СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ Российский патент 1997 года по МПК C10L5/16 C10L5/20 

Изобретение относится к области технологии брикетирования угля или других углеродистых материалов и может быть использовано при получении брикетов для коксования и топливных брикетов.

Известен способ получения угольных брикетов, согласно которому нагретое до 250^oC битуминозное связующее подают во влажный уголь, нагретый до 90-95^oC, смешивают, и полученную смесь брикетируют. В горячее связующее при смешивании его с углем с поверхности угольных частиц попадает вода и, испаряясь, вспенивает связующее, что позволяет повысить качество брикетов и снизить расход связующего.

Недостатками способа являются необходимость использования лишь высоковлажных нагретых углей, а также неравномерность распределения в связующем воды, что ведет к нестабильному качеству брикетов.

Известен способ получения брикетов, заключающийся в нагревании связующего водяным паром для вспенивания и эмульгирования связующего, подаче связующего в измельченный уголь, смешивании и брикетировании полученной смеси. Вспенивание и эмульгирование связующего при нагреве связующего паром увеличивает его объем, что улучшает смешивание связующего с углем, улучшает качество брикетов.

Однако, при нагревании связующего паром не достигается полное вспенивание связующего, что не позволяет снизить расход связующего.

Известен способ получения брикетов, включающий нагревание связующего до 250^oC, введение в него воды в количестве 1-5% от массы связующего, перемешивание ее со связующим, подачу связующего в измельченный уголь, смешивание их и брикетирование. Подача в нагретое связующее воды и распределение ее по всей массе связующего, благодаря перемешиванию, приводит к интенсивному вспениванию связующего. Смешивание измельченного угля со вспененным связующим позволяет снизить его расход, и, кроме того, равномерная подача в связующее оптимального количества воды обеспечивает возможность использования сухих и маловлажных углей и стабильное качество брикетов.

Недостатком известного способа является невысокая прочность брикетов, обусловленная нестабильной дозировкой воды в связующее и неравномерностью распределения воды в связующем из-за значительной разницы в количестве и вязкости смешиваемых жидкостей.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Цель достигается тем, что в способе получения угольных брикетов, включающем вспенивание битуминозного связующего введением в него 1-5 мас. воды при перемешивании, смешение его с измельченным углем и последующее брикетирование смеси, перед введением воды в нагретое битуминозное связующее в ней эмульгируют или растворяют углеводородсодержащую добавку.

Цель достигается также тем, что объемное соотношение воды и углеводородсодержащей добавки поддерживают равным 1:(0,3-4), в качестве углеводородсодержащей добавки используют продукты переработки нефти, угля или древесины с температурой кипения не менее, чем на 20-30^oC превышающей температуру нагрева битуминозного связующего, и также за счет того, что в качестве продуктов переработки нефти, угля или древесины используют окисленный асфальт деасфальтизации, антраценовое масло, каменноугольную смолу или лигносульфонат.

Введение в воду углеводородсодержащих добавок в виде эмульсии или раствора увеличивает ее вязкость и объем, что обеспечивает стабильность дозировки воды, улучшает ее перемешивание со связующим и, соответственно, улучшает качество брикетов.

Использование углеводородсодержащей добавки с температурой кипения, превышающей температуру плавления связующего не менее чем на 20-30^oC, позволяет предотвратить испарение вводимого в связующее углеводорода, что приведет к улучшению экологической обстановки и увеличению прочности брикетов.

Выбор углеводородсодержащей добавки и ее количество определяются в зависимости от качества связующего, его температуры плавления, температуры нагретого связующего и требований, предъявляемых к получаемым брикетам.

Суммарное количество смеси (вода+добавка) не должно превышать 10-15 мас. от количества связующего с тем, чтобы за счет потерь тепла на нагревание не охладить связующее до температур, не обеспечивающих его вспенивание.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа было проведено брикетирование угольной шихты на полузаводской брикетной установке.

В качестве брикетируемой шихты использовали шихту со следующей характеристикой: марочный состав: Ж 22,6% ГI7 22,5% К 33,1% К2 -16,8; содержание класса 0-0,5 мм 42% класса 0-3 мм 80% технический анализ шихты: содержание влаги (W^p) 6,0% золы (A^d) 9,62% выход летучих (V^daf) 24,96% В качестве связующего использовали Брикетин-I (окисленные асфальты деасфальтизации гудрона пропаном) с температурой размягчения 48^oC. В качестве добавок, вводимых в воду, использовали окисленные асфальты деасфальтизации гудрона пропаном продукт переработки нефти, антраценовое масло и каменноугольную смолу продукты переработки каменного угля и лигносульфонат натрия продукт переработки древесины. Содержание добавок в воде менялось от 20 до 90%
Брикетирование шихты после введения в нее связующего проводили при t= 50-55^oC под давлением 20 МПа. Получали брикеты подушкообразной формы с размером 55х45х35. Брикеты подвергали испытанию на прочность по ГОСТ 2120-75 (сжатие и сбрасывание), определяли их кажущийся удельный вес по ГОСТ 10220-82 и влажность по ГОСТ 9516-80.

