Исследовательская работа "Альтернативное использование угольной пыли"

Научно-практическая конференция

Промышленно-металлургического холдинга

Альтернативное использование угольной пыли

Муниципальное бюджетное

общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1»

Автор:

Москаленко Кирилл Андреевич

учащийся 10 класса

Научный руководитель:

Шубина Екатерина Александровна

учитель информатики и ИКТ

Березовский ГО

2020г.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………..……….3

1. Теоретическая часть…………………………………………………………………..……..4

1. 1. Уголь и его классификация…………………………………………………………..…..4

1. 1. 1. Классификация угля по размеру кусков…………………………………………..….4

1. 1. 2. Классификация угля по маркам……………………………………………………..…5

1. 2. Обогащение угля…………………………………………………………………………..7

1. 3. Угольная пыль и технологии ее брикетирования……………………………………….8

2. Практическая часть………………………………………………………………………….11

2. 1. Метод анкетирования…………………………………………………………………….11

2. 2. Анализ результатов анкетирования……………………………………………………..11

2. 3. Эксперимент………………………………………………………………………………12

2. 4. Экономический эффект…………………………………………………………………...13

Заключение………………………………………………………………………………………15

Список литературы……………………………………………………………………………...16

Приложение 1…………………………………………………………………………………....17

Приложение 2…………………………………………………………………………………....18

Приложение 3…………………………………………………………………………………....19

Приложение 4…………………………………………………………………………………….20

Введение

Живя с родителями в частном доме, я стал задумываться над тем, что каждый год мы тратим приличную сумму на топливо для печного отопления, а этим топливом является каменный уголь. По мере расходования угля, крупных кусков в углярке становится все меньше, и в конце отопительного сезона остается лишь угольная пыль, похожая на песок с небольшим количеством штыба.

Угольная пыль — доступный вид топлива, но ее использование в чистом виде невыгодно: половина сырья проваливается в золу через прутья колосника, а другая половина спекается, что приводит к засорению топливника. Топить печь таким углем очень сложно.

Вот тут возникает вопрос - куда же деть угольную пыль, которая остается?

Многие посыпают ей дороги и тропинки возле дома, кто то удобряет огород, а многие попросту выкидывают, но ведь основное предназначение угля – топить печь, и нецелесообразно, с экономической точки зрения, выбрасывать столь ценный продукт.

Данный вопрос меня очень заинтересовал, поэтому я решил провести исследование по проблеме использования угольной пыли.

Цель исследования: найти альтернативные методы использования угольной пыли, в качестве топлива и выявить экономическую эффективность данных методов.

Задачи:

- изучить информацию по данной проблеме;

- провести опрос среди своих соседей;

- провести эксперимент;

- выявить экономическую эффективность угольного брикетирования.

Объект исследования: угольная пыль.

Предмет исследования: экономическая эффективность альтернативного использования угольной пыли.

Гипотеза:

Если преобразовывать угольную пыль в брикеты, можно увеличить экономическую эффективность угольного топлива.

Методы исследования:

1. Анализ и поиск информации в сети Интернет;

2. Анкетирование;

3. Эксперимент;

4. Анализ результатов эксперимента.

1. Теоретическая часть

1. 1. Уголь и его классификация

Каменный уголь — одно из наиболее востребованных полезных ископаемых, добыча которого требует колоссальных усилий и происходит в очень небезопасных условиях. Его залежи находятся глубоко под землей, образуются в результате нарушения гниения растений, вызванного отсутствием кислорода. В быту и промышленности используются различные марки угля, соответствующие принятой классификации на основании качественных характеристик [4].

На заболоченных территориях растения преобразуются в торф под действием множества бактерий, затем — в бурый уголь, а он, в свою очередь, через много лет превращается в каменный. Последний характеризуется более высоким показателем теплоты сгорания и потому используется в качестве топлива. Сферами его потребления являются:

- электроэнергетика;

- теплоэнергетическое оборудование промышленных предприятий;

- химические предприятия;

- жилищно-коммунальное хозяйство;

- отопительные системы частных домов [12].

1. 1. 1. Классификация угля по размеру кусков

Чтобы добыть уголь из-под земли, его необходимо измельчить и доставить на поверхность. Получаемые куски могут быть разного размера, что достаточно важно для дальнейшего использования. По этой причине существует государственный стандарт     (ГОСТ Р 51586-2000), который определяет классификацию угля по размеру кусков. Эти размеры иногда называют сортами угля, чтобы не путать с марками [11]. Данные сортов угля представлены в Таблице 1.

