способ получения топливных брикетов из бурого угля

Формула изобретения

Способ получения топливных брикетов из бурого угля, отличающийся тем, что в качестве связующего используют бытовые отходы полиэтилена, измельченного до размеров частиц менее 7 мм, в количестве 6-7% от массы сухого угля, брикетируемую смесь нагревают до температуры 90-130°С и прессование брикетов производят при давлении 98-99 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относиться к получению брикетов из бурого угля и может найти применение в углеперерабатывающей промышленности, а именно при брикетировании. Полученные брикеты могут использоваться в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках.

При производстве угольных брикетов большое распространение получили способы брикетирования с применением битумных связующих и каменноугольного пека. Считается, что только эти связующие полностью отвечают всем требованиям, однако в брикетной промышленности также применяется и множество других видов связующих. [Брикетирование углей / Крохин В. Н. - М.: Недра, 1984]

Известны следующие способы брикетирования.

1. Способ получения угольных брикетов [Пат. 2059690, Россия, МКИ⁶ С10L 5/14, 5/33 / Терентьев Ю.И.; Лурий Валерий Григорьевич. - №94000943/04; Заявл. 11.1.94; Опубл. 10.5.96, Бюл. №13]. Этот способ включает в себя перемешивание угольной мелочи или шлама с раствором натриевой соли метилен - афталинсульфокислоты в количестве 1% от массы угля, прессование смеси в брикеты, сушку брикетов и последующее нанесение на поверхность брикетов углеводородсодержащего водостойкого покрытия. Полученные таким образом брикеты могут использоваться в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках, а также для коксования в коксохимической и металлургической, промышленности. Недостатком данного способа брикетирования является сложность технологии, вызванная необходимостью сушки брикетов с последующим нанесением на брикеты углеводородсодержащего водостойкого покрытия.

2. Способ получения топливных брикетов [Пат. 28137, Украина, МПК⁶ С10L 5/16, Способ получения топливных брикетов. Способ отримання паливних брикетов Касьянов Ю.О., Стиста О.Б., Дюканов А.Г. №98127033; Заявл. 30.12.1998; Опубл. 16.10.2000. Укр.], который включает сушку углесоставляющего вещества, смешивание его со связующим, в состав которого входит лигносульфонат, с дальнейшим прессованием, отличается тем, что прессование происходит при давлении 50-55 МПа, а термообработку брикетов осуществляют при 320-340°С 15-20 мин. Связующее добавляется в количестве не более 5-7% от массы получаемого продукта и содержит смесь лигносульфоната с меляссой, которые взяты в соотношении 1:1.

Недостатками данного способа брикетирования являются:

- большие энергозатраты при производстве брикетов, связанные с высокой температурой термообработки брикетов;

- технологическая сложность, обусловленная необходимостью приготовления двухкомпонентного связующего в определенном соотношении.

3. Способ получения угольных брикетов, при котором для получения топливных брикетов и брикетов для коксования производят нагрев битуминозного связующего, вспенивание его, осуществляемое смешением нагретого связующего с водой в течение 3-9 с, смешение вспененного связующего с измельченным углем и последующее брикетирование смеси. [Пат. 2024592, Россия, МКИ⁵ С10L 5/16, 5/10 Способ получения угольных брикетов./ Литвин Е.М., Спета Т.М., Лысенко А.В.; Вост. н.-и. углехим. ин-т. - №4853549/04; Заявл. 23.07.90; Опубл. 15.12.94, Бюл. №23].

Недостатками этого способа являются:

- сложность технологии, вызванная необходимостью вспенивания нагретого связующего и смешения его с водой;

- применение битуминозного связующего, в то время как известно, что углебитумы и нефтебитумы имеют высокое содержание канцерогенных веществ.

4. Наиболее близким к заявляемому является способ подготовки угля для формирования брикетов [Пат. 93032471, Российская Федерация, МПК⁶ С10L 5/14, 5/10 Способ подготовки угля для формирования брикетов брикетов./ Ковалев В.П. Сенцов Ю.Н.; Заявл. 1993.06.22; Опубл. 1996.02.27, Бюл. №23]. После сушки угольную шихту (95-97 мас.%) и порошкообразный полипропилен (3-5 мас.%) смешивают и нагревают одновременно в двухшнековом смесителе при температуре 190°С. Прессование изделий производят под давлением 250-400 кг/см ² и температуре 170-220°С, далее охлаждение происходит на конвейере при температуре окружающей среды и атмосферном давлении.

