Способ получения углеродсодержащих брикетов

 

Изобретение относится к технологии брикетирования углеродсодержащей мелочи и шлама, в частности к получению угольных, коксовых брикетов. Полученные брикеты могут быть использованы в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках, для коксования, а также в металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ получения углеродсодержащих брикетов, включающий смешивание измельченного углеродосодержащего материала со связующим на основе раствора таллового пока, прессование брикетов из смеси при давлении не менее 5 МПа, в качестве связующего используют не менее 0,5 мас.% 1-80%-ного раствора окисленного таллового пока в органическом растворителе или его смесь с водным раствором производного сульфокислоты, смешение ведут с одновременным удалением из смеси выделяющихся летучих веществ, после прессования брикеты выдерживают не менее 1,5 ч при температуре окружающей среды; в качестве раствора производной сульфокислоты используется раствор натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфоната, в качестве растворителя используют углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты, или их смеси с температурами кипения 30-253^oC и плавления от -130 до 6,6^oС; в качестве раствора производного сульфокислоты используют раствор натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфоната. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии брикетирования углеродсодержащей мелочи и шлама, в частности к получению угольных, коксовых брикетов. Полученные брикеты могут быть использованы в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках, для коксования, а также в металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности.

Известен способ получения топливных брикетов, включающий смешение угольной мелочи со связующими добавками лигносульфонатом и каменоугольным пеком, формование смеси в брикеты и последующую термообработку [1] Полученные по указанному способу топливные брикеты характеризуются высокой себестоимостью, а производство экологически небезопасно, т.к. каменноугольные пеки дефицитны и обладают высококанцерогенными веществами.

Известен способ получения брикетов, включающий смешивание измельченных древесноугольных отходов (-0,25 мм) на бегунах с водным раствором омыленного таллового пека, расход омыленного таллового пека 10% расход воды 40% от общего количества сухого вещества в смеси; смесь брикетируют при давлении 20-25 МПа в прессе в холодном состоянии, сырые брикеты подвергают сушке, после сушки брикеты могут прокаливать при 500^oС. Полученные брикеты имеют плотность 0,85 г/см³, влажность 2,6-3,1% зола 1,8-2,8% высокую прочность [2] Недостатком этого способа является то, что требуются высокие капитальные затраты, а полученные брикеты имеют высокую себестоимость за счет процесса мелкого дробления древесноугольных отходов и термообработки.

Наиболее близким является способ получения углеродсодержащих брикетов, включающий смешение измельченного углеродсодержащего материала с не менее 0,5 мас. связующего на основе водного раствора таллового пека в смеси с водным раствором производного сульфокислоты, прессование брикетов и последующую термообработку брикетов при 200-800^oC [3] Недостатком этого способа является то, что получаемые брикеты имеют высокую себестоимость за счет процесса термообработки.

Изобретение решает задачу снижения капитальных и производственных затрат на получение углеродсодержащих брикетов.

Сущность изобретения: в способе получения углеродсодержащих брикетов, включающем смешение измельченного углеродосодержащего материала со связующим на основе раствора таллового пека, прессование брикетов из смеси при давлении не менее 5 МПа, в качестве связующего используют не менее 0,5 мас. 1-80% -ного раствора окисленного таллового пека в органическом растворителе или его смесь с водным раствором производной сульфокислоты, смешение ведут с одновременным удалением из смеси выделяющихся летучих веществ, после прессования брикеты выдерживают не менее 1,5 ч при температуре окружающей среды; в качестве раствора производном сульфокислоты используется раствор натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфоната, в качестве растворителя используют углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты, или их смеси с температурами кипения 30-253^oС и плавления от -130 до 6,6^oС; в качестве раствора производного сульфокислоты используют раствор натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфоната.

Талловый пек является продуктом переработки таллового масла, которое в значительных количествах получается при производстве сульфатной бумаги (ТУ 13-0281078-84-89). Талловый пек используется в окисленном виде, который получают в процессе окисления таллового пека, например, путем барботажа воздухом, нагретым до 250^oС таллового пека (ТУ 13-0281078-220-94).

В качестве измельченного углеродсодержащего материала используют кокс, бурый и каменный уголь различных марок с размером частиц 0-6 мм.

