METALLOTHERMAL FUEL AS AN ALTERNATIVE ENERGY SUPPLIER
Journal: VESTNIK OF ASTRAKHAN STATE TECHNICAL UNIVERSITY. SERIES: MARINE ENGINEERING AND TECHNOLOGIES
Volume 2013 № 1
, 2013
Rubrics: SHORT SCIENTIFIC REPORTS
Authors:
1.
Institute of Physics named after H. I. Amirkhanov of Dagestan Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Makhachkala
2.
Institute of Physics named after H. I. Amirkhanov of Dagestan Scientific Center of Russian Academy of Sciences, Makhachkala
3.
Dagestan State Agrarian University named after M. M. Djambulatov, Makhachkala
Type:
Article
Pages:
from 162
to 164
Status:
Published
Received:
20.04.2013
Accepted:
25.04.2013
Published:
25.04.2013
Subject area:
UDK 785.5:620.9
BBK 34.316:31.15
BBK 34.316:31.15
Language:
Russian
Keywords:
metallothermy, fuel, burning, caloric content, reaction, environmental safety, bricks, packets
Abstract (English):
Analysis of the use of different types of energy suppliers for domestic and industrial purposes suggests that in these areas the most valuable and cheap fuel is metallothermal one developed and patented by the authors. This fuel has a high calorific value exceeding 15–20 times calorific value of coal, gas, oil, and moreover, it is environmentally safe, because it burns without consumption of atmospheric oxygen and without poisonous atmospheric gas exhausts. The technical and economic aspects of the production of solid bricks (for domestic use) and powder packets (for technical purposes) of the proposed fuel are given.
Analysis of the use of different types of energy suppliers for domestic and industrial purposes suggests that in these areas the most valuable and cheap fuel is metallothermal one developed and patented by the authors. This fuel has a high calorific value exceeding 15–20 times calorific value of coal, gas, oil, and moreover, it is environmentally safe, because it burns without consumption of atmospheric oxygen and without poisonous atmospheric gas exhausts. The technical and economic aspects of the production of solid bricks (for domestic use) and powder packets (for technical purposes) of the proposed fuel are given.
Keywords:
metallothermy, fuel, burning, caloric content, reaction, environmental safety, bricks, packets
metallothermy, fuel, burning, caloric content, reaction, environmental safety, bricks, packets
В современных условиях человечество очень нерасчетливо растрачивает унаследованные природные источники тепловой энергии: уголь, древесину, газ, нефть, запасы которых ограничены и не возобновляются (кроме древесины). С течением времени их потенциал резко снижается, что позволяет прогнозировать энергетический кризис и понижение температуры на нашей планете. В связи с этим делается упор на использование нетрадиционных источников энергии: ветровой, гидроэнергии, волновой и ядерной энергии. Но их нельзя отнести к стабильным и экологически безопасным. Из отмеченных источников самая мощная – энергия расщепленного атома, что делает ее более предпочтительной. Однако извлечение ядерной энергии связано с определенными экологическими и другими специфическими трудностями и требует больших капитальных вложений, что не каждому государству под силу. Невозможно также предсказать ее широкое использование в быту, космической технике, двигателях и др. Широко потребляемое человечеством углеводородное топливо также имеет свои недостатки, главный из которых, на наш взгляд, – экологическая опасность, связанная с потреблением атмосферного кислорода при горении и выбросами отравляющих газов. Кроме того, добыча, перевозка, хранение этих видов топлива требуют больших материальных затрат. При поисках путей устранения указанных недостатков и создания нового нетрадиционного, экологически безопасного, высококалорийного топлива нами была использована идея металлотермии, впервые изложенная в 1859 г. великим русским