Недостатком данного способа является высокая температура смешивания и прессования, при которых происходит разложение полипропилена с выделением токсичных веществ.

Сущность заявляемого изобретения заключается в добавлении к брикетируемому углю в качестве связующего бытовых отходов полиэтилена, измельченных до частиц размером менее 7 мм, после чего полученная смесь перемешивается и нагревается до температуры 90-130°С, при которой полиэтилен переходит в пластичное состояние, но не разлагается. Полученная смесь прессуется в брикеты. Соотношение компонентов брикетируемой смеси составляет по массе 93-94% угля на сухую и 6-7% полиэтилена. Прессование смеси в брикеты производиться при удельном давлении 98-99 МПа. Механическая прочность получаемых брикетов на сжатие достигает достаточного уровня.

Задачи, на которые направленно изобретение

- получить механически прочные топливные брикеты из бурого угля;

- снизить себестоимость получаемых брикетов;

- упростить технологию производства брикетов;

- частично решить проблему утилизации бытовых отходов - полиэтилена, загрязняющего окружающую среду.

Признаки изобретения

Способ брикетирования заключается в последовательном выполнении следующих операций:

- применение полиэтилена - бытовых отходов - в качестве связующего;

- измельчение полиэтилена до размеров частиц менее 7 мм и добавление его к углю в количестве 6-7% (от массы сухой смеси);

- нагревание смеси угля и полиэтилена до температуры 90-130°С.

- прессование смеси при давлении 98 МПа.

На чертеже представлена зависимость механической прочности брикетов от количества (С) вводимого полиэтилена; t=105°С, давление брикетирования Р_бр=98 МПа

Осуществление изобретения.

Проведена серия опытов, целью которых было выявление оптимального количества добавляемого полиэтилена. При этом все остальные параметры оставались постоянными, а именно давление брикетирования 98 МПа, температура брикетирования 90-130°С.

Для брикетирования был взят бурый уголь Кангаласского месторождения (Ленский угольный бассейн), с содержанием золы А^d=11,5%, влаги W^a=16% и выходом летучих веществ V^daf=50,1%.

Бурый уголь измельчался на щековой дробилке до класса крупности 0-6 мм, а затем смешивался с полиэтиленовой пленкой, измельченной до частиц с размером (диаметром) не более 7 мм. При этом в качестве полиэтиленовой пленки использовались полиэтиленовые пакеты бытовых отходов.

Для определения влияния количества вводимого в смесь связующего (полиэтилена) было приготовлено 7 образцов смеси с добавлением полиэтилена 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, % массовых. Контрольной являлась проба угля, в которую связующее (полиэтилен) не добавлялось. (Такая серия опытов была проведена трижды, средние значения из этих 3-х серий приведены на чертеже).

После добавления указанных количеств полиэтилена каждая смесь и контрольная проба (уголь без связующего) тщательно перемешивалась и нагревалась до температуры 105°С, после чего прессовалась в брикеты при удельном давлении брикетирования (Р_бр) 98 МПа.

Механическая прочность брикетов при сжатии определялась по семи брикетам на оборудовании и по методике в соответствии с ГОСТ 211289-75 [ГОСТ 21289-75 БРИКЕТЫ УГОЛЬНЫЕ. Методы определения механической прочности]. Изменение значений механической прочности на сжатие в зависимости от количества добавленного полиэтилена (С) приведено в таблице, по данным которой построен график

Таблица
Значения механической прочности брикетов на сжатие ( сж) при различном количестве добавляемого полиэтилена.
Количество добавленного полиэтилена, % от массы сухого угля	Механическая прочность на сжатие, сж, МПа	Изменение механической прочности, %
0	0,9	100
(контрольная проба)
1	2	222
2	3,1	344
4	4,5	500
6	5,5	611
9	5,7	633
12	5,8	644