СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННЫХ ТОПЛИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ (ЕГО ВАРИАНТЫ)
COMPOSITION FOR PRODUCING MOLDED FUEL ARTICLES (VERSIONS THEREOF)

Изобретение относится к областям цементной и топливно-энергетической промышленности и может быть использовано в качестве вспомогательного твердого топлива для частичной замены природного газа во вращающихся обжиговых печах путем переработки твердых коммунальных отходов (ТКО), а также различных видов отходов агропромышленного комплекса (АПК). Изобретение представляет состав для производства твердого топлива различных 2D и 3D - конфигураций (плоских, гранулообразных, брикетов и пеллет), который совместно с природным газом подвергают прямого сжиганию во вращающихся обжиговых печах цементных предприятий, работающих по сухому способу.
Европейская заявка на патент ЕР1090095, composition for manufacture of fuel briquettes, Мясоедова В.В. опубл.11.04.2001.
2
Раскрывает состав для производства топливных брикетов, включая измельченный вторичный углеродсодержащий исходный материал, выбранный из нефтяного пека, угольной смолы, измельченного угля, измельченного торфа, древесной стружки, опилок или их смесей и лигнинсодержащего связующего, отличающийся тем, что содержит лигнинсодержащий связующий продукт, выбранный из группы: лигнин, лигносульфонат, гидролитический лигнин, черный сульфатный раствор или их смеси и дополнительно содержит связующую α-целлюлозу при массовом отношении лигнинсодержащего продукта к α-целлюлозе, равную (1×32): 1 и при массовом отношении вторичного углеродсодержащего исходного сырья к связующему (63.1-97.6):(2.4-336.9), в котором топливные брикеты образуются путем воздействия на смесь под давлением не менее 85 кг/см. Композиция содержит в качестве лигнинсодержащего связующего продукта лигносульфонаты, предварительно окисленные в кислой среде при 120-150°С, связующее содержит дополнительный парафин в количестве 0,5-2,5 мас. %.
В качестве недостатка описанных твердых топлив отмечено, что значения теплоты сгорания находятся на уровне, не превышающем 25 МДж/кг, а использованные связующие не предусматривают возможности включения высокоэнергетических материалов - полимерных отходов пластиков (полипропилена, полиэтилена низкого давления, каучуков как характерных компонентов для морфологического состава (ТКО) и таких распространенных материалов как изношенные автомобильные шины.
3
3
3
Патент RU 2577851 защищает состав для производства твердотопливных изделий, включающий углеродсодержащие отходы, связующее, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащих отходов он содержит лигноцеллюлозные отходы, состоящие из древесных биомасс, опилок, измельченной древесной коры, травяных биомасс, плодовых биомасс, отходов целлюлозно-бумажного производства, отходы гидролизного производства и/или торфа, древесного угля или их смесь, в качестве связующего - наноорганоминеральную или наноорганическую композицию. Наноорганоминеральная композиция представляет собой нанодисперсную полимерно-меловую добавку, минералополимерный нанокомпозит. Минералополимерный нанокомпозит представляет собой порошковую α-целлюлозу-наноуглерод. Причем нанодисперсной полимерно-меловой добавкой является CaCO-природный полимер этилцеллюлозы, а минералополимерный нанокомпозит представляет собой СаСО-этилцеллюлоза-лигнин-танин или CaCO в композите этилцеллюлоза-бутадиен-нитрильный каучук или монтмориллонит или наноглауконит.
Отходами целлюлозно-бумажного производства являются лигносульфонаты, отходы гидролизной промышленности представляют собой лигнин и его смеси с танином, соотношение углеродсодержащих отходов и связующего составляет 70-97:3-30.
Недостатком составов этого изобретения является невозможность достигнуть значения тепловых эффектов сгорания выше 30 МДж/кг и расширить круг используемых компонентов из числа распространенных в составе ТКО пластиков.
Целью изобретения является возможность переработки сортированных ТКО, АПК, изношенных шин и каучуков в высокоэнергетический композит - твердое топливо с повышенными значениями теплового эффекта сгорания, а также с повышенными плотностью, гидрофобностью и прочностью, а также снижения экологической нагрузки вследствие уменьшения количества ТКО на полигонах.