Для сравнения были проведены опыты с подачей в связующее воды (прототип) и с подачей углеводородной добавки в связующее перед подачей в него воды.

Результаты опытов приведены в таблице, где:
Опыт 1 добавка в нагретое связующее воды. Опыты 2, 3 введение углеводородсодержащего компонента (антраценовое масло и лигносульфонат кальция) в связующее и в опытах 4-9 введение углеводородсодержащей добавки в воду.

Приведенные в таблице данные показывают, что брикеты, полученные по заявляемому способу, имеют большую прочность, прежде всего, за счет того, что способ обеспечивает подачу в связующее воды в оптимальных количествах (1-5%).

Снижение прочности брикетов на сжатие в опыте 7 по сравнению с опытом 6 объясняется отрицательным влиянием избыточного количества компонента - пластификатора на вяжущие свойства связующих.

Введение углеводородсодержащих компонентов непосредственно в связующее (опыты 2 и 3) не приводит к снижению количества воды, поэтому значительного повышения прочности брикетов не наблюдается. Более того, в случае введения антраценового масла, являющегося пластификатором, прочность брикетов на сжатие понижается (опыт 2).

Добавка в связующее лигносульфоната (опыт 3) повышает, как и следовало ожидать, прочность брикетов, однако более существенное упрочнение брикетов дает подача лигносульфоната в смеси с водой (опыт 9), т.к. в этом случае количество воды, подаваемой в связующее, снижается до оптимального.

В тех случаях, когда углеводородсодержащие компоненты являются связующими, например, асфальты деасфальтизации, количество подаваемого связующего может быть соответственно уменьшено.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получать брикеты для доменного производства и топливные брикеты с улучшенными прочностными характеристиками.

Пример 1. 2,4 кг связующего, нагретого до 180^oC, и 200 мл водной эмульсии этого же связующего, содержащей 90 г воды (4% воды от массы связующего, соотношение вода-связующее 1:1), подавали в пеногенератор и полученную пену наносили на 50 кг измельченной, непрерывно перемешиваемой шихты, нагретой до 80±2^oC. Через 5 мин после начала подачи связующего перемешивание прекращали, смесь охлаждали до 50-55^oC и брикетировали. Полученные брикеты подвергали испытаниям, результаты испытаний на прочность приведены в таблице (опыт 4). Кажущийся удельный вес брикетов 1,12-1,13 г/см³, влажность 3,5-3,6%
Пример 2. 2,5 кг связующего, нагретого до 180^oC, и 150 мл эмульсии антраценового масла с водой (4,9% воды от массы связующего, объемное соотношение вода-масло составляло 1:0,3) наносили в виде пены на 50 кг измельченной шихты, нагретой до 80±2^oC и непрерывно перемешиваемой.

Через 5 мин после начала подачи связующего перемешивание прекращали, смесь охлаждали до 50-55^oC и брикетировали. Полученные брикеты подвергали испытаниям, результаты испытаний брикетов на прочность приведены в таблице (опыт 5), кажущийся удельный вес брикетов 1,2-1,3 г/см³, влажность - 3,6-3,7%

Применение: в коксохимической и топливной промышленности. Сущность изобретения: в воде эмульгируют или растворяют углеводородсодержащую добавку в объемном соотношении 1: (0,3-4), вводят при перемешивании эмульсию или раствор в нагретое (до 160-250^oC) битуминозное связующее при содержании воды 1-5 мас. % до вспенивания связующего, смешивают его с измельченным углем и затем смесь брикетируют; в качестве углеводородсодержащей добавки используют продукты переработки нефти, угля или древесины с температурой кипения, не менее чем на 20-30^oC превышающей температуру нагрева битуминозного связующего (окисленный асфальт деасфальтизации, антраценовое масло, каменноугольная смола или лигносульфонат). 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения угольных брикетов, включающий вспенивание нагретого битуминозного связующего введением 1 5 мас. воды при перемешивании, смешение его с измельченным углем и последующее брикетирование смеси, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества брикетов, перед введением воды в нагретое битуминозное связующее в ней эмульгируют или растворяют углеоводородсодержащую добавку. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемное соотношение воды и углеводородсодержащей добавки поддерживают равным 1 (0,3 4). 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве углеводородсодержащей добавки используют продукты переработки нефти, угля или древесины с температурой кипения не менее чем на 20 30^oС превышающей температуру нагрева битуминозного связующего. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве продуктов переработки нефти, угля или древесины используют окисленный асфальт деасфальтизации, антраценовое масло, каменноугольную смолу или лигносульфонат.