Таблица 1

Сорт угля

Если уголь еще не отсортирован и имеет в своем составе куски совершенно разных размеров, то такой уголь называют рядовым (Р). Существуют также и смешанные сорта, т. е. смеси углей разного размера в определенных пределах. Но процентное содержание угля каждого класса в данном случае не регламентируется. Смесь может состоять, например, из 95 % семечка и 5 % штыба, и в таком случае сорт будет называться семечко со штыбом. Данные смешанных сортов угля представлены в Таблице 2. 

Таблица 2

Смешанные сорта угля

1. 1. 2. Классификация угля по маркам

Как уже было сказано, уголь может отличаться по составу. Конкретные соединения в составе угля выделить крайне сложно, поэтому для того, чтобы характеризовать уголь, пользуются лишь некоторыми характеристиками: концентрацией летучих веществ, влажностью, содержанием углерода, теплотой сгорания и др.

Обычно все эти характеристики связаны. Чем больше содержание углерода в угле и меньше летучих веществ, тем больше тепла сможет дать топливо. Согласно этим характеристикам уголь делят на марки.

Бурый уголь (Б)

Это самая молодая и поэтому наименее полезная марка угля. Выглядит как каменная масса бурого цвета. Иногда на нем даже заметна древесная структура. Выход тепла составляет всего лишь 22 МДж/кг. Причина этому - низкое содержание углерода, большое количество влаги, летучих веществ и минеральных примесей. Все это не обеспечивает эффективное горение.

Образуется такой уголь напрямую из торфа и залегает на небольшой глубине (от 10 до 200 метров). В России его добывают на Солтонском месторождении, в Тунгусском и Канско-Ачинском угольных бассейнах.

Длиннопламенный уголь (Д) 

Обычно имеет серо-черный цвет. Горит длинным коптящим пламенем, что и дало ему такое название. Содержит 70-80 % углерода, что делает его чуть более качественным топливом, по сравнению с бурым углем. На это также влияет меньшее количество влаги и примесей. Но преимущество длиннопламенного угля не в этом. Это топливо может гореть без поддува, что позволяет легко использовать его в печах и котлах. Данный вид угля очень распространен. Его добыча ведется в Минусинском, Кузнецком, Донецком и многих других бассейнах.

Газовый уголь (Г) 

Сильно похож на предыдущую марку, но отличается пониженной влажностью и высокой скоростью горения. Из-за последнего он часто применяется в котельных в качестве топлива. Данный уголь распространен в Донецком, Кузнецком, Кизеловском и некоторых других угольных бассейнах. Также он встречается на месторождениях острова Сахалин.

Жирный уголь (Ж) 

Это уже достаточно качественный уголь. Несмотря на то что загорается он тяжелее, чем предыдущие две марки, он обладает высокой теплотой сгорания (35 МДж/кг). Недостатком же является высокое содержание летучих веществ, что осложняет контроль процесса горения, поэтому данная марка угля редко используется как топливо. Основные сферы его использования - производство строительных материалов, активированных углей и других полезных веществ, а также в коксохимической промышленности. Добыча такого угля ведется в Осиновском, Байдаевском, Ленинском и Томь-Усинкском месторождениях.

Коксовый уголь (К) 

Это очень ценный вид угля из-за своей малой распространенности. Из этой марки получается очень качественный каменноугольный кокс, что следует из названия. Образуется такой уголь на достаточно большой глубине (5500 м), где имеется большое давление. Цвет такого угля - серый со стеклянным блеском. Он имеет очень однородную структуру и минимальное число пор. Содержание летучих веществ - умеренное (22-27 %), а углерода достигает уже 88-90 %, что положительно сказывается на теплоотдаче, хотя как топливо такой уголь используется редко. Добывается коксовый уголь в Кузнецком угольном бассейне, в Анжерском, Томь-Усинском, Прокопьевско-Киселевском и других районах.

