Способ получения буроугольных брикетов

 

Применение: углеобогатительные и брикетные фабрики, выпускающие буроугольные брикеты для коммунально-бытовых нужд. Сущность изобретения:на бурый уголь фракции до 5 мм при перемешивании в течение 1 мин распыляют органическую модифицирующую добавку-алифатический амин в количестве 0,5 - 1,5% от массы угля, к обработанному углю добавляют при перемешивании (при 170 - 90°С в течение 8-10 мин) битуминозное связующее, нагретое выше температуры размягчения, в количестве 5 - 7 мас.%, прессуют нагретую до 60 - 80°С смесь при 20 - 25 МПа в течение 2-3 мин и охлаждают брикеты до 30 - 40°С в течение 10-15 мин; в качестве битуминозного связующего используют битумы плотностью 900 - 930 кг/м3, температурой размягчения 65 - 80°С и временем отверждения не более 2-3 мин. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (14) (я)ю С 10 1 5/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (5.,() ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803384/04 (22) 25.12.89 (46) 30.09.92. Бюл. № 36 (71) Институт технической теплофизики АН

УССР (72) А.Н.Кашурин, Т.С,Удодова, А.С.Джаманбаев и Ж.Т.Текенов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1452841, кл. С 10 .5/16, 1985.

Патент США 41992652, кл, С 10 1 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹703564,,кл. С 101 5/10, 1962. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУРОУГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ (57) Применение: углеобогатительные и брикетные фабрики, выпускающие буроугольные брикеты для коммунально-бытовых

Изобретение относится к области брикетирования со связующими углей, преимущественно неплотных бурых углей мелкого класса, и может быть использовано на углеобогатительных и брикетных фабриках, выпускающих брикеты для коммунально-бытовых нужд.

Известен способ получения брикетированного угля, включающий нанесение на уголь фракции до 6 мм раствора сульфиднодрожжевой бражки в количестве 2,4-5,6% об общей массы угля, смешение другой части угля с горячим связующим — нефтебитумом в количестве 1,2 — 4,2% от общей массы угля, прессование слоистого брикета при давлении 20 МПа, который обеспечивает снижение влагоемкости и увеличение прочности нужд. Сущность изобретения:на бурый уголь фракции до 5 мм при перемешивании в течение 1 мин распыляют органическую модифицирующую добавку — алифатический амин в количестве 0,5 — 1,5% от массы угля, к обработанному углю добавляют при перемешивании (при 170 — 90 С в течение 8 — 10 мин) битуминозное связующее, нагретое выше температуры размягчения, в количестве 5 — 7 мас.%, прессуют нагретую до 60—

80 С смесь при 20 — 25 МПа в течение 2 — 3 мин и охлаждают брикеты до 30 — 40 С в течение 10 — 15 мин в качестве битуминозного связующего используют битумы плотностью 900 — 930 кг/мз, температурой размягчения 65 — 80 С и временем отверждения не более 2 — 3 мин.3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1 брикетов. По данному способу формируется двухслойный брикет из двух отдельно. приготовленных порций, которые подаются в неодинаковом соотношении.

Недостатком известного способа является растрескивание брикетов из-за послойного и неравномерного размещения связующих, что влияет на структуру и плотность брикета, Поэтапный ввод отдельно шихты с нефтебитумным связующим и шихты с сульфидно-дрожжевой бражкой на границе раздела поверхности не обеспечивает в полной мере достаточно прочных когезионно-адгезионных взаимодействий и при испытании таких брикетов на прочность они послойно разрушаются. Механическая

55 прочность брикетов на сжатие не превышает 7,3 МПа.

Известно также нанесение на уголь раствора неорганической добавки, например гидроксидов кальция, бария до 5 мас.% перед введением связующего типа лигносульфоната, нефтяных остатков, отходов бумажного производства с последующим брикетированием смеси, что обеспечивает получение транспортабельного брикетированного угля, хорошо хранящегося, с пониженным выделением окиси серы в процессе горения в топках.

Однако при таком способе брикетирования требуется большой расход неорганической добавки на предварительную обработку угольной поверхности и связующего.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ брикетирования бурых углей, включающий обработку горячей шихты бурого угля фракции до 6 мм модификатором-нефтебитумом распылением в количестве до 1,5 — 2,5 мас,% при перемешивании шихты, последующее добавление связующего — лигносульфоната (сульфидно-дрожжевой бражки) в количестве б — 7 мас.%, прессование брикетов и охлаждение.

