СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ Российский патент 1997 года по МПК C10L5/08 C10L5/48 C10L5/28 

Изобретение относится к технологии окускования угольных шламов и мелких классов угля. Полученные брикеты могут быть использованы в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках.

Известен способ окускования каменноугольной мелочи, угольных шламов крупностью до 6 мм, влажностью не менее 10% выходом летучих не менее 12% в штемпельном блоке при пропускании через загрузку импульсного тока высокой частоты с нагревом всей массы угольных частиц или их поверхности до 500 - 800^oC (1).

Недостатками способа являются высокие энергетические затраты, высокая плотность брикетов, которая препятствует выгоранию угля в центральной части брикета.

Известен способ получения брикетированных отходов угля, включающий сгущение суспензии тонких фракций от отходов угля с содержанием фракций до 0,1 мм 70 90 мас. и зольностью 60 80% смешение ее с сухими отходами обогащения угля фракции менее 10 мм, формование и обезвоживание смеси отходов при 20 40 МПа в течение 10 20 с до влажности 5,6 12,7% (2). По этому способу получают брикеты с прочностью 9,1 24,6 кг/брикет с плотностью 2,2 - 2,4 кг/см³.

Недостатками способа являются высокие капитальные затраты на строительство установки, неустойчивость технологических режимов при одновременном обезвоживании и формовании массы, низкая прочность брикетов и слишком высокая плотность брикетов, которая обусловливает неполноту выгорания угля.

Наиболее близким является известный способ получения угольных брикетов из обезвоженного угольного шлама и/или угольной мелочи с содержанием воды 5 8 вес.ч. с добавлением 3 10 вес.ч. лигносульфоната (сухого или жидкого) путем формования смеси при 100 200 МПа в брикеты и последующую термообработку брикетов при 200 600^oC и до 700^oC при использовании коксующихся углей, в течение от 10 мин до 120 мин; для формования используют уголь с зольностью 2,5 10% содержащем летучих 4 20% с грансоставом: +3 мм 20% +0,5 мм 30 55% и +0,2 мм 50-75% (3). В результате получают бездымное, прочное и водостойкое топливо.

Недостатком известного способа является то, что применение связующего увеличивают затраты, а плотность получаемых брикетов препятствует выгоранию угля из середины брикетов.

Предложенный способ обеспечивает снижение первоначальных капитальных затрат, уменьшение потребляемой при производстве энергии, повышение производительности, улучшение потребительских свойств топливного брикета за счет повышения его прочности, водостойкости и полноту выгорания угля в брикете.

Сущность изобретения: способ получения угольных брикетов включает обезвоживание угольного шлама до 10 35% влажности, перемешивание угольных частиц и минеральной составляющей исходного шлама, последующее формование обезвоженной указанной массы с гранулометрическим составом минус 1 мм не менее 90% с общей зольностью 30 70% при содержании в золе оксида кремния 25 60% и (или) оксида алюминия 17 50% при давлении 0,001 20 МПа и последующую термообработку при 200 700^oC в течение 1 60 мин в неокислительной среде; дополнительно угольный шлам содержит не менее 25% спекающихся углей.

При этом получают угольный брикет прочный, пористый, водостойкий, с малым содержанием влажности, органических и летучих веществ, который имеет рациональную формообразующую поверхность. Высокая механическая прочность, водостойкость брикета из угольного шлама обеспечивают его хорошую сохранность при транспортировке и при неблагоприятных атмосферных воздействиях. Кроме того, брикет имеет теплотворную способность выше, чем у исходного шлама, что связано с пониженным содержанием в нем влажности, органических и летучих веществ при термообработке. Пористость брикетов обеспечивает полное выгорание угля при сжигании брикетов. При сгорании брикета обеспечивает пониженное содержание выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. Брикеты могут использоваться в энергетических целях и в комунально-бытовом секторе, а зольный остаток в строительстве и других отраслях.

Реализация предложенного способа позволяет получить в сравнении с известным способом-прототипом меньшие первоначальные капитальные и производственные затраты, что обеспечивается использованием в качестве связующих веществ присутствующих в исходном шламе минеральных частиц.

Пример 1. В качестве исходного сырья использован обезвоженный угольный шлам марки ТМСШ с ситовым составом в пределах 0 1 мм 99% влажностью 10,0% теплотой сторания (низшей) 1860 ккал/кг, зольностью 53,9% при содержании в ней оксида кремния 57,88% и оксида алюминия 26,62% примеси - остальное.

Шлам перемешивают для усреднения в шнековом смесителе непрерывного действия. После перемешивания шлам загружается в бункер гидравлического пресса, где при давлении 20 МПа шлам формуется в виде цилиндров диаметром 15 - 25 мм и по направляющим проталкивается на поверхность непрерывной шарнирной цепи специально оборудованного конвейера, которая проходит через термокамеру, где производится обжиг брикетов при температуре 200^oC в течение 40 мин в среде отходящих газов.

Далее полученные брикеты по охладительным лоткам перемещают в погрузочный бункер или в бункер упаковочной машины, которая упаковывает топливо в мешки (полиэтиленовые или бумажные).

Полученные топливные брикеты по результатам испытаний имеют прочность на сжатие 20 30 кг/см², прочность на сбрасывание остаток на сите +25 мм 90 93% хорошую термическую прочность, так как при сжигании до полного сгорания сохраняют форму, имеют устойчивость к влаге.

