Способ получения угольных брикетов

 

Применение: для получения топливных брикетов и брикетов для коксования. Сущность изобретения: способ включает нагрев битуминозного связующего, вспенивание его, осуществляемое смешением нагретого связующего с водой в течение 3 - 9 с., смешение вспененого связующего с измельченным углем и последующее брикетирование смеси. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии брикетирования угля и других углеродистых материалов и может быть использовано при получении брикетов для коксования и топливных брикетов.

Известен способ получения брикетов, включающий предварительное нагревание паром влажного угля выше температуры размягчения связующего так, чтобы в конце нагревания в нем все еще присутствовала влага, предварительное нагревание связующего (до температуры на 80-130^оС выше температуры размягчения), смешивание угля и связующего, нагретых до указанных температур и брикетирование /1/. В результате испарения влаги с поверхности угольных частиц при контакте угля и связующего происходит вспенивание последнего, вследствие чего достигается некоторое снижение его расхода.

Однако известный способ позволяет снизить расход связующего лишь до 6-8% . Дальнейшее снижение расхода связующего не представляется возможным, вследствие недостаточно эффективного вспенивания связующего, обусловленного неуправляемостью процессом вспенивания, быстрым охлаждением связующего при контакте с большей массой угля, испарением влаги при предварительном нагреве угля, разрушения уже образовавшейся пены.

Недостатком известного способа является также ограниченное его применение - возможность использования только высоковлажных углей, в основном бурых.

Известен способ получения брикетов, заключающийся в измельчении угля, нагревании связующего путем смешивания его с водяным паром, вызывающим эмульгирование и вспенивание связующего, добавлении эмульгированного и вспененного связующего к измельченному углю, смешивании связующего с углем и брикетировании полученной смеси /2/, который является наиболее близким техническим решением.

Однако, известный способ не позволяет существенно сократить расход связующего и увеличить прочность получаемых брикетов.

Значительному увеличению прочности брикетов препятствует недостаточное пенообразование связующего при вспенивании его водяным паром, разрушение уже образовавшейся пены продолжающимся поступлением водяного пара (необходимым для дополнительного нагрева связующего), трудность регулирования содержания конденсата в паре. Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Цель достигается за счет того, что в способе получения угольных брикетов, включающем нагрев битуминозного связующего, его вспенивание, смешение вспененного связующего с измельченным углем и последующее брикетирование смеси; вспенивание осуществляют смешением нагретого связующего с водой в течение 3-9 с.

Смешение воды с нагретым связующим вызывает интенсивное вспенивание последнего. Но процесс смешения связующего с водой требует определенного времени для достижения максимального вспенивания. На чертеже представлены зависимости кратности вспенивания (к) от продолжительности смешения воды со связующим (τ) для нефтяного связующего "Брикетин" (кривая 1), каменноугольного мягкого пека (кривая 2) и среднетемпературного каменноугольного пека (кривая 3) при количестве вводимой воды 3% и температуре нагрева указанных связующих 180, 165 и 250^оС соответственно. Приведенные данные показывают, что смешение воды со связующим на протяжении 3-9 с позволяет обеспечить максимальную кратность вспенивания связующих. В результате улучшается равномерность смешивания вспененного связующего с углем и за счет этого возрастает прочность брикетов. Последнее уменьшает разрушение брикетов при транспор- тировании, что повышает выход конечного продукта (например при производстве бытовых брикетов) или улучшает качество кокса (при использовании брикетов для коксования).

П р и м е р 1 (предлагаемый способ). В качестве исходного сырья используют угольную шихту следующего марочного состава, %: Г17-19, Ж-22, К-42, К2-17, с содержанием класса 0-3 мм 80 ± 2%, влажностью - 5%, зольностью - 8,4%, выходом летучих веществ - 27,7%.

В качестве связующих используют: стабилизированный окислением остаток пропановой деасфальтизации гудрона - "Брикетин" с температурой размягчения 45^оС, плотностью 1,1 г/см³; каменноугольный мягкий пек с температурой размягчения 38^оС, плотностью 1,18 г/см³ и среднетемпературный каменноугольный пек с температурой размягчения 82^оС, плотностью 1,28 г/см³.

970 г угольной шихты загружают в двухвальный горизонтальный смеситель периодического действия и производят перемешивание и нагрев до 60^оС (для "Брикетина" и мягкого пека) и 90^оС (для среднетемпературного пека). Одновременно 30 г связующего нагревают до 180, 165, 250^оС (для "Брикетина", мягкого и среднетемпературного пека соответственно), затем добавляют в нагретое связующее 0,9 мл (3 мас.%) воды и перемешивают в течение 3-9 с, в результате связующее вспенивается. При достижении максимального объема пены (измеряется в ходе опыта) вспененное связующее добавляют к нагретой угольной шихте, и смесь перемешивают 3 мин.

Подготовленную таким образом смесь прессуют на гидравлическом прессе под давлением 20 МПа. Полученные брикеты (форма-цилиндрическая, масса 100 г, площадь поперечного сечения 19,6 см², кажущийся удельный вес 1,19-1,22 г/см³, влажность 3,0-3,5%, влагопоглощение 2,2-2,5%, теплотворная способность на горячую массу 7400-7870 ккал/кг) подвергают испытаниям на сжатие и сбрасывание. Результаты определений кратности вспенивания связующего и испытания прочности брикетов приведены в таблице.

П р и м е р 2 (известный способ). 970 г угольной шихты загружают в смеситель и производят перемешивание и нагрев до 60^оС (для "Брикетина" и мягкого пека) и 90^оС (для среднетемпературного пека). Одновременно 30 г связующего нагревают до вязкотекучего состояния (80^оС), после чего начинают пропускать через связующее пар с температурой 200^оС и расходом 1,2 л/мин. Через 10 мин температура связующего поднимается до 115-125^оС и начинается слабое вспенивание связующего, после чего температура связующего поднимается очень медленно, а кратность пены не увеличивается (1,5-2,5). Еще через 10 мин связующее добавляют к нагретой угольной шихте и смесь перемешивают 3 мин.

Подготовленную таким образом смесь прессуют на гидравлическом прессе под давлением 20 МПа. Полученные брикеты подвергают испытанию на сжатие и сбрасывание, результаты которого приведены в таблице.

Сопоставление представленных в таблице полученных результатов с данными по известному способу показывает, что кратность вспенивания связующих при использовании предлагаемого способа возрастают в 3,8 и более раза при продолжительности смешения с водой от 4 до 9 с для "Брикетина" (максимум при 6 с), от 3 до 9 с для мягкого пека (максимум при 4-5 с), от 3 до 7 с для среднетемпературного пека (максимум при 4 с) и прочность брикетов возрастает по сравнению с прототипом в 1,7 и более раз, что обеспечивает эффективность предложенного способа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ, включающий нагрев битуминозного связующего, его вспенивание, смешение вспененного связующего с измельченным углем и последующее брикетирование смеси, отличающийся тем, что вспенивание осуществляют смешением нагретого связующего с водой в течение 3-9 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2