Известный способ брикетирования с бинарным связующим позволяет повысить механическую прочность, термо- и влагоустойчивость брикетов, однако это повышение незначительное. Зто объясняется недостаточной схватывающей способностью связующего с угольными частицами и их слабым аутогезионным взаимодействием, К тому же такая последовательность подачи в угольную шихту нефтесвязующего, а затем лигносульфоната приводит к двухслойному расположению и расслаиванию связующих на поверхности угля, что тоже является причиной снижения прочности получаемых брикетов. При таком способе компоновки образуется структурный каркас брикета в основном с помощью связующих, расположенных снаружи, за счет только лигносульфоната, который способствует проникновению влаги в поры и трещины брикета, и брикеты становятся влагоемкими. Ввод нефтебитумного модификатора на первом этапе способствует образованию первичного внутреннего слоя, который слабо участвует в склеивании угольных частиц при последующем добавлении связующего — лигносульфоната, вследствие чего прочность брикетов по такому способу оказывается невысокой.

Цель изобретения — повышение прочности, термо- и влагоустойчивости брикетов.

Для достижения поставленной цели в качестве модифицирующей добавки используют алифатический амин в количестве 0,5—

1,5% от массы угля, в качестве связующего — нагретое выше температуры размягчения битуминозное связующее, прессование нагретой до 60 — 80 С смеси ведут при 20 — 25

МПа в течение 2 — 3 мин и охлаждение брикетов до 30 — 40 С в течение 10 — 15 мин, Перемешивание нагретого бурого угля с алифатическим амином ведут в течение 1 мин, В качестве битуминозного связующего используют битумы с плотностью 900 — 930 кгlм, температурой размягчения 65 — 80 С и временем отверждения не менее 2-3 мин в количестве 5 — 7 мас.%. Перемешивание . битума с обработанным бурым углем ведут при 70 — 90 С в течение 8 — 10 мин.

Использование в качестве модифицирующей добавки алифатического амина в количестве 0,5 — 1,5 от массы угля позволяет стабилизировать угольную поверхность и способствует образованию пленки, придает угольным частицам активные центры с улучшенными адгезионными свойствами для lloследующего введения связующего, что приводит к уменьшению влаги и повышению прочности брикетов.

Алифатический амин оказывает влияние на процесс дальнейшего брикетирования, т.к. от его количества при предварительной обработке зависит характер и тип укладки макромолекул в конденсированной фазе связующего, что способствует целенаправленному регулированию процесса структурообразования в самой шихте и при формировании брикета.

Введение нагретого выше температуры размягчения битуминозного связующего в количестве 5 — 7 мас,% способствует быстрому и эффективному склеиванию и слипанию частиц угля, а при прессовании и охлаждении — полному их упрочнению за счет перехода структурного каркаса брикета из размягченного состояния в более твердый каркас брикета, Максимальные когезионные взаимодействия в угольной шихте обеспечиваются посредством образованля тонких оболочек битуминозного связующего вокруг частиц угля, прошедших предварительную обработку. Плотность этих оболочек зависит от удельной плотности используемого связующего. В качестве битуминозного связующего использован битум с плотностью 900 — 930 кг/м, темпез ратурой размягчения 65 — 80 С и временем отверждения не более 2 -3 мин, Температура размягчения битуминозного связующего

65 — 80 С выполняет основную функцию при

1765170

55 схватывании и затвердевании частиц угля со связующим, не допускает самовозгорания и не превышает температуру разложения. Время отверждения не более 2 — 3 мин установлено опытным путем и ограничено формированием и упрочнением структурного каркаса. Перемешивание нагретого бурого угля с модифицирующей добавкой— алифатическим амином в течение 1 мин ограничено тем, что в течение этого времени достигается предварительная обработка нагретого бурого угля и максимальный эффект модификации угольной шихты. При дальнейшем перемешивании (более 1 минуты) эффект модификации снижается за счет разрушения модифицирующей (обработанной) поверхности. К тому же длительное перемешивание нежелательно по причине перегрева угольной шихты, его самовозгорания и частичного разрушения структуры угля. После такого смешения при последующем добавлении к обработанному углю органического связующего вполне обеспечивается максимальный эффект

"схватывания" связующего с обработанной угольной поверхностью.