Отощенно-спекающийся уголь (ОС) 

Данная марка угля не сильно отличается от коксового угля: содержание углерода и неорганических примесей находится примерно на том же уровне. Главное его преимущество в высокой теплотворной способности. Она составляет 36 МДж/кг, поэтому иногда его используют как топливо на электростанциях. Но основное его использование - коксохимическая промышленность. Правда, коксуется этот уголь с трудом, поэтому приходится его использовать в смеси с другими видами угля. Такая смесь нескольких марок называется угольной шихтой. Добыча отощенно-спекающегося угля в основном ведется на Кузбассе, в Кемеровском районе и в Южно-Якутском угольном бассейне.

Тощий уголь (Т) 

Такое забавное название эта марка угля получила из-за относительно тонких пластов, которыми она залегает в породе. Виной всему большая глубина (6600 м) и большое давление. В отличие от предыдущих двух типов, тощий уголь не обладает способностью к спеканию, и производить из него кокс практически невозможно.

Зато он обладает очень высокой теплотой сгорания до 40 МДж/кг. Это обуславливает его использование в качестве топлива, а также в металлургии, где необходима крайне высокая температура в печах для плавки металлов. Основные зоны добычи тощего угля - это Араличевский, Байдаевский и Кемеровский районы.

Антрацит (А) 

Это самый качественный уголь, с точки зрения теплоты сгорания. Содержание углерода в нем может достигать 98 %. Больше только у графита. И по внешнему виду антрацит сильно отличается от других марок. Он имеет темно-черный цвет с ярко выраженным металлическим отливом. Также он обладает повышенной термостойкостью и электропроводностью. Температура горения у антрацита довольно высока, поэтому как топливо применять его можно не во всех типах печей. Кроме этого, он используется в металлургии, для изготовления фильтров, электродов, карбида кальция, микрофонного порошка. Этот уголь не спекается, поэтому он не нашел применения в коксовании, хотя даже без этого процесса может заменять кокс в некоторых процессах [3]. 

Другие виды классификаций 

Помимо тех марок, что представлены выше, существует и множество промежуточных марок, например коксовый жирный (КЖ), газовый спекающийся (ГС), длиннопламенный газовый (ДГ). Также уголь каждой марки может иметь разные размеры кусков. В таком случае буква, обозначающая сорт, располагается после буквы, обозначающей марку. Например, антрацит-орех (АО), жирный-плита (ЖП), коксовый семечко (КС). Существует и классификация угля по происхождению. Весь уголь, как уже было сказано, образуется из растений в течение миллионов лет. Но растения могут иметь разную природу. Так, угли делятся на гумусовые (из древесины, листьев, стеблей) и сапропелитовые (из остатков низших растений, например водорослей). 

Наиболее распространенными в частном хозяйстве и промышленности являются длиннопламенный уголь (маркировка ДПК или ДПКО, в народе именуемый «кулак» или «орех»), тощий (с маркировкой ТПК и ТПКО, размеры 50-200 мм и 25-50 мм) и уголь Антрацит (используется чаще всего в энергетике).

Каменное полезное ископаемое марки Д считается самым подходящим видом топлива, которое обеспечивает работу печей и отопительных котлов. Это длиннопламенный уголь, который получил свое название из-за образования высоких языков пламени, как у дров. Он поддерживает длительный процесс горения и выделяет большое количество тепла, не спекается. Этот вид топлива может использоваться практически в любых системах (даже не оборудованных системой естественной тяги или принудительным поддувом). Разгорается очень быстро, позволяет эффективно отапливать частные дома [14].

1. 2. Обогащение угля

Каменный уголь, добыча которого осуществляется в шахтах под землей, нуждается в дополнительном процессе обработки. Обогащение угля необходимо потому, что сырье, добытое под землей, имеет множество ненужных примесей.

Почему именно процесс обогащения является настолько важным? Все из-за того, что примеси, имеющиеся в этом материале, дадут низкую температуру горения, если начать их использовать. Таким образом, получится, что придется спалить большое количество угля, который даст низкую температуру горения. Обогащение же угля - это очистка сырья от всех ненужных веществ, мешающих его горению.

Во время проведения этой процедуры достигается несколько целей. Во-первых, удаляют минеральные вещества и примеси, а во-вторых, делят добытый уголь на фракции по размерам и сорту зерен. Только после прохождения этих процедур и проверки качества конечного продукта уголь поступает к потребителю [5].

