Состав для топливных брикетов на основе осадков городских сточных вод и способ их получения

 

Изобретение относится к производству на основе осадков городских сточных вод (ОСВ) топливных брикетов, которые могут найти применение в качестве заменителя природного твердого топлива в быту, теплоэнергетике, а также как растопочные средства для розжига. Состав для топливных брикетов включает в себя ОСВ, 0-50% целлюлозосодержащих материалов (ЦМ) и 10-40% измельченных размеров не более 3 мм нитратов целлюлозы и/или пороховую крошку. Способ получения топливных брикетов заключается в совместном перетире ОСВ и ЦМ (растительных, древесных, бумажных отходов промышленности и сельского хозяйства), механическом обезвоживании полученной гомогенной массы, ее сушке, введении в высушенную смесь ОСВ и ЦМ измельченных нитратов целлюлозы и/или пороховой крошки, прессовании топливных брикетов и их окончательной сушке до достижения брикетами постоянного веса. В качестве растворителя при прессовании используется этилацетат или спирто-эфирная смесь. Изобретение позволяет получить высококачественные топливные брикеты с улучшенными потребительскими характеристиками и одновременно решить вопросы экологии, экономии природных ресурсов, утилизации отходов. 2 с.п. ф-лы. 1 табл.

Изобретение относится к области производства на основе использования осадков городских сточных вод (ОСВ) топливных брикетов, которые могут найти применение в качестве заменителя природного твердого топлива в быту, теплоэнергетике, а также как растопочные средства для розжига.

Известны технические решения по использованию ОСВ в качестве горючего компонента топливных композиций. Рецептуры и способы топливных материалов, содержащих ОСВ, приведены, например, в патенте N 2248848 (Великобритания, МКИ C 10 L 5/46) от 22.04.92 г. (Изобретения стран мира -1993, N 9. -С.19); в патенте N 4111442 (Германия, МКИ C 10 L 5/40, 9/00) от 02.07.92 г. (Изобретения стран мира - 1993, N 10. -С. 3); в патенте N 5125931 (США, МКИ C 10 L 5/14, 5/46) от 30.06.92 г. (Изобретения стран мира - 1994, N 1. -С. 26).

Прототипом предлагаемого изобретения является патент N 5125931 (США) от 30.06.92 г. , согласно которому для получения топливного брикета смешивают уголь с твердыми осадками городских сточных вод в соотношении 0,5...2 части угля на 1 часть твердого осадка сточных вод (в пересчете на сухую массу) и полученную массу прессуют в брикеты при влажности 8...13% под давлением 70.. .351,5 кг/см2.

Целью данного изобретения является: - утилизация в составе топливной композиции нитратцеллюлозных отходов производства и порохов; - улучшение потребительских характеристик получаемых топливных брикетов.

Поставленная цель достигается тем, что состав для топливных брикетов на основе осадков городских сточных вод содержит целлюлозосодержащие материалы и измельченные до размеров не более 3 мм нитраты целлюлозы и/или пороховую крошку при следующем содержании компонентов, мас.%: Нитраты целлюлозы и/или пороховая крошка - 10-40 Целлюлозосодержащие материалы - 0-50 Осадки городских сточных вод - Остальное.

В способе получения топливных брикетов на основе осадков городских сточных вод в ОСВ вводятся целлюлозосодержащие материалы, совместно перетираются, механически обезвоживаются, сушатся и прессуются в виде топливных брикетов, а перед прессованием в высушенную смесь осадков сточных вод и целлюлозосодержащих материалов вводятся измельченные до размеров не более 3 мм нитраты целлюлозы и/или пороховая крошка в количестве 10-40% (от массы топливной смеси) и перемешиваются с высушенной смесью с использованием в качестве растворителя - этилацетата или спирто-эфирной смеси в количестве 10-30%, после прессования топливные брикеты окончательно сушат до достижения брикетами постоянного веса.

Улучшение потребительских характеристик топливных брикетов на основе осадков городских сточных вод достигается за счет использования целлюлозосодержащих материалов (ЦМ) растительного, древесного происхождения или производственных отходов деревоперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности, содержащих аналогичные отходы. Целлюлозосодержащие материалы выступают в качестве горючего наполнителя в составе топливных брикетов. Кроме того, положительный эффект данного изобретения достигается за счет введения в рецептуру топливных брикетов отходов производства нитратов целлюлозы из так называемых шламовых "прудов", отстойников, бассейнов, ловушек и/или пороховой крошки из предварительно измельченных порохов любых марок.

Поскольку порохи имеют строго регламентированный срок хранения, вопрос их утилизации является актуальным. Кроме того, на сегодняшний день актуальным остается и вопрос использования порохов, ликвидируемых по договорам сокращения и ограничения вооружений, а также некондиционных порохов, которые не удовлетворяют тем или иным требованиям.

В настоящее время порохи частично (около 10%) используются в качестве промышленных взрывчатых веществ и переделочного сырья (так называемого "мягкого брака"). Остальная масса порохов сжигается на специальных полигонах, поэтому проблема утилизации пороха является весьма актуальной.

