СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СИТОВОГО СОСТАВА КОКСА И КОКСОВЫЙ БРИКЕТ, ПОЛУЧЕННЫЙ ДАННЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2005 года по МПК C10L5/12 C10L5/28 C10L5/02 C10L5/40 

Предлагаемое изобретение относится к способу получения твердых топлив из некондиционного кокса, применяемых в металлургической промышленности, например при выплавке чугуна и стали, а также для бытовых нужд.

Известен способ получения топливных брикетов из смеси измельченного твердого топлива из группы растительных отходов и коксовой мелочи и связующего из группы, включающей лигносульфонат, мелласу, таловый пек или их смеси. В связующее дополнительно вводят синтетический воск или парафин, цемент и другое (RU, п. №2147029 МПК C 10 L 5/12, от 05.04.99, опубл. 27.03.2000 г.).

Недостатком указанного способа получения топливных брикетов и топливных брикетов, полученных данным способом, является сложность состава связующих компонентов, что нетехнологично, неэкономично и неэкологично.

Известен способ получения коксовых брикетов из смеси коксовой мелочи со связующим на основе производного сульфокислоты. Способ заключается в использовании коксовой мелочи с размерами частиц от 0 до 6 мм и смешении ее с 3-10% связующего (RU, п. №2083642 МПК C 10 L 5/20, от 17.10.95, опубл. 10.07.97 г.).

Недостатком данного способа получения коксовых брикетов является то, что для производства топливных брикетов используют коксовую мелочь фракций 0-6 мм, т.е. используют не все фракции некондиционной коксовой мелочи. Для получения топливных брикетов из заявленной смеси требуются довольно значительные затраты (высокие температура термообработки и давление влекут за собой большой расход электроэнергии) для того, чтобы обеспечить оптимальные потребительские свойства полученного твердого топлива.

Кроме того, выбранное связующее не позволяет получить экологически чистое топливо.

Указанный способ выбран заявителями в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Техническими задачами изобретений являются полное восстановление всех фракций невостребованных технологических остатков разных сортов кокса до необходимого ситового состава и получение экологически чистых коксовых брикетов с улучшенными потребительскими свойствами, т.е. с достаточными прочностью, зольностью, плотностью, теплотворной и реакционной способностями, без значительных капитальных затрат.

Поставленные задачи достигаются тем, что в способе восстановления ситового состава кокса, включающим смешение некондиционного кокса со связующим в виде цемента, увлажнение, брикетирование смеси с последующей термической обработкой, охлаждение, согласно изобретению в качестве некондиционного кокса используют коксовую мелочь фракции 0-10 мм и/или коксовый орех фракции 10-25 мм определенных сортов, смешивают со связующим при следующем соотношении ингредиентов, масс.%: коксовая мелочь или коксовый орех - 60-95, связующее - 5-40, для увлажнения добавляют до 35% воды по отношению к массе смеси, термическую обработку осуществляют паром, охлаждают при температуре окружающей среды до остаточной влажности до 5%.

В качестве связующего используют любые марки цемента и портландцемента.

В смесь вводят наполнитель в виде органических или неорганических природных или техногенных веществ.

Брикетирование осуществляют на вибрационном оборудовании.

Брикетирование осуществляют на прессовом оборудовании.

Использование в заявляемом способе некондиционного кокса в виде коксовой мелочи с размером частиц 0-10 мм и/или коксового ореха с размером частиц 10-25 мм определенных сортов, позволяет восстановить все фракции некондиционного кокса, что технологично и экономично. Кроме того, получить брикеты из одного определенного сорта некондиционного кокса, т.е. сохранить его реакционную способность.

Смешивание коксовой мелочи и/или коксового ореха со связующим с заявляемыми массовыми соотношениями ингредиентов, обеспечивает восстановление всех некондиционных фракций кокса до требуемого ситового состава, обеспечивая его оптимальные потребительские свойства, необходимые для технологического процесса.

Увлажнение смеси заявляемым количеством воды обеспечивает пластичность смеси, необходимую при брикетировании.