Грохоты и мокрое обогащение 

Процесс обогащение угля включает в себя несколько этапов. Первый из них - это грохочение, или разделение сырья на фракции по размерам и сортам. Для того чтобы осуществить первичную обработку, используется такое оборудование, как виброгрохот. Это огромного размера сито. Чаще всего на фабрике по обогащению их имеется несколько штук, а их основное отличие заключается в размере ячеек. Попадая на грохоты с разными ячейками, уголь разделяется на несколько групп.

Один из наиболее распространенных типов обогащения угля - это мокрый. Данная процедура основывается на принципе разделения плотности. Так как примеси имеют меньший показатель этого параметра, а уголь - больший, то в водной среде будет происходить их разделение. Машины, в которых осуществляется этот процесс, называют отсадочными. Это оборудование принадлежит к устройствам гравитационного обогащения.

Продукты 

Сырье, которое используется для проведения этих работ, называют питанием. Во время переработки каменного сырья можно получить такие продукты обогащения угля, как:

Концентрат. Так называют те продукты переработки, которые сохранили максимальное количество горючих веществ в своем составе, а содержание породных компонентов сократилось до минимального показателя.

Промпродукт. Данное сырье является промежуточным продуктом. Содержание горючих веществ в нем не достигло своего максимального значения, но и количество породных компонентов не слишком увеличилось. Такие продукты переработки считаются неготовыми и нуждаются в дополнительной обработке.

Микст, или отходы. С этим сырьем все становится понятно из его названия - содержание горючих компонентов минимально, а породных – максимально [7].

1. 3. Угольная пыль и технологии ее брикетирования

Угольная пыль – это мелкодисперсная порошкообразная форма угля, которая создается в результате дробления, измельчения или распыления угля.

В свойства и характеристики угольной пыли входят размеры частиц пыли. Угольная пыль состоит из частиц размером до 300 мкм с преобладанием мелких фракции. Больше всего в угольной пыли частиц размером от 20 до 50 мкм в зависимости от тонкости помола. Пылинки имеют неправильную форму, которая зависит главным образом от рода топлива.

Угольная пыль имеет ряд преимуществ:

- доступная по сравнению с другими видами энергоносителей цена;

- отсутствие проблем с приобретением;

- хорошая теплоотдача.

Но использование угольной пыли в чистом виде невыгодно: половина сырья проваливается в золу через прутья колосника, а другая половина спекается, что приводит к засорению топливника.

Так как же использовать угольную пыль?

В начале прошлого столетия российский исследователь А. П. Вешняков предложил прессовать мелкую фракцию в элементы определенной формы и размера, которые по теплоотдаче не уступали самому углю. Идея нашла широкое применение в быту и промышленности.

Брикетирование угля является очень старой технологией, которая получила развитие с использованием двух-роликовых валковых прессов, что позволило повысить производительность и качественно улучшить экономическую привлекательность этого бизнеса. SAHUT-CONREUR была одной из компаний, начавших производство двух-роликовых прессов в начале XX столетия.

Цена на более привычные энергоносители постоянно увеличивается, что заставляет искать альтернативные источники тепла.

Сегодня прессованный уголь классифицируют в зависимости от материала, экологичности, формы и типа упаковки. Но двумя основными видами являются:

- для производства с добавлением связующих компонентов;

- для домашнего применения без добавок.

Важно знать, что производственные брикеты нельзя использовать в быту, так как при сгорании выделяется большое количество токсических веществ.

Угольные брикеты для отопления бытовых печей изготавливают из угольной пыли с добавлением вязкого (связующего) вещества. Такие брикеты способны гореть до 7 часов, при сгорании они практически не выделяют дыма [10].

Связующие вещества

В роли связующего компонента могут выступать различного рода вещества, к ним относятся:

- белок;

- смола каменного угля;

- известь;

- глина;

- декстрин;

- сода;

- смола;

- патока и прочие.

Схема брикетирования угля с применением связующих веществ, представлена на Рисунке 1.

Рис.1 – Технология брикетирования угля со связующим веществом

Так же существуют способы брикетирования угольной пыли без связующих веществ, при помощи прессования и сушки. Схема данного производства представлена на Рисунке 2.

Рис.2 – Технология брикетирования угля без связующего вещества

Преимущества брикетированного угля

Техническое решение:

- Получение продукта одинакового размера, объема, формы и веса.

- Устранение проблемы образования пыли и брака при транспортировке.

- Заданная твердость и прочность брикета.

- Утилизация отходов в товарную продукцию

Потребительские и маркетинговые преимущества:

- Более высокая энергетическая ценность.