Вместе с тем известно, что нитраты целлюлозы и порохи на их основе обладают высокой реакционной способностью и сгорают за очень короткое время с выделением большого количества тепла (900 ккал/кг), так как процесс термического разложения нитратов целлюлозы относится к самоускоренным автокаталитическим реакциям (см., например, Гиндич В.И., Забелин Л.B., Марченко Г.Н. , Производство нитратов целлюлоз. - М.: ЦНИИНТИ, 1984. - 360 с.). Введение нитратов целлюлозы и порохов в состав композиции для производства топливных брикетов позволяет рассматривать их в качестве инициатора горения, поскольку при их легкой воспламеняемости образуется большое количество летучих веществ, которые обеспечивают устойчивое зажигание и полноту сгорания топливных брикетов.

Кроме того, при сгорании порохов и нитратов целлюлозы наблюдается фактическое отсутствие золы, в связи с чем данные компоненты позволяют снизить зольность топливных брикетов.

При введении в состав топливной композиции нитратов целлюлозы или порохов также достигается высокая механическая прочность топливных брикетов, которая в 2-5 раз превышает механическую прочность торфяных брикетов (см. таблицу). Это обусловлено тем, что механическую основу порохов и нитратцеллюлозных отходов производства составляет полимер - нитрат целлюлозы (НЦ). Пластифицированные этилацетатом или спирто-эфирной смесью волокна нитратов целлюлозы при прессовании брикетов создают полимерную матрицу - своеобразный каркас, заполненный мелкодисперсными частицами осадка сточных вод и измельченными волокнами целлюлозы. Этот полимерный каркас определяет как прочностные свойства отпрессованных топливных брикетов, так и их гидрофобность.

Предлагаемый способ позволяет получить топливные брикеты, обладающие физико-механическими и теплотехническими характеристиками, представленными в таблице. При определении данных характеристик используются: ГОСТ 147-95 "Твердое топливо. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисления низшей теплоты сгорания."; ГОСТ 11022-95 "Топливо твердое минеральное. Методы определения зольности". Механическая прочность топливных брикетов определяется по ГОСТ 4651-82 "Пластмассы. Метод испытания на сжатие".

Методика определения времени задержки воспламенения топливного брикета заключается в следующем: к топливному брикету (диаметром 10 мм, длиной 20 мм) подносят пламя горелки и секундомером определяют время начала горения брикета. Из пяти параллельных определений находят среднее значение времени задержки воспламенения (t3).

Снижение влагопоглощения топливных брикетов, содержащих гидрофобные волокна нитратов целлюлозы, оценивается максимальной влажностью (Wmax), которая определяется по следующей методике: высушенные и взвешенные брикеты помещают в воду на 2 часа. Затем их вынимают из воды, кладут на железную сетку (с любым размером ячейки) и выдерживают на открытом воздухе в течение 20 минут. Топливные брикеты взвешивают и определяют разность веса до и после увлажнения. Из пяти параллельных определений находят среднее значение максимальной влажности.

Таким образом, введенные в состав топливной композиции нитраты целлюлозы и/или пороховая крошка позволяют достичь улучшения потребительских характеристик топливных брикетов на основе осадков городских сточных вод, а именно: выступают в роли инициатора горения и обеспечивают легкую воспламеняемость и полноту сгорания топливных брикетов; снижают их зольность; придают топливным брикетам гидрофобность; повышают их механическую прочность.

При осуществлении процесса прессования топливных брикетов в качестве растворителей, необходимых для придания топливной массе пластичности, используется этилацетат или спирто-эфирная смесь, которые являются традиционными при производстве порохов. Их расход не превышает 10-30% в зависимости от содержания НЦ в составе топливного брикета. После прессования и сушки топливных брикетов до постоянного веса остаточное содержание растворителя в готовой продукции практически равно нулю.

Технологическая схема производства топливных брикетов легко реализуется на подлежащих конверсии пороховых производствах, что обусловлено созданными на данных предприятиях условиями для обеспечения безопасности процесса переработки нитратцеллюлозных отходов и порохов, а также возможностью частичного использования оборудования и технологии производства порохов для изготовления топливных брикетов.

Из вышеизложенного следует, что предлагаемые состав и способ получения топливных брикетов на основе осадков городских сточных вод имеют практическую ценность, которая заключается в утилизации нитратцеллюлозных отходов производства и устаревших порохов; повышении прочностных характеристик топливных брикетов; улучшении их воспламеняемости; снижении зольности и повышении гидрофобности; а также улучшении технологичности топливного состава.

Изобретение позволяет получить высококачественные топливные брикеты с улучшенными потребительскими характеристиками и одновременно решить вопросы экологии, экономии природных ресурсов, утилизации отходов и конверсии предприятий военно-промышленного комплекса.


