СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТОВ Российский патент 1998 года по МПК C10L5/48 C04B18/04 C21B3/02 

Изобретение относится к области переработки отходов (карбонатных шламов) химической водоочистки тепловых электростанций методом брикетирования и может быть использовано в металлургической промышленности, строительстве и в сельском хозяйстве.

Известен способ брикетирования углесодержащей фракции золы уноса электростанций, включающий смешение углесодержащей фракции золы со связующим, истирание полученной смеси до степени 0,1 мм и формование при давлении 50 - 70 кг/см²; углесодержащая фракция является отходом, зольность этого материала составляет 35 - 40%, химический состав золы уноса представляет собой смесь следующих компонентов: C, SiO₂, Fe₂O₃, CaO, MgO, SO₃, Al₂O₃, TiO₂, P₂O₅, H₂O. Из-за отсутствия в ней летучих эта смесь не находит применения. В связи с тем, что зерна углесодержащей фракции имеют остекленную ококсованную оболочку, связь между ними и связующим веществом непрочная, поэтому брикетирование этого материала в естественном виде невозможно [1].

Известен способ получения брикетов на основе мелкодисперсного материала, например колошниковой пыли с применение связующего - отработанного сульфитного щелока; смесь формуют в вальцевых прессах.

Исследованием было установлено, что на прочность брикетов большое влияние оказывает температура колошниковой пыли, равной 80^oC. При введении в состав 5 - 10% отработанного сульфитного щелока и прессовании при удельном давлении 19,6 - 39,2 МПа, получаются качественные брикеты по физико-механическим свойствам (Комплексное использование сырья и отходов. М.: Химия, 1988 г., авторы: Равич Б.М. и др., Связующие вещества в процессах окускования горных пород. М.: Недра, 1977 г., авторы: Менковский М.Н. и др.).

Известен также способ получения брикетов из угольных шламов, заключающийся в том, что осевший в отстойнике и подсушенный шлам нагревают, тем самым обезвоживают его и смешивают с нефтяными остатками процессов крекинга и гидрокрекинга в виде порошков или в виде растворов. Затем смесь при этой же температуре формуют обычным способом в брикеты. При этом способе, например, тяжелые нефтяные остатки с температурой размягчения > 40^oС измельчают до размера <1 мм и добавляют в количестве 6 - 10% к высушенному шламу. Смесь хорошо перемешивают в смесителе обычного типа и формуют в топливные брикеты под давлением 30 - 50 МПа [2].

Недостатком этого способа является сложность процесса производства брикетов за счет применения связующей добавки, при этом ухудшается экология окружающей среды, значительно повышаются эксплуатационные и капитальные затраты.

Последний из аналогов принимается за прототип.

Предлагаемое изобретение позволяет по упрощенной, экономичной технологии получить механически и термически прочные брикеты из карбонатного шлама - отхода химводоочистки тепловых электростанций для последующего использования в металлургической промышленности, строительстве и в сельском хозяйстве.

Указанные отходы содержат ценные компоненты, SiO₂, SO₃, Fe₂O₃, Al₂O₃, CaO, MgO.

В исходном виде карбонатный шлам представляет собой жидкую пульпу с концентрацией в ней твердых, мелкодисперсных частиц 600 - 700 г на 1 л, смесь, которая не используется и сбрасывается в шламонакопители или в реки, ухудшая экологию окружающей среды. Возможность применения карбонатных шламов как сырья для получения механически и термически прочных брикетов для последующего их использования в качестве флюсов в металлической промышленности.

Указанный технический результат в описываемом способе получения брикетов, включающий обезвоживание шлама, прессование под давлением 30 - 35 МПа, достигается тем, что в качестве исходного материала используют карбонатный шлам химводоочистки ТЭЦ с влажностью 12 - 16%.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительными признаками изобретения являются:
использование в качестве исходного материала карбонатного шлама водоочистки ТЭЦ с влажностью 12 - 16%.

Таким образом, предлагаемое изобретение является новым.

Анализ технических решений, относящихся к способам получения брикетов, позволил выявить в них признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

В предлагаемом способе получение брикетов использовался карбонатный шлам водоочистки ГРЭС-5 АО" "Мосэнерго" (г. Шатура"), предварительно обезвоженный до 12 - 16% влажности, содержащий основные химические соединения: SiO₂ - 11,32%, SO₃ - 3,5%, Fe₂O₃ - 6,0%, Al₂O₃ - 3,5%, CaO - 47,4%, MgO - 9,8%.

Карбонатный шлам влажностью 12 - 16% хорошо дозируется и пригоден для прессования при давлении 30 - 35 МПа с образованием механически прочного сырого брикета с сопротивлением на сжатие до 120 - 160 кг/см².