- Более длительное горение.

- Зола в виде порошка.

- Меньше эмиссия CO2 и серы.

- Легче упаковка, транспортировка, складирование.

- Готово для автоматической подачи в топку.

- Возможность упаковки для потребительского рынка.

- Поставки на экспорт [9].

Если отойти от промышленного производства и посмотреть на использование угольной пыли в бытовых нуждах, а именно при отоплении жилых помещений, то одним из вариантов использования угольной пыли, позволяющим получить из нее максимум тепла, является насыпь фракции на дрова, которыми котел растапливается предварительно. Но это очень хлопотно, так как ее нужно сыпать часто небольшими порциями. Насыпь большого количества мелкой фракции приведет к тому, что она все равно просыплется в зольник, превратившись в отходы. А та часть, которая все-таки останется на дровах, заполнит щели между ними, перекрыв циркуляцию воздуха и спровоцировав затухание топки.

Выход — изготовление брикетов из угольной пыли в домашних условиях. Данный способ будет рассмотрен и применен на практике в следующей главе данной исследовательской работы.

2. Практическая часть

2. 1. Метод анкетирования

Изучив всю собранную информацию об угольной пыли и способах ее использования, было проведено анкетирование среди моих соседей, а именно жильцов частного сектора по ул. Пушкина и ул. Шахтерской города Березовского.

В анкетировании приняли участие 16 человек, проживающих в домах, с печным отоплением. Образец анкеты находится в Приложении 1.

Данное анкетирование позволит выяснить:

- Какое количество угля, в виде угольной пыли, остается у жителей в конце отопительного сезона ежегодно;

- Как население частного сектора использует угольную пыль;

- Эффективно ли, с экономической точки зрения, население частного сектора использует угольную пыль?

Так же данный опрос позволит изучить способы использования угольной пыли в быту, которые применяют наши соседи и попытаться самостоятельно изготовить брикеты из угольной пыли, по проверенным людьми «рецептам».

2. 2. Анализ результатов анкетирования

Все 16 анкет я проанализировал, и оформил полученные данные в виде таблицы, которая находится в Приложении 2.

В ходе анализа анкет, выяснилось:

1) Все опрошенные пользуются печным отоплением и в качестве основного топлива используют каменный уголь, а дрова используют как растопку.

2) Большинство опрошенных (9 домов) закупают по 8 тонн угля на сезон, что составляет 56%, 31% (5 домов) - закупают 7 тонн, 13% (2 дома)  - закупают по 6 тонн угля ежегодно. Количество закупаемого угля, зависит от площади самого дома, а так же от материала, из которого он построен.

3) Почти половина опрошенных (43% - 7 домов), закупают уголь по социальной стоимости, т.е. по талонам, цена 1 тонны равна 1138 рублей плюс доставка 2500 рублей, в среднем цена 1 тонны с учетом доставки обходится покупателю примерно в 1500 рублей. 38% (6 домов) – закупают уголь у коммерческих компаний по цене 2500 рублей, 19% (2 дома) – закупают по 2300 рублей за тонну.

4) У всех опрошенных к концу отопительного сезона остается топливо в виде угольной пыли, исходя из данных опроса, выяснилось:

- 62% опрошенных (10 человек) ответили, что данная пыль составляет около 30% от всего привозимого угля;

- 25% опрошенных (4 человека) считают, что данная пыль составляет 25% от всего купленного угля;

- 13% опрошенных (2 человека) ответили, что 35% приобретенного угля – это угольная пыль.

Итак, я выяснил, что как минимум 30% купленного угля – это угольная пыль, зачастую, потребитель выбирает уголь рядового сорта (Р) с разными размерами камней, а все потому, что он дешевле и доступнее. Покупатель не может знать, какое процентное соотношение крупных и мелких камней он приобретает, в том числе и угольной пыли, которой при транспортировке становится еще больше.

5) На вопрос «Используете ли вы угольную пыль в качестве топлива для котла?» 62% (10 человек) ответили – НЕТ, и 6 человек (38%) ответили ДА.