Перемешивание битума с обработанным бурым углем ведут при оптималь;. ой температуре нагрева 70 — 90 С, когда наиболее эффективно выражены когезионноаутогезио ные взаимодействия угольных частиц между собой и с битуминозным связующим и время оптимального перемешивания 8 — 10 мин установлено опытным путем, При этих условиях были исключены отрицательные воздействия на подготовку шихты к брикетированию. Режимы прессования выбраны оптимальными на основании геометрических размеров получаемых брикетов, плотности упаковки частиц и структурного каркаса брикета, Охлаждение брикетов до температуры

30 — 40 С проводится встречным потоком воздуха в течение 10 — 15 мин. В течение этого времени брикеты охлаждаются до указанной выше температуры, Предлагаемый способ брикетирования бурых углей осуществляется следующим образом.

Бурый уголь фракции до 5 мм подается в сушилку на подсушку до влажности 2-4%, затем на предварительную обработку в паровой смеситель, куда помещают модифицирующую добавку — алифатический амин в количестве 0,5 — 1,5 от массы угля в распыленном виде. Перемешивание нагретого бурого угля с алифатическим амином ведут втечение 1 мин, затем вводится в распыленном виде нагретое до температуры размягчения 65 — 80 С битуминозное связующее

35 — битум плотностью 900 — 930 кг/м и временем отверждения не более 2 — 3 мин в количестве 5 — 7 мас., Повторно смешивают обработанный бурый уголь с битумом при 70- 90 С в течение 8- 10 мин. Нагретая до температуры 60 — 80 С смесь подается в пресс-форму и прессуется поддавлением 20 — 25 МПа в течение 2 — 3 мин, после чего брикеты поступают на транспортер, где охлаждаются встречным потоком воздуха до

30 — 40 С в течение 10 — 15 мин и направляются на складирование.

Брикетирование бурого угля по предложенному способу с использованием в качестве модификатора алифатического амина, а в качестве связующего — нагретого битума существенно повышает прилипание частиц угля в нагретом состоянии, что позволяет получать механически прочные, термовлагоустойчивые брикеты.

fl р и м е р 1. Брали Агулакский бурый уголь марки Б-3 с дисперсным составом: до

0,5 мм — 15%; 0 5 — 1 мм — 20% 1 — 2 мм—

18 ; 2 — 3 мм — 22%; 3 — 5 мм — 25

Влажность угля перед предварительной обработкой составляла 3%, зольность — 18

Угольную мелочь фракции до 5 мм, нагретую в паровом смесителе до 65 С, предварительно обрабатывали распыленным модификатором — алифатическим амином (жидкий реагент марки БП-3), который брали в количестве 05 от общей массы угля.

Нагретую шихту с модификатором перемешивали в течение 1 мин, после всего вводили в распыленном виде связующее (битум), нагретое до температуры размягчения 65 С.

Битум брали с удельной плотностью 900 (930) кг/м и температурой плавления свы3 ше 100 С в количестве 7% от общей массы шихты, Время отверждения связующего при слипании угольных частиц не превышало 3 мин, что технологически обеспечивало достаточные адгезионно-когезионные взаимодействия. Шихту повторно смешивали в паровом смесителе со связующим в течение

8 мин при 70 С и подавали на прассование в пресс-форму в нагретом состоянии. Шихту прессовали на гидравлическом прессе под давлением 25 Mlle при 60 С в течение 2 мин.

Полученные брикеты цилиндрической формы размером Н х D =25 х35мм(30х35мм) в дальнейшем охлаждали до 30 С обдуваемым потоком увлажненного воздуха в течение 10 мин и затем выгружали. Показатели качества брикетов даны в таблице.

Пример 2. Брали Агулакский бурый уголь фракции до 5 мм с влажностью 4% и зольностью 21%. Нагретую в паровом смесителе до 65 С угольную мелочь фракции до

1765170

5 мм предварительно обрабатывали распыленным модификатором — алифатическим амином, который брали в количестве 1,5% от общей массы угля, Шихту перемешивали с модификатором в течение 1 мин и добавляли в распыленном виде связующее (битум), нагретое до тЕмпературы размягчения

80 С, в количестве 5% от общей массы угля.

