ВЛАГОУСТОЙЧИВЫЙ ТОПЛИВНЫЙ БРИКЕТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C10L5/14 

Изобретение относится к технологии твердого формованного топлива и может быть использовано в металлургии, коммунально-бытовом хозяйстве и различных отраслях промышленности.

Известен топливный брикет и способ его получения, содержащий коксовую мелочь и связующее - мелассу, которые измельчают, дозируют, смешивают и брикетируют (патент РФ №2147029, C10L 5/12, 5/14, 5/16, 5/40 от 05.04.1999, опубл. 27.03.2000).

Недостатком данного брикета является его слабая влаго- и термоустойчивость, низкая теплотворная способность (менее 7000 ккал), что препятствует использованию его в вагранках при плавке чугуна. Кроме того, недостатком способа является длительная сушка брикетов и низкая производительность процесса брикетирования.

Наиболее близким по технической сущности является влагоустойчивый топливный брикет и способ его получения, содержащий каменноугольную и антрацитовую мелочь и связующее - мелассу, которые дозируют, смешивают и брикетируют (патент РФ №2149889, C10L 5/16 от 13.06.1999 опубл. 27.05.2000 - прототип).

Полученные брикеты отличаются достаточно высокой влаго- и термоустойчивостью, обладают высокой теплотворной способностью, но влагоустойчивость и особенно термоустойчивость брикета недостаточна при использовании его в вагранках при выплавке чугуна. Кроме того, при производстве брикета высоки затраты энергии на смешивание и нагрев связующих.

Задачей изобретения является повышение влаго- и термоустойчивости брикета при упрощении способа получения его. Кроме того, задачей изобретения является получение брикета, который можно использовать в вагранках при выплавке чугуна.

Поставленная задача решается влагоустойчивым брикетом на основе коксовой и антрацитовой мелочи и связующего - мелассы, по изобретению он дополнительно содержит термоантрацит при соотношении компонентов в массовых %: 20-25 антрацита, 25-30 термоантрацита, 5-16 мелассы, остальное - коксовая мелочь.

Поставленная задача решается способом получения влагоустойчивого топливного брикета, включающим дозирование, смешивание твердого топлива и связующего, брикетирование, по изобретению брикетирование ведут с двухсторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 сек. По пункту 2 изобретения сушку брикета осуществляют при температуре 380°С в течение 90 минут.

Введение термоантрацита в состав брикета значительно повышает пластичность смеси, что положительно влияет на процесс брикетирования. Кроме того, введение термоантрацита увеличивает влаго- и термоустойчивость брикетов и значительно увеличивает их теплотворную способность. Это особенно важно при применении брикетов в вагранках при выплавке чугуна.

Термоантрацит - это термообработанный антрацит при температуре 800-2500°С. В термоантраците более 80% углерода.

Анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, что соответствует критерию «новизна».

Сравнительный анализ предложенного решения с известными не выявил признаков, совпадающих с отличительными признаками предложенного решения, что соответствует критерию «изобретательский уровень».

Экспериментально установлено, что снижение термоантрацита менее 25 мас.% или исключение его из смеси углесодержащих материалов резко снижает прочность брикета, ухудшается влаго- и термоустойчивость его (таблица 1).

Увеличение количества термоантрацита более 30 мас.% нецелесообразно, так как увеличение количества термоантрацита более указанного значения не улучшает качество брикета, кроме увеличения теплотворной способности. А суммарное увеличение антрацита и термоантрацита более 50 мас.% резко снижает прочность и термоустойчивость брикетов. Уменьшение связующего в брикете менее 5 мас% резко снижает прочность брикета, ухудшает влаго- и термоустойчивость его. Снижение давления прессования менее 35 МПа резко ухудшает прочность брикета. Увеличение давления прессования более 50 МПа не улучшает качество брикетов, но значительно увеличивает энергозатраты.

Уменьшение времени прессования менее 5 сек приводит к ухудшению плотности и прочности брикета, что значительно снижает влаго- и термоустойчивость его.

Примеры применения состава влагоустойчивого топливного брикета и способа его получения.

Пример 1. Брали отсев антрацита с величиной частиц от 100 мкм до 13 мм - 20 кг, термоантрацитовой мелочи с величиной частиц от 100 мкм до 8 мм - 25 кг, коксовой мелочи с величиной частиц от 100 мкм до 16 мм - 50 кг. Углесодержащие материалы подавали лотковым питателем-дозатором (питатели-дозаторы могут быть различной конструкции) в лопастной смеситель (смесители могут быть различной конструкции). В лопастном смесителе смесь компонентов перемешивали в течение 3 мин. В перемешанную смесь насосом-дозатором (конструкция дозаторов может быть различной) подавали 5 кг мелассы. Полученную смесь перемешивали в течение 3 мин и подавали на пресс СМК 519, где под давлением 35 МПа при двухстороннем сжатии формировался брикет в течение 5 сек. Далее брикет сырец направлялся в тоннельную печь (конструкция печи может быть различной), где при температуре 380°С брикет выдерживался в течение 90 минут. Получался брикет с удовлетворительной прочностью и влаго-, термоустойчивостью, с высокой теплотворной способностью (7867 ккал) (таблица 1), годный для применения в вагранках для плавки чугуна.

Пример 2. Состав тот же, способ получения тот же, но в составе смеси углесодержащих материалов отсутствует антрацит, получается брикет с низкой прочностью и удовлетворительной влаго- и термоустойчивостью, пригодный для применения в качестве печного топлива без длительного хранения.

