ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2021.234.217-231isplta-208Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ. БИОТЕХНОЛОГИЯCHEMICAL TECHNOLOGY OF WOOD. BIO TECHNOLOGYК вопросу получения качественных древесноугольных брикетовTowards quality charcoal briquetteshttps://orcid.org/0000-0002-2764-8021ПавловН. А.PavlovN. A.

ПАВЛОВ Никита Александрович – магистрант кафедры технологии лесохимических продуктов, химии древесины и биотехнологии

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

PAVLOV Nikita A. – Master student in the Department of technology of wood chemical products, wood chemistry and biotechnology

194021. Institute al. 5. St. Petersburg

dregazyl000@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1654-1584СпицынА. А.SpitsynA. A.

СПИЦЫН Андрей Александрович – доцент кафедры технологии лесохимических продуктов, химии древесины и биотехнологии, кандитат технических наук

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

SPITSYN Andrey A. – PhD (Technical), Associate Professor of the Department of technology of wood chemical products, wood chemistry and biotechnology

194021. Institute al. 5. St. Petersburg

spitsyn.andrey@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6066-5376МиничМ. И.MinichM. I.

МИНИЧ Мария Игоревна – магистрант кафедры технологии  лесохимических продуктов, химии древесины и биотехнологии

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

MINICH Maria I. – Master student in the Department of technology of wood chemical products, wood chemistry and biotechnology

194021. Institute al. 5. St. Petersburg

vampiresuperman000@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0480-3156БахтияроваА. В.BakhtiyarovaA. V.

БАХТИЯРОВА Анна Валерьевна – старший преподаватель кафедры технологии лесохимических продуктов, химии древесины и биотехнологии

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

BAKHTIYAROVA Anna V. – senior lecturer of the Department of technology of wood chemical products, wood chemistry and biotechnology

194021. Institute al. 5. St. Petersburg

nyroc@rambler.ruСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg state Forest Technical UniversityRussian Federation2021030320240234217231Copyright © Павлов Н.А., Спицын А.А., Минич М.И., Бахтиярова А.В., 20242024Павлов Н.А., Спицын А.А., Минич М.И., Бахтиярова А.В.Pavlov N.A., Spitsyn A.A., Minich M.I., Bakhtiyarova A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/208

Исследовались характеристики и свойства древесно-угольных брикетов, используемых для кальянокурения, влияющие на их эксплуатационные возможности. Проведён сравнительный анализ древесно-угольных брикетов из кокосового, берёзового и соснового сырья. Кокосовый уголь является дорогостоящим сырьём. Предложено заменить кокосовый уголь на берёзовый, что экономически целесообразно. Для получения образцов угля проведён пиролиз кокоса, берёзы и сосны. Полученные образцы в дальнейшем исследовались методами ТГА и ДТГ. Определялись влажность, зольность, содержание нелетучего углерода. Проведено исследование, моделирующее рабочее состояние брикета, что позволило определить важнейшие характеристики древесно-угольного брикета используемого для кальянокурения. Выявлено, что основными эксплуатационными характеристиками являются: запах и прочность брикета в рабочем состоянии, характер разрушения при интенсивном воздействии воздухом. Определено влияние на качество брикетов следующих факторов: сырьё для угля, фракционный состав угля, тип связующего, количество связующего, давление прессования. Полученные брикеты из берёзового угля не уступают кокосовым брикетам по ряду характеристик, что позволяет снизить затраты на изготовление древесно-угольных брикетов при использовании берёзового сырья вместо кокосового. Выявлена перспектива использования берёзового угля в качестве замены кокосовому, а также предложена формула получения конечного продукта.

