СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ
METHOD OF PRODUCING FUEL BRIQUETTES

Изобретение относится к получению топливных брикетов из углеродсодержащих материалов, предназначенных для каминов, различных бытовых печей, для приготовления пищи, обогрева жилых и хозяйственных помещений, для отопления железнодорожных вагонов, бытовок и т.п. Одновременно производится утилизация практически невостребованных в настоящее время материалов и соответственно решается экологическая проблема.
Известен способ получения топливного брикета (патент РФ №2533426, опубл. 20.11.2014 г.), который включает измельчение древесных отходов, их смешение, сушку и последующее прессование, при этом в качестве дополнительного элемента брикет содержит сердечник из прессованных опилок осины с отверстием для тяги.
Основные недостатки способа в сложности формования брикетов и сравнительно невысокой калорийности брикетов.
Известен способ изготовления топливных брикетов из биомассы (патент РФ №2484125, опубл. 10.06.2013 г.), включающий термическую обработку биомассы при температуре 200-500°C без доступа воздуха, подготовку связующего вещества, получаемого растворением декстрина в пиролизном конденсате в соотношении 1:(5÷20), смешивание связующего с измельченным до 2 мм углеродистым остатком, формирование из полученной смеси топливного брикета и его сушку при комнатной температуре в течение 2-5 суток.
Недостатки способа в высокой сложности изготовления брикета.
Известен способ получения топливных брикетов (патент РФ №2529205, опубл. 27.09.2014 г.), в котором смешивается измельченное твердое топливо со связующим, производится брикетирование смеси под давлением, в качестве измельченного твердого топлива используют коксовую пыль с размерами частиц менее 1 мм, а в качестве связующего используют фусы коксования в количестве 8,0-10% к массе коксовой пыли. Пресс-форму предварительно нагревают до температуры 40-50°C, а брикетирование смеси под давлением производят ступенчато, для чего сначала устанавливают нагрузку 5-6 атм с выдержкой 3-5 мин и далее до 15 атм. с выдержкой при максимальной нагрузке 3-5 мин.
Основные недостатки способа в высокой сложности формования брикетов.
Известен способ получения топливных брикетов (патент РФ №2486232, опубл. 27.06.2013 г.), включающий смешение углеродного наполнителя с измельченным углем, добавление связующего вещества и брикетирование смеси под давлением, при этом осуществляют сухое смешение углеродного наполнителя, представляющего собой отходы производства алюминия, анодной массы и электродов в количестве 25,01-85,00 мас. % с измельченным бурым углем до получения 100% сухой массы с последующим добавлением к сухой массе связующего вещества. В качестве связующего используется битум или поливиниловый спирт в количестве 2-10 мас. % сверх 100% сухой массы. В случае применения в качестве связующего поливинилового спирта, в состав полученной смеси вводятся гидрофобные добавки в количестве 1-5 мас. % сверх 100% полученной смеси.
Основные недостатки способа в высокой сложности формования брикетов и сложности состава брикета.
Известен способ получения топливных брикетов (патент РФ №2554516, опубл. 27.06.2015 г.), принятый за прототип, включающий смешивание измельченного твердого топлива с фенольно-щелочной смолой в количестве 1,7-1,8% от массы коксовой мелочи и эфирным отвердителем в количестве 22-28% от массы смолы, прессование полученной смеси и формование топливных брикетов, при этом коксовую мелочь с размерами частиц 0,6-3 мм и влажностью до 3% с фенольно-щелочной смолой и эфирным отвердителем смешивают в вихревом смесителе, а прессование полученной смеси производят методом жесткой шнековой экструзии при давлении 7-8 мПа, затем формуют брус, который после ломают на мерные куски длиной 100-150 мм.
Основными недостатками способа являются сложность его состава, использование большого количества сравнительно дорогостоящих компонентов и сложность формования такого брикета.
Техническим результатом изобретения является упрощение состава брикета и упрощение процесса формования брикетов.
Технический результат достигается тем, что смешивают отходы деревообработки, продукты пылеулавливания процессов деревообработки и сланцепереработки. В качестве продукта пылеулавливания процессов сланцепереработки используют пылевидную фракцию первой стадии пылеулавливания. Отходы деревообработки, продукты пылеулавливания процессов деревообработки и сланцепереработки смешивают в соотношении от 10:40:50 до 20:60:20. Формование ведут экструзионным способом.
Способ получения топливных брекетов поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - результаты испытаний древесно-сланцевых брикетов, полученных прессованием;
фиг. 2 - результаты испытаний древесно-сланцевых брикетов, полученных экструдированием.
Использование отходов деревообработки и продуктов пылеулавливания процессов деревообработки позволяет не добавлять в брикет дополнительных связующих веществ, т.к. эти материалы сами выступают в роли связующих веществ. Продукты пылеулавливая процессов сланцепереработки повышают калорийность брикетов (они обычно содержат больше органических компонентов, чем перерабатываемый продукт). Одновременно происходит утилизация вышеуказанных компонентов.
Использование только пылевидной фракции, выделяемой на первой стадии пылеулавливания, позволяет повысить калорийность брикетов, т.к. в пылевидной фракции содержится больше органической составляющей, чем в продукте, поступающем на пылеулавливание.
Содержание продуктов процессов деревообработки в количестве меньшем чем 10% не позволяет утилизировать их в достаточном количестве; содержание больше чем 20% снижает прочность и калорийность брикетов.
Содержание продуктов пылеулавливания процессов деревообработки в количестве меньшем чем 40% снижает прочность брикетов; содержание больше чем 60% снижает калорийность брикетов.
Содержание продуктов пылеулавливания процессов сланцепереработки в количестве меньшем чем 20% снижает калорийность брикетов; содержание больше чем 50% снижает прочность брикетов.
Использование экструзионного способа формования брикетов снижает энергозатраты на их производство и повышает их прочность.
Способ осуществляется следующим образом: смешиваются отходы деревообработки, продукты пылеулавливания процессов деревообработки и сланцепереработки. Предварительно из продуктов пылеулавливания процессов сланцепереработки удаляется зернистая фракция первой стадии пылеулавливания. Полученная смесь (шихта) прессуется. Давление прессования и влажность шихты подбирается экспериментально в зависимости от содержания смешанных компонентов и их свойств.
Пример. В качестве компонентов шихты брикетов использовались отходы деревообработки, продукты пылеулавливания деревообрабатывающего предприятия и продукты пылеулавливания ОАО «Завод Сланцы» в заданных пропорциях.
Процесс изготовления брикетов включал следующие основные стадии: смешивание в течение 10-15 мин отходов деревообработки, продуктов пылеулавливания процессов деревообработки и сланцепереработки (или пылевидной фракции, выделенной на сухом вихревом пылкуловителе); загрузку шихты в формующий аппарат; формование брикета; сушку брикета.
Для испытаний брикеты, получаемые прессованием,изготавливались диаметром 10 мм. Длина получаемых брикетов была до 30 мм.
Брикеты, получаемые экструдированием, также имели диаметр 10 мм. Длина после формования составляла от 40 до 70 мм, но в результате перегрузок они ломались и их длина также была до 30 мм.
Механическая прочность брикетов определялась как количество падений с высоты 1,5 м, которые выдерживали брикеты. Результаты испытаний приведены в таблице (фиг. 1, 2).
Заявляемый способ позволяет получить топливные брикеты. Кроме того, продукты деревообработки, продукты пылеулавливания процессов деревообработки и сланцепереработки практически не востребованы в настоящее время и их утилизация одновременно с получением топлива позволяет решить и экологическую проблему.