Это объясняется сложностью использования угольной пыли при топке печи. Как выяснилось, многие попросту ее выкидывают, кто то на дороги, засыпая ямы, кто то считает, что угольной пылью можно удобрять землю в огороде. Лишь несколько человек пытается сжигать угольную пыль в печи, забрасывая ее по небольшому количеству на хорошо разгоревшиеся угли, иногда требуется слегка намочить пыль водой. Один опрошенный летом заготавливает угольные брикеты, смешивая угольную пыль с глиной и водой, далее он пропускает получившуюся смесь через самодельный пресс и несколько дней просушивает брикеты на открытом воздухе. Со слов автора данного «рецепта», просохшие брикеты хорошо держат форму и отлично горят, но данный способ является трудоемким и хлопотным, поэтому многие жильцы частного сектора не хотят этим заниматься.

С экономической точки зрения, большинство потребителей угольного топлива, теряют около 30% данного продукта, а если это перевести в рубли, то потери составляют около 607,5 рублей с каждой тонны. Если потребитель в среднем закупает 7,4 тонн угля на сезон, по средней цене - 2025 рублей, то 4495,5 рублей он теряет за счет угольной пыли.

Данные расчеты были произведены исходя из средней стоимости 1 тонны угля среди 16 опрошенных:  1) (1500*7)+(2300*3)+(2500*6) /16 =2025 рублей.

Далее по формуле:  2) 2025*30% = 607,5 рублей, я нашел стоимость угольной пыли, составляющую 30% в 1 тонне угля. Среднее закупаемое количестве топлива для каждого дома, ежегодно составляет 7,4 тонны угля, исходя из этой цифры, по формуле: 3) 607,5*7,4 = 4495,5 рублей я выявил средние финансовые потери каждого потребителя, связанные с наличием угольной пыли.

Исходя из расчетов, приведенных выше, следует вывод о том, что потребители угольного топлива экономически не эффективно используют угольную пыль, теряя каждый год около 4500 рублей из семейного бюджета.

2. 3. Эксперимент

Изучив всю необходимую информацию об угольной пыли и ее брикетировании, я решил самостоятельно, в домашних условиях изготовить угольные брикеты. При этом я использовал два разных компонента, в качестве связующего вещества, в первом случае это была красная глина, во втором бумага (картон).

Все необходимые ингредиенты, для изготовления брикетов, я нашел у себя дома. Мне понадобилась угольная пыль, немного глины, бумаги и воды, а также две пластиковые бутылки от лимонада.

Материалы и инструменты:

- угольная пыль (5 кг.);

- вода (200 мл.);

- формочки (две пластиковые бутылки по 1,5 литра, с отрезанным горлышком);

 - глина красная (500 гр.) – для первого образца;

- бумага картон (500 гр.) – для второго образца.

Способ изготовления первого образца «с глиной»:

В металлическое ведро насыпаем глину и добавляем немного воды, тщательно перемешиваем деревянной палкой, до однородного состояния. Далее добавляем в ведро угольную пыль, тщательно перемешиваем. Смесь должна получиться плотной и густой, если смесь слишком сухая, добавляем еще немного воды, после чего выкладываем смесь в формочку, в ней угольная смесь будет находиться до полного высыхания около 3-7 дней, в зависимости от того, при какой температуре будет происходить высыхание. После полного высыхания, вытаскиваем получившийся брикет из формочки.

Способ изготовления второго образца «с картоном»:

В металлическое ведро насыпаем кусочки картона, заливаем кипятком, даем настояться около 3-4 часов, после чего с помощью электрической дрели с насадкой миксер, взбиваем в ведре мокрый картон, излишки воды сливаем. Далее добавляем к картону угольную пыль, тщательно перемешиваем и если необходимо добавляем еще немного воды. Полученную смесь выкладываем в формочку, в ней угольная смесь будет находиться до полного высыхания около 3-7 дней, в зависимости от того, при какой температуре будет происходить высыхание. После полного высыхания, вытаскиваем получившийся брикет из формочки.

Анализ результатов эксперимента:

Перед началом своего эксперимента, я заранее подготовил все необходимые ингредиенты, тару для смешивания, а так же одел на себя перчатки и защитные очки.

В ходе изготовления угольных брикетов, я заметил, что на изготовление второго образца - с картоном, я потратил гораздо больше времени, т.е. около 4 часов понадобилось для хорошего размягчения картона в воде.

При перемешивании глины я использовал деревянную палку, а при перемешивании картона с водой я использовал дрель с насадкой миксер, что, я считаю, тоже является минусом, т.к. была затрачена электроэнергия.