Поставленная цель достигается тем, что предложенным составом для получения формованных топливных изделий, содержащих высокодисперсные компоненты, и связующее, отличающимся тем, что высокодисперсные компоненты являются смесью сортированных твердых отходов, содержащей многофракционную по размерам частиц смесь измельченной древесины и лигноцеллюлозных отходов АПК до 35-50% масс, и сортированных пластиков, а связующее - компатибилизатор, представляющий собой термоэластопласт полиолефинового типа в виде гранулята, либо порошкообразный термоэластопласт стирольного типа. Поставленная цель достигается также предложенным составом для получения формованных топливных изделий, содержащих высокодисперсные компоненты, и связующее, отличающимся тем, что высокодисперсные компоненты представляют собой смесь гранулятов из сортированных пластиков и нанопорошка резины, связующее - компатибилизатор представляющий собой термоэластопласт полиолефинового типа в виде гранулята, либо порошкообразный термоэластопласт стирольного типа и измельченной целлюлозы.
Поставленная цель достигается предложенным составом для получения формованных топливных изделий, содержащих высокодисперсные компоненты, и связующее, отличающийся тем, что высокодисперсные компоненты представляют собой смесь гранулятов из сортированных пластиков, каучука синтетического и нанопорошка резины, связующее - компатибилизатор представляющий собой термоэластопласт полиолефинового типа в виде гранулята либо порошкообразный термоэластопласт стирольного типа и измельченные целлюлозные материалы.
Смесь сортированных твердых отходов содержит многофракционную по размерам частиц измельченную древесину, лигноцеллюлозные отходы АПК, бумажную, картонную упаковку и полимерные пластики (полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, кауучук, полистирол из сортированных ТКО.
Состав также содержит древесный уголь и/или нанопорошок девулканизированный резиновый, полученный путем дросселирования изношенных шин
Смесь измельченных лигноцеллюлозных отходов ТКО (мелкие фракции крупногабаритного деревянного мусора, деревянной и бумажной тары и упаковки с исходной влажностью менее 6% мас., с зольностью 0,7% мас. и значением насыпной плотности 270 кг/куб.м.
Грануляты из сортированных пластиков представляют полипропилен - ПП втор., либо полиэтилен низкого давления- ПЭНД втор., либо смесь ПП втор. и ПЭНД втор. при соотношении ПП и ПЭНД 25/75 по массе.
Наноразмерный порошок резины (активный порошок дисперсно-девулканизированной резины шинной) с минимальными размерами частиц от 10 μ и до 600 μ (после просеивания (ВМ1) 1 до 8 μ в количестве от 5% масс., максимальной влажностью 4-5% при соотношении по массе 50-60:40-50.
Связующее - компатибилизатор представляет собой термоэластопласт полиолефинового типа Solumer в виде гранул, либо порошкообразный термоэластопласт стирольного типа ДСТ-30-1Л количестве 5% масс. от общего количества смеси.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами, которые не ограничивают притязания
Пример 1
Смесь 50% масс. измельченных лигноцеллюлозных отходов ТКО (мелкие фракции крупногабаритного деревянного мусора, деревянной и бумажной тары и упаковки с исходной влажностью менее 6% мас., с зольностью 0,7% мас. и значением насыпной плотности 270 кг/куб.м и 45% масс. гранулятов из сортированных пластиков (полипропилена- ПП втор., либо полиэтилена низкого давления - ПЭНД втор., либо 45% масс. смеси ПП втор. и ПЭНД втор. при соотношении ПП и ПЭНД 25/75 по массе) и наноразмерного порошка резины АПДДРш (активный порошок дисперсно-девулканизированной резины шинной) с минимальными размерами частиц от 10 μm и до 600 μm (после просеивания (ВМ1) от 1 до 8 μm в количестве от 5% масс., максимальной влажностью 4-5% при соотношении по массе 50-60:40-50 в 95% масс. смешивали с предварительно подготовленными в смесителе марки 5% масс. связующего - компатибилизатора, представляющего собой термоэластопласт полиолефинового типа Solumer, либо термоэластопласт стирольного типа ДСТ-30-1Л количестве 5% масс. от общего количества смеси. После перемешивания опилок, измельченных бумаги и хлопчатобумажной ткани с нанопорошком резины и введением связующего - компатибилизатора состав экструдировали в виде 2D или 3D изделий. Использование добавок пластиков и АПДДРш в сочетании с применением в качестве связующего - термоэластопластов полиолефинового типа Solumer, либо стирольного типа ДСТ-30-1Л привело к увеличению теплового эффекта сгорания на 75% до 45 Мдж/кг по сравнению с древесными (18 МДж/кг), снижению крошимости, гидрофобизации изделий твердого топлива.