Осуществление термической обработки брикетов паром обеспечивает равномерность высыхания брикетов, предотвращает их растрескивание, т.е. обеспечивает их прочность.

Охлаждение полученных брикетов при температуре окружающей предотвращает пересыхание брикетов и обеспечивает заявляемую остаточную влажность - до 5%.

Использование в качестве связующего любых марок цемента и портландцемента расширяет технологические возможности.

Добавление в смесь наполнителя в виде органических или неорганических природных или техногенных веществ позволяет регулировать объем получаемых брикетов и утилизировать невостребованные отходы, что экологогично.

Осуществление брикетирования на вибрационном оборудовании позволяет, когда необходимо, достичь наибольшей плотности брикетов.

Осуществление брикетирования на прессовом оборудовании повышает производительность, т.к. сокращается время, необходимое для брикетирования.

В коксовом брикете, содержащим некондиционный кокс, связующее в виде цемента, согласно изобретению в качестве некондиционного кокса содержит коксовую мелочь фракции 0-10 мм и/или коксовый орех фракции 10-25 мм, при следующем соотношении ингредиентов по отношению к масс.%: коксовая мелочь и/или коксовый орех - 60-95, связующее 5-40, при этом при этом размер полученных брикетов соответствует необходимому ситовому составу кокса.

В качестве связующего содержит любые марки цемента и портландцемента.

В качестве наполнителя содержит органические или неорганические природные или техногенные вещества.

Заявляемое соотношение ингредиентов в коксовом брикете позволяет получить твердое топливо с оптимальными потребительскими свойствами и определенной сортности, что обеспечивает, при его использовании, стабильность технологического процесса при выплавке стали или чугуна.

Кроме того, соответствие размеров брикетов определенному ситовому составу позволяет прогнозировать и оптимизировать производственный процесс и процесс горения, например в вагранке.

Применение в качестве связующего цементов и портландцементов любых марок расширяет технологические возможности.

Введение наполнителя в виде органических или неорганических природных или техногенных веществ позволяет, при необходимости, регулировать объем брикетов, кроме того, утилизировать невостребованные отходы, что улучшает экологию.

В результате проведенных патентных исследований не выявлено известных из уровня техники аналогичных технических решений, характеризуемых заявляемой совокупностью признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых изобретений критериям патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень", может найти применения в металлургической промышленности, т.е. соответствует критерию "промышленная применимость".

Сущность предлагаемых изобретений заключается в следующем.

Для восстановления ситового состава кокса используют некондиционный кокс, т.е. невостребованные остатки, в частности коксовую мелочь и коксовый орех.

Формирование смеси для восстановления ситового состава кокса осуществляют, смешивая коксовую мелочь фракции 0-10 мм и/или коксовый орех фракции 10-25 мм определенных сортов с цементом, добавляют воду, тщательно перемешивают до образования однородной массы, раскладывают в пресс-формы, размер которых определяется размерами необходимого ситового состава кокса. Затем смесь брикетируют на вибрационном или прессовом оборудовании и проводят термообработку паром около 2-х часов в специальной камере, а потом охлаждают при температуре окружающей среды. Соотношение компонентов по отношению масс.% составляет: коксовая мелочь и/или коксовый орех - 60-95, связующее - 5-40, вода - до 35% по отношению к массе смеси. После охлаждения полученные брикеты могут быть упакованы для дальнейшей транспортировки или хранения. Для увеличения объема получаемых данным способом коксовых брикетов возможно введение наполнителя в виде органических или неорганических природных или техногенных веществ.

Способ восстановления ситового состава кокса иллюстрируется таблицей 1 и следующими примерами.

Пример 1.

Процесс восстановления некондиционного кокса, т.е. коксовой мелочи (фракции 0-10 мм) и/или коксового ореха (фракции 10-25 мм) определенных сортов осуществляют, смешивая 60 кг кокса со связующим в виде цемента, например, марки М-400, количество которого составляет 40 кг, и загружают в смеситель. Добавляют менее 35% воды и перемешивают до однородного состава. Раскладывают в пресс-формы или в виброформы, размер которых определяется нужным ситовым составом, и брикетируют. Брикетирование осуществляют либо на вибрационном, либо на прессовом оборудовании. После этого помещают брикеты в специальную камеру и проводят термическую сушку паром около 2-х часов. Затем брикеты охлаждают при температуре окружающей среды до остаточной влажности до 5%.