На фиг.1 представлена технологическая схема получения углеродсодержащих брикетов, где в качестве компонентов связующего вещества используется смесь раствора окисленного таллового пека в растворителе и раствор производной сульфокислоты. Растворитель и окисленный талловый пек из емкостей 1 и 2 подается в мешалку 3. Полученная смесь из мешалки 3 и раствор производной сульфокислоты из емкости 7 подается в мешалку 4, где тщательно перемешиваются и готовое связующее подается в расходные емкости 5. Углеродсодержащий материал (УМ) со склада 9 подается механизмом подачи 10 в бункер 11, из которого питателем подается в дробилку 12, из бункера 13 УМ питателем подается в смеситель 14, куда насосом-дозатором 6 подается связующее. После перемешивания шихта поступает в пресс 15. Сформованные брикеты, проходя через разделительное устройство 16, транспортируются на склад, где в буртах 17 вылеживаются до набора достаточной прочности.

Под бурты для более интенсивного процесса испарения растворителя и набора прочности брикетов предусмотрена принудительная подача воздуха.

Выделяемые летучие вещества, образующиеся в процессах приготовления связующего, смеси (шихты), брикетирования, транспортировке на склад и вылеживания, удаляют при помощи вытяжных устройств 18.

На фиг.2 представлена технологическая схема получения углеродсодержащих брикетов, отличающаяся от фиг.1 тем, что в качестве связующего вещества используется смесь раствора окисленного таллового пека в органическом растворителе.

Пример 1. В качестве исходного сырья использована угольная мелочь марки "Т" с ситовым составом в пределах 0-6 мм и влажностью 4-5% В качестве связующего используется смесь 50%-ного раствора окисленного таллового пека в бензине марки А76 и 55-57%-ный раствор лигносульфоната (ТУ 13-0281036-029-94). Связующее приготавливается путем механического перемешивания компонентов до равномерного распределения их по объему.

Угольную мелочь перемешивают при 20^oС в течение 5 мин со связующим в лопастном смесителе. Твердая часть связующего составляет 0,5% от массы угля.

После перемешивания полученная смесь поступает на брикетирование в вальцовый пресс, где при давлении 20 МПа смесь формуется в брикеты подушкообразной формы размером 50х50х30 мм. Дальше брикеты через разделительную решетку поступают на склад, где вылеживаются в буртах при 20 ^oС 1,5 ч.

Выделяемые летучие вещества, образующиеся при испарении растворителя в процессах приготовления связующего, смеси (шихты), брикетирования, транспортировке на склад и вылеживания, удаляют при помощи вытяжных устройств.

Характеристика брикетов: плотность 1,25 г/см³; механическая прочность на сбрасывание (остаток на сите 25 мм) 75-85% выход летучих 16-18% теплота сгорания (высшая) 8300-8400 ккал/кг; зольность 18-20% (близкая к исходной), водоустойчивы (при погружении в воду на 24 ч сохраняли форму и механическую прочность).

Пример 2. В качестве исходного сырья использован бурый уголь марки Б2 с ситовым составом в пределах 0-3 мм, влажностью 14-15% зольностью 6% выход летучих веществ 44% В качестве связующего используется смесь 80%-ного раствора окисленного таллового пека в растворителе 646 (смесь эфиров, кетонов, спиртов и углеводородов) с 50%-ным раствором лигносульфоната (ТУ 13-0281036-029-94).

Угольную мелочь перемешивают при 10^oС в течение 5 мин со связующим в лопастном смесителе.

Твердая часть массы связующего составляет 5% от массы угля. После перемешивания полученная смесь (шихта) поступает на брикетирование в вальцовый пресс, где при давлении 15 МПа смесь формуется в брикеты подушкообразной формы размером 50х50х30 мм. Дальше брикеты поступают на склад, где вылеживаются в буртах при 10^oС 2,5 ч.

Выделяемые летучие вещества, образующиеся при испарении растворителя в процессах приготовления связующего, смеси (шихты), брикетирования, транспортировке на склад и вылеживания, удаляют из рабочего пространства при помощи вытяжных устройств.

