СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ Российский патент 1996 года по МПК C10L5/04 C10L5/08 C10L5/44 

Изобретение относится к переработке угля, конкретно к способу получения топливных брикетов и может быть использовано в угольной, горнорудной, химической и др. отраслях народного хозяйства, а также для получения коммунально-бытового топлива.

Известен способ получения гранул из бурового угля, включающий его обработку во фрикционной мельнице при скорости вращения 20-40 об/мин в течение времени до 30 с с получением частиц угля размером 0,3 мм с последующим экструдированием полученной угольной массы и ее сушки [1]
Недостатком данного способа является невозможность получения данным способом прочных брикетов.

Более близким к предлагаемому способу является способ получения топливных брикетов, включающий смешение измельченного бурового угля с лигноцеллюлозными измельченными отходами (пневая древесина) в массовом соотношении, например, (1,5-4): 1, обработку смеси (шихты) сушкой в пневмогазовой сушилке и последующее прессование при комнатной температуре при 100 МПа брикетов [2]
Недостатком указанного способа является невысокая прочность брикетов.

Цель изобретения повышение прочности брикетов.

Это достигается способом получения топливных брикетов, включающим смешение измельченного бурового угля с измельченными лигноцеллюлозными отходами (используют лигнин или древесные опилки), шихтование в массовом соотношении (1,5-4): 1 соответственно, механообработку полученной шихты в дезинтеграторе при скорости вращения роторов (16-18) 103 мин-1 в течение 3-6 с последующим брикетированием при комнатной температуре.

Отличительным признаком является обработка шихты, состоящей из угля и лигноцеллюлозных отходов в дезинтеграторе при скорости вращения роторов (16-18) 103 мин-1 в течение 3-6 с, это позволяет осуществить наибольшую скорость разрыва углеродкислородных связей макромолекул органической массы угля и гидролизного лигнина или древесных опилок, повышая тем самым их реакционную способность, перераспределять равномерно влагу по компонентам шихты, что улучшает ее брикетируемость и повышает прочность брикетов. После механообработки шихта, состоящая из угля и гидролизного лигнина имеет крупность 0-1 мм с содержанием основной массы частиц менее 0,2 мм, а шихта, состоящая из угля и опилок имеет крупность 0-4 мм, в которой органическая масса крупностью более 0,2 мм представлена волокнистой древесиной. Также при механообработке угля происходит увеличение доли углерода, приходящего на карбоксильные группы, уменьшение фенольных гидроксильных групп и увеличение ароматического концентрированного углерода.

П р и м е р 1 (сопоставительный). Автоклавированный бурый уголь Бородинского месторождения крупностью 0-10 мм и гидролизный лигнин (ГЛ), отвечающий требованиям ТК 64-11-05-87, с влажностью 59,1% и крупностью 0-10 мм характеристики которых приведены в табл.1, шихтуют в массовом соотношении 1: 1, а затем подвергают механообработке в дезинтеграторе типа ДЕЗИ-14 МЛ-2-ВТ при частоте вращения роторов 16 103 мин-1 в течение 3 с и брикетируют на 50-тонном гидравлическом прессе при 20оС навески по 40 г в пресс-форме диаметром 50 мм с упором при давлении 100 МПа.

Полученные брикеты испытывают на сжатие, изгиб и стирание в барабане. Испытание брикетов на сжатие производят на прессе путем раздавливания на всю плоскость цилиндрического брикета по ГОСТ 21289-75. Испытания брикетов на изгиб осуществляют на рычажном аппарате Домке. Прочность на истирание устанавливают в стандартном барабане по ГОСТ 21289-75.

Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл.2.

П р и м е р ы 2-5. Автоклавированный бурый уголь Бородинского месторождения крупностью 0-10 мм шихтуют с гидролизным лигнином крупностью 0-10 мм с влажностью 9,1% в различных соотношениях и подвергают механообработке и брикетированию в условиях, аналогичных примеру 1.

Как видно из данных табл.2, механически прочные брикеты получают при массовом соотношении уголь:ГЛ, равном (1,5-2,3):1, при комнатной температуре и влажности шихты 18,3-22,4%
П р и м е р ы 6-7 (известный способ). Автоклавированный бурый уголь Бородинского месторождения и гидролизный лигнин крупностью 0-4 мм шихтуют в массовом соотношении 1:1 и брикетируют при давлении 100 МПа и температуре 20 и 70^оС.

Как следует из данных табл.2, для получения по известному способу механически прочных брикетов необходимо, чтобы в шихте содержалось 50% гидролизного лигнина и ее температура перед прессованием была 70^оС. Брикеты с температурой 70^оС требуют принудительного охлаждения, что в свою очередь влечет дополнительные энергозатраты, кроме того, необходимо предварительное обезвоживание лигнина.