При таком соотношении ингредиентов, смешанных с менее 35% воды смесь получается густая, ее сложно перемешать до однородной массы, полученные брикеты обладают повышенной прочностью, и длительным временем горения, например, в вагранке при плавке стали или чугуна.

Пример 2.

По примеру 1 соотношение ингредиентов составляет, масс.%: коксовая мелочь и/или коксовый орех - 77,5, связующее - 22,5, вода - 35% по отношению к массе смеси.

Полученная смесь хорошо перемешивается до однородной массы, количество кокса и связующего достаточно для достижения оптимальных потребительских свойств полученных коксовых брикетов, т.е. они обладают достаточными прочностью на сжатие, зольностью, плотностью, высокой теплотворной и достаточной реакционной способностями, что позволяет обеспечить стабильный процесс горения при плавке.

Пример 3.

По примеру 1 соотношение ингредиентов составляет, масс.%: коксовая мелочь и/или коксовый орех - 95, связующее - 5, вода - более 35% по отношению к массе смеси.

Полученная смесь слишком жидкая, связующего недостаточно для обеспечения прочности брикетов, полученные брикеты имеют низкие показатели: прочности на сжатие, плотности, теплотворной и реакционной способностей.

Коксовые брикеты получают следующим образом.

Для получения брикетов используют некондиционные технологические остатки кокса: коксовую мелочь фракции 0-10 и/или коксовый орех фракции 10-25 мм.

Соотношение компонентов по отношению масс.% составляет: коксовая мелочь и/или коксовый орех - 60-95, связующее - 5-40, вода - до 35% по отношению к массе смеси.

При необходимости получения брикетов большего объема, например, применяемых для бытовых нужд в качестве топлива или в вагранках определенной конструкции, они могут содержать наполнитель в виде органических или неорганических природных или техногенных веществ.

Пример 1.

Берут коксовую мелочь и/или коксовый орех в количестве 60 кг определенных сортов или их смесь в произвольном соотношении (например, кокс доменный и кокс литейный), смешивают со связующим в виде цемента в количестве 40 кг, добавляют воду в количестве менее 35%, смешивают до однородной массы, брикетируют, термообработку осуществляют паром в течении 2-х часов в специальной камере, охлаждают при температуре окружающей среды до остаточной влажности до 5%.

Полученные брикеты обладают повышенной прочностью и для обеспечения процесса горения необходимо дополнительное количество воздуха или кислорода, что приводит к дополнительным затратам.

Пример 2.

По примеру 1 соотношение ингредиентов составляет, масс.%: коксовая мелочь и/или коксовый орех - 77,5, связующее - 22,5, вода - 35% по отношению к массе смеси.

Полученные при таком соотношении ингредиентов коксовые брикеты обладают оптимальными потребительскими свойствами, необходимыми для осуществления технологического процесса, т.е. достаточными прочностью, теплотворной и реакционной способностями.

Пример 3.

По примеру 1 соотношение ингредиентов составляет масс.%: коксовая мелочь и/или коксовый орех - 95, связующее - 5, вода - более 35% по отношению к массе смеси.

Полученные при таком соотношении ингредиентов коксовые брикеты не обладают потребительскими свойствами, необходимыми для осуществления технологического процесса, т.к. недостаточно прочны из-за небольшого количества связующего, время горения достаточно велико, необходимо большее время для термической обработки из-за большего количества воды в смеси.

Таким образом, заявляемый способ позволяет из некондиционных остатков кокса любых сортов и фракций восстановить необходимый для технологического процесса его ситовый состав.

Коксовые брикеты, полученные заявляемым способом, обладают необходимыми потребительскими свойствами, экологичны, технологичны, экономичны.