Характеристика брикетов: плотность 1,18 г/см³; механическая прочность на сбрасывание (остаток на сите 25 мм) 75-85% выход летучих 45-47% теплота сгорания (высшая) 5000-5300 ккал/кг; зольность 6-8% (близкая к исходной), водоустойчивы (при погружении в воду на 24 ч сохраняли форму и механическую прочность).

Пример З. В качестве исходного сырья использована коксовая мелочь с ситовым составом в пределах 0-6 мм и влажностью 4-5% В качестве связующего вещества используется 1%-ную смесь раствора окисленного таллового пека в бензине марки А76 и 55-57%-ный раствор лигносульфоната (ТУ 13-0281036-029-94).

Коксовую мелочь перемешивают при 15^oС в течение 5 мин со связующим в лопастном смесителе.

Твердая часть связующего составляет 6% от массы коксовой мелочи.

После перемешивания полученная смесь (шихта) поступает на брикетирование в вальцовый пресс, где при давлении 35 МПа смесь формуется в брикеты подушкообразной формы размером 50х50х30 мм. Дальше брикеты поступают на склад, где вылеживаются в буртах при 15^oC 2,5 ч.

Выделяемые летучие вещества, образующиеся при испарении растворителя в процессах приготовления связующего, смеси (шихты), брикетирования, транспортировке на склад и вылеживания, удаляют при помощи вытяжных устройств.

Характеристика брикетов: плотность 1,15 г/см³; механическая прочность на сбрасывание (остаток на сите 25 мм) 90-95% выход летучих 5-8% теплота сгорания (высшая) 8100-8300 ккал/кг; зольность 12-13% (близкая к исходной), водоустойчивы (при погружении в воду на 24 ч сохраняли форму и механическую прочность).

Пример 4. В качестве исходного сырья использована угольная мелочь марки "Г" с ситовым составом в пределах 0-6 мм и влажностью 4-5% В качестве связующего используется 60%-ный раствор окисленного таллового пека в бензине марки А76.

Угольную мелочь перемешивают при 20 ^oС в течение 5 мин со связующим в лопастном смесителе.

Твердая часть связующего составляет 5% от массы угля. После перемешивания полученная смесь (шихта) поступает на брикетирование в вальцовый пресс, где при давлении 20 МПа смесь формуется в брикеты подушкообразной формы размером 50х50х30 мм. Дальше брикеты поступают на склад, где вылеживаются в буртах при 20^oС 1,5 ч.

Выделяемые летучие вещества, образующиеся при испарении растворителя в процессах приготовления связующего, смеси (шихты), брикетирования, транспортировке на склад и вылеживания, удаляют при помощи вытяжных устройств.

Характеристика брикетов: плотность 1,25 г/см³; механическая прочность на сбрасывание (остаток на сите 25 мм) 89-95% выход летучих 40-45% теплота сгорания (высшая) 8300-8400 ккал/кг; зольность 18-20% (близкая к исходной), водоустойчивы (при погружении в воду на 24 ч сохраняли форму и механическую прочность).

Пример 5. Он отличается от примеров 1-3 тем, что вместо лигносульфоната применяется натриевая соль метиленнафталинсульфокислоты.

В производственных условиях брикетирования возможно совместить операции приготовления связующего и смеси (шихты) путем введения в углеродсодержащую мелочь раствора окисленного пека и лигносульфоната с последующим тщательным перемешиванием до равномерного распределения их по объему смеси.

Таким образом реализация предложенного способа получения брикетов из углеродосодержащего материала, обеспечивает в сравнении с известным способом снижение первоначальных капитальных и производственных затрат за счет предложенного связующего раствора, что позволяет исключить термообработку при сохранении достаточно высоких качественных характеристик брикетов.

Формула изобретения

1. Способ получения углеродсодержащих брикетов, включающий смешение измельченного углеродсодержащего материала с не менее 0,5 мас. связующего на основе раствора таллового пека и прессование брикетов из смеси при давлении не менее 5 МПа, отличающийся тем, что в качестве связующего используют 1 - 80% -ный раствор окисленного таллового пека в органическом растворителе или его смесь с водным раствором производного сульфокислоты, смешение ведут с одновременным удалением из смеси выделяющихся летучих веществ и после прессования брикеты выдерживают не менее 1,5 ч при температуре окружающей среды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты, или их смеси.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве раствора производного сульфокислоты используют раствор натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфоната.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2