способ получения топливных брикетов (варианты)

Формула изобретения

1. Способ получения топливных брикетов, включающий смешение измельченного углеродосодержащего топлива с талловым пеком, затем с не менее 0,5 мас. % водного раствора производного сульфокислоты и брикетирование смеси при давлении не менее 5 МПа, отличающийся тем, что предварительно измельчают 5 - 30 мас. % брикетируемого топлива совместно с талловым пеком или нефтяным битумом в количестве не 1% от массы топлива до минус 6 мм и затем добавляют при перемешивании оставшиеся 70 - 95 мас.% топлива, перемешивают смесь с водным раствором производного сульфокислоты или мелассы при 60 - 160^oC до расплавления таллового пека или нефтяного битума.

2. Способ получения топливных брикетов, включающий перемешивание измельченного углеродосодержащего топлива со смесью нефтяного битума с водным раствором производного сульфокислоты и последующее брикетирование смеси при давлении не более 50 МПа, отличающийся тем, что используют смесь из 20 - 50 мас. % нефтяного битума или таллового пека и 50 - 80 мас.% водного раствора производного сульфокислоты или мелассы, взятой в количестве 6 - 14% от массы топлива, перемешивание ведут сначала при 10 - 35^oC и затем при 60 - 160^oC до расплавления нефтяного битума или таллового пека.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии производства окускованного топлива. Полученные брикеты могут быть использованы в бытовых и промышленных топках, для коксования, а также в металлургической и химической промышленности.

Известен способ получения водостойких брикетов из каменноугольной мелочи, в котором 10% брикетируемого угля подвергается размолу с размером частиц до 1 мм совместно с 3-5 мас.% мягкого пека или антраценового масла при температуре до 70^oC, после чего смешивают с оставшейся необработанной угольной мелочью и смесь вновь нагревают до 70-80^oC и подвергают брикетированию при давлении 150 МПа (авт. свид. СССР N 79122, C 10 L 5/16, 1950). Этот способ обуславливает высокие затраты, а полученные брикеты имеют малую пористость. При малой пористости брикеты трудно возгораются и при зольности угля более 12% такие брикеты в бытовой печи полностью не сгорают.

Известен также способ получения брикетов, включающий смешение высушенного и нагретого до 60-70^oC бурого угля с горячим, расплавленным нефтебитумом в количестве 1,5-2,5% от массы угля при 80-92^oC, после чего шихту подают во второй смеситель, куда подают 6-7% лигносульфоната, прессуют полученную смесь на вальцевом прессе и охлаждают брикеты (авт. свид. СССР N 703564, C 10 L 5/10, 1979). Данный способ брикетирования также обуславливает повышенные затраты, связанные с двойным нагревом угля и битума, а также поддержанием нефтебитума в расплавленном состоянии.

Наиболее близким является способ получения топливных брикетов, включающий смешение каменноугольной мелочи с порошком окисленного таллового пека в количестве не менее 0,5% от массы угля, после чего вводят в смесь не менее 0,5 мас. % водного раствора производного сульфокислоты (лигносульфонат или натриевая соль метиленнафталинсульфокислоты), формование при давлении не менее 5 МПа и последующую термообработку брикетов (RU, заявка N 95102216, C 10 L 55/16, 1996). Недостатком способа является то, что порошок окисленного таллового пека в емкостях слеживается, и его очень сложно дозировать и подавать на смешение с углем. Постоянные зависания в емкости слежавшейся массы порошка окисленного таллового пека перед дозатором приводят к частым остановкам брикетной линии и получению большого количества брака брикетов, кроме того, дополнительный брак брикетов образуется от их растрескивания при термообработке, что значительно повышает затраты на брикетирование.

По второму варианту известен способ получения буроугольных брикетов, включающий смешение нагретого до 50^oC бурого угля с 6-16% смеси - водной суспензии, содержащей 30-50% нефтяного битума и 10-17% извести, и последующее брикетирование смеси (НРБ, авторское свидетельство, 29948, C 10 L 5/16, 1981). Полученные брикеты имеют недостаточно высокую теплотворную способность и водостойкость.