Формула изобретения

1. Состав для топливных брикетов на основе осадков городских сточных вод, отличающийся тем, что содержит целлюлозосодержащие материалы, а в качестве технологической добавки - измельченные до размеров не более 3 мм нитраты целлюлозы и/или пороховую крошку при следующем содержании компонентов, мас.%:
Нитраты целлюлозы и/или пороховая крошка - 10 - 40
Целлюлозосодержащие материалы - 0 - 50
Осадки городских сточных вод - Остальное
2. Способ получения топливных брикетов на основе осадков городских сточных вод, отличающийся тем, что в осадки сточных вод вводятся целлюлозосодержащие материалы, совместно перетираются, механически обезвоживаются, сушатся и прессуются в виде топливных брикетов, а перед прессованием в высушенную смесь осадков сточных вод и целлюлозосодержащих материалов вводятся измельченные до размеров не более 3 мм нитраты целлюлозы и/или пороховая крошка в количестве 10 - 40% от массы топливной смеси и перемешиваются с высушенной смесью с использованием в качестве растворителя - этилацетата или спирто-эфирной смеси в количестве 10 - 30%, после прессования топливные брикеты окончательно сушат до достижения брикетами постоянного веса.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.08.2010

Извещение опубликовано: 20.08.2010        БИ: 23/2010




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу или технологическому процессу обогащения и приданию инертности твердым горючим органических и неорганических материалов с разделением и предварительной классификацией (сепарацией) инертных компонентов, присутствующих в исходном материале топлива
Изобретение относится к технологии производства формованного (брикетированного, экструдированного или гранулированного) твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности, частично решая при этом проблему снижения загрязнения окружающей среды отходами
Изобретение относится к переработке мусора для использования в качестве топлива для сжигания в энергетических установках

Изобретение относится к технологии твердого углеродсодержащего топлива, в частности к со<;таву для топливных брикетов, которыемогут быть использованы в топливной промышленности и быту, а также в качестве теплоизоляционного материал а

Изобретение относится к технологии производства брикетированного топлива для бытовых и промышленных топок, для коксования, в металлургической и химической промышленности

Изобретение относится к подготовке связующего и может быт использовано в коксохимической, нефтехимической, химической промышленности для подготовки связующих при получении графитированных электродов, брикетов, коксовании частично брикетированных шихт, в дорожном строительстве при приготовлении асфальтобетонных смесей и др

Изобретение относится к области переработки угля, конкретно к способу получения топливных брикетов, и может быть использовано для получения топлива коммунально-бытового и технологического назначения

Изобретение относится к области переработки промышленных отходов деревообработки и может быть использовано при производстве экологически чистых топливных брикетов для бытовых нужд

Изобретение относится к способу получения топливного брикета из угольных и древесных отходов, предназначенных для каминов, походных печек, самоваров, угольных утюгов, для приготовления пищи, обогрева жилых и хозяйственных помещений, особенно в районах, не имеющих природных топлив (дров, каменного угля, торфа и т.д.), для отопления железнодорожных вагонов, бытовок для рабочих и военнослужащих, для использования в промышленности при выплавке высокочистых металлов и в кузнечном производстве

Изобретение относится к области производства твердого углеродсодержащего топлива и может быть использовано на предприятиях по производству коммунально-бытового топлива
Изобретение относится к производству твердого топлива и может быть использовано в металлургической, строительной и других отраслях промышленности, а также в котельных для отопления

Изобретение относится к области твердотопливных брикетов, состоящих, в основном, из углеродсодержащих материалов и получаемых с помощью органического или неорганического связующего

Изобретение относится к способу получения формованных изделий, в частности брикетов, из смеси с размером зерна от мелкого до среднего с применением связующего

Изобретение относится к шихте, содержащей каменный уголь и связующие добавки, при этом в каменный уголь входят недогоревшая золошлаковая смесь от сжигания угля в котельных, тепловых электрических станциях, бытовых печах, отходы обогащения угля и в качестве активаторов используют: каменноугольную смолу, смолистые отходы коксохимической и химической промышленности, отработанные машинные масла, в качестве высококалорийной добавки - алюминиевый порошок 1-3% об., а в качестве связующего - известняк 13-18% об. Изобретение относится также к способу изготовления топливных брикетов из шихты, включающему измельчение и перемешивание компонентов шихты, при этом после перемешивания производят отделение воды, экструзию смеси, сушку и упаковку брикетов. Технический результат изобретения заключается в улучшении экологии, повышении экономической эффективности переработки каменного угля, снижении количества отходов, увеличении количества тепла при сжигании угля. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение описывает способ получения металлургического брикета, включающий смешение исходных компонентов – углеродсодержащего материала, связующего и воды, прессование брикетной смеси и сушку сформованного брикета, при этом в качестве связующего используют двухкомпонентное связующее, содержащее смолу и муку в соотношении от 0,5:1 до 2:1, где исходные компоненты берут в следующем соотношении, мас. %: углеродсодержащий материал – не менее 50; двухкомпонентное связующее – 8–40; вода с температурой от 1 до 99°С – остальное. Технический результат заключается в получении брикета, обладающего повышенной прочностью и низким водопоглощением. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к производству твердых топлив и может быть использовано в качестве заменителя природного твердого топлива

Изобретение относится к производству на основе осадков городских сточных вод топливных брикетов, которые могут найти применение в качестве заменителя природного твердого топлива в быту, теплоэнергетике, а также как растопочные средства для розжига

Наверх