как ценного химического и металлосодержащего сырья.

Как и прежде, рядовой КАУ в значительном количестве (64.2%) будет направляться на тепловые электростанции ТЭС (ГРЭС), а 1/3 добываемых КАУ -на котельное слоевое сжигание. При этом улучшение качества твердого топлива и повышение стабильности его характеристик путем поставок сортовых углей, а кое-где и брикетов, позволит увеличить эффективность работы котельных, надежность и срок службы оборудования и обеспечить выполнение требований по охране окружающей среды.

Однако строительство стационарных сортировочных и обогатительных фабрик на разрезах не всегда оправдано ввиду затрат на строительство и высокие транспортные издержки, к тому же возможно изменение спроса на продукцию. Поэтому весьма целесообразно вести рассортировку угля на разрезе мобильными блочно-модульными установками, быстро реагирующими на изменение конъюнктуры рынка. Эти установки, с целью уменьшения транспортных расходов необходимо располагать ближе к добычному участку, связывая его внутрикарьерным транспортом. На малых разрезах или при отработке пластов-спутников на крупных разрезах, добычное и перерабатывающее оборудование может составлять единый горно-технологический комплекс.

Полученное таким образом сортовое топливо для сохранения его качества, уменьшения потерь и предотвращения загрязнения воздушной среды и территории целесообразно загружать в специальные контейнеры грузоподъемностью 1, 3, 5, 10, 20 т.

В настоящее время на коммунально-бытовые нужды отгружают 1 % добываемых КДУ. Использование рядовых углей в коммунальных и бытовых печах существующих конструкций увеличивает выбросы вредных веществ в среднем в 2.0-2.5 раза, чем при сжигании на тепловых электростанциях. При сжигании рядовых углей, особенно бурых, потребители несут большие (от 5 до 13 %) потери из-за механического недожога, из которых более половины -за счет потерь топлива с уносом. На 15-20% снижаются КПД печей и установок. В продаже отсутствуют мелкопорционный сортовой уголь и брикеты. Минимальная партия угля, которую предлагает Гортоп к продаже, составляет одну тонну, что совершенно не удобно для периодического использования. В этой ситуации оправдано какую-то часть угля и брикетов упаковывать после сортировки и брикетирования в сгораемые пакеты из крафт-бумаги, полиэтилена или мешковины массой 5, 10, 20-30 кг. Наиболее крупным потребителем такой продукции мог бы стать МПС, использующий уголь для отопления пассажирских вагонов и предъявляющий повышенные требования к качеству топлива.

Очень важным и актуальным вопросом комплексного использования недр КАТЭКа является брикетирование КАУ, которое может быть как со связующим, так и без него.

Институтом горючих ископаемых предложен способ получения брикетов из бурых углей без применения специальных связующих веществ, сущность которого заключается в совмещении низкотемпературной (380-395 шС) обработки угля с прессованием. Технология процесса включает скоростной нагрев мелкозернистого угля (класс 2-5 мм) в вихревой камере, тепловую выдержку в течение 20-45 сек. нагретого угля и горячее прессование. Термобрикеты, полученные таким способом, являются малодымными, водоустойчивыми, термически и механически прочными.

Процесс получения термобрикетов относится к безотходной технологии.

При сжигании термобрикетов КПД отопительной печи составляет 75%, или на 25% выше, чем при сжигании рядового угля.

Технология брикетирования КАУ со связующими добавками разработана институтом обогащения твердого топлива. По этой технологии брикетируется не рядовой, а облагороженный уголь. Уголь обрабатывается в автоклавах насыщенными водяными парами или нагретой водой при давлении 1-2 МПа и температуре 180-210 шС. При сбросе давления уголь отдает находящуюся в капиллярах влагу. Хотя куски угля после отработки и сохраняют свою форму, прочность их низка, образуется большое количество мелочи, к тому же увеличивается способность угля к самовозгоранию. Если для автоклавированного угля применить в качестве связующего битум, то полученные под небольшим давлением на валковых прессах брикеты обладают повышенной теплотой сгорания и водостойкостью. Однако использование в качестве связующего продуктов нефтепереработки и природных битумов ведет к увеличению содержания серы в брикете и в целом ухудшает экологичность продукта. Поэтому поиск экологически чистого, доступного, недорогого и эффективного связующего имеет актуальное значение. Например, за рубежом в качестве связующего используют отходы парфюмерной промышленности. При этом полученные брикеты еще и приятно пахнут.

В институте КАТЭКНИИуголь разработана технология брикетирования бурых углей на штемпельных прессах с использованием в качестве связующего продуктов их биопереработки. Возникновение связующих свойств у продуктов биопереработки угля основана на образовании большого числа полярных кислородосодержащих функциональных групп в процессе биоконверсии угля. Оптимальное время биопереработки от 10 до 20 часов. Давление прессования 120 МПа. Оптимальная влажность связующего 16-17%. Оптимальное количество связующего до 20%. Прочность на сжатие 15.5 МПа. Прочность на истирание 84.2%. Теплотворная способность 3300-3700 ккал/кг. Это связующее не содержит вредных веществ, не ухудшает свойств исходного угля и является экологически чистым в сравнении с нефтебитумом. Разработана технология и технологическая схема промышленного модуля по получению брикетированного бездымного топлива пиролизом полученных брикетов. Температура пиролиза 500-550 шС. Содержание летучих до 20%. Теплотворная способность 6200-6400 ккал/кг. Полученные брикеты термостойкие, но не водостойкие. Поэтому их целесообразно упаковывать в пакеты или отгружать в специализированных контейнерах.