Наиболее близким является способ получения топливных брикетов, включающий смешение 85 вес. ч. измельченного воздушно-сухого углеродосодержащего топлива (каменноугольная мелочь, антрацитовый штыб) с 15 вес.ч. связующей смеси - эмульсией 80 вес.ч. нефтяного битума с 14-26 вес.ч. водного раствора производного сульфокислоты (сульфитспиртовой барды), подсушку смеси на воздухе в течение 2-3 часов и последующее брикетирование смеси при давлении 9-12 МПа (см. А.Г.Шпахлер. Связующее для брикетирования мелочи твердого топлива в холодном состоянии. "Химия и технология топлив и масел", 1965, N 1, стр. 32-34), по которому получают брикеты с прочностью на сбрасывание 96-98%. Недостатком способа является длительная подсушка смеси на воздухе, что снижает производительность и увеличивает затраты на получение брикетов.

Изобретение решает задачу снижения затрат на производство брикетов и повышение их прочности (после замачивания). По первому варианту предложенный способ получения топливных брикетов включает совместное измельчение 5-30 мас. % брикетируемого углеродосодержащего топлива с не менее 1% от массы топлива таллового пека или нефтяного битума до минус 6 мм, добавление при перемешивании оставшегося 70-95 мас. % топлива, перемешивание смеси с не менее 0,5 мас.% водного раствора производного сульфокислоты или мелассы при 60-160^oC до расплавления таллового пека или нефтяного битума и последующее брикетирование смеси при давлении не менее 5 МПа.

По второму варианту предложенный способ получения топливных брикетов включает перемешивание измельченного углеродосодержащего топлива с 6-14 мас. % смеси из 20-50 мас.% нефтебитума или таллового пека и 50-80 мас.% водного раствора производного сульфокислоты или мелассы при 10-35^oC и затем при 60-160^oC до расплавления нефтебитума или таллового пека и последующее брикетирование смеси при давлении не более 50 МПа.

По первому варианту получения брикетов снижение затрат на производство брикетов по сравнению с прототипом достигается за счет того, что измельченная совместно смесь топлива с талловым пеком или нефтебитумом не зависает в бункере и хорошо дозируется, что исключает частые остановки технологической линии и получение брака, как это имеет место в прототипе. Кроме того, в прототипе при термообработке брикетов в них появляется много трещин, куда при замачивании брикетов попадает вода, которая производит расклинивающее воздействие, что приводит к снижению прочности брикетов после замачивания. В предложенном решении это явление отсутствует, так как не производится термообработка брикетов. По второму варианту получения брикетов снижение затрат по сравнению с прототипом достигается тем, что исключен процесс подсушки в течение 2-3 часов брикетируемой смеси на воздухе, что исключает операции подачи смеси на подсушку и с подсушки, длительные операции по самой подсушке. Кроме того, при длительной подсушке связующее перераспределяется в смеси, и поэтому часть полученных брикетов от недостатка битума может иметь низкую прочность после замачивания.

Пример 1 (по первому варианту).

Готовят смесь из 30 мас.% углеродосодержащего топлива, которая в своем составе содержит: антрацитовую мелочь крупностью до 6 мм, зольностью 12% с влажностью 8% и 20 мас.% окисленного таллового пека (куски до 130 мм) с температурой плавления 90^oC, подают смесь в молотковую дробилку, где измельчают до минус 6 мм, затем эту смесь подают в смеситель непрерывного действия и туда добавляют при перемешивании 70 мас.% оставшейся части топлива - антрацитовой мелочи в течение 5 минут и в полученную смесь подают в виде брызг 50% водный раствор производного сульфокислоты - лигносульфонат натрия в количестве 10 мас. % и перемешивают при 120^oC в течение 5 минут. После смесителя смесь подают на ленточный питатель, на котором смесь охлаждается до 80^oC и затем в вальцевый пресс, где смесь брикетируют при давлении 20 МПа. Брикеты в виде круглой линзы диаметром 40,5 мм и толщиной 39 мм охлаждают на воздухе или водой на транспортере.