П р и м е р ы 8-12. Автоклавированный бурый уголь Бородинского месторождения крупностью 0-10 мм шихтуют с гидролизным лигнином крупностью 0-10 мм влажностью 59,1% в различных соотношениях, а затем подвергают механообработке в дезинтеграторе при частоте вращения роторов 18 ·10³ мин^-1 в течение 6 с и брикетируют при давлении 100 МПа. Условия процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл.2.

Как следует из данных табл.2, в предлагаемом способе получают механически прочные топливные брикеты при массовом соотношении уголь:ГЛ, равном (1,5-4,0):1 при комнатной температуре и влажности шихты 13,8-22,1%
П р и м е р ы 13-17. Автоклавированый бурый уголь Бородинского месторождения крупностью 0-10 мм шихтуют с гидролизным лигнином крупностью 010 мм влажностью 59,1% в различных соотношениях, а затем подвергают механообработке в дезинтеграторе при частоте вращения роторов 17 103 мин^-1 в течение 5 с и брикетируют при давлении 100 МПа. Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл.2.

П р и м е р 18 (сопоставительный). Автоклавированный бурый уголь Бородинского месторождения (крупность 0-10 мм) и древесные опилки (крупность 0-10 мм) влажностью 46,7% характеристика которых приведена в табл.1, шихтуют в массовом соотношении 1,5:1 и брикетируют при давлении 100 МПа и температуре 20^оС.

Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл.2.

П р и м е р ы 19-21. Автоклавированный бурый уголь Бородинского месторождения (крупность 0-10 мм) шихтуют с древесными опилками (крупность 0-10 мм) в массовом соотношении 1,5:1 и подвергают механообработке в дезинтеграторе при частоте вращения роторов 16·10³ мин^-1 в течение 3 с (пример 19); 17· 10³ мин^-1 в течение 5 с (пример 20); 18· 10³ мин^-1 в течение 6 с (пример 21). Затем брикетируют при давлении 100 МПа и температуре 20^оС.

Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл.2.

Как следует из данных табл.2, механически прочные топливные брикеты получают при приготовлении шихты в массовом соотношении уголь:гидролизный лигнин или древесные опилки, равном (1,5-4):1, при скорости вращения роторов дезинтегратора (16-18) ^.10³ мин^-1 в течение 3-6 с при механообработке шихты и ее прессование при комнатной температуре. Изменение условий механообработки в дезинтеграторе в ту или иную сторону нецелесообразно, поскольку при снижении скорости вращения роторов менее 16·10³ мин^-1 и времени обработки менее 3 с, снижается механическая прочность брикетов, а увеличением времени механообработки шихты свыше 6 с при скорости вращения роторов более 18·10³ мин^-1 повлечет дополнительные энергозатраты.

Оптимальными условиями осуществления способа является шихтовка угля и лигнина в массовом соотношении (1,5-4):1, механообработки в дезинтеграторе при скорости вращения роторов (16-18) ·10³ мин^-1 в течение 3-6 с с последующим брикетированием при комнатной температуре.

Прочность на истирание топливных брикетов повышается до 91,7% сопротивление сжатию до 24,2 МПа, прочность на изгиб до 1,21 МПа. Теплотворность брикетов (Qsdaf) из шихты уголь + гидролизный лигнин составляет 6460-6850 ккал/кг, а из шихты уголь + опилки 6186 ккал/кг.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить механическую прочность топливных брикетов, упростить технологическое оформление процесса за счет снижения температуры прессования и исключения предварительного обезвоживания гидролизного лигнина, снизить энергозатраты на подготовку шихты, получить качественные топливные брикеты с меньшим содержанием менее калорийного компонента, расширить ассортимент утилизируемых отходов все это в целом позволяет повысить экономичность процесса.

Использование: в угольной, горнорудной, химической отраслях промышленности, а также для получения коммунально-бытового топлива. Сущность изобретения: способ получения топливных брикетов включает смешение измельченного бурого угля с измельченными лигноцеллюлозными отходами в массовом соотношении (1,5 - 4) : 1, обработку смеси в дезинтеграторе при скорости вращения роторов (16 - 18) • 10³ мин^- 1 в течение 3 - 6 с и последующее прессование брикетов при комнатной температуре, в качестве измельченных лигноцеллюлозных отходов используют гидролизный лигнин или древесные опилки. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ, включающий смешение измельченного бурового угля с измельченными лигноцеллюлозными отходами в массовом соотношении 1,5 - 4 : 1, обработку смеси и последующее прессование брикетов при комнатной температуре, отличающийся тем, что обработку смеси ведут в дезинтеграторе при скорости вращения роторов (16 - 18) • 10³ мин^- 1 в течение 3 - 6 с. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве измельченных лигноцеллюлозных отходов используют гидролизный лигнин или древесные опилки.