Таблица 1
Способ восстановления ситового состава кокса и коксовый брикет, полученный данным способом№ п/пКоксЦементБрикетированиеСитовый состав, ммОсновные характеристикиМасс %КлассСортМасс. %МаркаПресс. МПаВибро кол/минПрочность на сжатие, МПаЗольностьПлотность, кг/м³Время горения, час 10 брикетовТеплотворная способность, ккал/кгРеакционная способностьПрименение1.60KM и/или КОКД40М-400*5 4032121240127300средняяв вагранке2.60KM и/или КОКЛ40М-400* 15006047131360167500низкаяв вагранке3.77,5KM и/или КОКД22,5М-400*5-6 5030131340137300средняяв вагранке4.77,5КМ и/или КОКЛ22,5М-400* 15006539131350137400средняяв вагранке5.95КМ и/или КОКД5М-400*10-11 6529101960167500низкаяв вагранке6.95КМ и/или КОКЛ5М-400* 15006530131360137500низкаяв вагранкеПринятые в таблице сокращения:
* Цемент и портландцемент любых других марок.
КМ - коксовая мелочь; КО - коксовый орех; КД - кокс доменный; КЛ - кокс литейный.

Изобретение может найти применение в металлургической промышленности при производстве твердых топлив, а также для бытовых нужд. Способ восстановления ситового состава кокса включает смешение некондиционного кокса со связующим в виде цемента, увлажнение, брикетирование смеси с последующей термической обработкой и охлаждение. В качестве некондиционного кокса используют коксовую мелочь фракции 0-10 мм и/или коксовый орех фракции 10-25 мм определенных сортов, который смешивают со связующим при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: коксовая мелочь и/или коксовый орех - 60-95, связующее - 5-40. Для увлажнения добавляют до 35% воды по отношению к массе смеси, термическую обработку осуществляют паром, охлаждают при температуре окружающей среды до остаточной влажности до 5%. В качестве связующего используют любые марки цемента и портландцемента. В смесь вводят наполнитель в виде органических или неорганических природных или техногенных веществ. Брикетирование осуществляют на вибрационном либо на прессовом оборудовании. Коксовый брикет содержит 60-95% некондиционного кокса в виде коксовой мелочи фракции 0-10 мм и/или коксового ореха фракции 10-25 мм, определенных сортов и 5-40 % связующего, при этом размер полученных брикетов соответствует необходимому ситовому составу кокса. В качестве связующего содержит любые марки цемента и портландцемента. В качестве наполнителя содержит органические или неорганические природные или техногенные вещества. Изобретение позволяет полностью восстановить все фракции невостребованных технологических остатков разных сортов кокса до необходимого ситового состава и получить экологически чистые коксовые брикеты с улучшенными потребительскими свойствами, т.е. с достаточными прочностью, зольностью, плотностью, теплотворной и реакционной способностями без значительных капитальных затрат. 2 н. и 6 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ восстановления ситового состава кокса, включающий смешение некондиционного кокса со связующим в виде цемента, увлажнение, брикетирование смеси с последующей термической обработкой, охлаждение, отличающийся тем, что в качестве некондиционного кокса используют коксовую мелочь фракции 0-10 мм и/или коксовый орех фракции 10-25 мм определенных сортов, смешивают со связующим при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: коксовая мелочь и/или коксовый орех 60-95, связующее 5-40, для увлажнения добавляют до 35% воды по отношению к массе смеси, термическую обработку осуществляют паром, охлаждают при температуре окружающей среды до остаточной влажности до 5%.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего используют любые марки цемента и портландцемента.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в смесь вводят наполнитель в виде органических или неорганических природных или техногенных веществ.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что брикетирование осуществляют на вибрационном оборудовании.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что брикетирование осуществляют на прессовом оборудовании.6. Коксовый брикет, содержащий некондиционный кокс, связующее в виде цемента, отличающийся тем, что в качестве некондиционного кокса содержит коксовую мелочь фракции 0-10 мм и/или коксовый орех фракции 10-25 мм определенных сортов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Коксовая мелочь и/или коксовый орех 60-95

Связующее 5-40

при этом размер полученных брикетов соответствует необходимому ситовому составу кокса.