Способ получения топливных брикетов

 

Использование: в качестве средства для растопки дров и угля в мангалах и каминах, для обогрева и приготовления пищи. Сущность изобретения: способ получения топливных брикетов включает смешение измельченных древесных отходов с раствором связующего на основе нитроцеллюлозы-отработанного пороха в органическом растворителе при количестве пороха 10 - 50 мас.% от массы древесных отходов и массовом соотношении пороха и растворителя от 1:10 до 1: 5, отгонку из смеси растворителя и последующее прессование смеси в матрице при 18 - 28^oС и 40 - 100 МПа или шнек-прессе при 85 - 95^oС и 10 - 50 МПа. Отгонку растворителя ведут нагревом смеси до 60^oС или перемешиванием смеси с 4 - 5-кратным объемом воды при 85 - 95^oС. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к производству топливных брикетов для промышленных и бытовых целей из отходов деревообрабатывающей промышленности и нитроцеллюлозных порохов с истекшими сроками хранения.

Известен состав топливных брикетов (а.с.СССР N 1505961), содержащий активированный уголь, соли натрия или калия, подсолнечную лузгу и до 67% древесных отходов. Брикеты получают путем дозирования, смешивания и прессования в пресс-форме при давлении 1000 кг/см² при 250^оС. Данный состав характеризуется теплотой сгорания, близкой к древесине, прочностью на сжатие порядка 140 кг/см² и температурой воспламенения, характерной для древесины (250-300^оС).

Способ получения брикетов данного состава, во-первых, требует высоких температур, приводящих к воспламенению пороха, во-вторых, не предусматривает утилизацию пороха и, наконец, полученные брикеты имеют воспламеняемость, характерную для дров и невысокую механическую прочность.

Прототипом заявляемого способа является известный способ по заявке Франции N 2514024, согласно которой топливные брикеты получают смешением древесных отходов (опилок) с раствором связующего в органическом растворителе в количестве 9,5-13 мас. и последующее прессование брикетов из смеси.

В качестве связующего при формовании брикетов применяют нитроцеллюлозу и/или ацетат целлюлозы.

Согласно предлагаемому способу в качестве связующего предлагается использовать порох с истекшими сроками годности. В настоящее время такие пороха, имеющиеся в воинских частях, подлежат уничтожению, что приводит к нарушению экологического баланса окружающей среды и требует значительных материальных затрат. Пороха такого типа представляют собой твердые системы, состоящие из нитратов целлюлозы (обычно коллоксилина) до 98% пластифицированных жидкими нитроэфирами (нитроглицерином, диэтиленгликольдинитратом или их смесью). В состав порохов входят стабилизаторы, катализаторы и технологические добавки.

Использование порохов в качестве компонентов топливных брикетов решает проблему их утилизации и улучшает характеристики самих брикетов, в частности, повышает их механическую прочность, снижает температуры воспламенения и степень водопоглощения, поскольку, будучи термопластичным материалом, порох выполняет роль связующего, обеспечивающего прочность и влагозащищенность брикетов. Основные характеристики пороха: плотность 1,58-1,65 г/cм³; температура размягчения 40-60^оС; температура воспламенения 160-190^оС. Порох растворяется в ацетоне, камфоре, атилацетате.

Качественный и количественный состав пороха, отработанного практически, не отличается от стандартного и, считается подлежащим уничтожению лишь по техническим условиям, принятым в отрасли. Порох выпускается в виде стержней диаметром 4-5 мм и длиной 300-400 мм.

Согласно предлагаемому способу раствор пороха наносят на поверхность древесных отходов путем перемешивания, сушат и брикетируют полученную смесь. В качестве древесных отходов используют отходы смешанных пород от лесопильных рам, многопильных обрезных станков. Размеры древесных отходов составляют весь класс отходов менее 5 мм с влажностью не более 12% В качестве растворителя используют ацетон или этилацетат, который берут в соотношении пороха и растворителя от 1:10 до 1:5. Количество пороха берут таким, чтобы оно составляло в будущей смеси с древесными отходами 10-50 мас. (от 90-50 мас. древесных отходов). Древесные отходы помещают в смеситель, заливают растворитель с кусочками пороха и ведут перемешивание в течение 1,0-1,5 ч до полного растворения пороха и осаждения его на древесные частицы. Затем полученную смесь выгружают, высушивают при 60^оС в течение 30-50 мин, прессуют в пресс-формах либо прессованием продавливанием.

