СОСТАВ ХИМИЧЕСКИ ПОЛУЧЕННОГО СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА УГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ
COMPOSITION OF CHEMICALLY OBTAINED BINDING AGENT FOR MANUFACTURE OF COAL BRIQUETTES

Изобретение относится к технологии твердого углеродсодержащего топлива-брикетов, которые могут быть использованы в быту для коммунально-бытовых нужд и для получения продукции технологического назначения при проведении процессов полукоксования.
В качестве исходного сырья используются различные отходы угля - шламы, отсевы, кеки с пресс-фильтров при обогащении, которые брикетируются смолистыми отходами химической промышленности.
В качестве связующего предлагается смолистое связующее переменного состава - смола каптакса, являющаяся отходом химического производства 2-меркаптобензтиазола.
Состав для получения брикетированного топлива содержит угольную мелочь и смолу каптакса при соотношении компонентов, %: смола каптакса - 7-8; угольная мелочь - остальное.
Описывается связующее для топливных брикетов, состоящее из смолы каптакса - отходов химического производства 2-меркаптобензтиазола. Предложенное связующее позволяет формовать брикеты, обладающие необходимой прочностью, влагостойкостью, повышенной теплотворной способностью.
Описание изобретения: Изобретение относится к связующим материалам, используемым для переработки дисперсного угольного сырья в облагороженное топливо коммунально-бытового и технологического назначения методом брикетирования со связующим.
Изобретение позволяет по стандартной технологической схеме: рассев угольного материала - сушка - смешение со связующим - брикетирование получить из углеродного материала топливный брикет с высокими потребительскими свойствами, повысить экономическую эффективность работы предприятий топливно-энергетического комплекса при рациональном использовании ее угольных ресурсов, в том числе вторичных, и одновременно решить экологические проблемы химического производства: утилизировать невостребованную смолу - отходы химического производства каптакса - 2-меркаптобензтиазола.
6
5
6
5
6
5
Заявленные отходы производства 2-меркаптобензтиазола - смола каптакса образуется после очистки товарного каптакса и не имеет в настоящее время практического применения. Указанная смола представляет собой сложную смесь продуктов высокотемпературной конденсации ароматических аминов в присутствии серы, в состав которых входят: фенилизоцианат CHNCS, тиокарбанилид CHNH-C(S)-NHCH,
анилидобензтиазол:
<img file="00000001.tif" he="20" wi="52" img-content="undefined" img-format="tif" />
2-аминотиофенол-
НN-С<sub>6</sub>Н<sub>4</sub>-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>,
2,2-диаминомоносульфид
-Н<sub>2</sub>N-С<sub>6</sub>Н<sub>4</sub>-S-С<sub>6</sub>Н<sub>4</sub>-NН<sub>2</sub>,
2,2-димеркаптодифенилмочевина
-HS-C<sub>6</sub>H<sub>4</sub>NHC(S)-HN-C<sub>6</sub>H<sub>4</sub>SH,
бензтиазол:
<img file="00000002.tif" he="20" wi="27" img-content="undefined" img-format="tif" />
2-меркаптобензтиазол:
<img file="00000003.tif" he="20" wi="35" img-content="undefined" img-format="tif" />
Отличительными признаками изобретения являются:
- использование в качестве связующего смолы каптакса;
- необходимое количество смолы каптакса для получения качественных брикетов, составляет 7-10 мас.% от массы исходного угольного сырья.
Технический результат - использование нетрадиционного горючего связующего для получения качественных топливных брикетов.
В настоящее время основными причинами, тормозящими развитие брикетирования каменных и старых бурых углей, является отсутствие доступного и дешевого связующего. 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 - доступность, низкая стоимость, способность повышать теплоту сгорания полученного окускованного топлива и его влагостойкость, способность придавать брикету высокую механическую прочность и др., является сложной технической задачей.
Среди смолообразных органических связующих в большей степени известны связующие на основе нефтяных битумов разного состава [6].
Известен, например, способ производства угольных брикетов старых бурых углей Кангаласского месторождения, имеющих низкое содержанием 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 растворялся в органических растворителях: в бензине, бензоле, керосине и наносился в виде полученного раствора битума на угольные частицы шихты с последующей отдувкой растворителя острым паром [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 изобретения - расширение существующего ассортимента связующих веществ, позволяющих создать топливный угольный брикет с необходимыми потребительскими свойствами и с одновременной переработкой смолистых отходов крупнотоннажного химического производства.
Поставленная цель достигается использованием смолистых отходов - смолы производства каптакса, которая является сложной смесью переменного состава, состоящей из различных органических соединений ароматического ряда. Смола каптакса обладает свойствами ПАВ-важными технологическими свойствами высокой адгезией к твердой поверхности, что является особенно важным фактором при получении окускованного угольного топлива.
В данном способе получения топливных брикетов с заявленным связующим использовалась смесь угольного шлама и угольной мелочи (при соотношении 1:1) Кузнецкого угольного бассейна, представленная углями марки ГЖ со следующим характеристиками:
- гранулометрический состав (содержание частиц разного размера):
(0-1 мм) - 50%;(1-4 мм) - 40%; 4 мм - остальное;
- зольность - 20%;
- теплота сгорания - 5000 ккал/кг
- влажность - 10%.
Пример 1 (по прототипу).
Полученная после сушки угольная смесь с остаточной влажностью 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 таблице.
Примеры 2-4. Для изготовления брикетов угольная смесь, приготовленная из угольного шлама и угольного отсева (1:1) с остаточной влажностью 6%, предварительно нагревалась до температуры 50°С и смешивалась с нагретыми до 60-70°С смолой каптакса при разном количестве связующего материала. Результаты экспериментов и характеристики брикетов представлены в таблице.
Таблица
№ примера
Расход связующего, %
Зольность, %
Теплота сгорания, ккал/кг
Механическая прочность, кг/см<sup>2</sup>
1. Прототип [5]
20
5400
80
2. По заявленному изобретению
6
20
5550
90
3. По заявленному изобретению
7
19,5
5550
120
4. По заявленному изобретению
8
19,2
5610
121
5. По заявленному изобретению
9
19,1
5620
123
Из табл.1 следует, что максимальная механическая прочность (оптимальный процесс адгезии) при высоком качестве брикетов наблюдается при расходе связующего 7-8%.
Источники информации
3
1. A.c. №1759857, М.кл. 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, М.кл. 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, М.кл. 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, М.кл. 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, М.кл. 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.