СПОСОБ БРИКЕТИРОВАНИЯ БУРОУГОЛЬНОГО СЫРЬЯ Российский патент 2012 года по МПК C10L5/16 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Существует способ использования мелкого угля в плавильно-газификационном аппарате, при котором загружаемый мелкий уголь и угольную пыль подвергают сушке, после чего в горячем состоянии смешивают с битумом и затем подвергают холодному брикетированию [1].

Способ не предусматривает устранение эффекта несмачиваемости угольного вещества масляной фазой битума, что ведет к ухудшению прочностных характеристик брикета.

Известен способ брикетирования битуминозных и полубитуминозных углей без использования связующего, при котором частично сушат порошковый материал и подают его в брикетировочное устройство в условиях, когда конденсируемый газ вводят в брикетировочное устройство при подаче или в условиях, при которых водяной пар высвобождается из порошкового материала во время подачи. Формируют брикеты в брикетировочном участке брикетировочного устройства [2].

Недостатками данного способа является недостаточная влагостойкость получаемых брикетов и их склонность к окислению из-за отсутствия гидрофобного окисленного связующего.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения топливных брикетов на основе высушенной смеси измельченных твердых топлив и связующего на основе отходов нефтеперерабатывающего производства и различных наполнителей, в том числе лигнина.

Недостаток данного способа - достаточно высокая температура сушки брикетов, способствующая разрушению и окислению компонентов брикета [3].

Технический результат - повышение эффективности подготовки буроугольного сырья к энергетическому использованию вследствие улучшения прочностных характеристик топливного брикета за счет снижения гидрофобности угля.

В способе брикетирования буроугольного сырья, включающем предварительную подготовку буроугольной мелочи и последующее брикетирование буроугольной мелочи после введения связующего, приготовление шихты для брикетирования реализуют отсеиванием буроугольной мелочи крупностью менее 3 мм, высушиванием отсеянной буроугольной мелочи до влажности не более 20% и подготовкой смеси связующего при соотношении, мас.%: расплавленного битума 50 с предварительно высушенным и механоактивированным лигнином 50, полученную шихту при соотношении, мас.%: буроугольная мелочь 90 и смесь связующего 10, нагревают до температуры 90°C с последующим брикетированием при давлении 50 МПа.

Совокупность новых существенных признаков позволяет решить техническую задачу - улучшить прочностные характеристики топливного брикета вследствие снижения гидрофобности угля за счет введения лигнина.

Пример выполнения способа

Реализация способа показана на чертежах.

На фиг.1 изображена принципиальная технологическая схема брикетирования буроугольного сырья; на фиг.2 - пористая микроструктура лигнина.

Способ реализуется посредством технологического оборудования, включающего сушильный барабан 1, щековую дробилку 2, грохот 3, устройство подачи буроугольного сырья 4, емкость с битумом 5, теплообменник 6, лопастной смеситель 7, устройство подачи лигнина 8, сушильный барабан 9, планетарную мельницу 10, лопастной смеситель 11, теплообменник 12, брикетировочное устройство 13, фасовочную линию 14, накопительную емкость 15.

Исходные характеристики лигнина и битума, а также процесс подготовки смеси связующего приведены ниже.

Технические характеристики компонента связующего - лигнина, существенные для технологической переработки, определенные экспериментально, приведены в таблице.

Результаты технического анализа лигнина W^r, % A^r, % S_общ, % N, % Q_s ^a, МДж/кг 58,7 0,7 1,1 0,57 16,6 Где W^r - влажность на рабочее состояние топлива, A^r - зольность на рабочее состояние топлива, S_общ, N - содержание серы и азота, Q_s ^a - высшая теплота сгорания лигнина.

Компонент связующего - битум нефтяной марки БНД 90/130 обладает следующими техническими характеристиками: температура размягчения по кольцу и шару - 45°C, температура вспышки - 230°C. Нефтяные битумы представляют собой дисперсные системы, в которых дисперсионной средой являются масла и смолы, а дисперсной фазой - асфальтены. Нефтяной битум является окисленным продуктом, что снижает опасность самовозгорания брикетов вследствие окисления кислородом воздуха.

