ТОПЛИВНЫЙ БРИКЕТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК C10L5/44 C10L11/04 

Изобретение относится к области получения твердого топлива и переработки отходов и может быть использовано при получении топливных брикетов из целлюлозосодержащих отходов деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства, с использованием отходов порохового производства, устаревших порохов и оборудования порохового производства.

Известны брикет и способ изготовления топливного брикета [1] содержащего древесные отходы опилки 78 83 мас. связующее нитрат целлюлозы 9,5 18 мас. окислитель 3 7 мас. Известный топливный брикет получают смешением окислителя, целлюлозных отходов со связующим раствором нитрата целлюлозы в ацетоне например 4-7 г на 40 мл растворителя и формованием без нагрева брикетов и последующую рекуперацию растворителя [1]
Недостатком известного технического решения является то, что состав содержит незначительное количество нитратов целлюлозы, что в условиях конверсии, не позволяет перерабатывать отходы порохового производства в значительных количествах, кроме того в составе дополнительно используют окислитель, т.к. без окислителя известный состав не обеспечивает воспламеняемость и устойчивость горения в условиях пoвышенной влажности и пониженного атмосферного давления.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является утилизация отходов порохового производства, устаревших порохов и в связи с конверсией использование оборудования порохового производства.

Технический результат заявляемого изобретения состоит в обеспечении воспламеняемости и устойчивости горения в условиях повышенной влажности и пониженного атмосферного давления.

Сущность изобретения состоит в том, что топливный брикет, содержащий измельченные древесные отходы и нитрат целлюлозы, в отличие от прототипа дополнительно содержит парафин или стеарин при следующем соотношении компонентов, мас.

нитрат целлюлозы или отходы пироксилиновых порохов 30 40
парафин или стеарин 5 10
древесные отходы до 100,
в способе получения топливного брикета, включающем перемешивание измельченных древесных отходов с раствором нитрата целлюлозы в органическом растворителе, брикетирование смеси и последующую сушку брикетов с рекуперацией растворителя, в отличие от прототипа, используют раствор нитрата целлюлозы или отходов пироксилиновых порохов 20 30% концентрации. В смесь добавляют измельченный парафин или стеарин и перемешивание ведут при 14 20^oС.

Заявляемая совокупность существенных признаков топливного брикета и способа его получения обеспечивает воспламеняемость и горение топливного брикета в условиях повышенной влажности и пониженного атмосферного давления, обеспечивает утилизацию отходов порохового производства и использование порохов, подлежащих уничтожению при конверсии, а также морально устаревших порохов. Заявляемые пределы получены экспериментальным путем.

Наличие в составе брикета нитратов целлюлозы в заменяемом количестве обеспечивает состав собственным кислородом для поддержания стабильного горения при недостатке кислорода и в условиях повышенной влажности. Повышенное содержание пороховых отходов (в основном нитратов целлюлозы) по сравнению с прототипом позволяет использовать без изменения технологическое оборудование порохового производства, находящееся на консервации в связи с конверсией и более полно использовать отходы порохового производства.

Изготовление топливных брикетов производится при температуре 14 - 18^oС, т. е. при охлаждении формующего пресс-инструмента и корпуса смесителя и шнекового пресса водой, что способствует улучшению процесса пластификации нитрата целлюлозы процесс идет с выделением тепла и формуемости изделий улучшается качества связки, повышается устойчивость горения в различных условиях.

Пример. Из старого пороха, изготовленного в виде цилиндрических элементов диаметром 1,0 1,2 мм и длиной 5,5 7,5 мм с содержанием азота 12,8 готовили лак связующее различной концентрации с применением в качестве растворителя ацетон ГОСТ 2768-79 следующим образом: засыпали в металлическую заземленную емкость с крышкой навеску пороха (см.табл.1) залили ацетон, перемешивали с помощью деревянной лопатки и закрыли крышкой. Периодически производили перемешивание раствора. Процесс проводили до получения однородного гомогенного раствора.

Состав применяемых в опытах пороховых отходов следующий, мас.

нитрат целлюлозы 97,0 98,5
дифениламин 1,0 1,5
остаточный растворитель 0,5 1,5.

В качестве целлюлозосодержащих отходов использовали древесные опилки, просеянные через сито с размером ячейки 3 мм и высушенные до содержания влаги не более 7%
В качестве добавки использовали парафин ТУ 23683-79, измельченный с помощью металлического скребка.

