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

Изобретение относится к области переработки угля, конкретно к способу получения топливных брикетов, и может быть использовано для получения топлива коммунально-бытового и технологического назначения, например, для коксования, в гидролизном производстве и др.

Известен способ получения брикетов путем брикетирования шихты, состоящей из бурого угля гранулометрического состава 0-1 мм около 50% 1-2 мм 40-45% и 2-4 мм 5-10% при давлении 100 МПа и температуре 60^oC [1]
Недостатком известного способа является необходимость подогрева шихты перед прессованием, повышенный расход энергии на брикетирование, так как содержание крупных зерен угля в шихте увеличивает число и размер пустот в брикете, в связи с этим часть энергии прессования вынужденно расходуется на разрушение крупных зерен.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения брикетов из бурого угля, включающий его обработку в роторном дезинтеграторе при скорости вращения 20-40 мин^-1 в течение 30 сек, последующее прессование полученной массы в экструдере и сушку [2]
Недостатком известного способа является повышенный расход энергии на брикетирование, т. к. при указанной механической обработке угля содержание крупных зерен все еще велико и брикетирование необходимо осуществлять в экструдере.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии на брикетирование за счет уменьшения времени обработки и повышения степени измельчения материала, сокращаются затраты электроэнергии, затрачиваемой на хрупкие и упругие деформации материала.

Это достигается способом получения топливных брикетов, включающим механическую обработку углеродсодержащего материала, например лигнина, бурого угля или древесных опилок в роторном дезинтеграторе при скорости вращения рабочих органов (15-18)•10³ мин^-1 в течение 2-7 секунд и последующее прессование брикетов.

Отличием от прототипа является то, что механическую обработку осуществляют при скорости вращения рабочих органов (15-18)•10³ мин^-1 в течение 2-7 секунд.

При обработке в дезинтеграторе происходит обезвоживание и измельчение угля до крупности менее 0,2 мм и изменение спектрохимических характеристик, что свидетельствует о преобразовании химической структуры угля.

При механообработке гидролизного лигнина происходит его обезвоживание и измельчение до крупности 0-0,5 мм и, как показали петрографические исследования, освобождение клеток ксилинита от полуразложившихся клеток, образовавшихся из листовых паранхаленых тканей.

Опилки за время пребывания в дезинтеграторе обезвоживаются и разрушаются на отдельные волокна длиною до 3 мм, что позволяет при брикетировании получить более прочный каркас брикета, независимо от того, из каких пород древесины получены опилки.

Брикетирование осуществляют при температуре 22^oC.

Полученные экспериментальные брикеты представляют из себя диски диаметром 50 мм, высотой: для угольных 12 мм, из гидролизного лигнина 14 мм, из опилок 20 мм.

Способ осуществляют следующим образом. Пример 1. Бурый уголь марки Б1 разреза "Морозовский", фракционного состава 0-10 мм, характеристика которого приведена в табл. 1, подвергают механоактивации в дезинтеграторе типа ДЕЗИ-14МЛ-2ВТ при частоте вращения рабочих органов 16•10³ мин^-1 в течение 3 секунд. Прессование в лабораторных условиях осуществляют следующим образом. Уголь поле дезинтегратора массой по 40 грамма прессуют на 50-тонном гидравлическом прессе в пресс-форме 50 мм при удельном давлении 100 МПа.

Полученные брикеты испытывают на изгиб и истирание в барабане.

Испытания брикетов на изгиб осуществляют на рычажном аппарате Домке. Прочность на истирание устанавливают в стандартном барабане (ГОСТ-21289-75). Влажность брикетов равняется влажности прессуемого материала.

Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов представлены в табл. 2. Как следует из полученных данных (табл. 2), брикеты по механической прочности соответствуют ГОСТ 21289-75.

Примеры 2, 3 (известный способ). Бурый уголь марки Б1 разреза "Морозовский" крупностью 0-4 мм брикетируют при давлении 100 МПа. Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл. 2.

Как следует из приведенных данных (табл. 2), для получения механически прочных брикетов из данного угля в соответствии с техническими условиями на брикеты ГОСТ 7299-84 необходимо уголь перед прессованием нагревать до 55^oC, однако эти показатели ниже требований ГОСТа 21289-75.

Пример 4. Бурый уголь марки Б1 разреза "Морозовский" фракционного состава 0-10 мм подвергают механоактивации в дезинтеграторе при частоте вращения рабочих органов 15•10³ мин^-1 в течение 2 секунд, а затем брикетируют при давлении 100 МПа. Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл. 2.

Как следует из приведенных данных (табл. 2), брикеты по механической прочности отвечают требованиям ГОСТ 21289-75.

Пример 5. Бурый уголь марки Б1 разреза "Морозовский" фракционного состава 0-10 мм подвергают механоактивации в дезинтеграторе при частоте вращения рабочих органов 18•10³ мин^-1 в течение 6 секунд, а затем брикетируют при давлении 100 МПа. Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл. 2. Как следует из полученных данных (табл. 2). механоактивации угля при данной частоте вращения рабочих органов дезинтегратора позволяет повысить механическую прочность брикетов.

Примеры 6-8. Гидролизный лигнин фракционного состава 0-10 мм, отвечающий требованиям ТУ 64-11-05-87 с влажностью после сушки 18% подвергают механоактивации в дезинтеграторе при частоте вращения рабочих органов:
-15•10³ мин^-1 в течение 3 секунд (пр. 6)
-17•10³ мин^-1 в течение 5 секунд (пр. 7)
-18•10³ мин^-1 в течение 7 секунд (пр. 8)
Затем полученную шихту брикетируют аналогично примеру 1. Условия проведения процесса прессования и данные по качеству брикетов приведены в табл. 2.

Как видно из анализа данных табл. 2, оптимальными условиями получения брикетов из угля или лигнина или древесных опилок является осуществление механоактивации шихты при скорости вращения рабочих органов дезинтегратора (15-18)•10³ мин^-1 и времени обработки 3-6 секунд.

Изменение параметров механоактивации угольной шихты в дезинтеграторе за счет увеличения скорости вращения рабочих органов свыше 18•10³ мин^-1 времени обработки более 6 секунд потребуют дополнительных энергозатрат, что экономически невыгодно.

Снижение скорости вращения рабочих органов дезинтегратора ниже 15•10³ мин^-1 и времени обработки меньше 2 секунд невозможно на используемом оборудовании.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить механически прочные брикеты при значительно более низкой температуре прессования, сократить время получения брикетов, снизить в целом энергетические затраты на процесс. Теплотворность брикетов Q составляет: для угольных 7011 ккал/кг, из гидролизного лигнина 5810 ккал/кг.

Использование: топливо коммунально-бытового и технологического назначения, для коксования, в гидролизном производстве. Сущность изобретения: способ включает механическую обработку измельченного углеродсодержащего материала в роторном дезинтеграторе при скорости вращения рабочих органов (15-18)• 10³ мин^-1 в течение 2-7 сек и последующее прессование брикетов, дополнительно в качестве углеродсодержащего материала используют бурый уголь, лигнин или древесные опилки. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения топливных брикетов, включающий механическую обработку измельченного углеродсодержащего материала в роторном дезинтеграторе и последующее прессование брикетов, отличающийся тем, что механическую обработку осуществляют при частоте вращения рабочих органов (15-18) • 10³ мин^- 1 в течение 2 7 с. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют бурый уголь, лигнин или древесные опилки.