КОМПЛЕКСНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ
COMPLEX BINDER FOR MAKING COAL BRIQUETTES

Изобретение относится к технологии переработки тонкодисперсного угольного сырья в облагороженное топливо коммунально-бытового и технологического назначения.
В качестве исходного сырья используются отходы угольной промышленности - шламы, отсевы, кеки, которые связываются в брикеты смолистыми отходами химической промышленности.
В качестве связующего предлагается смолистое связующее переменного состава, состоящее из равных весовых частей двух видов смолистых отходов химической промышленности, в состав которых входят:
- смолы каптакса - отходы химического производства 2-меркаптобензтиазола;
- смолы кубовых остатков процесса ректификации производства диафена «ФП», состоящие из дифениламина и смолистых продуктов его химической конденсации. Технический результат изобретения достигается за счет наличия у предложенной композиции необходимых вяжущих свойств, позволяющих формовать брикеты необходимой прочности, влагостойкости, повышенной теплотворной способности.
Описание изобретения: Изобретение относится к технологии производства угольного облагороженного топлива - брикетов коммунально-бытового и технологического назначения методом брикетирования, в частности, к подбору новых видов связующих, обладающих необходимыми технологическими свойствами - высокой адгезией к твердой фазе, наличием свойств ПАВ, горючестью, определенной теплотой плавления и др. [1].
Цель изобретения - расширить ассортимент связующих материалов для получения выгодного современного угольного товара-брикета с одновременным решением энергетических и экологических проблем при утилизации угольных шламов, отсевов, кеков и смолистых отходов химической промышленности.
В настоящее время основными причинами, тормозящими развитие брикетирования каменных и старых бурых углей, является отсутствие подходящих связующих. По этой причине повсеместно и постоянно ведутся поиски различных вариантов индивидуальных или комбинированных связующих для получения топливных брикетов, расширяется их ассортимент [1-5]. Подбор связующих, одновременно удовлетворяющих всем необходимым требованиям, является сложной технической задачей.
Изобретение позволяет по стандартной технологической схеме (рассев угольного материала (при необходимости) - сушка - смешение с расплавленным связующим - брикетирование) с использованием тонкодисперсного углеродного материала и заявленных смолистых химических отходов получить топливный брикет с высокими основными потребительскими свойствами (высокая теплотворная способность, повышенная механическая прочность, низкое водопоглощение). Это позволяет повысить экономическую эффективность работы предприятий топливно-энергетического комплекса при рациональном использовании ее угольных ресурсов, в том числе вторичных, и одновременно решить экологические проблемы химических производств - утилизировать невостребованные смолы - отходы производства каптакса (2-меркаптобензтиазола) и кубовые остатки процесса ректификации производства диафена «ФП».
Заявленные отходы производства 2-меркаптобензтиазола - смола каптакса образуется после очистки товарного каптакса и не имеет в настоящее время практического применения.
Характеристика отходов производства каптакса
1. Сложная смесь переменного состава продуктов высокотемпературной конденсации ароматических аминов, содержащая следующие компоненты:
6
5
- фенилизоцианат СHNCS;
6
5
6
5
- тиокарбанилид CHNH-C(S)-NHCH;
- анилидобензтиазол:
6
4
- 2-аминотиофенол - НN-СН-SН;
- 2,2-диаминодифенилдисульфид
- Н<sub>2</sub>N-С<sub>6</sub>Н<sub>4</sub>-S<sub>2</sub>-С<sub>6</sub>Н<sub>4</sub>-NН<sub>2</sub>;
2
6
4
6
4
2
- 2,2-диаминомоносульфид - НN-СН-S-СН-NH;
6
4
6
4
- 2,2-димеркаптодифенилмочевина - НS-СНNНС(S)-НN-СНSН;
- бензтиазол:
- 2-меркаптобензтиазол:
2. Внешний вид - вязкая густая смола от темно-коричневого до черного цвета.
3. Высокая водостойкость.
4. Относятся к группе ПАВ.
Характеристика отходов производства диафена «ФП» (антистаритель резин)
1. Сложная смесь переменного состава, содержащая компоненты:
- дифениламин - не более 35%;
- смолистые продукты конденсации -не менее 65%;
- вода - не более 2%.
2. Внешний вид - вязкая смола от коричневого до черного цвета.
3. Высокая водостойкость.
4.Относятся к группе ПАВ [8].
Наиболее близкими к заявленному связующему среди смолообразных органических связующих являются отходы атмосферно-вакуумной переработки нефти - нефтяные битумы разного состава или композиции на их основе [6].
Известен, например, способ производства угольных брикетов старых бурых углей Кангаласского месторождения, имеющих низкое содержание битуминозных веществ, с использованием нефтяных связующих - нефтяных битумов Ангарского НПЗ, гудрона из нефти Талаканского месторождения, озерного сапропеля местного происхождения на территории Якутии [7].
Недостатком данного изобретения является использование практически недоступного дополнительного компонента - озерного сапропеля местного происхождения, отсутствие данных по брикетированию каменных углей, высокие транспортные расходы на доставку к месту добычи бурых углей нефтяных битумов и гудрона.