Ключевым для всех технологий глубокой переработки угля является процесс газификации. Экологически чистые технологии, базирующиеся на процессах газификации, позволят решить многие проблемы, связанные с крупномасштабным использованием низкосортных твердых топлив. Газификация КАУ позволяет радикально расширить область его применения, так как полученные при этом продукты могут использоваться вместо продуктов из нефти, природного газа и, частично, вместо металлургического кокса. В области энергетики газификация позволяет на базе углей практически любого качества создать экологически чистые парогазовые установки для работы как на конденсационных, так и теплофикационных электростанциях. В коммунально-бытовом секторе газификация обеспечивает значительный социальный эффект, позволяя создавать экономичные и экологически чистые отопительные устройства, допускающие высокую степень автоматизации. Газификация угля послужит источником газов-восстановителей, необходимых в доменных процессах и процессах прямого восстановления железа и цветных металлов. И, наконец, при газификации угля можно получить синтез-газ, смесь газов, содержащую, главным образом, оксид углерода и водород, и являющуюся основой для производства синтетических моторных топлив, водорода, метанола. Последний широко используется в качестве сырья для получения химических продуктов: формальдегида, уксусной кислоты и уксусного альдегида, этиленгликоля, метилметакрилата и т.д. Фирмой «Мобил» (США) разработан процесс получения бензина, низких олефинов и ароматических углеводородов из метанола.

Стоимость одной тонны метанола на международном рынке превышает 160 долларов США. Для получения одной тонны метанола требуется 2.7 тонны КАУ. Расчеты института КАТЭКНИИуголь показали, что при дешевом КАУ себестоимость метанола, полученного из КАУ, значительно ниже, чем из природного газа.

Метанол можно транспортировать на любые расстояния по трубопроводам, а также в емкостях -автомобильным, железнодорожным, речным и морским транспортом. Затраты на транспорт и хранение метанола значительно меньше, чем природного газа и нефти. Метанол можно использовать в качестве топлива для газовых турбин и котлов. Причем он является самым экологически чистым топливом.

Метанол успешно заменяет тетраэтилсвинец в качестве присадки к бензину для повышения его октанового числа. Добавка одного процента метанола к бензину увеличивает его октановое число на единицу. При добавлении к бензину 15% метанола не требуется какая-либо переделка двигателя. Добавка 20-80% метанола в солярку значительно улучшает работу дизельных двигателей, особенно в зимнее время.

Завершающим процессом глубокой переработки КАУ является получение синтетических жидких топлив (СЖТ), в том числе моторных. Рост потребностей в моторном топливе и углеводородном сырье для промышленности органического синтеза потребует уже в недалеком будущем СЖТ, так как запасы нефти и газа значительно меньше запасов угля. Технологическая схема получения СЖТ по предложению института горючих ископаемых (ИГП) ориентирована на получение высококачественных продуктов: высокооктанового бензина АИ-93, малосернистого дизельного топлива зимних сортов и газотурбинного топлива. В основу технологии ИГИ положены принципы гидрогенизации угля, позволяющие осуществить процесс при давлении 10 МПа, небольшом газообразовании (7-10%) и расходе водорода 1.5-2%. Превращение органической массы угля достигает 90%. Технологическая схема производства включает подготовку угля и пасты, жидкофазную гидрогенизацию пасты, гидроочистку фракции менее 400 шС и гидрокрекинг фракции (180-300 шС), концентрирование водорода, утилизацию топливных добавок из шлама с регенерацией катализатора, утилизацию сточных вод. В результате переработки КАУ (в расчете на 1.5% влажности и 10% золы) выход товарных продуктов составит: бензина -11 %; дизельного топлива -24.5%; газотурбинного топлива -3.2%: энергетического топлива -37% и газа -20%. Учитывая сложности и многогранности проблемы производства СЖТ, необходимо продолжить НИР по созданию технологий нового поколения.

Один из перспективных путей использования углей в качестве топлива для тепловых электростанций состоит в переходе от сжигания сухого угля, доставляемого в основном железнодорожным транспортом, к прямому его сжиганию в виде угольной суспензии, транспортируемой самым дешевым трубопроводным транспортом.

В настоящее время различают следующие виды угольных суспензий: высококонцентрированная водоугольная суспензия (ВВУС), суспензии с органическими растворителями (угольно -метанольные, спиртоугольные), углекислотные суспензии (мелкие фракции угля в среде СО2).

