СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТНОГО ТОПЛИВА
METHOD TO PRODUCE BRIQUETTE FUEL

Изобретение относится к области технологии подготовки и производства брикетов, применяемых в качестве восстановителя для металлургических процессов, а также в качестве бездымного топлива для бытовых и промышленных печей.
Известен способ получения топливных брикетов по патенту №2130047, кл. C10L 5/02 от 06.04.1998 г. Способ включает смешение измельченных твердых топлив со связующим на основе отходов нефтеперерабатывающего производства - нефтешлама и/или отработанного машинного масла, брикетирование смеси и их последующую сушку. Дополнительно в связующее вводят компоненты, выбранные из группы, включающей % от массы брикетируемой смеси: лигносульфонат или меласса 2-7%, и/или обезвоженный активный ил 3-8%, и/или глина 3-10%, и/или парафин или парафиновый гач 1-6%, при следующем соотношении компонентов в брикете, мас.%: связующее 10-23, измельченные твердые топлива, выбранные из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин или их смеси - до 100. Брикетирование ведут при давлении 1-30 МПа и сушку брикетов при температуре менее 300°С. Компоненты связующего перед смешиванием с твердым топливом перемешивают. Компоненты связующего перед смешиванием нагревают до 60-80°С или перемешивают с подогревом до 60-80°С. Твердое топливо предварительно смешивают с половиной нефтешлама или обработанного машинного масла и затем добавляют остальные компоненты связующего.
Однако брикеты, полученные по известному способу, не обладают достаточной прочностью из-за включения в сырье, например, опилок, навоза, птичьего помета.
Известен угольный брикет, обладающий повышенной прочностью, а также способ его изготовления (RU 2224007, кл. C10L 5/02 от 12.12.2001 г.). Брикет, обладающий начальной прочностью и состоящий из 100 вес.ч. угольной мелочи, 1-5 вес.ч. негашеной извести и 7-15 вес.ч. мелассы. Брикет имеет сопротивление дробимости не ниже 70% и интенсивности пылеобразования не более 20% и пригодный для применения в плавильно-восстановительном процессе получения железа. В брикете негашеная известь содержит частицы размерами не более 1 мм, причем доля частиц размерами не более 0,3 мм составляет не менее 50% по весу. Способ изготовления таких брикетов включает в себя операции: смешивания 1-5 вес.ч. негашеной извести со 100 вес.ч. угольной мелочи и выдерживания смеси; смешивания 7-15 вес.ч. мелассы с выдержанной смесью и их перемешивания и прямого формирования перемешанной смеси с целью получения брикетов. Способ, при котором негашеная известь содержит частицы размерами не более 1 мм, причем доля частиц размерами не более 0,3 мм составляет не менее 50% по весу. Способ, в котором осуществляется выдерживание от 2 мин до 2 ч для превращения негашеной извести в гашеную. Способ, в котором перемешивание осуществляют в течение 2-50 мин для повышения скорости отвердевания. Способ, в котором после прямого формирования не осуществляются операции нагрева и сушки.
Недостатком данного изобретения является то, что для достижения повышенной прочности используется связующая способность сахарата кальция, образующегося в результате химической реакции между негашеной известью и мелассой. Однако химическая реакция между негашеной известью и мелассой ограничивается коротким временем нахождения в системе. Негашеная известь быстро реагирует с влагой и с мелассой, способствует отвердению ингредиентов, что препятствует равномерному распределению негашеной извести по смеси, это снижает механическую прочность и затрудняет хранение и транспортировку.
Изобретение решает задачу получения брикетов повышенной водостойкости и прочности.
Технический результат при использовании изобретения заключается в возможности многократного выполнения погрузочно-разгрузочных операций с брикетами, обладающими водостойкостью.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения брикетного топлива, включающий стадии подготовки исходных компонентов, смешивание, прессование и сушку, предусматривает в качестве компонентов использование углеродсодержащего материала, минерального связующего, упрочняющего модификатора, гидрофобизирующего модификатора и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: минеральное связующее 1-10; упрочняющий модификатор 1-30; гидрофобизиующий модификатор 1-10; вода 1-30; углеродсодержащий материал - остальное. На стадии подготовки компонентов углеродсодержащий материал и минеральное связующие совместно измельчают до гранулометрического состава с максимальным размером частиц не более 5 мм. На стадии смешивания компонентов к измельченным углеродсодержащему материалу и минеральному связующему добавляют воду и гидрофобизирующий модификатор, а затем полученную массу перемешивают с добавлением упрочняющего модификатора. После смешивания компонентов брикетную массу прессуют в брикеты под давлением 20-200 МПа, а затем брикеты сушат при температуре 100-250°С.
Для получения брикетов в качестве углеродсодержащего материала используется, например, буроугольный среднетемпературный кокс исходного гранулометрического состава, в качестве минерального связующего используется алевролит, в качестве гидрофобизирующего модификатора - мазут марки M100, в качестве упрочняющего модификатора - 3%-ный водный раствор поливинилового спирта (ПВС) или водный раствор 10%-ного мучного клейстера.
Измельчение кокса и алевролита проводится помолом в шаровой мельнице до остатка на сите 0,2 мм не более 10%. Для приготовления упрочняющего модификатора поливиниловый спирт растворяется в горячей воде на водяной бане при температуре 90°С в соотношении 3 вес.ч. ПВС на 100 вес.ч. воды, аналогичным образом готовится раствор мучного клейстера в соотношении 10 вес.ч. муки на 100 вес.ч. воды. Для лучшего перемешивания используется пропеллерная мешалка вертикального типа.