Пример 2. В качестве исходного сырья использован обезвоженный угольный шлам марки ТМСШ с ситовым составом в пределах 0 1 мм 99% влажностью 24,6% теплотой сгорания (низшей) 1975 ккал/кг, зольностью 58,8% при содержании в ней оксида кремния 50% и оксида алюминия 50% примеси - остальное.

Шлам перемешивают для усреднения в шнековом смесителе непрерывного действия. После перемешивания шлам загружается в бункер гидравлического пресса, где при давлении 10 МПа шлам формуется в виде цилиндров диаметром 15 - 25 мм и по направляющим проталкивается на поверхность непрерывной шарнирной цепи специально оборудованного конвейера, которая проходит через термокамеру, где производится обжиг брикетов при температуре 700^oC в течение 1 мин в среде отходящих газов.

Далее полученные брикеты по охладительным лоткам перемещаются в погрузочный бункер или в бункер упаковочной машины, которая упаковывает топливо в мешки (полиэтиленовые или бумажные).

Полученные топливные брикеты по результатам испытаний имеют прочность на сжатие 60 70 кг/см², прочность на сбрасывание остаток на сите +25 мм 96-98% хорошую термическую прочность, так как при сжигании до полного сгорания сохраняют форму, хорошую устойчивость к влаге, не разрушаются при погружении их в воду.

Пример 3. В качестве исходного сырья использован обезвоженный угольный шлам марки ТМСШГЖ с ситовым составом в пределах 0 1 мм 100% влажностью 24,6% теплотой сгорания (низшей) 2050 ккал/кг, зольностью 52,3% при содержании в ней оксида кремния 35 мас. и оксида алюминия 30 мас. спекающегося угля марки ГЖ 25 мас.

Шлам перемешивают для усреднения в шнековом смесителе непрерывного действия. После перемешивания смесь загружают в бункер экструдера непрерывного действия с измененной насадкой, который выдавливает при давлении 0,001 МПа топливную смесь, диаметром 15 25 мм, и по направляющим проталкивается на поверхность непрерывной шарнирной цепи специально оборудованного конвейера, которая проходит через термокамеру, где производится обжиг брикетов при 450^oC в течение 20 мин в среде отходящих газов.

Далее полученные брикеты по охладительным лоткам перемещаются в погрузочный бункер или бункер упаковочной машины, которая упаковывает окускованное топливо в мешки (полиэтиленовые или бумажные).

Полученные топливные брикеты по результатам испытаний имеют прочность на сжатие 65 70 кг/см², прочность на сбрасывание остаток на сите +25 мм 96 98% хорошую термическую прочность, так как при сжигании до полного сгорания сохраняют форму, хорошую устойчивость к влаге, не разрушаются при погружении их в воду.

Кроме указанных примеров проводилось изготовление опытных партий брикетов из сырья, характеристики которого приведены в таблице, где указаны характеристики полученных брикетов.

Таким образом, реализация предложенного способа изготовления угольных брикетов из угольных шламов обеспечивает в сравнении с известным способом снижение первоначальных капитальных и производственных затрат. Снижаются затраты энергии, выброс вредных веществ, повышается производительность, расширяется область применения.

Полученный по предложенному способу угольный брикет в сравнении с известным пористый, что обеспечивает полное выгорание угля при сжигании брикетов, прочный, водостойкий, с малым содержанием влажности, органических и летучих веществ, что улучшает теплотворную способность и экологические показатели при использовании. Угольный брикет имеет рациональную формообразующую поверхность.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 138221, C 10 L 5/04, 1961.

1. Авторское свидетельство СССР N 1481253, C 10 L 5/48, 1989.

1. Заявка Великобритании N 1321729, C 10 L 5/02, 1973.

Использование: в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках. Сущность изобретения: способ получения угольных брикетов включает обезвоживание угольного шлама до 10 - 35% влажности, перемешивание угольных частиц и минеральной составляющей исходного шлама, последующее формование обезвоженного шлама с гранулометрическим составом минус 1 мм не менее 90%, с общей зольностью 30 - 70% при содержании в золе оксида кремния 25 - 60% и (или) оксида алюминия 17 - 50%, при давлении 0,001 - 20 МПа и последующую термообработку при 200 - 700^oC в течение 1 - 60 мин в неокислительной среде; дополнительно угольный шлам содержит не менее 25% спекающихся углей. При этом получают угольный брикет прочный, пористый, водостойкий, с малым содержанием влажности, органических и летучих веществ, который имеет рациональную формообразующую поверхность; механическая прочность, водостойкость брикета из угольного шлама обеспечивают его хорошую сохранность при транспортировке и при неблагоприятных атмосферных воздействиях. 2з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения угольных брикетов, включающий обезвоживание угольного шлама, формование обезвоженного угольного шлама в брикеты и последующую термообработку брикетов при 200 700^oС, отличающийся тем, что обезвоживают угольный шлам до влажности 10 35% подают на формование угольный шлам с гранулометрическим составом минус 1 мм не менее 90% и общей зольностью 30 70% при содержании в золе оксида кремния 25 60% и/или оксида алюминия 17 50% и формование ведут при 0,001 20 МПа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку при 200 - 700^oС ведут в течение 1 40 мин в неокислительной среде. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что угольный шлам содержит не менее 25% спекающихся углей.