Наиболее близким к изобретению является способ производства угольных топливных брикетов на основе нефтяного битума, который после растворения в органических растворителях (бензин, бензол, керосин) наносился в виде полученного раствора на угольные частицы шихты с последующей отдувкой растворителя струей острого пара [5]. Основным недостатком данного изобретения является использование токсичных, пожароопасных и взрывоопасных растворителей, которые по заявленному изобретению необходимы для равномерного нанесения связующих на поверхность угольных частиц.
Цель заявленного изобретения - использование нетрадиционного горючего связующего для получения качественных топливных брикетов достигается при использовании смолистого связующего переменного состава, состоящего из равных весовых частей двух видов смолистых отходов химической промышленности, в состав которых входят смолы каптакса (отходы производства 2-меркаптобензтиазола) и смолы кубовых остатков процесса ректификации химического производства диафена «ФП» (антистаритель резин).
Брикетирование выбранным связующим осуществляется за счет его высокой адгезии к поверхности частиц угля благодаря правильно подобранному химическому составу входящих компонентов, что способствует взаимодействию компонентов смол между собой и функциональных групп смолистых компонентов с функциональными группами поверхностных соединений угольных частиц, т.е. наблюдается химическое сродство между связующим и частицами угля.
Пример 1 (по прототипу [5]).
Брикет получен из угольной шихты, состоящей из смеси угольного шлама и угольной мелочи каменного угля (при соотношении 1:1), взятых на шахте «Заречная» Кузнецкого угольного бассейна со следующими характеристиками:
1. Гранулометрический состав:
- частицы размером (0-1 мм) - 50%;
- (1-4 мм) - 40%;
- 4 мм - остальное.
2. 3ольность - 24%;
3. Влажность - 10%;
4. Теплота сгорания - 5000 ккал/кг.
Полученная угольная смесь после сушки до остаточной влажности 6% смешивалась с керосиновым раствором нефтяного битума и брикетировалась по технологии согласно патенту по прототипу [5]. После отдувки растворителя и охлаждения полученных брикетов проверялось их качество по основным потребительским показателям. Результаты испытаний представлены в табл.1.
Примеры 2-4 (по предлагаемому связующему)
Для изготовления брикетов использовалась угольная смесь по примеру, которая предварительно нагревалась до температуры 50° и смешивалась с нагретым до 60-70° связующим «ФП» при разном количестве связующего материала. Результаты экспериментов и характеристики брикетов представлены в таблице.
Таблица 1
№ примера
Расход связующего, %
Зольность, %
Теплота сгорания, ккал/кг
Механическая прочность, кг/см<sup>2</sup>
1. Прототип
24
5400
80
2. По заявленному изобретению
6
20
5500
95
3. По заявленному изобретению
8
19,5
5550
125
4. По заявленному изобретению
10
19,2
5600
127
5. По заявленному изобретению
12
19,1
5620
129
Из табл.1 следует, что заявленное связующее может быть использовано для получения качественных угольных брикетов из отходов угольного производства, а оптимальная механическая прочность при высоком качестве брикетов наблюдается при расходе связующего 8-10% от массы угольного материала.
Источники информации
3
1. A.c. №1759857, МКЛ C10L 5/38; C10L 5/36. Слоистый топливный брикет. / Е.Н.Кускова, В.Б.Кусков, опубл. 07.09.1992, бюл. №33.
3
2. Патент РФ №2078794, МКЛ C10L 5/20. Способ получения угольных брикетов / с.с.Будаев, Ю.А.Нифонтов, А.Р.Молявко, А.Н.Прокашев, Б.И. Линев, В.А.Киляков, А.В.Скрябин. С.П.Николаев, опубл. 10.05.1997.
3
3. Патент РФ №2147029, МКЛ C10L 5/12; C10L 5/14; C10L 5/16; C10L 5/40. Топливный брикет и способ его получения / В.Г.Лурий, опубл. 27.03.2000.
3
4. Патент РФ №2146276, МКЛ C10L 5/44; C10L 5/12. Связующее для топливных брикетов / Ю.О.Касьянов, Г.М.Дроздов, А.Г.Дюканов, Б.Н.Маймур, Н.А.Носков, опубл. 10.03.2000.
3
5. А.с. №388011, МКЛ C10L 5/16. Способ производства угольных брикетов / И.С.Макулин, Ю.А.Дубинчик, М.Д.Петров, Б.А.Чернаков, А.Я. Гарбар, опубл. 22.06.1973, бюл. №28.
6. Елишевич А.Т. Брикетирование угля со связующими. / А.Т.Елишевич - М.: Недра. - 1972. - 160 с.
7. Петрова Л.А. Получение бытовых топливных брикетов с использованием нефтяных связующих / Л.А.Петрова, В.Г.Латышев, О.В.Буренина // Нефтегазовое дело, март 2007.
8. Методические рекомендации по применению кубовых остатков производства диафена «ФП» для повышения водо- и морозоустойчивости асфальтобетонов. М. - 1984.