Формочки двух образцов я просушивал в подсобном помещении, где температура воздуха около +180, поэтому брикеты просыхали долго, Образец с глиной просох на 5-ые сутки, образец с картоном – на 6-ые сутки. Если бы на улице было лето, то я бы просушивал свои брикеты на открытом воздухе, под воздействием солнца и ветра, и тогда они высохли бы гораздо быстрее.

Просохшие брикеты я достал из формочек легко, оба образца держали форму, немного крошась в руках.

Далее я решил протестировать оба брикета, а именно: в котел, на хорошо разгоревшиеся дрова я положил сразу оба брикета, первый образец с левого края, второй с правого. Оба образца хорошо разгорелись, выделяя небольшое количество дыма. Брикет из картона по мере горения развалился на три крупных куска, продолжая гореть. Горение длилось около 5 часов, после я обнаружил остатки брикетов в виде золы. Зола первого образца из глины имела комковатую форму, зола второго образца из картона, имела мелкие кусочки и легко ссыпалась в зольник.

Закончив свое тестирование, я сделал вывод, о том, что брикеты из угольной пыли действительно можно изготовить в домашних условиях, при этом они отлично держат форму, и хорошо горят. Единственный недостаток угольного брикетирования, это затрата времени на их изготовление. Образец 2 из картона показал хорошее горение, но времени и электроэнергии на его изготовление было затрачено больше, чем для первого образца из глины. Поэтому свое предпочтение я отдаю угольному брикету с использованием глины.

Я думаю, если летом начать заготавливать угольную пыль в брикетах, то к началу отопительного сезона у нас будет отличное топливо, и при этом мы еще и сэкономим наш семейный бюджет.

2. 4. Экономический эффект

Являясь школьником, я не имею возможности ознакомиться с входными данными промышленных предприятий нашего города, поэтому экономический эффект угольного брикетирования я буду выявлять на основе своего исследования.

Воспользовавшись формулой Э=Р-З, где Э – экономический эффект, Р – экономический результат, З – затраты на производство, я высчитал экономическую эффективность угольного брикетирования в домашних условиях. В Приложении 3 я просчитал затраты на глину и воду, которые составляют 0,63 рубля за килограмм готового продукта.

Так как с 1 тонны угля остается около 30% = 300 кг. угольной пыли, которую потребитель часто не использует, а средняя цена одной тонны угля = 2025 рублей, значит 300 кг. угольной пыли с каждой тонны угля, стоимостью 607,5 рублей, потребитель теряет. Значит, чтобы переработать 300 кг. угольных пыли в брикеты, потребителю придется израсходовать 30 кг глины и 60 литров воды, что составляет 189 рублей.

607,5 – 189 = 418,5 руб. – экономия;

Исходя из расчетов, потребитель может сэкономить около 418,5 рублей за тонну купленного угля, если будет самостоятельно заготавливать угольные брикеты с добавлением глины и воды. За отопительный сезон, средний потребитель, выбрасывая угольную пыль, теряет около 4495,5 рублей, а после самостоятельной переработки пыли в брикеты, потребитель мог бы сэкономить порядка 3096,9 рублей ежегодно, теряя при этом всего 1398,6 рублей на связующие компоненты.

З = 189 руб. – затраты на связующие компоненты.

Р = 2025 руб. – стоимость 1 тонны угольного топлива.

Э = 2025 – 189 = 1836 руб. – экономическая эффективность при использовании угольного брикетирования.

З*  = 607,5 руб. – затраты, в связи с выбросом угольной пыли.

Э* = 2025 – 607,5 = 1417,5 руб. - экономическая эффективность без использования угольного брикетирования.

Сильные и слабые стороны угольного брикетирования представлены в Таблице 3.

Таблица 3

SWOT-анализ для домашнего производства

Заключение

Кузбасс не зря прозвали угольным «сердцем» России. Именно здесь добывают почти 60% всего российского угля, около 80% коксующегося угля. Только в одном городе Березовском находится несколько предприятий, связанных с добычей, обогащением и транспортировкой угля, именно поэтому свое исследование я решил посвятить угольной отрасли.

В ходе исследования, я много нового узнал об угольной промышленности Кузбасса, а главной целью данного исследования был поиск альтернативных методов использования угольной пыли, и я их нашел, одним из которых является брикетирование. Как в быту, так и в промышленности, угольная пыль чаще всего утилизируется, считаясь отходом, а это не экологично и не экономично. Угольная пыль по своим свойствам не уступает углю, единственный минус – это ее мелкая фракция.

