Сапропелесодержащее связующее для брикетирования бурого угля

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для брикетирования мелкодисперсных фракций бурого угля. Заявлена связующая композиция для брикетирования мелких фракций бурого угля, содержащая гудрон и высушенный и измельченный озерный сапропель при следующем соотношении компонентов, мас.%: гудрон - 60, сапропель - 40. Технический результат - снижение энергоемкости и упрощение цикла изготовления связующего, обеспечение требуемого комплекса технических свойств буроугольных брикетов, 1 табл.

 

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для брикетирования мелкодисперсных фракций бурого угля и повышения эффективности его использования.

Известно использование комплексного асфальто-гудронового связующего (А.Г.Дюканов, Н.И.Ковалева, Ю.В.Бессчастных и др. Новое связующее для технологии частичного брикетирования угольной шихты. / Кокс и химия. - 1990. - №9. - с.2-3.) [1], получаемого компаундированием компонентов. Это связующее приготавливают смешиванием асфальто-экстрактной смеси, образующейся при фенольной очистке масел от смол и асфальтенов, с нефтяным гудроном - остаточным продуктом перегонки нефти кислым гудроном, образующимся при кислотной очистке парафинов. Смешение производится в течение 5-30 минут в суперкавитационном смесителе непосредственно в трубопроводе. В поток асфальто-экстрактной смеси, нагретой до 150-200°С, дозировочным насосом подается кислый и нефтяной гудроны в соответствии с рецептурой.

Недостатком указанного способа является сложность и высокая энергоемкость технологического процесса производства связующего.

Известно использование в качестве связующего для брикетирования углей хлопкового гудрона (Ш.Ж.Курманкулов, Ж.Т.Текенов Брикетируемость бурых углей Кыргызстана с хлопковым гудроном. / Химия твердого топлива. - М.: №6, 1992, стр.87-90 - прототип) [2].

Однако его использование не позволяет получать прочные брикеты, соответствующие требованиям действующих нормативно-технических документов [3].

Целью изобретения является снижение энергоемкости и упрощение технологического цикла изготовления связующего, использование достаточно дешевых и доступных местных сырьевых материалов для его производства, которые позволят при существенном снижении себестоимости брикета обеспечить технические, теплотворные и др. свойства на уровне соответствующем стандартизованным требованиям.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве связующего предлагается использовать нефтяной гудрон, полученный после отгона бензиновых и дизельных дистиллятов, содержащий масла, нефтяные смолы, твердые асфальтообразные вещества (асфальтены, карбены, карбоиды), смолистые вещества кислотного характера и т.д. Для ускорения процессов окисления и улучшения адгезионной способности системы «уголь-связующее» предлагается ввести в гудрон в качестве структурно-активной добавки диспергированный сухой озерный сапропель, который, благодаря своим высоким адсорбционным, каталитическим свойствам и структуре, способен сорбировать часть низкомолекулярных масел и ускорять процесс окисления гудрона до битуминозного состояния при последующей термической обработке.

Сапропель - продукт физико-механических и химико-биологических преобразований в естественных условиях остатков населяющих озеро растительных и животных организмов, а также неорганических компонентов биогенного происхождения [4]. Коллоидная структура сапропеля обеспечивает ему после удаления свободной воды свойства природного сорбента. Органическая составляющая сапропеля (примерно 75%) определяет такие важные свойства, как биологическая активность, биохимическая устойчивость, клеящая способность [5, 6], кроме этого выступает в качестве катализатора процессов окисления тяжелых смол на границе уголь - связующее, что позволяет получить конечный продукт - брикет с требуемыми физико-механическими свойствами.

Модифицирующая добавка - сапропель предварительно высушивается при 110°С для удаления части остаточной воды (влагосодержание в пределах 8-10%) и измельчается. Гудрон, находящийся при комнатной температуре в твердом состоянии, разогревается до температуры 80°С, при которой он переходит в вязко-текучее состояние и смешивается с высушенным сапропелем при температуре 100°С. Смешение с углем и брикетирование осуществляется по известным технологиям.

Анализ основных технических характеристик брикетов (табл.1), изготовленных с использованием модифицированного гудрона (составы 2, 3, 4) показал, что прочность при сжатии увеличивается в 2,5-3 раза по сравнению с прототипом. Увеличение содержания количества сапропеля в композиции до 60 мас.% значительно снижает адгезионные свойства связующего - образцы не брикетируются, снижение доли сапропеля в композиции менее 30 мас.% уменьшает прочность при сжатии брикетов, увеличивает выход летучих веществ, дымность, содержание серы и слипаемость. Поэтому оптимальный состав связующего составляет 60 мас.% гудрона и 40 мас.% сапропеля, обеспечивающий требуемый комплекс технических свойств буроугольных брикетов.

Таблица 1 Основные технические характеристики буроугольных брикетов
№	Состав связующего, мас.%	σсж, МПа	Аd, %	Vdaf, %	Sd t, %	Дымность, %	Qdaf, ккал/кг
1	Гудрон - 40 Сапропель - 60	Образцы не брикетируются
2	Гудрон - 50 Сапропель - 50	13,90	20,70	53,40	0,59	118	7020
3	Гудрон - 60 Сапропель - 40	12,30	18,40	49,00	0,53	110	6840
4	Гудрон - 66 Сапропель - 34	15,20	19,20	53,20	0,61	115	7040
5	Гудрон - 70 Сапропель - 30	11,70	18,24	64,30	0,67	124	7080
*		7,80*	25*	65*	4,20*	90*	7100*
* - показатели ГОСТ 7299-84
Условные обозначения:
σсж - предел прочности при сжатии, МПа;
Аd - зольность на сухое состояние топлива, %;
Vdaf - выход летучих веществ, %;
Qdaf s - высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние топлива, ккал/кг.

Технико-экономическая эффективность

Использование предлагаемого связующего позволит увеличить прочность при сжатии изготовляемых брикетов в 2,5-3 раза по сравнению с прототипом, а также снизить себестоимость производства буроугольных брикетов за счет использования более дешевых ингредиентов - гудрона и мелкодисперсного сапропеля.

Источники информации

1. Дюканов А.Г., Ковалева Н.И, Бессчастных Ю.В. и др. Новое связующее для технологии частичного брикетирования угольной шихты. / Кокс и химия. М.: - 1990. - №9. - с.2-3.

2. Курманкулов Ш.Ж., Текенов Ж.Т. Брикетируемость бурых углей Кыргызстана с хлопковым гудроном / Химия твердого топлива. - М.: 1992. - №6, стр.87-90 - прототип.

3. ГОСТ 7299-84. Брикеты из бурых углей правобережной Украины для коммунально-бытовых нужд.

4. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Сапропели: состав, свойства, применение. - М.: 1998. - 124 с.

5. Мярикянов М.И., Степанов Г.Н., Егорова М.С. Сапропели озер Большая Чабыда, Краденое и пути их использования в сельском хозяйстве. - Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1991. - 88 с.

6. Методические указания по использованию сапропелей озер Центральной Якутии в сельском хозяйстве. - Якутск: ЯФСО РАН, 1985. - 24 с.

Связующая композиция для брикетирования мелких фракций бурого угля на основе гудрона, отличающаяся тем, что она содержит высушенный и измельченный озерный сапропель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гудрон 60,

Сапропель 40