Пример 3. Состав тот же, способ получения тот же, но исключен термоантрацит, а антрацит взят в количестве 25 кг. Получается брикет с низкой (плохой) прочностью, с низкой (плохой) влаго- и термоустойчивостью, пригодный для печного топлива без длительного хранения.

Пример 4. Брали антрацита 25 кг, термоантрацита - 30 кг, коксовой мелочи - 45 кг, мелассы - 5 кг. Способ получения тот же. Получали брикет с низкой прочностью, с удовлетворительной влаго- и термоустойчивостью, с высокой теплотворной способностью (7940 ккал), пригодный для применения в качестве ваграночного топлива без длительного хранения.

Пример 5, 6. Углесодержащие компоненты те же, что и в примерах 1, 2, но мелассы брали 16 кг, остальное - коксовая мелочь, давление при прессовании составляло 50 МПа, длительность прессования 8 сек. Получали брикеты с высокой (хорошей) прочностью, с высокой (хорошей) влаго- и термоустойчивостью, годные для длительного хранения и использования в качестве ваграночного топлива (таблица 1).

Пример 7. Углесодержащие компоненты те же, что и в примере 3, но связующего - мелассы брали 16 кг, давление прессования 50 МПа, длительность прессования 8 сек, получали брикет с удовлетворительной прочностью, но недостаточной (плохой) влаго- и термоустойчивостью, пригодный для применения в качестве печного топлива без длительного хранения.

Пример 8. Углесодержащие компоненты те же, что в примере 7, но термоантрацита брали 30 кг, мелассы - 16 кг, давление прессования 50 МПа, длительность 8 сек, получали брикет с удовлетворительной прочностью, с высокой (хорошей) влаго- и термоустойчивостью, с высокой теплотворной способностью (7940 ккал). Однако прочность с увеличением термоантрацита и антрацита более 50 кг (суммарно) резко уменьшается (таблица 1).

Таким образом, предложенный состав влагоустойчивого топливного брикета и способ его получения позволяют получить брикет с высокой влаго- и термоустойчивостью, упрощает способ получения его. Кроме того, предложенный состав и способ получения брикета обеспечивают получение топливного брикета, годного для использования его в вагранках при выплавке чугуна.

Сравнение свойств предложенного решения с прототипом (таблица 2) показывает, что влагопоглощение у предложенного решения на 7-20% ниже, чем у прототипа. Термоустойчивость на 1,05-0,3 кгс выше, чем у прототипа. При показателях механической прочности близкой прототипу.

Таблица 1Прочность, влаго-, термоустойчивость и теплотворная способность брикетов в зависимости от состава смеси.№ п/пСодержание, %Прочность брикетаВлаго- и термоустойчивостьТеплотворная способность, ккалантрациттермоантрацитмелассакоксовая мелочьсырцапосле термообработки, МПа120255остальноеудовлетв9,5-10,0удовлетв78672-255остальноеплохая5,5-6,0удовлетв7250325-5остальноеплохая4,0-4,5плохая7120425305остальноеплохая2,5-3,0удовлетв79405202516остальноехорошая11,0-12,0хорошая78676-2516остальноехорошая10,0-10,5хорошая7250725-16остальноеудовлетв9,5-10,0плохая71208253016остальноеудовлетв12,5-13,5хорошая7940

Таблица 2Сравнение свойств заявленного топливного брикета с прототипомНаименование показателяЗаявленный топливный брикетПрототип1. Водопоглощениеот 0,91 до 0,95от 0,98 до 1,152. Термоустойчивость, кгсот 3,95 до 4,1от 2,9 до 3,83. Механическая прочность брикетов при испытании на сбрасывание, %от 98,7 до 99,6от 97,8 до 99,64. Механическая прочность на сжатие, МПаот 10,0 до 13,5от 10,0 до 12,75. Механическая прочность при испытании на истирание, %от 99,1 до 99,6от 98,7 до 99,6

Изобретение относится к технологии твердого формованного топлива и может быть использовано в металлургии, коммунально-бытовом хозяйстве и различных отраслях промышленности. Топливный брикет на основе коксовой, антрацитовой мелочи и связующего - мелассы содержит дополнительно термоантрацит при соотношении компонентов в мас.%: 20-25 антрацита, 25-30 термоантрацита, 5-16 мелассы, остальное - коксовая мелочь. Компоненты дозируют, смешивают, брикетируют и сушат. Брикетирование ведут с двухсторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 сек. Брикет сырец может сушиться в сушилке при температуре 380°С в течение 90 минут. Технический результат - повышение влаго- и термоустойчивости брикета при упрощении способа его получения. Кроме того, технический результат - получение брикета, который можно использовать в вагранках при выплавке чугуна. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Влагоустойчивый топливный брикет на основе коксовой и антрацитовой мелочи и связующего - мелассы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит термоантрацит при соотношении компонентов, мас.%: антрацита 20-25, термоантрацита 25-30, мелассы 5-16, остальное коксовая мелочь.2. Способ получения влагоустойчивого топливного брикета по п.1, включающий дозирование, смешивание коксовой и антрацитовой мелочи и связующего - мелассы, брикетирование и сушку, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят термоантрацит, а брикетирование ведут с двухсторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 с.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сушку брикета осуществляют при температуре 380°С в течение 90 мин.