Дроблёный гранулированный уголь из исходного угля

Когда говорят про дроблёный гранулированный уголь из исходного угля, многие сразу представляют себе просто измельчённый каменный уголь. Это, пожалуй, самое распространённое заблуждение на старте. На деле же, это совершенно иной продукт с чётко заданными параметрами, и путь от ?исходного угля? до стабильной гранулы — это целая цепочка технологических решений, где каждое звено критично. Сам термин ?исходный уголь? тоже требует расшифровки — не всякий угольный пласт подойдёт, и здесь начинается первая фильтрация.

Что скрывается за ?исходным углём??

Исходный уголь — это отнюдь не рядовой энергетический уголь. В нашем контексте, а я говорю с точки зрения производства сорбентов, это уголь с определёнными петрографическими характеристиками: высокой степенью метаморфизма, низким содержанием летучих и, что крайне важно, развитой первичной пористостью. Если брать, к примеру, угли определённых марок Кузбасса или даже некоторые антрациты, то не все они покажут хороший результат при активации. Опытным путём, часто с ошибками, мы пришли к тому, что ключевой параметр — это не просто зольность, а структура органической массы. Были попытки работать с углём, который по паспорту казался идеальным, но после дробления и гранулирования он просто ?не дышал? в процессе активации — выход по йодному числу был катастрофически низким.

Здесь стоит отметить подход таких компаний, как ООО Шаньинь Хуншэн Активированный уголь. Изучая их материалы на сайте https://www.hongshengac.ru, видно, что они делают упор именно на исследования и разработку, что косвенно подтверждает мою мысль: без глубокого понимания исходного сырья все дальнейшие этапы бессмысленны. Их фокус на каменноугольной основе для активированного угля — это как раз работа с правильного старта.

Поэтому первый практический вывод: отбор исходного угля — это не закупка по техническим условиям, это, скорее, подбор компонента для рецептуры. Иногда приходится миксовать партии из разных разрезов, чтобы выйти на стабильные входные параметры. Это дорого и не всегда очевидно для экономистов, но без этого ни о какой предсказуемости качества дроблёного гранулированного угля речи быть не может.

Дробление: не просто уменьшить размер

Следующий этап — дробление. Казалось бы, всё просто: дробим до нужной фракции. Но здесь кроется масса нюансов. Если дробить слишком мелко, пылевая фракция забивает поры ещё на этапе подготовки шихты, плюс резко растут потери. Если дробить крупно, потом будут проблемы с формованием гранул — они получаются непрочными, крошатся. Опыт показывает, что оптимальный диапазон — это получение так называемого ?угольного концентрата? с фракцией 0-5 мм, но с строгим контролем содержания класса 0-0.5 мм. Его должно быть не более 15-20%, иначе.

Мы через это прошли на одной из установок: поставили мощную молотковую дробилку, получили тонкий помол, а потом мучились с низкой прочностью на истирание готовых гранул. Пришлось пересматривать всю схему подготовки, добавлять ступень рассева и возврат крупной фракции на повторное дробление. Это увеличило затраты, но спасло качество.

Важно и то, каким образом происходит дробление. Ударное воздействие (молотковые дробилки) и раздавливание (валковые) дают разную форму частиц. Для последующего гранулирования лучше частицы с шероховатой, неокатанной поверхностью — связующее лучше сцепляется. Это тот момент, который в теории часто упускают, а на практике он решает.

Гранулирование: сердце процесса

А вот здесь — самый интересный и самый ?творческий? этап. Полученный угольный порошок нужно превратить в прочные, однородные гранулы. Используется, как правило, метод экструзии или окатывания со связующим. Выбор связующего — это почти ноу-хау каждого производителя. Дешёвый крахмальный клейстер? Дорогая лигносульфоновая смесь? Или какие-то синтетические полимеры? Каждый вариант тянет за собой цепочку последствий.

Дешёвое связующее может не обеспечить нужной механической прочности после активации, особенно в условиях вибрации при транспортировке. Дорогое — может ?закрыть? микропоры, снизив адсорбционную активность конечного активированного угля. Нужен баланс. Мы долго экспериментировали с разными составами, и скажу так: идеального универсального рецепта нет. Он зависит и от свойств исходного угля, и от требуемых параметров конечного продукта.

Кстати, если посмотреть на продуктовую линейку ООО Шаньинь Хуншэн Активированный уголь, упомянутую в их описании (активированный уголь на каменноугольной основе и порошковый активированный уголь), то можно сделать вывод, что они, скорее всего, глубоко прорабатывают именно эту стадию для гранулированных форм. Потому что стабильность геометрии и плотности гранул — это основа для воспроизводимых результатов в процессах водоподготовки или газоочистки, где они, судя по всему, и применяются.

На этапе гранулирования также важен контроль влажности шихты. Переувлажнил — гранулы плывут в сушильном барабане, слипаются. Недолил — гранула не формовалась, сыпется в барабане-грануляторе. Это настройка ?по ощущениям? оператора, которую сложно описать в регламенте.

Сушка и отсев: где теряется прибыль

Свежесформованные гранулы — сырые и хрупкие. Их нужно сушить. Казалось бы, тривиальная операция. Но если сушить слишком интенсивно, на поверхности образуется корка, которая будет мешать выходу летучих на этапе карбонизации и активации. Если сушить медленно — растёт себестоимость, да и риски развития плесени есть (особенно при использовании органических связующих).

Мы использовали барабанную сушилку с подогревом дымовыми газами. Ключевой параметр — температура на входе и выходе. Нужно вывести свободную влагу, но не ?запечь? органику. После сушки обязателен отсев. Мелочь (дробь) и пыль возвращаются в процесс, на стадию подготовки шихты. Крупная фракция (некондиция) дробится и тоже возвращается. Без эффективной системы рецикла потерь сырья может быть 15-20%, а это уже прямая угроза рентабельности. Вот этот момент — организация замкнутого цикла на этапе подготовки дроблёного гранулированного угля из исходного угля — это и есть признак хорошо отлаженного производства, а не кустарного цеха.

Зачем всё это: взгляд на финишную прямую

Полученный дроблёный гранулированный уголь — это ещё не активированный уголь. Это полупродукт, прекурсор. Но его качество предопределяет 80% успеха на финише. Если гранулы имеют нестабильную плотность, разную прочность, то в печи активации они будут вести себя по-разному: одни активируются раньше, другие позже, третьи рассыплются в порошок, увеличив потери.

Именно поэтому весь предыдущий путь — от выбора пласта угля до настройки сушилки — так важен. Можно купить самую современную печь активации, но если загрузить в неё некондиционный прекурсор, получится брак. В своей практике я видел, как партия, казалось бы, нормального дроблёного гранулированного угля, но с повышенным содержанием мелочи, после активации дала огромный процент пылевидной фракции, которую пришлось продавать как порошковый уголь по цене ниже. Это был болезненный, но показательный урок.

В итоге, производство дроблёного гранулированного угля из исходного угля — это не отдельная операция, а комплексная технологическая цепь. Каждое решение на старте отражается на конечном продукте. Компании, которые, подобно ООО Шаньинь Хуншэн, позиционируют себя как исследовательские и производственные предприятия, по сути, продают не просто уголь, а именно эту отработанную и выверенную цепочку, гарантирующую стабильность. Для тех, кто в теме, это и есть главный критерий выбора поставщика. Всё остальное — просто разговоры о сырье.