Отличительной особенностью предлагаемого способа является:
отсутствие операции дозировки связующего;
подготовка материала перед прессованием производится без его нагрева;
исключение операции термообработки готовых брикетов.

На чертеже представлена принципиальная схема осуществления способа.

Схема последовательно содержит воронку 1 для приема исходного материала, смеситель-питатель 2 для усреднения карбонатного шлама по влаге и дозировки, гидравлический брикетный пресс 3 для формования брикетов, сборный конвейер 4 для подачи брикетов на складирование. Способ получения брикетов осуществляется следующим образом.

Исходный карбонатный шлам химводоочистки ГРЭС, представляющий собой материал крупностью менее 0,25, предварительно обезвоженный до влажности 12 - 16% (обезвоживание шлама до влажности 12 - 16% осуществляется в дисковых или барабанных вакуумфильтрах с последующей термической сушкой), из приемной воронки 1 подается в смеситель-питатель 2, где происходит усреднение исходного материала по влаге и дозировка, усредненный карбонатный шлам из смесителя-питателя 2 направляется на прессование при температуре окружающей среды в гидравлический пресс 3, при давлении прессования 30 - 35 МПа. Из брикетного пресса 3 формованные брикеты (форма брикетов кубическая, размер брикетов 60х60х60 мм, влажность брикетов в момент образования равна влажности шихты), по течке попадают на сборный конвейер 4, конвейером готовые брикеты направляются на склад готовой продукции. При хранении брикетов на складе через сутки влажность брикетов достигает 10 - 6%.

Термостойкость брикетов при температуре +800^oC составляет > 10 кг/см².

Пример 1. Исходный карбонатный шлам фракции <0,25 мм влажностью 6% ГРЭС-5 АО "Мосэнерго" (г. Шатура), предварительно обезвоженный на дисковых или барабанных вакуум-фильтрах и подсушенный в термической сушилке, из приемной воронки подается в смеситель-питатель, затем дозированный и усредненный шлам направляет на брикетный пресс для прессования при температуре окружающей среды под давлением 30 - 35 МПа. Полученные брикеты направляются на конвейер, с которого готовые брикеты подаются на отгрузку (таблица).

Пример 2. Условия те же, что в примере 1, но влажность исходного карбонатного шлама составляла 10% (таблица).

Пример 3. Условия те же, что в примерах 1, 2, но влажность исходного карбонатного шлама составляла 12% (таблица).

Пример 4. Условия те же, что в примерах 1, 2, 3, но влажность исходного карбонатного шлама составляла 14% (таблица).

Пример 5. Условия те же, что в примерах 1, 2, 3, 4, но влажность исходного карбонатного шлама составляла 16% (таблица).

Пример 6. Условия те же, что в примерах 1, 2, 3, 4, 5, но влажность исходного карбонатного шлама составляла 18 (таблица).

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ обеспечивает получение брикетов с высокой механической прочностью, а процесс брикетирования целесообразно проводить при влажности шихты 12 - 16%, при давлении прессования 30 - 35 МПа, при этом механическая прочность при истирании по ГОСТ 21-289-75 - 83,0-87,0% (при норме не менее 80,0%), механическая прочность при сжатии по ГОСТ 21391-75-130,0-135,0 (при норме не менее 100,0).

Предлагаемый способ получения брикетов в отличие от известного позволяет выполнить формование отходов химводоочистки ТЭЦ меньшим, чем у известного, количеством операций и с меньшими затратами при брикетировании без связующего, исходный материал (шихта) прессуется без его нагрева, не требуется термообработка готовых брикетов, что удешевляет процесс переработки отходов химводоочистки ТЭЦ, это позволяет достичь экономичности за счет рационального использования карбонатных шламов.

Предлагаемый способ обеспечивает получение брикетов с высокими прочностными показателями и термостойкостью, что очень важно при использовании их в качестве флюсов в металлургической промышленности, а также в строительстве и сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области переработки отходов (карбонатных шламов) химической водоочистки тепловых электростанций методом брикетирования для использования в металлургической промышленности, строительстве и в сельском хозяйстве. Способ получения брикетов заключается в том, что в качестве исходного материала используют карбонатный шлам химводоочистки ТЭЦ с влажностью 12 - 16%, а прессование осуществляют при давлении 300 - 350 кг/см². Способ позволяет по упрощенной и экономичной технологии брикетирования без связующего получить брикеты с более высокими потребительскими свойствами и экологическими параметрами. 1 табл., 1 ил.

Способ получения брикетов, включающий обезвоживание шлама и последующее его прессование при давлении 30 35 МПа, отличающийся тем, что используют карбонатный шлам химводоочистки ТЭЦ с влажностью 12 16%