Для приготовления шихты из буроугольного сырья, вводимого с помощью устройства подачи буроугольного сырья 4, осуществлялось предварительное отсеивание буроугольной мелочи на грохоте 3 и ее дробление в щековой дробилке 2 до класса менее 3 мм. Отсеянная буроугольная мелочь высушивалась в сушильном барабане 1 до влажности не более 20%. В лопастном смесителе 7 осуществлялась подготовка смеси связующего при соотношении, мас.%: расплавленного в теплообменнике 6 битума (емкость с битумом 5) 50% с лигнином, предварительно высушенным в сушильном барабане 9 и механоактивированным в планетарной мельнице 10, вводимым посредством устройства подачи лигнина 8-50%. Получаемая в лопастном смесителе 11 шихта при соотношении, мас.%: буроугольная мелочь 90 и смесь связующего 10, нагревалась до температуры 90°C с помощью теплообменника 12 с последующим брикетированием в брикетировочном устройстве 13 при давлении 50 МПа. Фасовка готовой продукции происходила на фасовочной линии 14, готовая продукция направлялась в накопительную емкость 15.

Вследствие применения отходов гидролизного производства (лигнина) и вовлечения в переработку некондиционной буроугольной мелочи при реализации способа брикетирования буроугольного сырья повышается эффективность и экологичность природопользования. Отходы гидролизного производства являются потенциальным источником поступления серной кислоты в окружающую среду. В определенных условиях они склонны к самовозгоранию и необходимо проводить мероприятия по вовлечению лигнина в переработку.

Источники информации

1. Пат. 2188239 Российская Федерация, МПК⁷ C21B 13/00. Способ использования мелкого угля в плавильно-газификационном аппарате. / Шрей Гюнтер, Захеди Парвиз; заявитель и патентообладатель Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГМБХ. - №2000102645/02; заявл. 03.07.1998; опубл. 27.08.2002, электронный ресурс -, - 2 с. и 19 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

2. Пат. 2332443, Российская Федерация, МПК⁶ C10L 5/08. Способ брикетирования (варианты). / Кларк Кит Норман, Калб Джордж Вилльям, Комарек Ричард, Микинз Росс Лоренс, Пирсон Артур Клайв, заявитель и патентообладатель Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшен, Тра-Дет Инк., К.Р.Комарек Инк, Дзе Гриффин Коуд Майнинг Компани ПТИ Лимитед. - №2005128305; заявл. 11.02.2004; опубл. 27.08.2008, электронный ресурс - http://www.fips.ru - 4 н. и 48 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

3. Пат. 2130047 Российская Федерация, МПК⁶, C10L 5/02, C10L 5/44, C10L 5/12, C10L 5/14. Топливный брикет и способ его получения. / Лурий В.Г., заявитель и патентообладатель Лурий Валерий Григорьевич. - №98106931/04, заявл. 06.04.1998; опубл. 10.05.1999, электронный ресурс - http://www.fips.ru - 2 с. и 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Способ брикетирования буроугольного сырья, включающий отсеивание буроугольной мелочи крупностью менее 3 мм, высушивание отсеянной буроугольной мелочи до влажности не более 20% и подготовку смеси связующего при соотношении, мас.%: расплавленного битума 50 с предварительно высушенным и механоактивированным лигнином 50, полученную шихту при соотношении, мас.%: буроугольная мелочь 90 и смесь связующего 10, нагревают до температуры 90°C с последующим брикетированием при давлении 50 МПа. Технический результат - получение топливных брикетов. 1 табл., 2 ил., 1 пр.

Способ брикетирования буроугольного сырья, включающий предварительную подготовку буроугольной мелочи и последующее брикетирование буроугольной мелочи после введения связующего, отличающийся тем, что приготовление шихты для брикетирования реализуют отсеиванием буроугольной мелочи крупностью менее 3 мм, высушиванием отсеянной буроугольной мелочи до влажности не более 20% и подготовкой смеси связующего при соотношении, мас.%: расплавленного битума - 50 с предварительно высушенным и механоактивированным лигнином - 50, полученную шихту при соотношении, мас.%: буроугольная мелочь - 90 и смесь связующего - 10, нагревают до температуры 90°C с последующим брикетированием при давлении 50 МПа.