The work investigated the characteristics and properties that affect the operational capabilities of charcoal briquettes used for hookah smoking. A comparative analysis of charcoal briquettes from coconut, birch and pine raw materials. The main raw material for the production of hookah briquettes is coconut coal, which is an expensive raw material. The paper proposes to replace coconut coal with birch, which is economically feasible. To obtain coal samples, pyrolysis of coconut, birch and pine was carried out. The obtained samples were further investigated by the TGA and DTG methods, moisture, ash, and non-volatile carbon content were determined. A study simulating the working condition of the briquette was carried out, which made it possible to determine the most important characteristics of the charcoal briquette used for hookah smoking. It is revealed that the main operational characteristics are: the smell and durability of the briquette in working condition, the nature of the destruction under intense exposure to air. The influence of the following factors on the quality of briquettes was determined: raw materials for coal, fractional composition of coal, type of binder, amount of binder, pressing pressure. The obtained birch charcoal briquettes are not inferior to coconut briquettes in a number of characteristics, which allows to reduce the cost of producing charcoal briquettes when using birch raw materials instead of coconut. The prospect of using birch coal as a substitute for coconut coal is revealed, and a formula for obtaining the final product is also proposed.

угольдревесно-угольный брикеткальянокурениекрахмалcoalcharcoal briquettehookah’s smokingstarchReferencesGebresas Alula, Asmelash Haftom, Berhe Hadush, Tesfay Tsegay. Briquetting of charcoal from sesame stalk // Journal of energy. 2015. Vol. 2015. P. 6.Gebresas Alula, Asmelash Haftom, Berhe Hadush, Tesfay Tsegay. Briquetting of charcoal from sesame stalk. Journal of energy, 2015, Vol. 2015, p. 6.Demirbas Ayhan. Properties of charcoal derived from hazelnut shell and the production of briquettes using pyrolytic oil // Energy. 1998. No. 24. P. 141–150.Demirbas Ayhan. Properties of charcoal derived from hazelnut shell and the production of briquettes using pyrolytic oil. Energy, 1998, No. 24, pp. 141–150.Edgardo P. Reyes Martin Jugo Generoso R. Cortez Antonia Saldana. Coconut charcoal briquettes // The Philippine journal of sciene. 1958. P. 33–36.Edgardo P. Reyes Martin Jugo Generoso R. Cortez Antonia Saldana. Coconut charcoal briquettes. The Philippine journal of sciene, 1958, pp. 33–36.Enviromentally safe charcoal-based heat source Correa Felipe, McDowall Tom, Leveridge Philip; Felipe Correa; Felipe Correa and Tom McDowall and Philip Leveridge. 2010. No. 212033.Enviromentally safe charcoal-based heat source Correa Felipe, McDowall Tom, Leveridge Philip; Felipe Correa; Felipe Correa and Tom McDowall and Philip Leveridge, 2010, no. 212033.Charcoal briquette Heffernan G.F.; George F. Heffernan and St. Louis and Henry L. Dahm; G.F. Heffernan. 1934. No. 609568.Charcoal briquette Heffernan G.F.; George F. Heffernan and St. Louis and Henry L. Dahm; G.F. Heffernan, 1934, no. 609568.Gabriel Borowski, Witold Stepniewski, Katarzyna Wojcik-Oliveira. Effect of starch binder on charcoal briquette properties // International Agrophysics. 2017. P. 571–574.Gabriel Borowski, Witold Stepniewski, Katarzyna Wojcik-Oliveira. Effect of starch binder on charcoal briquette properties. International Agrophysics, 2017, pp. 571–574.Sotannde O.A., Oluyege A.O., Abah G.B. et al. Physical and combustion properties of charcoal briquettes from neem wood residues // International Agrophysics. 