Приведены результаты лабораторных исследований по переходу химических элементов из твердой фазы (угля) в жидкую фазу в водоугольных суспензиях. За критерий санитарно безопасного уровня содержания были выбраны нормативы предельнодопустимой концентрации веществ в воде водоемов (ПДКВ). Водоугольные суспензии готовили путем обработки угля щелочными средами, содержащими от 0 до 1,0 мас.% гидрооксида натрия. Поддерживали соотношение уголь: водная фаза, равное 1:1 с учетом влажности исходного угля. Отделение водной фазы проводили двумя способами: путем центрифугирования водоугольной суспензии, декантации и фильтрования водной фазы, а также СВЧ-сушкой с конденсацией выделяющейся воды. Условия СВЧ-сушки: частота 2,3 МГц, мощность 0,5 кВт. Определение концентрации химических элементов (алюминий, железо, кальций, магний, бериллий, индий, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, свинец, хром, цинк) в водной фазе проводили методом атомно-абсорбционной спектрометрии.
Кинетические исследования показали, что 95-98% вышеперечисленных химических элементов переходит в водную фазу в течение 1 ч. Дальнейшее накопление химических элементов в водной фазе в течение 3-14 суток незначительно. Показано, что после контакта угля с водой концентрация большинства вышеуказанных элементов лежит в интервале 0,2-0,8 ПДКВ. Исключение составляют железо, бериллий, кадмий; концентрация которых в водной фазе выше ПДКВ. Так, концентрация кадмия более чем в 7 раз превышает предельно-допустимое значение.
При обработке угля щелочными водными средами концентрация алюминия, железа, бериллия, индия и кадмия существенно превышает ПДКВ. При концентрации щелочного реагента 0,1 и 1,0 мас.% концентрация бериллия составляет от 4 до 9 ПДКВ, кадмия - от 15 до 23 ПДКВ. Концентрация химических элементов в водной фазе при СВЧ-сушке существенно превышает ПДКВ: алюминия в 2 -45 раз; железа - 8 -29; бериллия - 3 -10; индия - 4 -29; кадмия - 10 -27 раз при концентрации гидрооксида натрия в водоугольной смеси в пределах от 0 до 1 мас.%. При обычных методах отделения водной фазы часть химических элементов находится в растворенном состоянии, но удерживается в адсорбированном виде на поверхности угольных частиц. СВЧ-излучение, воздействуя на внутрикапиллярную воду, разрушает микрои мезопоры угля и увеличивает общий объем растворенной минеральной части угля.
Чтобы предотвратить необратимую деградацию природных вод в результате их загрязнения комплексом химических ингредиентов, содержащихся в угле, необходимо резко сократить попадание загрязненных вод в подземные источники и поверхностные водотоки. Одним из путей решения этой проблемы может быть использование отделенной от угля воды на технологические нужды производства или сжигание водоугольных суспензий без отделения водной фазы в специальных энергетических котлах.
Библиографическая ссылка
Еремина А.О., Головина В.В., Угай М.Ю., Селиверстова И.Ф. Контроль загрязнений водной среды при транспортировке водоугольных суспензий // Успехи современного естествознания. – 2003. – № 12. – С. 89-89;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=15585 (дата обращения: 16.04.2024).