В институте КАТЭКНИИуголь разработаны и промышленно проверены технологии и аппаратурное оформление производства ВВУС из рядового угля влажностью 33%, концентрацией сухого вещества 42-48%, удельной теплотой сгорания 2200-2500 ккал/кг;

ВВУС из предварительно подсушенного угля влажностью 10-15%, концентрацией сухого вещества 56-58%, удельной теплотой сгорания 3000-3200 ккал/кг: ВВУС из автоклавированного угля влажностью 15-18%, концентрацией сухого вещества 56-58%, удельной теплотой сгорания 3000-3300 ккал/кг; ВВУС из термоугля (полукокс) влажностью менее 5%, концентрацией сухого вещества 62-67%, удельной теплотой сгорания 3700-4000 ккал/кг. Стабильность полученных суспензий не менее 30 суток, при удовлетворительной вязкости и текучести для транспортирования трубопроводным транспортом. При сжигании ВВУС на электростанциях произойдет снижение выбросов: оксидов серы -в 2-8 раз: оксидов азота -в 2-4 раза; пыли -в 34 раза.

Дальнейшим развитием угольных суспензий является замена воды на метанол, что значительно повышает эффективность передачи энергии.

ВВУС, переданная по трубопроводу в тот или иной район страны, может быть использована не только для выработки электроэнергии, но и для получения гумусосодержащих суспензий сельскому хозяйству. Для получения гумусосодержащих суспензий могут быть использованы некондиционные и сажистые угли, запасы которых в КАБе составляют около 700 млн. тонн.

Полученный гумусосодержащий продукт включает в себя все компоненты, которые содержатся в почвенном гумусе и повышают биохимическую активность почв.

В основе способа переработки углей лежит активная деятельность природных биоцинозов, формирующихся от химического состава питательной среды. Процесс безотходный, экологически чистый и осуществляется без применения химических реагентов. Для осуществления способа используют органические отходы угольной промышленности, которые в настоящее время вызывают загрязнение окружающей среды продуктами самовозгорания и веществами, вымываемыми из отвалов карьерными водами и атмосферными осадками. Получаемый гумусосодержащий продукт обогащен продуктами микробиологического синтеза и может использоваться на щелочных, кислотных и нейтральных почвах.

В институте КАТЭКНИИуголь разработана технология микробиологического окисления и деструкции органической массы углей. Выделены штаммы микроорганизмов, обеспечивающие перевод труднорастворимых органических соединений в легко усваиваемые высшими растениями формы. Получено комплексное органо-минеральное удобрение «Биогум», «Биогум-Т» для сельского хозяйства.

Замена минеральных и частично органических удобрений «Биогумом» обеспечивает значительное повышение урожайности овощей, зерновых и плодовых культур. Гумусосодержащая суспензия эффективна для удержания песков и сильно пылеватых почв, для рекультивации земель, нарушенных горными работами. Принципиальное значение полученного результата состоит в том, что уголь выступает не только как источник получения энергии и сырья для углехимии, но и как неисчерпаемый источник повышения плодородия земель страны. Изменяется подход к технологии рекультивации земель.

Традиционным сорбционным материалом являются активированные угли, выпускаемые для очистки сточной, отработанной и природной воды, а также очистки отходящих промышленных газов. В г.Красноярске работает завод по производству сорбентов. Из КАУ производят сорбенты АБК (активированный, буроугольный, дробленый) и БКЗ (буроугольный кокс, зернистый). Сорбенты АБД и БКЗ -продукты последовательной однои двухступенчатой переработки углей, получающиеся в виде зерен (40-60%) и порошков (60-40%), испытаны в 17 отраслях народного хозяйства для очистки сточных, оборотных и природных вод. Активированные угли имеют сферическую форму. В процессе активации сферических гранул имеет место их частичное разрушение, следствием чего является образование фракции частиц размером менее 0.5 мм. Этот продукт с успехом может быть применен в процессах адсорбции из жидких сред, в частности, для извлечения органических веществ из сточных вод.

Сферические адсорбенты успешно прошли испытания в процессе очистки отходящих газов, производства антибиотиков, извлечения золота из цианистых пульп и очистки крови (гемосорбция). Наибольшей сорбционной емкостью характеризуются продукты термической обработки при сжигании бурых углей. Весьма перспективен процесс сорбционного извлечения из воды металлов, встречающихся в стоках гальванических производств (меди, никеля, кадмия, хрома, железа).

Красноярский край, Сибирь является динамично развивающимся регионом России. В ближайшее время значительные масштабы приобретут технологии производства строительных материалов (кирпича, блоков, композиционных стеновых материалов, пористых заполнителей для легких бетонов, керамзитовых материалов и др.) для гражданского, гидротехнического и дорожного строительства из вскрышных пород (глины, аргиллиты, алевролиты, пески, песчано-гравийные смеси, керамзитовые глины), органоминеральных отходов углехимических предприятий и золошлаковых отходов ГРЭС.

Таким образом, конечная продукция открытой угледобычи КАБа может быть представлена весьма широкой гаммой угольных химических продуктов и строительных материалов с высокими энергетическими и потребительскими свойствами. Более того, геологические исследования последних лет указывают на перспективность месторождений КАБа на золотое оруденение, и Канско-Ачинские угли можно рассматривать как комплексное сырье, для освоения которого должны быть созданы новые технологии.

Источник