2010. Vol. 24, no. 2. P. 189–194.Sotannde O.A., Oluyege A.O., Abah G.B. et al. Physical and combustion properties of charcoal briquettes from neem wood residues. International Agrophysics, 2010, Vol. 24, no. 2, ppP. 189–194.Amaya Alejandro, Corengia Mariana, Cuna Anres et al. Preparation of charcoal pellets from eucalyptus wood with different binders // Journal of energy and natural resources. 2015. May. Vol. 4, no. 2. P. 34–39.Amaya Alejandro, Corengia Mariana, Cuna Anres et al. Preparation of charcoal pellets from eucalyptus wood with different binders. Journal of energy and natural resources, 2015. May, vol. 4, no. 2, pp. 34–39.Charcoal briquettes and method for their manufacture. Swineheart Richard W., Bull Harry W.; The Dow Chemical Company, a corporation of Delaware ; Richard W., Swineheart and Harry W. Bull. 1958. No. 536015.Charcoal briquettes and method for their manufacture. Swineheart Richard W., Bull Harry W.; The Dow Chemical Company, a corporation of Delaware; Richard W., Swineheart and Harry W. Bull. 1958. No. 536015.Burchill P., Hallam G.D., Lowe A.J., Moon N. Studies of coals and binder systems for smokeless fuel briquettes // Fuel processing techonology. 1994. Vol. 41. P. 63–77.Burchill P., Hallam G.D., Lowe A.J., Moon N. Studies of coals and binder systems for smokeless fuel briquettes. Fuel processing techonology, 1994, Vol. 41, pp. 63–77.Charcoal bruqiette and process of making same. Leuenberger Walter A., Dumbleton William T. ; Carbon briquet company, a corporation of Washington ; Walter A., Leuenberger and William T. Dumbleton. 1925. No. 608774.Charcoal bruqiette and process of making same. Leuenberger Walter A., Dumbleton William T. Carbon briquet company, a corporation of Washington ; Walter A. Leuenberger and William T., Dumbleton, 1925, no. 608774.Molted pulp coated charcoal and charcoal briquettes. Doyle William V. ; Diamond National Corporation, a corporation of Delaware; William V. Doyle. 1960. No. 602380.Molted pulp coated charcoal and charcoal briquettes. Doyle William V. ; Diamond National Corporation, a corporation of Delaware; William V. Doyle, 1960, no. 602380.Saadawi R., Hachmoeller O., Winfough M. et al. The hookah series part 2: elemental analysis and arsenic speciation in hookah charcoals // J. Anal. At. Spectrom. 2014. Vol. 29. P. 2146–2158. URL: http://dx.doi.org/10.1039/C4JA00163J.XSaadawi R., Hachmoeller O., Winfough M. et al. The hookah series part 2: elemental analysis and arsenic speciation in hookah charcoals. J. Anal. At. Spectrom, 2014, vol. 29, pp. 2146–2158. URL: http://dx.doi.org/10.1039/C4JA00163J.XГильфанов М.Ф., Забелкин С.А., Грачев А.Н., Башкиров В.Н. К вопросу использования жидких продуктов пиролиза древесины в качестве связующего для брикетирования // Вестник Казанского технологического университета. 2013. С. 106–108.Gilfanov M.F.. Zabelkin S.A.. Grachev A.N.. Bashkirov V.N. K voprosu ispolzovaniya zhidkikh produktov piroliza drevesiny v kachestve svyazuyushchego dlya briketirovaniya. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2013, pp. 106–108. (In Russ.)Бахтиярова А.В., Белоусов И.И., Кинд А.В. и др. Пиролиз и активация уплотненного целлолигнина // Химическая технология. 2019. Т. 20, № 3. С. 98–103.Bakhtiyarova A.V.. Belousov I.I.. Kind A.V. i dr. Piroliz i aktivatsiya uplotnennogo tsellolignina. Khimicheskaya tekhnologiya, 2019, vol. 20, vo. 3, pp. 98– 103. (In Russ.)Ширшиков В.И., Литвинов В.В., Пиялкин В.Н. Химия и технология производства древесно-угольных брикетов. СПб.: Химиздат, 2012. 176 с.Shirshikov V.I.. Litvinov V.V.. Piyalkin V.N. Khimiya i tekhnologiya proizvodstva drevesno-ugolnykh briketov. SPb.: Khimizdat, 2012. 176 p. (In Russ.)Сазанов Ю.Н. Термический анализ органических соединений. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. 368 с. ISBN: 978-5-7422-5395-2.XSazanov Yu.N. Termicheskiy analiz organicheskikh soyedineniy. SPb.: Izd-vo Politekhn. un-ta. 2016. 368 p. ISBN: 978-5-7422-5395-2.X

The authors declare that there are no conflicts of interest present.