способ брикетирования спекающихся, слабоспекающихся и неспекающихся шламов и мелких классов угля

Формула изобретения

Способ брикетирования спекающихся, слабоспекающихся и неспекающихся шламов и мелких классов угля, включающий смешивание шламов или мелких классов угля с водорастворимым связующим, дозирование смеси, изготовление брикетов, упаковку, сушку, отверждение и обеспечение термопрочности брикетов, отличающийся тем, что изготовление брикетов осуществляют путем совмещения дозирования и упаковки смеси шламов или мелких классов угля с водорастворимым связующим в упаковочный материал, причем сушку, отверждение и обеспечение термопрочности брикетов производят одновременно с фазой нагрева при сжигании брикетов непосредственно в разогретой топке сжигающего устройства или при коксовании непосредственно в коксовой камере.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии брикетирования угольных шламов и мелких классов угля. Брикеты мелких классов угля и (или) шлама могут быть использованы в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках, а также для коксования в коксохимической и металлургической промышленности.

Известен способ окускования шламов и мелких классов каменных углей, включающий перемешивание угля, шлама со связующим веществом, которым служит гумат натрия, прессование смеси в брикеты при влажности смеси до 25% последующую сушку и отверждение брикетов [1]

Данный способ недостаточно эффективен и характеризуется сравнительно невысокой прочностью и низкой влагостойкостью брикетов, значительными капитальными, энергетическими, материальными и трудовыми затратами и не обеспечивает экологической безопасности производства и санитарного уровня гигиены труда. Низкая влагостойкость требует дополнительных затрат на строительство закрытых складов, на изготовление и транспорт водонепроницаемой тары при перевозках брикетов.

Известен способ брикетирования угольных шламов и мелких классов угля, включающий перемешивание исходных угольных шламов и (или) мелких классов угля со связующим, прессование смеси в брикеты, сушку и отверждение брикетов. В качестве связующего используется раствор натриевых солей метиленнафталинсульфокислоты в отношении 0,005 0,015 сухой массы связующего к сухой массе брикетируемого угля и(или) шлама. [2]

Известен способ получения топливных брикетов для коммунально-бытовых нужд на основе древесных отходов, например из пневой древесины, извлеченной из залежи при подготовке и ремонте производственных торфяных полей.

Извлеченную из торфяной залежи пневую древесину измельчают в роторном измельчителе пня до крупности 1 5 мм. Полученные частицы перемешивают с 30 мас. измельченного до крупности частиц 0,1 8,5 мм бурого угля и сушат смесь в пневмогазовой сушилке при температуре дымовых газов 700^oC в течение 5 с. Высушенная до влажности 6% смесь поступает на прессование и прессуется при удельном давлении 90 МПа на штемпельном прессе Б-8232 производительностью 4 т/ч. Полученные брикеты непрерывной лентой по охладительным лоткам перемещаются в упаковочную машину, упаковываются, пакетируются и штабелируются на складе [3]

Известен способ получения угольных брикетов, включающий перемешивание угольной мелочи(шлама) с раствором лигносульфоната аммония, прессование смеси в брикеты, сушку и отверждение брикетов и последующее нанесение на поверхность брикетов водостойкого покрытия из нефтяных продуктов (парафина) [4]

Цель изобретения снижение затрат и повышение производительности труда при изготовлении, хранении, транспорте брикетов. Указанная цель в предлагаемом способе достигается за счет того, что после смешивания шлама и(или) мелкого угля со связующим, смесь дозируют, упаковывают, без организации специального процесса прессования, а также совмещения операции сушки и отверждения смеси с фазой нагрева упакованных брикетов в процессе сжигания непосредственно в топке или в камере коксования.

Предлагаемый способ брикетирования угольных шламов и(или) мелких классов угля, включает подачу с угольного склада, например, конвейером типа СР-70 шлама и(или) мелких классов угля в бункер, из которого, например, конвейером, шнеком или самотеком уголь подается в смеситель принудительного типа, в который насосом, например, типа НШ-20 через форсунки подается в виде брызг раствор связующего. После перемешивания исходных угольных шламов и(или) мелких классов угля со связующим смесь загружается в бункер упаковочного автомата, который упаковывает дозы смеси, например, по 50 200 г в упаковочный материал, например в пергамент упаковочным аппаратом типа М6-АР2Т; в полистирол, поливинилхлорид упаковочным аппаратом типа М6-ОРП; в полиэтилен, полипропилен упаковочным аппаратом типа М1-ОФК, Бестром-220; в повиден - упаковочным аппаратом типа М1-ФУ2Т и пр. Далее аппаратом, например, типа М6-ОРГ-3 укладывают упаковки брикетов в тару, например, в картонные ящики, полиэтиленовые мешки и т.д. которые и отправляется на склад готовой продукции.