химиком Н. Н. Бекетовым [1]. Металлотермическая реакция – это восстановление окисла металла более активным элементом, которое сопровождается мощным тепловым эффектом. В общем виде ее можно представить как Me’O + Me”àMe”O + Me’ + Q Количество выделяющегося при этом тепла Q составляет (50...80).103 ккал/кг, т. е. в 10...15 раз превышает тепловой эффект от сгорания угля, газа, нефти [2]. Элемент Me” активнее, чем Me’, стоит левее в ряду активности металлов: Ca, Li, Mg, Zr, Al, Ti, Si, B, Cr, Nb, Mn, V, W, Mo, Fe [2] и является восстановителем окислов металлов (Me’). Нами были проведены исследования [3, 4] по разработке металлотермического топлива на базе окислов железа и хрома. По результатам исследований установлено: металлотермическая реакция протекает с большой скоростью и сопровождается значительным выделением тепла, температура на поду печи поднимается до 2 800 оС, что недопустимо для бытовых и технических печей. Брикет из металлотермической смеси массой 50 г сгорает за 5 секунд и по своей теплотворности заменяет 3 кг угля. Для оптимизации состава металлотермической смеси по времени горения и снижения температуры горения до допустимой (1 350...1 400 оС) нами были проведены экспериментальные исследования, позволившие разработать новые технологии получения металлотермического топлива с балластными (теплопоглощающими) добавками. В качестве такой добавки была использована окись алюминия (глинозем), которая не участвует в химической реакции, но ее тепло «глотает» с удовольствием. Результат подтвердил наши ожидания: при содержании балластной добавки в составе металлотермической смеси 25...30 % время горения 50 г брикета топлива на базе FeO увеличивалось до 50 секунд, а температура в месте горения падала до 1 400 оС. Это вполне приемлемые для практики условия. На соответствующие составы металлотермического топлива на основе окислов железа и хрома получены патенты РФ [5, 6]. По результатам экспериментальных исследований нами разработаны технологии изготовления твердых брикетов для бытовых целей массой 0,05…0,5 кг и порошковых пакетов для технических целей (ТЭЦ, крупные котельные, ЖЭК, суда, тепловозы) массой 0,5...5 кг и показано, что 1 кг этого топлива в 5 раз дешевле соответствующего по теплотворности углеводородного эквивалента. Издана монография [7], в которой отражены особенности технологической подготовки порошковых компонентов перед смешиванием, сущность технологий изготовления брикетов и порошковых пакетов. Мы неоднократно обращались в различные властные инстанции с просьбой субсидировать нас с целью налаживания производства металлотермического топлива, перспективного для всего человечества, на родине его создателей, однако ответной реакции пока не последовало.
1. Baykov A. A. Vosstanovlenie i okislenie materialov // Metallurgiya. - 1926. - № 3.
2. Pliner Yu. A., Suchil'nikov S. I. Rubinshteyn E. A. Alyumotermicheskoe proizvodstvo ferrosplavov i ligatur. - M.: Metallurgiya, 1963. - 175 s.
3. Abacharaev M. M., Abacharaev I. M. Metallotermiya - effektivnyy istochnik vozobnovlyaemoy energii // Dvigatelestroenie. - 1999. - № 3. - S. 39-40.
4. Abacharaev I. M., Abacharaev M. M. Novyy put' resheniya teploenergeticheskoy problemy: sb. tr., posvyasch. 75-letiyu Astrahan. gos. tehn. un-ta. - Astrahan': Izd-vo AGTU, 2005. - S. 72-74.
5. Pat. 2254359 Ros. Federaciya, MPK7 C10L5/00. Sostav metallotermicheskogo topliva / Abacharaev I. M., Abacharaev M. M.; zayavl. 26.12.03; opubl. 06.05.
6. Pat. 2416627 Ros. Federaciya, MPK C10L8/00. Metallotermicheskoe toplivo / Abacharaev I. M., Abacharaev M. M.; zayavl. 01.12.2009; opubl. 20.04.2011.
7. Abacharaev M. M., Abacharaev I. M. Novye razrabotki po proizvodstvu vysokokaloriynogo ekologicheski bezopasnogo metallotermicheskogo topliva mnogocelevogo naznacheniya / Dagestan. nauch. centr Ros. akad. nauk. - Mahachkala: Nauka, 2011. - 30 s.