В лопастной лабораторный смеситель емкостью 10 л производили загрузку компонентов в следующей последовательности: загружали древесные отходы, заливали лак-связующее, затем засыпали навеску измельченного парафина, после чего производили перемешивание компонентов до получения однородной массы при температуре охлаждающей воды, подаваемой в рубашку смесителя, 14 18^oС. По окончании перемешивания массу перегружали в лопастной смеситель емкостью 5 л, комбинированный со шнековым прессом, и производили выпрессовывание массы через цилиндрическую втулку длиной 200 мм и диаметром 20 мм с последующей резкой на элементы. По каждому из приведенных режимов и составов получено десять параллельных образцов брикетов для проведения испытаний. Брикеты после резки сушили при температуре 45 50^oС в течение 20 24 часов в сушильном шкафу для остаточного содержания растворителя не более 2% с рекуперацией летучего растворителя. Готовые брикеты имеют цилиндрическую форму диаметр элемента 20±2 мм, длина 25±2 мм. Практически могут изготавливаться брикеты различной длины желательно не более 1 м для удобства приемки и диаметра но не менее 5 мм соизмеримые с размерами опилок плохое склеивание. Данные по опытам представлены в табл. 1. После сушки элементы испытывали на воспламеняемость, устойчивость горения результаты испытаний приведены в табл. 2.

Испытания провалили следующим образом: готовые элементы поджигали от пламени спички, определяли скорость распространения пламени, способность к воспламенению после увлажнения, производили тушение водой горящих элементов и др. Данные представлены в табл. 2. Плотность образцов 0,8 0,9 г/см. Прочность проверялась по сохранению целостности изделия при транспортировании на автомашине и при сбрасывании на бетонное основание с высоты 3 м.

Целостность изделий сохраняется на 100%
При изготовлении элементов из парафина (опыт 6) или с недостаточным количеством парафина (опыт 4) горение переходит в интенсивное термическое разложение, т.к. структура полученного элемента сильнопористая, фронт пламени очень быстро распространяется внутри элемента и происходит интенсивное выгорание содержащихся в составе брикетов нитратов целлюлозы. При этом брикет невозможно потушить даже при погружении в воду, так как продолжает идти термическое разложение с бурным газовыделением. Процесс может быть опасен. При наличии же в составе парафина в заявляемых пределах происходит равномерное спокойное продвижение фронта пламени. Брикет при необходимости легко тупится. Таким образом парафин в заявляемом способе является стабилизатором горения, а не связующим.

В составе топливных брикетов вместо отходов пироксилинового пороха могут быть также использованы отходы всех видов нитратов целлюлозы и в зависимости от содержания азота в нитратах целлюлозы, различный растворитель ацетон или спирто-эфир.

Использование предлагаемого способа и состава обеспечивает по сравнению с существующими способами и составами следующие технико-экономические преимуществам:
возможность получения таких свойств, как легкая воспламеняемость и устойчивость горения в условиях повышенной влажности и пониженного давления;
возможность утилизации отходов порохового пироксилинового производства, а также устаревших порохов;
возможность изготовления топливных элементов на оборудовании порохового производства;
легкость переработки экструзией в изделие различной формы при низком давлении и без повышения температуры. ТТТ1 ТТТ2

Применение: получение топливных брикетов из целлюлозосодержащих отходов деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства, с использованием отходов порохового производства, устаревших порохов и оборудования порохового производства, сущность изобретения: топливный брикет содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%; нитрат целлюлозы или отходы пироксилиновых порохов 30 - 40; парафин или стеарин 5 - 10; древесные отходы - до 100. Способ получения топливного брикета включает перемешивание измельченных древесных отходов с 20 - 30 проц. раствором нитрата целлюлозы или отходов пироксилиновых порохов в органическом растворителе, добавление в смесь измельченного парафина и перемешивание при 14 - 20^oC, брикетирование смеси и последующую сушку с рекуперацией растворителя. 2 с. п. ф-лы, 2 табл.

1. Топливный брикет, содержащий измельченные древесные отходы и нитрат целлюлозы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит парафин или стеарин при следующем соотношении компонентов, мас.

Нитрат целлюлозы или отходы пироксилиновых порохов 30-40
Парафин или стеарин 5-10
Древесные отходы До 100
2. Способ получения топливного брикета, включающий пеpемешивание измельченных древесных отходов с раствором нитрата целлюлозы в органическом растворителе, брикетирование смеси и последующую сушку брикетов с рекуперацией растворителя, отличающийся тем, что используют раствор нитрата целлюлозы или отходов пироксилиновых порохов 20-30%-ной концентрации, в смесь добавляют измельченный парафин или стеарин и перемешивание ведут при 14-20^oС.