Приготовление пресс-порошка производится следующим образом. При измельчении в шаровой мельнице к коксу и алевролиту добавляется вода и гидрофобизирующий модификатор, при помоле смесь перемешивается до однородного состояния. После выгрузки смеси из мельницы и перемещения ее в смеситель к ней добавляется вода, а затем упрочняющий модификатор. Полученная смесь интенсивно перемешивается до получения однородной композиции.
Полученный пресс-порошок прессуется под давлением, например 125 МПа. Брикеты высушиваются при температуре, например, 160°С до влажности около 8%. Горячие брикеты охлаждаются при температуре окружающего воздуха.
Пример 1. Используют следующие компоненты: 100 вес.ч. буроугольного среднетемпературного кокса в качестве углеродсодержащего материала, 8 вес.ч. алевролита подугольного в качестве связующего, 3 вес.ч. мазута марки M100 в качестве гидрофобизирующего модификатора, 10 вес.ч. 3%-ного водного раствора поливинилового спирта (ПВС) в качестве упрочняющего модификатора и в общей сложности 20 вес.ч. воды.
Исходные компоненты подготавливали следующим образом. Среднетемпературный кокс совместно с алевролитом измельчали в шаровой мельнице с добавлением воды (10 вес.ч.) и мазута до остатка сыпучей смеси на сите 200 мкм не более 10%. Далее при интенсивном перемешивании массы в смесители добавляли оставшуюся воду, а затем раствор ПВС. Перемешанную до однородного состояния брикетную смесь прессовали при давлении 125 МПа. Брикеты высушивали при температуре 160°С до влажности 8%. Горячие брикеты охлаждали при температуре окружающего воздуха.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 9,1 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняются не менее 95% прочности после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 5,5% и пористостью 44%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 2. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но в качестве гидрофобизирующего модификатора используются обводненный мазут марки M100 (содержание влаги 14,2%) в количестве 4 вес.ч., в качестве упрочняющего модификатора вместо 3%-ного водного раствора ПВС используется 10%-ный мучной клейстер в том же количестве (10 вес.ч.), а воды берут всего 10 вес.ч., при этом всю воду добавляют до введения в смесь мазута.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 7,4 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 100% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 4,9% и пористостью 43,2%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 3. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но в качестве упрочняющего модификатора используют смесь 15 вес.ч. 10%-ного мучного клейстера и 3,3 вес.ч. 3%-ного водного раствора ПВС, а воды берут всего 5 вес.ч., при этом всю воду добавляют до введения в смесь мазута.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 11,3 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 89,4% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 4,8% и пористостью 44,9%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 4. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но берут 20 вес.ч. 3%-ного водного раствора поливинилового спирта (ПВС) в качестве упрочняющего модификатора и в общей сложности 10 вес.ч. воды.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 11,2 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 95% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 8,3% и пористостью 43,8%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 5. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но берут 5 вес.ч. 3%-ного водного раствора поливинилового спирта (ПВС) в качестве упрочняющего модификатора и в общей сложности 20 вес.ч. воды.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 4,3 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 67% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 15,3% и пористостью 44,4%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 6. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но берут 15 вес.ч. 3%-ного водного раствора поливинилового спирта (ПВС) в качестве упрочняющего модификатора и в общей сложности 10 вес.ч. воды.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 9,5 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 82,5% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 8,7% и пористостью 44,2%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 7. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 2, но берут 30 вес.ч. 10%-ного мучного клейстера, а воды берут всего 10 вес.ч.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 12 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 95% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 18,8% и пористостью 43,6%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 8. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 2, но берут 20 вес.ч. 10%-ного мучного клейстера, а воды берут всего 10 вес.ч.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 9,8 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 91,8% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 6,9% и пористостью 44,4%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 9. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 2, но берут 5 вес.ч. 10%-ного мучного клейстера, а воды берут всего 10 вес.ч.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 5,2 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 75% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 7,3% и пористостью 44,4%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 10. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но в качестве гидрофобизирующего модификатора используют мазут марки M100 в количестве 1 вес.ч.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 7,8 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 87% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 6,8% и пористостью 45,6%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 11. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но в качестве гидрофобизирующего модификатора используют мазут марки M100 в количестве 4 вес.ч.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 7,2 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 95% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 4,0% и пористостью 44,1%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 12. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 2, но в качестве гидрофобизирующего модификатора используют мазут марки M100 в количестве 1 вес.ч.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 7,9 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 91% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 8,9% и пористостью 44,4%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 13. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 2, но в качестве гидрофобизирующего модификатора используют мазут марки M100 в количестве 3 вес.ч.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 8,9 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 85,4% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 6,9% и пористостью 44,4%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 14. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но берут 1 вес.ч. алевролита подугольного в качестве связующего.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 8,1 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 83,9% прочность после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 12,9% и пористостью 44,4%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.
Пример 15. Изготовление брикетов из буроугольного среднетемпературного кокса по примеру 1, но берут 10 вес.ч. алевролита подугольного в качестве связующего.
Полученные по данному способу брикеты из буроугольного среднетемпературного кокса обладают прочностью на сжатие 9,5 МПа, водостойкостью (брикеты сохраняют 68,5% прочности после выдержки в воде в течение 2 ч), водопоглощением 22,8% и пористостью 42,5%, не пирофорны и не склонны к самовозгоранию.