ОЦІНКА СОРБЦІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ КОКСОВОГО ДРІБНЯКУ ТА ЙОГО РАЦІОНАЛЬНОГО ВИКОРИСТАННЯ З МЕТОЮ РЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ В ГАЛУЗІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2025.1.04Ключові слова:
раціональне використання коксового дрібняку, коксовий сорбент, сорбційна ємність, адсорбційна активність, активаціяАнотація
Вивчено вплив сировинних факторів (компонентний склад шихт, петрографічні характеристики, показники технічного, пластометричного аналізів, гранулометричний склад) та технологічних чинників (період коксування, температура процесу) на сорбційні властивості карбонізованого продукту – коксу. Для фракції коксу крупністю 2–5 мм активація парою при температурі до 850 0C з тривалістю процесу 120 хвилин є оптимальною. При цьому середнє значення питомої поверхні збільшується у вісім разів порівняно з сировиною. На підставі результатів досліджень показано, що такі характе- ристики коксу як низька вологість, невисока зольність, мінімальний вихід летких речовин, розвинена система пор та невисока вартість роблять його використання в якості сорбенту перспективним та економічно обґрунтованим. Так, встановлено, що отримане активоване вугілля має пористу структуру, що складається з мезо і макропор, а значення питомої поверхні становить ~301 м2/г. Отриманий сорбент характеризується високою сорбційною здатністю для видалення фенолу (74,94 мг/г) і метиленового блакитного (145 мг/г) з водних розчинів, а також при його використанні для очищення водопровідної води відбувається зниження вмісту кальцію, сульфатів і гідрокарбонатів і зменшення загальної мінералізації. Наводяться результати позитивного досвіду використання коксу для адсорбції іонів золота з розчину ціаніду. Адсорбент отримували шля- хом активації фракції коксу крупністю 2–5 мм перегрітою водяною парою при 850 0C протягом 30 хв. Якісні характеристики нового коксового адсорбенту наступні: зольність 4,5 %; адсорбційна активність по йоду 52 %; питома поверхня, 600 м2/г, розвинена пориста структура, при чому переважно присутні пори круглої або овальної форми з розміром поперечного перерізу до 20 мкм, а загальний об’єм пор становить 0,4 см3/г.
Отримані залежності для прогнозування сорбційної ємності по лугу та кислоті та адсорбційної активності по йоду з урахуванням вмісту вітриніту та виходу летких речовин шихти характеризуються високими коефіцієнтами кореляції r (0,912, 0,927 та 0,937 від- повідно), тому можна їх рекомендувати для прогнозування зазначених показників.
Посилання
Bondar O.І., Goncharenko M.І., Zaselskii V.Yu., Popolov D.V., Suslo N.V., Zaitsev G.L., Sagalai D.V. Shlyakh znizhennya promislovogo piloutvorennya pіd chas pіdgo- tuvannya vugіlnoї shikhti do koksuvannya // Yekologіchnі nauki. – 2020. – №3 (30). – P. 78– 82.
Zelenskii O.І. Suchasnі napryamki vikoristannya nespіkayuchikh dobavok u vi- robnitstvі koksu // Vuglekhіmіchnii zhurnal. – 2013. – № 3. – P. 21–28.
Kuznichenko V.M., Malko M.І., Kubrak S.S., Krivonos V.V., Danilov O.D., Solo- viov M.A., Demchenko V.A. Vpliv koksovogo drіbnyaku na mіtsnіst ta vikhіd koksu z nasip- nogo ta trambovanogo zavantazhennya // Vuglekhіmіchnii zhurnal. – 2013. – №3. – P. 21–28.
Kravchenko S.O., Miroshnichenko D.V., Demenko V.V., Koval V.V., Soloviov Є.L., Sagalai D.V. Utilіzatsіya koksovogo drіbnyaku і shlamu briketuvannyam іz zv’yazuyuchoyu rechovinoyu // Vuglekhіmіchnii zhurnal. – 2023. – №3. – P. 11–19.
Ali I., Asim M., Khan T.A. Low-cost adsorbents for the removal of organic pollu- tants from wastewater // J. Environ. Manag. – 2012. – №113. – R.170–183. https://doi.org/ 10.1016/j. jenvman. 2012.08.028.
Gołub A., Piekutin J. The use of sorbents in removal of selected cations from wastewater after soda ash production // Proceedings. – 2019. – №16(31). https://doi: 10.3390/proceedings2019016031.
Ordabaeva A.T., Muldakhmetov Z.M., Gazaliev A.M., Kim S.V., Shaikenova Z.S., Meiramov M.G. Production of activated carbon from sifted coke and determination of its physicochemical characteristics // Molecules. – 2023. – №28(5661). https://doi.org/10.3390/molecules28155661.