Пример 1. Брикетирование шлама проводят на опытно-промышленной установке. В качестве исходного сырья принято 30 кг угольного шлама марки КСОСТС ГОФ "Судженская" с ситовым составом в пределах 0 3 мм и влажностью 15,6% В качестве связующего принят 30% водный раствор натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты, сухая масса которой составляет 0,3 кг. Шлам со связующим перемешивают в смесителе БСП-150М "Торнадо", при этом раствор связующего подают насосом НШ-42 через форсунки в виде брызг на поверхность перемешиваемого в смесителе шлама. После перемешивания в течение 6 мин, смесь загружают в бункер упаковочного автомата М1-ОФК который упаковывал в полипропиленовую пленку брикеты шлама диаметром 28 мм, длиной 110 мм, массой 75 г.

Испытание 1. С целью испытания прочности упакованных брикетов при транспортно-погрузочных работах проводилось их десятикратное сбрасывание партиями по 10 шт с высоты 3 м и при этом не был поврежден ни один упакованный брикет.

Испытание 2, на определение термопрочности. При закладке в топку на раскаленные угли упаковка брикета быстро сгорала, не выделяя при этом копоти, а брикет шлама быстро высыхал и одновременно отверждался, при этом наблюдения показали, что на поверхности брикета шлама через 1 мин появились микротрещины шириной 0,1 0,3 мм, глубиной 1 2 мм, через 2 мин микротрещины расширились до 1 2 мм, глубина не изменилась, поверхность начала краснеть, форма сохранялась. Общая площадь зияния образовавшихся на поверхности брикета шлама трещин составила 1 1,5% от поверхности брикета, объем трещин составил до 0,8% от общего объема брикета (максимально). Через 5 мин трещины не увеличились в своих размерах, брикет раскалился на 1/3 объема, форма сохранялась. Через 7 мин брикет раскалился на 1/2 объема, трещины не изменились в своих размерах, форма сохранялась. Через 1 ч брикет прогорел на 1/3, форма сохранялась. Через 1,5 ч брикет прогорел на 1/2, форма горевшего остатка сохранялась. Через 3 ч брикет полностью сгорел, до последнего момента горевшая часть брикета сохраняла свою форму. До полного сгорания брикета, просыпи несгоревших частиц под колосники топки не наблюдалось.

Испытание 3. Для проверки прочности по мере нагревания и сгорания брикетов, проводились наблюдения через 1, 2, 5, 7, мин до 3 ч, при этом через указанные промежутки времени вынимались брикеты и проводились испытания на прочность методом сбрасывания (ГОСТ 21283-75 и 21290-75), при этом на сите 25 мм оставалось 90 95% от загруженной в сито массы, что удовлетворяет указанным стандартам прочности угольных брикетов.

Испытание 4. Брикеты заморозили при t -18^oC и не дав им разморозится, поместили в горящую топку. Упаковка быстро сгорала не выделяя при этом копоти, а брикеты быстро высыхали и одновременно отверждались, при этом наблюдения показали, что через 1 мин видимых изменений на поверхности брикетов нет, через 2 мин появились микротрещины шириной 0,1 0,3 мм, глубиной 1 1,5 мм, через 3 мин микротрещины расширились до 0,5 1 мм глубина трещин не изменилась, поверхность начала краснеть, форма сохранялась. Через 5 мин трещины не увеличились в своих размерах, брикеты раскалились 1/3 объема, форма сохранялась. Через 10 мин брикеты раскалились на 1/2 объема, трещины расширились до 1 2 мм, углубились до 1,5 2 мм, форма сохранялась. Через 13 мин брикеты полностью раскалились, трещины расширились до 2 3 мм, углубились до 2 4 мм, форма сохранялась. Общая площадь зияния образовавшихся на поверхности брикетов трещин составила 1 2% от поверхности брикета, объем трещин составил до 1,5% от общего объема брикета (максимально). Через 20 мин брикеты полностью раскалились, видимых изменений нет. Через 30 мин форма сохранялась. Через 1 ч брикеты прогорели на 1/3 объема, форма сохранялась. Через 1,5 ч брикеты прогорели на 1/2 объема, форма горевшего остатка сохранялась. Через 3 ч брикеты полностью сгорели, до последнего момента горевшая часть брикетов сохраняла свою форму.

Для проверки прочности по мере нагревания и сгорания брикетов, проводились наблюдения через 1, 2, 5, 7,мин до 3 ч, при этом через указанные промежутки времени вынимались брикеты и проводились испытания на прочность методом сбрасывания (ГОСТ 21283-75 и 21290-75) при этом на сите 25 мм оставалось 90 95% от загруженной в сито массы, что удовлетворяет указанным стандартам прочности угольных брикетов.