Удельная плотность связующего битума перед нагревом составляла 930 кг/м, температура плавления — свыше 100 С. Время отверждения при связывании (склеивании) угольной шихты со связующим не превышало 3 мин, Повторно смешивали в паровом смесителе угольную шихту со связующим— размягченным битумом в течение 10 мин при температуре 90 С и подавали на прессформу в нагретом состоянии, где шихту прессовали под давлением 20 Mila при 80 С в течение 3 мин. Полученные брикеты размером Н х D = 30 х 35 мм охлаждали до 40 С увлажненным воздухом в течение 15 мин и выгружали. Показатели качества брикетов даны в таблице.

Предложенный способ получения буроугольных брикетов из бурых углей мелкого класса обладает рядом преимуществ; высокой технологичностью, обеспечивает получение прочных, термо- и влагоустойчивых брикетов, исключает их самовозгораемость, термическое разложение и водорастворимасть, Уменьшается ввод доступных, дешевых и нетоксичных модифицирующих добавок, при оптимальном сочетании которых со связующим исключается смерзаемость. Используя битуминозные связующие с модифицирующей добавкой — алифатическим амином можно сохранить структурный каркас брикета, соединяя угольные частицы в битумоугольную связь, структура которой остается прочной даже в процессе горения брикета, Расщепления и распада брикета не наблюдается при горении и сгорают такие брикеты при температуре ниже воспламенения угля. Таким образом обеспечивается коксовая сетка, не допускающая распада

5 брикета в топке.

Формула изобретения

1. Способ получения буроугольных бри10 кетов, включающий обработку нагретого бурого угля фракции до 5 мм распылением органической модифицирующей добавки при перемешивании бурого угля, добавление к обработанному угля органического

15 связующего при перемешивании, последующее прессование и охлаждение брикетов, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, термо- и влагоустойчивости брикетов, в качестве модифицирую20 щей добавки используют алифатический амин в количестве 0,5 — 1,5% от массы угля. в качестве связующего - нагретое выше температуры размягчения битуминозное связующее, прессование нагретой до 60—

25 80 С смеси ведут при 20 — 25 МПа в течение 2 — 3 мин и охлаждение брикетов до 30 — 40 С в течение 10 — 15 мин. . 2, Способ по п,1, р т л и ч а ю щ и йс я тем, что перемешивание нагретого

30 бурого угля с алифатическим аминам ведут в течение 1 мин.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве битуминозного связующего используют битумы. плотно36 стью 900 — 930 кг/м, температурой разз мягчения 65 — 80 С и временем отверждения не более 2 — 3 мин, в коли честве 5 — 7 мас.%.

4. Способ попп.1 и3, отл ича ю щи й40 с я тем, что перемешивание битума с обработанным бурым углем ведут при 70—

90 С в течение 8 — 10 мин.

1765170

Анализ качественных показателей брикетов, полученных по известному и предлагаемому способу

Расход,Ф

Водоустойчивость брикетов

Температу« ра смеше-, . ния, С

Иех.прочн.

Уголь, способ

Связующего

Иодификатора

СбрасываИстиСжатие, ИПа рание, ь

Остат. Влаго" прочн, поглощ, У1 М 2 ние, После 2-х часового пре.бывания в воде, 3,0 8,0

До 9,0 94,8

До 9,0 92,0

80,0 100

87 ° 5 100

80, 70

2,97 3,5

0,95 1,5

21 5

21 5

2,0

9,0

Предлагаемый

0,20 38,0

0,25 37,8

45

Редактор Т.Горячева

Заказ3353 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Влажностьь угля начы/ после сушки

w /w, Известный

Сулюктинский 17>9

КызылКийский

Агулакский (пример 1) 11,0/3 (пример 2) 13,0/4

2,0 7,0 80,0 70 До 9,0 99,0 97,5 100

0>5 7>0 65 7 70 18-28,0 99,5 98,1 100

1,5 5,0 65 90,0 15-25,0 99,3 98,0 100

Составитель Т.Удодова

Техред М,Моргентал Корректор Л.Лукач

Термоустойчивость брикетов, кгм