Испытания показали, что механическая прочность брикетов на сжатие составляла 10,5 МПа, а после суточного замачивания в воде механическая прочность брикетов составляла 9,8 МПа. При сжигании брикеты не разрушались, что указывает на достаточную высокую термопрочность, объемная масса брикетов была 1,15 т/м³, зольность 13,5%, теплотворная способность - 7600 ккал/кг.

В таблице 1 представлены примеры 2-4 (режимные параметры) осуществления предложенного способа для первого варианта с приведением характеристик полученных брикетов.

Пример 5 (по второму варианту).

Готовят связующую смесь (суспензию) нефтяного битума в водном растворе лигносульфоната натрия путем расплавления при 90^oC твердого нефтяного битума (куски размером 130-140 мм и с температурой размягчения 80-85^oC) и подачу расплава 20 мас.% насосом-дозатором в мешалку, куда подают и 50% водный раствор лигносульфоната натрия в количестве 80 мас.%. 86 мас.% каменноугольной мелочи (минус 6 мм, влажность 8%) смешивают с 14 мас.% полученной смеси сначала при комнатной температуре (20^oC) в течение 5 мин, а затем смесь перемешивают с нагревом при 100^oC до расплавления нефтяного битума и равномерного распределения связующего в массе угля (в течение 10 мин). Смесь с температурой 80^oC подают на вальцевый пресс и брикетируют при давлении 15 МПа. Брикеты в виде круглой линзы диаметром 40,5 мм и толщиной 32 мм после пресса охлаждают на транспортере на воздухе. Полученные брикеты имеют влажность 14%, зольность 12%, плотность 1,1 т/м³, прочность на сжатие 8 МПа, а после суточного замачивания 7,3 МПа, брикеты сгорают, не разрушаясь, т.е. имеют хорошую термопрочность и имеют теплотворную способность 7200 ккал/кг.

Пример 6.

Осуществляют по примеру 5, но в связующей смеси используют талловый пек с температурой размягчения 25-30^oC (при этом для приготовления смеси не нужно его расплавлять), и смесь содержит 50 мас.% таллового пека и 50 мас.% водного 60% раствора мелассы. В качестве топлива используют коксовую мелочь (минус 6 мм, влажность 10% и зольность 11%) и смешивают с 6 мас.% связующей смеси; давление при прессовании 50 МПа. Получают брикеты с прочностью на сжатие 8 МПа, а после суточного замачивания в воде 7,4 МПа, теплотворная способность 7250 ккал/кг.

В таблице 2 представлены режимные параметры для других примеров получения топливных брикетов и их прочностные характеристики (по второму варианту).

На основе приведенных примеров и характеристик полученных брикетов по предложенным вариантам способа получения следует, что затраты на производство брикетов снижаются по сравнению с прототипами примерно на 7-15% по первому варианту, из-за снижения количества остановок технологической линии брикетирования и получаемого брака брикетов, и примерно на 12-20% по второму варианту из-за исключения длительной (2-3 часа) и трудоемкой подсушки брикетируемой смеси на воздухе. Прочность после замачивания (водостойкость) брикетов по первому варианту выше (6,8-9,8 МПа) по сравнению с прототипом (порядка 5,6-6,7 МПа), так как в предложенном способе в брикете отсутствуют трещины от температурных напряжений, которые имеют место в прототипе при термообработке брикетов. Водостойкость брикетов по предложенному второму варианту получения брикетов выше (7,9-10,1 МПа), чем в прототипе (порядка 6,9-7,2 МПа) из-за более равномерного распределения связующего в массе угля.

Таким образом по предложенному изобретению достигается снижение затрат на брикетирование и повышение прочности брикетов после замачивания.