Пример 2
Смесь 80% масс. пластиковых отходов ТКО, а именно гранулятов из сортированных пластиков (полипропилена - ПП втор., либо полиэтилена низкого давления - ПЭНД втор., либо смеси ПП втор. и ПЭНД втор. при соотношении полиолефинов 75/25 по массе) и 11% масс. нанопорошка резины (активный порошок дисперсно-девулканизированной резины шинной АПДДРш) с минимальными размерами частиц от 10 μm и до 600 μm (после просеивания 1 до 8 μm в количестве от 5% до 75% по массе), максимальной влажностью 4 - 5% при соотношении по массе смешивали с предварительно подготовленными в смесителе 5% масс. связующего - компатибилизатора представляющего собой термоэластопласт полиолефинового типа Solumer, либо стирольного типа ДСТ-30-1Л количестве 5% масс. от общего количества смеси и 4% масс. измельченной целлюлозы. После перемешивания опилок, измельченных бумаги и хлопчатобумажной ткани с нанопорошком резины и введением связующего - компатибилизатора состав экструдировали в виде гранул или пленок типа 2D или 3D изделий. Использование добавок пластиков и АПДДРш в сочетании с применением в качестве связующего - термоэластопластов полиолефинового типа Solumer, либо стирольного типа ДСТ-30-1Л привело к увеличению теплового эффекта сгорания на 20% по сравнению с ПП втор., повышению прочности, плотности, гидрофобизации изделий твердого топлива.
Пример 3
Смесь 40% масс. пластиковых отходов ТКО, а именно гранулятов из сортированных пластиков (полипропилена - ПП втор., либо полиэтилена низкого давления - ПЭНД втор., либо смеси ПП втор. и ПЭНД втор. при соотношении полиолефинов 75/25 по массе) и 20% масс. каучука синтетического (СКИ, СКДМ, СКЭПТ, БНКС-28АМН) и 30% масс. нанопорошка резины (активный порошок дисперсно-девулканизированной резины шинной, АПДДРш) с минимальными размерами частиц от 10 μm и до 600 μm (после просеивания 1 до 8 μm), максимальной влажностью 4-5% смешивали с предварительно подготовленными в смесителе 5% масс. связующего - компатибилизатора, представляющего собой термоэластопластполиолефинового типа Solumer, либо стирольного типа ДСТ-30-1Л количестве 5% масс. от общего количества смеси и 5% масс. измельченных целлюлозных материалов (упаковка Тетра Пак, текстиль). После перемешивания отходов пластиков, измельченных бумаги и хлопчатобумажной ткани с нанопорошком резины (АПДДРш) и введением связующего - компатибилизатора состав экструдировали в виде гранул или пленок типа 2D или 3D изделий. Использование добавок пластиков и АПДДРш в сочетании с применением в качестве связующего - термоэластопластов полиолефинового типа Solumer, либо стирольного типа ДСТ-30-1Л и введение каучуков различной химической природы привело к увеличению теплового эффекта сгорания на 20% по сравнению с ПП втор., повышению прочности, плотности, гидрофобизации изделий твердого топлива.
Примеры определения элементного состава компонентов и смесей и значений теплоты сгорания (калориметрическим методом) указаны в таблице 1.
Сравнительные данные по экспериментальным данным - значениям теплоты сгорания указаны в таблице 2.
Основным достигаемым техническим результатом является переработка сортированных ТКО, АПК, изношенных шин и каучуков в высокоэнергетический композит - твердое топливо с повышенными значениями теплового эффекта сгорания (45-50 МДж/кг), а также с повышенными плотностью, гидрофобностью и прочностью, а также снижение экологической нагрузки за счет использования отходов.