Испытание 5. Замороженные упакованные брикеты разморозили и провели аналогичное испытание. Результаты аналогичны испытанию 2.

Испытание 6. С целью определения влияния внешней влаги на свойства упакованных брикетов, последние, предварительно взвешенные погружались на 3 ч в воду и после этого упаковки протирались и взвешивались, в пределах точности весов впитывание влаги не обнаружено. Кроме того, данные упакованные дозы подвергались испытаниям на прочность сбрасыванием (испытание 1), на термопрочность (испытание 2) и на прочность по мере нагревания и горения (испытание 3) результаты получены, аналогичные результатам упакованных брикетов не подвергнутых замачиванию.

Таким образом, можно заключить, что брикеты шлама со связующим, упакованные в полипропиленовую пленку имеют хорошую устойчивость к воздействию погрузочно-транспортных операций, обладают хорошей термопрочностью, не ухудшают своих свойств при воздействии на них низких температур и влаги.

Пример 2. Брикетирование угля проводят на опытно-промышленной установке. В качестве исходного сырья принято 30 кг уголя марки СС шахты "Тырганская" Прокопьевского месторождения с ситовым составом в пределах 0 6 мм и влажностью 24% в качестве связующего принят 50%-ным водный раствор натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты, сухая масса которого составляет 0,3 кг; уголь со связующим перемешивают в смесителе БСП-150М "Торнадо", при этом раствор связующего подают насосом НШ-42 через форсунки в виде брызг на поверхность перемешиваемого в смесителе угля. После перемешивания в течение 6 мин, смесь загружают в бункер упаковочного автомата М1-ОФК который упаковывал в полипропиленовую пленку брикеты диаметром 28 мм, длиной 110 мм, массой 75 г.

Испытания, проведенные с полученными упакованными брикетами угля, показали результаты аналогичные полученным при испытаниях брикетов шлама описанных выше.

Пример 3. Окускование угля проводят на опытно-промышленной установке. В качестве исходного сырья принято 30 кг угольного шлама марки КСОСТС ГОФ "Судженская" с ситовым составом в пределах 0 3 мм и влажностью 15,6% в качестве связующего принят водный раствор гумата натрия, плотностью 1,025 г см³ в соотношении 4,5% сухой массы гуматов натрия от массы шлама. Шлам со связующим перемешивают в смесителе БСП-150М "Торнадо", при этом раствор связующего подают насосом НШ-42 через форсунки в виде брызг на поверхность перемешиваемого в смесителе шлама. После перемешивания в течение 6 мин, смесь загружают в бункер упаковочного автомата М1-ОФК, который упаковывал в полипропиленовую пленку брикеты диаметром 28 мм, длиной 110 мм, массой 75 г.

Испытания проведенные с полученными упакованными брикетами угля показали результаты, аналогичные полученным при испытании брикетов шлама описанных выше.

Пример 4. Окускование угля проводят на опытно-промышленной установке. В качестве исходного сырья принято 30 кг угля марки СС шахты "Тырганская" Прокопьевского месторождения с ситовым составом в пределах 0 6 мм и влажность 24% в качестве связующего принят водный раствор гумата натрия, плотностью 1,025 г см³ в соотношении 4,5% сухой массы гуматов натрия от массы угля. Уголь со связующим перемешивают в смесителе БСП-150М "Торнадо", при этом раствор связующего подают насосом НШ-42 через форсунки в виде брызг на поверхность перемешиваемого в смесителе угля. После перемешивания в течение 6 мин, смесь загружают в бункер упаковочного автомата М1-ОФК, который упаковывал в полипропиленовую пленку брикеты диаметром 28 мм, длиной 110 мм, массой 75 г.

Испытания, проведенные с полученными упакованными брикетами угля, показали результаты, аналогичные полученным при испытаниях брикетов шлама описанных выше.

Упакованые куски сохранили свою форму до полного сгорания. Горение происходило без копоти, куски не проваливались под колосники, зольный остаток сгоревшего брикета угля сохранил свою форму.

Таким образом, предлагаемый способ брикетирования позволяет получить упакованные брикеты угля и шлама удовлетворяющие требованиям предъявленым к окускованному топливу и достичь поставленной цели по снижению затрат и повышению производительности труда при брикетировании мелких классов угля и шлама.

Источники информации:

1. Лурий В.Г. Михеев О.В. Никишичев Б.Г. Новый способ окускования шламов и мелких классов каменных углей. ИАЦ горных наук. М. 1993.

2. SU, Патент, 2059690, C 10 L 5/14, 1996.

3. SU, Авторское свидетельство, 1659452, C 10 5/44, 1991.

4. Патент США, 4389218, C 10 L 5/20, 1983.