Milicevic S., Boljanac T., Martinovic S., Vlahovic M., Milosevic V., Babic B. Re- moval of copper from aqueous solutions by low-cost adsorbent-Kolubara lignite // Fuel Pro- cess. Technol. – 2012. – №95. – R.1–7. http://dx.doi. org/10.1016/j. fuproc.2011.11.005.
Simonova V.V., Shendrick T.G. Adsorption of phenol from aqueous solutions by modified salt coals // Solid Fuel Chem. – 2002. – №5. – P. 52–64.
Zhilіna M.V., Karnozhitskii P.V. Protses karbonіzatsії pri otrimannі akti- vovanogo vugіllya: sirovinna baza, faktori vplivu (oglyad) // Vuglekhіmіchnii zhurnal. – 2011. – №5–6. – P. 50–55.
Rishchenko O.І., Kovalov Є.T., Shulga І.V., Mіroshnichenko D.V., Shmalko V.M. Vpliv vlastivostei vugіllya na reaktsіinu zdatnіst і pіslyareaktsіinu mіtsnіst koksu // Vuglekhіmіchnii zhurnal. – 2009. – № 5–6. – P. 11–16.
Miroshnichenko D., Shmeltser K., Kormer M. Factors Affecting the Formation the Carbon Structure of Coke and the Method of Stabilizing Its Physical and Mechanical Proper- ties // Journal of Carbon Research. – 2023. – №9 (66). https://doi.org/10.3390/c9030066.
Xing, Kh.; Rogers, H.; Paul Zulli, R.; Hockings, K.; Ostrovski, O. Effect of coal properties on the strength of coke under simulated blast furnace conditions. Fuel. – 2019. – №237. – P. 775–785. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.10.069.
Karpov A.V., Toryanik Ye.І., Zhuravskii A.A. Zalezhnіst termomekhanіchnikh і fіziko-khіmіchnikh vlastivostei koksu vіd tekhnologіchnikh umov koksuvannya і marochnogo skladu shikhti // Vuglekhіmіchnii zhurnal. – 2002. – № 1–2. – P. 38–42.
Grigore M., Sakurovs R., French D., Sahajwalla V. Properties and CO2 reactivity of the inert and reactive maceral derived components in cokes // International J. of Coal Geol. – 2012. – № 98. – P. 1–9. http://dx.doi.org/10.1016/j.coal.2012.04.004.
State standard of Ukraine 4096-2002; Brown coal, hard coal, anthracite, combus- tible shale and coal briquettes. Methods of sample selection and preparation for laboratory tests. Technical Committee of Ukraine on standardization TK-92: Kyiv, Ukraine, 2002.
ІSO 1171-97; Solid mineral fuels. Methods for determination of ash. International Organization for Standardization: Geneva, Switzerland, 1997.
ІSO 589-81; Hard coal—Determination of total moisture. International Organiza- tion for Standardization: Geneva, Switzerland, 1981.
ІSO 7404-3-84; Methods for the petrographic analysis of bituminous coal and an- thracite – Part 3: Method of determining maceral group composition. International Organiza- tion for Standardization: Geneva, Switzerland, 1984.
ІSO 7404-5-85; Methods for the petrographic analysis of coal – Part 5: Method of determining microscopically the reflectance of vitrinite. International Organization for Stand- ardization: Geneva, Switzerland, 1985.
State standard of Ukraine 7722:2015; Hard coal. Method of Determining Plasto- metric Characteristics. State enterprise “Ukrainian scientific research and training center for problems of standardization, certification and quality”: Kyiv, Ukraine, 2015.
DSTU 4453-74 Vugіllya aktivne OU-A.
GOST 6217-74 Ugol aktivnii drevesnii droblenii. Tekhnicheskie usloviya.
Khudayberganova N., Rizaev A., Abduraxmonov Ye. Adsorption properties of benzene vapors on activated carbon from coke and asphalt // E3S Web of Conferences. – 2021. – №264 (01022). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126401022.
Kubo S., White R.J., Yoshizawa N., Antonietti M., Titirici M.-M. Ordered carbo- hydrate-derived porous carbons // Chem. Mater. – 2011. – №23. – P. 4882–4885. http:// dx.doi.org /10.1021/ cm2020077.
Yefremova S., Terlikbayeva A., Zharmenov A., Kablanbekov A., Bunchuk L., Kushakova L., Shumskiy V., Sukharnikov Y., Yermishin S. Coke-Based Carbon Sorbent: Re- sults of Gold Extraction in Laboratory and Pilot Tests // Minerals. – 2020. – №10(508). https://doi:10.3390/min10060508.