П р и м е р 1. Подготавливают дозированием 10 г пороха, 100 г ацетона и 90 г древесных отходов. Приготовленные компоненты помещают в смеситель и перемешивают в течение 1 ч при скорости вращения перемешивающего органа 50 об/мин. После перемешивания смесь отбрасывают на сито и производят ее сушку при 60^оС, исключающей возможность загорания паров растворителя в течение 30-50 мин. Затем смесь помещают в пресс-форму диаметром 50 мм и прессуют при давлении от 40 МПа (при размере древесных частиц менее 1 мм) до 100 МПа (при размере древесных частиц свыше 4 мм) и температуре 23 ± 5^оС. В результате получают топливный брикет диаметром 50 мм и высотой 60 мм. При прессовании продавливанием в шнек-прессах процесс ведут при 90 ± 5^оС и давлениях 10-50 МПа. Брикет способен возгораться при 190-220^оС(от спички). Длительность горения составляет 20 мин. Теплотворная способность брикета составляет 4300-4600 ккал/кг; водопоглощение 1-2% меха- ническая прочность при сжатии 20-50 МПа.

Приведенный пример характеризует способ получения одного брикета указанных размеров. Для массового производства компоненты берут в тех же пропорциях, зависящих от объемов смесителей и потребных размеров брикетов.

П р и м е р 2. Подготавливают дозированием 50 г пороха, 50 г ацетона и 50 г древесных отходов. Перемешивание, сушку и прессование ведут как в примере 1. В отличие от примера 1 длительность горения составляет 5 мин при теплотворной способности брикета 4700-4900 ккал/кг.

Указанные режимы прессования обусловлены следующим. Изменение пределов в сторону уменьшения ведет к снижению прочности брикетов и крошению при транспортировке, а в сторону увеличения нецелесообразно из-за роста энергетических затрат. Точечные значения режимов прессования зависят от характеристик опилок, в частности от их линейных размеров и подбираются опытным путем. Следует отметить, что весь указанный диапазон давлений обеспечивает приемлемое качество брикетов, а конкретное значение давления зависит от возможностей имеющегося прессового оборудования у изготовления.

П р и м е р 3. Для повышения безопасности процесса перемешивания древесные отходы, порох и растворитель (этилацетат) берут в количествах, пропорциональных примеру 1, помещают в смеситель, заливают 4-5-кратным объемом воды и ведут перемешивание в указанных режимах. При этом происходит растворение пороха, затем отгонка растворителя и осаждение пороха на древесных частицах. Температуре перемешивания составляет 20-30^оС, затем 85-95^оС. Полученную смесь отбрасывают на сито, помещают в сушильную камеру с температурой 60^оС и просушивают в течение 1-1,5 ч. Последующее брикетирование ведут, как в примере 1. Данный способ перемешивания исключает возможность загорания смеси вследствие саморазогрева массы и искрения. Характеристики получаемых брикетов не отличаются от выполненных согласно примеру 1.

Сушка может производиться и при комнатной температуре, но это потребует значительных затрат времени. Поэтому сушка ведется при 60^оС, что ускоряет процесс и в то же время не ведет к загоранию паров растворителя.

При использовании в качестве растворителя этилацетата его отгонку можно вести с добавлением 4-5-кратного объема воды, что, во-первых, повышает безопасность перемешивания и, во-вторых, ведет к осаждению пороха на древесных частицах. Наличие воды в смеси дает возможность повысить температуру перемешивания до 85-95^оС, что позволяет ускорить процесс растворения пороха в 2-3 раза.

Массовое соотношение пороха и растворителя выбирается таким образом, чтобы обеспечить, с одной стороны, полное растворение пороха и, с другой стороны, не допустить излишнего расхода растворителя.

Предлагаемый способ дает возможность утилизировать пороха, подлежащие уничтожению, способствуя тем самым защите окружающей среды, и позволяют получить брикеты с повышенной водостойкостью и механической прочностью, низкой температурой воспламенения. Брикеты могут быть использованы в качестве средства для растопки дров и угля, для сжигания в мангалах и каминах, для обогрева и приготовления пищи.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ, включающий смешение измельченных древесных отходов с равенством связующего на основе нитроцеллюлозы в органическом растворителе и прессование брикетов из смеси, отличающийся тем, что в качестве связующего используют отработанный порох в количестве 10 - 50% от массы древесных отходов при массовом соотношении пороха и растворителя 1 : 10 - 1 : 5, перед прессованием из смеси отгоняют растворитель и прессование ведут в матрице при 18 - 28^oС и 40 - 100 МПа или в шнек-прессе при 85 - 95^oС и 10 - 50 МПа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отгонку растворителя ведут нагревом смеси до 60^oС или перемешиванием смеси с 4 - 5-кратным объемом воды при 85 - 95^oС.