Обоснование физико-технических параметров добычи и переработки торфяных и сопутствующих минеральных ресурсов

• Автор: Тимофеев, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 150 с. : ил.

1. КОМПОЗИЦИОННЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ТОРФА

1:1. Физико-химические основы получения композиционных: материалов

7.2. Теоретические основы получения композиционных

материалов на основе торфа:

1.3: Органоминеральные материалы на основе торфа с,

глинистыми добавками

1.4. Процессы взаимодействия органического вещества торфа с минеральными добавками

2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.7. Сырье и экспериментальные образцы:.:

2:2. Условия проведения экспериментов по сушке композиций

2.3. Определение основных показателей сушки:..:
2.4. Оценка структурообразования композиционных образцов
2.5. Методика определения водно-физических свойств композиций.
2.6. Измерение капиллярногосмотического давления в
композициях при сушке
2.7. Методика проведения пиролиза композиционного сырья
2.8. Оценка нелинейных процессов в композиционных смесях с
позиции метода дистортности
2.9: Критериальный подход к оценке эффективности использования композиционных материалов
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОРФЯНЫХ
КОМПОЗИЦИЙ С ГЛИНИСТЫМИ ДОБАВКАМИ
3.1. Процессы гранулирования торфяных композиционных материалов с глинистыми добавками

3.2. Исследование процессов сушки композиций с глинистыми добавками
3.3. Структурообразование композиционных материалов с глинистыми добавками
3.4. Водно-физические свойства композиционных материалов
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА
КОМПОЗИЦИОННЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ ТОРФА
4.1 Термическая переработка торфа как способ повышения эффективности использования сырья
4.2. Исследование влияния глинистых добавок на процесс пиролиза торфяного сырья
4.3. Исследование свойств твердого остатка пиролиза композиционных смесей
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДОБЫЧИ ТОРФЯНЫХ И СОПУТСТВУЮЩИХ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
5.1. Оценка возможности добычи дополнительного торфяного сырья и минеральных материалов, сопутствующих торфяным месторождениям
5.2. Экологические аспекты добычи дополнительных торфяных и сопутствующих торфяным месторождениям минеральных ресурсов
5.3. Обоснование геотехнологических параметров добычи минеральных отложений, подстилающих торфяные месторождения
5.4. Анализ экономических аспектов добычи минерального сырья, сопутствующего торфяным месторождениям
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность и общая характеристика работы. Российская Федерация располагает значительными запасами торфа (235 млрд. т, что составляет 37,2 % от мировых) [1]. Его ежегодный прирост составляет более 60 млн. т (в пересчете на содержание влаги 40 %) при скорости накопления 0,2 - 2,5 мм в год, что позволяет рассматривать его как возобновляемый ресурс. Разнообразие свойств и сложность компонентного состава торфяного сырья обуславливает возможность его использования в различных направлениях промышленного производства (наиболее полный перечень продукции на основе торфа включает более 70 наименований). Основными из них являются такие стратегически важные для экономики РФ отрасли промышленности, как энергетика (в частности коммунально-бытовой сектор), сельское хозяйство и строительство.
В пересчете на условное топливо его энергетическая ценность (68 млрд. т у. т.) уступает только каменному углю (97 млрд. т у. т.) и превышает такие традиционно используемые источники энергии как нефть (31 млрд. т у. т.) и природный газ (22 млрд. т у. т.) вместе взятые. Но несмотря на то, что в структуре топливно-энергетического баланса нашей страны в настоящее время1 наблюдается явная диспропорция с увеличением доли природного газа (482 млн. т у. т. в год) и нефти (205 млн. т у. т.), работы по разработке новых технологий использования торфа (в том числе и в энергетических целях) особенно актуальны, поскольку они позволяют создать научную базу для инновационного развития торфяной отрасли и укрепить важнейшие отрасли промышленности РФ.
В связи с этим важными и требующими скорейшего решения проблемами являются разработка инновационных видов продукции, позволяющих наиболее полно извлекать и эффективно использовать торфяные ресурсы, и комплексных экологически сбалансированных технологий добычи различных видов сырья, находящихся на территории и в непосредст1 Представлены данные за 2007 год.

зок, а определенное количество мелких частичек уменьшает среднее расстояние между крупными зернами. Только при определенном соотношении крупных и мелких частиц и соответствующем влагосодержании (О.Б, Шамбер) получается наиболее плотная упаковка и достигается наибольшая сила сцепления в увлажненном материале.
Аналогичный подход может быть использован при оценке свойств органоминеральной композиции, в которой торф представляет собой крупные фракции, а минеральный компонент - мелкие. Сочетание компонентов в различных пропорциях должно сказываться как на скорости распространения влаги в материале (вследствие изменения общей смачиваемости композиций в присутствии глинистых добавок, пористости смеси), так и на силе окатывания гранул о поверхность тарели. Последнее связано с большей плотностью композиций и с возрастанием значения кинетической энергии, которое при сложном движении гранулы по поверхности тарели может быть определено в соответствии с выражением для плоскопараллельного движения (для идеальной модели — гранул сферической формы):
тУ2 /со2 _ 1тУ2 _ 7уУг/2 2 + 2 ~ 10 10 ’ где т - масса гранулы, кг; V- линейная скорость скатывания гранулы по поверхности тарели, м/с; /- момент инерции, кг-м2; со - скорость вращательного движения, с'1; у - плотность гранулы, кг/м3; - объем гранулы, м3.
В соответствии с принятыми в научных работах данными плотность торфа в однофазном состоянии рх принимается равной 1500, а глин ргл -2500 кг/м3, тогда общая плотность смеси с ростом содержания добавки будет увеличиваться. Так как по окончанию гранулирования газообразной фазой (воздухом) в окатышах можно пренебречь из-за высоких динамических нагрузок на гранулы во время соударения о тарель, то при использовании эмпирической зависимости Й^,=/(С) (для окатышей с каолиновой глиной среднего диаметра Жн= 2,58-3,32 С) плотность может быть рассчитана по формуле