СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА Российский патент 1994 года по МПК C10L5/16 

Изобретение относится к составу брикетированного топлива, может быть использовано в угольной, топливной, металлургической, коксохимической и других отраслях промышленности, а также в быту для брикетирования угольной мелочи. Брикетирование со связующим определенного состава позволяет повысить механическую прочность и снизить водопоглощение брикетов.

Известен состав углеродного формованного топлива, преимущественно восстановителя для электротермического производства фосфора, включающий коксовую мелочь, 30-50%-ный раствор госсиполовой смолы в уайт-спирите или 0,5-2,5 мас.% 52-75%-ного водного раствора фенолспиртов.

Для получения гранулированного топлива по известному составу используют коксовую мелочь, образующуюся при подготовке металлургического кокса в электротермии путем дробления, измельчения, сушки ситового состава, мас.%: 2,5-1,6 мм 11 1,6-0,5 мм 35 0,5 мм 54 Летучие 1,1 S_общ. 0,7 Зольность 12,8
Госсиполовая смола содер-
жит жирные кислоты фракции С₇-С₁₈ (кислотное число) 100 мг/г КОН Содержание золы 1% Содержание влаги и летучих веществ, не более 4% Растворимость в ацетоне 70%
Хорошая растворимость в уайт-спирите и в дизельном топливе, т.пл. 60 ± 5^оС;
Фенолспирты растворяются в воде при 20^оС 1-15-10 (вода) и содержат, мас.%: Нелетучие вещества 45-51 Свободный фенол 2,0 Свободный формальдегид 3,5
Щелочь (рН 8,6) 0,45
Получение углеродного гранулированного восстановителя для электротермического производства желтого фосфора осуществляют следующим образом.

Коксовую мелочь загружают в смеситель и туда же добавляют раствор госсиполовой смолы в уайт-спирите. После тщательного перемешивания смесь подают в грантарелки диаметром 1000 мм; скорость вращения 20-25 об/мин, угол наклона 35^о, время 45 мин, при 20-25^оС с одновременным увлажнением водой. Получают гранулы восстановителя размером 25-30 мм. Гранулы подвергают сушке в лабораторной обжиговой чаше диаметром 200 мм, высотой 300 мм, время сушки 15 мин, температура 150^оС. После сушки гранулы охлаждают воздухом до 20^оС, выгружают в бункер и выдерживают в течение 24 ч.

Прочностные показатели гранул при сжатии даны в табл.1.

Известный сосав имеет следующие недостатки:
производство экологически не обеспечивает чистоту окружующей среды и может вызвать отравление рабочих помещений;
используют дефицитную и дорогостоящую госсиполовую смолу и также уайт-спирит;
низкая механическая прочность угольных бркетов;
взрывоопасность.

Наиболее близким в научно-технической и патентной литературе известно связующее для угольных брикетов, содержа- щее каменноугольный пек с т.разм. 120-200^оС и углеводородную фракцию с т.кип. 220-450^оС при следующем содержании компонентов, мас.%:
Каменноугольный пек 35-77
Углеводородная фракция 23-65
Связующее получают смешением обоих компонентов, при этом каменноугольный пек применяют с т.разм. 120-200^оС, которая в результате смешения с углеводородной фракцией понижается до 50-100^оС. Каменноугольный пек получают путем перегонки нормального пека, т.е. путем перегонки до желаемой точки размягчения в вакууме при 1333-13333 Па, в частности 4666-5332 Па.

В качестве углеводородной фракции для снижения твердого битумного пека до желаемой точки размягчения используют получаемое при перегонке каменноугольной смолы антраценовое масло или получаемую при пиролизе нефтяных углеводо- родов до этилена. Предложенное связующее используют следующим образом.

П р и м е р 1. Обычный каменноугольный пек с т.разм. 68^оС перегоняют до точки размягчения 154^оС 350 г полученного пека смешивают с 1750 г антраценовым маслом каменноугольной смолы (с т.кип. 300-400^оС и интенсивно перемешивают).

П р и м е р 2. 5390 г твердого битумного пека с точкой размягчения 154^оС смешивают с 1610 г пиролизной нефтяной фракции с т.кип. 260-360^оС (из пиролиза нефтяных углеводородов до этилена) и интенсивно перемешивают.

П р и м е р 3. Связующее содержит 35% каменноугольного пека с т.разм. 185^оС и 65% пиролизной нефтяной фракции с т.кип. 220-450^оС, точка размягчения связующего 65^оС.

П р и м е р 4. Связующее содержит 50% каменноугольного пека с т.разм. 120^оС и 50% пиролизной нефтяной фракции с т.кип. 260-360^оС.

Известное связующее по примерам имеет следующие аналитические данные:
Точка размягчения (по Кремер-Сарнову),^оС 69-70
Содержание нерастворимых
компонентов в толуоле, мас.%: 41,6-43,7
Содержание нерастворимых
компонентов в хиномине, мас.%: 14,7-15,7
Количество отходящих твер-
дых веществ при сжигании
изготовленных при исполь-
зовании этого связующего
каменноугольных брикетов
(содержание связующего 6,5%) составляет, г/кг 23,6-22,8
Прочность брикетов, полученных при использовании предложенных составов связующего колеблется в пределах, кг/см²: на сжатие 35,2-36,4; на разрыв 18,4-19,8.