Данное исследование показало, что если не выбрасывать угольную пыль, а изготавливать из нее брикеты, то потребителю можно сэкономить до 30% потраченных на топливо средств.

Если рассматривать изготовление угольных брикетов предприятиями, которые данную пыль регулярно утилизируют, то данная отрасль будет решать две проблемы - переработка отходов и увеличение экономической эффективности всего предприятия. При этом предприятию понадобится дополнительное финансирование, на новое оборудование, на строительство цехов и складов, обучение персонала и прочее, но при наличии хорошего бизнес-плана и толкового маркетолога, данные вложения должны окупиться уже через несколько лет, Так же существуют некоторые сильные и слабые стороны данной идеи, проведенный мной SWOT-анализ угольного брикетирования для промышленного предприятия, представлен в Приложении 4.

Список литературы

1.         Абрамов, А. А. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Том 2 / А.А. Абрамов. - М.: Горная книга, 2019. – 298 c.

2.         Астапов К. Реформирование топливно-энергетического комплекса // Экономист. - 2004. - №2. С. 21-29.

3.         Буздалов И. Природная рента как категория рыночной экономики // Вопросы экономики. - 2004. - №3. - С. 24-35.

4.         Вылегжанин В.Н., Вылегжанин А.Н. Управление ресурсами угля: Россия и мировой правовой опыт // ТЭК и ресурсы Кузбасса. - 2005. - № 6 [23]. - С. 55-60.

5.         Горбунова, О.А. Освоение подземного пространства при утилизации техногенных отходов. Часть 1. Заполнение выработанного протранства твердеющей закладкой на основе отходов обогащения / О.А. Горбунова. - М.: Московский государственный горный университет / Горная книга, 2017. - 269 c.

6.         Гримм, Д. Очерки по учению об обогащении. Выпук 1-3 / Д. Гримм. - М.: ЁЁ Медиа, 2017. - 395 c.

7.         Далель, Танатович Акажанов Формула финансового обогащения. Из грязи в князи, или От нищеты к богатству! / Далель Танатович Акажанов. - М.: Издательские решения, 2019. - 133 c.

8.         Иванков, С. И. Пути развития флотационного процесса обогащения минерального сырья / С.И. Иванков. - М.: Ленанд, 2015. - 152 c.

9.         Иванков, С.И. Пути развития флотационного процесса обогащения минерального сырья / С.И. Иванков. - Москва: РГГУ, 2015. - 320 c.

10.         Кудинов, О.А. Обязательства вследствие причинения вреда и неосновательного обогащения: Юридический комментарий / О.А. Кудинов. - М.: Городец, 2019. - 128 c.

2015. - 370 c.

11.         Соломина, Н. Г. Обязательство из неосновательного обогащения. Понятие, виды, механизм возмещения / Н.Г. Соломина. - М.: Юстицинформ, 2018. - 288 c.

12.         Хачукаев, Эдуард М. Капиталистика. Искусство обогащения, или Киберлоция в океане бизнеса. Материальное, рациональное и сознательное. Методическое пособие для тех, кто хочет стать капиталистом / Хачукаев Эдуард М.. - М.: Ин-Фолио, 2019. - 285 c.

13.         Цвайгерт, К. Сравнительное частное право. В 2-х томах. Том 1: Основы, Том 2: Договор. Неосновательное обогащение. Деликт / К. Цвайгерт. - М.: Международные отношения, 2019. - 360 c.

14.         Якуцени, С.П. Распространенность углеводородного сырья, обогащенного тяжелыми элементами-примесями. Оценка экологических рисков / С.П. Якуцени. - М.: Санкт-Петербург: Недра, 2018. - 370 c.

15.        URL: https://www.calltouch.ru/glossary/swot-analiz/

16.        URL: /https://teplotekcorp.ru/kotly/ugolnye-brikety.html

17.        URL: https://prouteplenie.com/otoplenie/ugolnye-brikety-tehnologiya-osobennosti-svyazuyuschie-preimuschestva-i-nedostatki

Приложение 1

Анкета

Приложение 2

Анализ анкет

Приложение 3

Затраты на производство угольных брикетов

Приложение 4

SWOT-анализ для промышленного производства