Известный состав, полученный на связующем, имеет следующие недостатки:
сложность приготовления;
дефицит исходного каменноугольного пека с необходимым свойством и точкой размягчения;
низкая механическая прочность брикетов.

Цель изобретения - повышение механической прочности брикетов.

Для достижения цели состав для получения брикетированного топлива содержит угольную мелочь и связующую смесь, состоящую из компонентов углеводородной фракции и каменноугольного пека, он дополнительно содержит раствор алюмината натрия и продукты (жидкую и твердую фазы) гидротермально-щелочной обработки перлитовой породы, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеводородная нефтяная
фракция, с т.кип. 260-360^оС 2-4
Каменноугольный пек 0,5-1,5
Раствор алюмината натрия 0,5-1,5
Продукты гидротермально-
щелочной обработки перли-
товой породы:
Жидкая фаза 2-4
Твердая фаза 0,5-1,5
Угольная мелочь Остальное
Характеристика исходных компонентов
В предложенном составе используют вулканическую перлитовую породу Арагацкого месторождения, химический состав которого приведен в табл.2.

Раствор алюмината натрия берут с концентрацией Na₂O - 100 г/л; Al₂O₃ - 80 г/л, который готовят растворением гидроксида алю- миния в горячем растворе гидроксида натрия.

В качестве углеводородной фракции желаемой точки размягчения берут антраценовое масло каменноугольной смолы (с т.кип. 300-400^оС) или пиролизную нефтяную фракцию с т.кип. 260-360^оС (продукт пиролиза нефтяных углеводородов до этилена).

Продукты гидротермально-щелочной обработки (жидкую и твердую фазы) получают из перлитовой породы следующим образом. Берут 1000 г перлита и обрабатывают в щелочном растворе с концентрацией 100-150 г/л Nа₂O при Ж:T = (3-5):1 и температуре 80-95^оС в течение 2-6 ч. Суспензию породы отстаивают, жидкую фазу сливают и получают два продукта.

Связующую смесь для брикетирования угольной пыли готовят следующим образом: берут 100 г измельченной до 50 мкм перлитовой породы и обрабатывают в 400 мл раствора щелочи с 125 г/л Nа₂О при температуре 80^оС в течение 3 ч. Полученную суспензию отстаивают, фильтруют и получают твердую фазу - 125,0 г влажного нерастворимого алюмосиликатного осадка и 375 г жидкой фазы. Твердую фазу смешивают с 625 г пиролизной нефтяной фракцией с т.кип. 260-360^оС. А жидкую фазу смешивают с 125 г каменноугольного пека с т.разм. 154^оС. Полученные компоненты связующей смеси тщательно гомогенизируют в отдельности. Затем к смеси каменноугольного пека и жидкой фазы добавляют 125 г раствора алюмината натрия и при интенсивном перемешивании реакционную массу нагревают до 60^оС. Брикетирование угольной мелочи осуществляют следующим образом. Подготавливают две порции угольной мелочи по 16,8 кг. В одну порцию угольной мелочи вводят смесь твердой фазы с нефтяной фракцией, а в другую - смесь жидкой фазы с каменноугольным пеком и раствором алюмината натрия. После гомогенизации обе порции совместно тщательно смешивают и брикетируют в формовочном агрегате. Примеры осуществления составов для брикетирования угольной мелочи с помощью предлагаемого связующего и контрольные примеры приведены в табл.3.

Соответствие предложенного состава критерию "существенные отличия" заключается в следующем.

В источниках научно-технической информации не описано использование в составах композиций для брикетирования угольной мелочи в качестве связующей смеси продуктов - жидкой и твердой фаз гидротермально-щелочной обработки перлитовой породы и раствора алюмината натрия с получением положительного эффекта.

Применение: в угольно-топливной, металлургической, коксохимической и других отраслях промышленности, а также в быту для брикетирования угольной мелочи. Сущность изобретения: состав для получения брикетированного топлива содержит компоненты, мас. %: углеводородная нефтяная фракция, выкипающая в интервале 260 - 360°С 2 - 4; каменноугольный пек 0,5 - 1,5; жидкая фаза продукта гидротермальной обработки перлитовой породы щелочью 2 - 4; твердая фаза продукта гидротермальной обработки перлитовой породы щелочью 0,5 - 1,5; раствор алюмината натрия 0,5 - 1,5; угольная мелочь остальное, что обеспечивает повышение прочности брикетов. 3 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА, включающий угольную мелочь и связующую смесь углеводородной нефтяной фракции, выкипающей в интервале 260-360^oС, и каменноугольного пека, отличающийся тем, что он дополнительно содержит раствор алюмината натрия, жидкую и твердую фазы продукта гидротермальной обработки перлитовой породы щелочью при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Углеводородная нефтяная фракция, выкипающая в интервале 260-360^oС 2 - 4
Каменноугольный пек 0,5 - 1,5
Раствор алюмината натрия 0,5 - 1,5
Жидкая фаза продукта гидротермальной обработки перлитовой породы щел
очью 2 - 4
Твердая фаза продукта гидротермальной обработки перлитовой породы ще
лочью 0,5 - 1,5
Угольная мелочь Остальное