Способ получения топливных брикетов из коксовой мелочи Российский патент 2023 года по МПК C10L5/02 C10L5/06 C10L5/14 

Изобретение относится к области получения твердотопливных брикетов, состоящих в основном из углеродсодержащих компонентов и предназначенных для использования в металлургии и других отраслях промышленности.

Известен способ получения топливных брикетов, включающий использование коксовой и антрацитовой мелочи и связующей мелассы, включающий дозирование материала, его смешивание и брикетирование смеси под давлением 35-50 МПа, трехстадийную сушку брикетов в тоннельной печи в потоке сушильного агента (RU 2468070, 27.11.2012). Его недостатком является технологическая сложность и длительность процесса

Известен способ изготовления брикетов из электродной массы включающий закладку подогретой до 60-140°С электродной массы подачу ее в шнековый брикетный пресс и прессование С обжатием со всех сторон брикетов, их последующую сушку и разрезание (RU 2745991, 05.04.2021). Недостатком данного способа является то, что брикет на сушку попадает с одинаковой температурой всей массы тела. При сушке такого брикета образовавшаяся внутри его капилляров парообразная влага не может найти быстрого выхода локализуется в его центре и только затем медленно выводится, что увеличивая срок сушки.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ получения топливного брикета, включающий дозирование смешивание коксовой и антрацитовой мелочи, термоантрацита и связующего мелассы, последующее брикетирование с двусторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 с и сушку при температуре, не превышающей 380°С (RU 2345124, 27.01.2009).

Недостатком данного способа является то, что он требует длительного времени сушки топливного брикета.

Задачей настоящего изобретения является ускорение процесса сушки с сохранением высокого качества изготовляемого брикета.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что интенсивное перемещение влаги внутри брикета осуществляется к одной из поверхностей еще до его прессования. В этом случае большинство паров влаги выводят с одной из сторон брикета имеющего меньшую температуру спрессованного материала как до самого прессования, так и после его окончания.

Настоящая задача решается тем, что в способе получения топливного брикета из коксовой мелочи, включающем дозирование компонентов в соотношении мас. %: антрацитовой мелочи 20-25, термоантрацита 25-30 и связующего мелассы 15, коксовой мелочи остальное, смешивание и брикетирование с двусторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 с, сушку, при температуре не превышающей 380°С, перед двусторонним сжатием брикета смесь укладывают слоем толщиной 110-130 мм и проводят односторонний прогрев, с одной из сторон сжатия с одной из сторон сжатия, до температуры 90-150°С.

Процесс термической сушки включает в себя тепло- и массообмен между поверхностью сушимого материала и окружающей газовой средой. Сушка влажных материалов в данном случае представляет из себя два основных процесса: переноса тепла и влаги внутри материала к поверхности испарения и переноса массы вещества (пара) с поверхности материала в окружающую среду. Данный процесс протекает вследствие разности давлений водяных паров у поверхности сушимого материала и в окружающей среде, а также разности температур у одной из поверхностей и внутри материала.

В своем техническом решении используется разность давлений, возникающих внутри материала при градиенте температуры.

Для этого предлагаемый прессуемый материал, в нашем случае топливный брикет размерами 80х60х40 перед двусторонним сжатием прогревали до температуры …90-150°С с одной из сторон сжатия.

Брикетирование смеси проводили на скоростном прессе марки СМК-519 с вариацией давления в пределах 35-50 МПа с двусторонним сжатием, т.е. выдерживали все общие операции с прототипом.

Движение жидкости внутри брикета осуществляется за счет действия расклинивающего давления, капиллярных, осмотических, гравитационных, термокапиллярных и других сил. Движение пара обусловлено мольным переносом (поток Пуазейля) взаимной диффузией молекул пара и воздуха стесненной (кнудсеновской) диффузией в порах, размер которых соизмерим со средней длиной свободного пробега молекул.

Однако при этом надо учесть, что скорость сушки определяется не только скоростью передачи тепла, но и скоростью перемещения влаги внутри материала.

Процесс сушки брикета протекает следующим образом. Вначале удаляется поверхностная влага. Затем, по мере увеличения разности концентраций влаги на поверхности материала и внутри него, начинается процесс перемещения ее к поверхности. Под действием подводимого тепла у поверхности материала образуется пленка водяного пара. Если давление этого пара больше, чем давление водяных паров в окружающей среде, то будет происходить диффузия пара в среду (воздух) и влага будет удаляться с поверхности материала. При этом влажность материала на поверхности уменьшается и начинается движение влаги из глубинных слоев к поверхности. В этом случае определяющее значение для скорости процесса приобретает внутренняя диффузия влаги.

Вследствие нагрева материала перемещение влаги при сушке происходит также за счет градиента температуры, когда влага перемещается из более нагретых слоев в менее нагретые.

Таблица 1
Весовые различия опытного и контрольного брикетов при одинаковых условиях сушки (время t=80 мин) Наименование
образца Масса исследуемых образцов, г Прототип 251,2 248,9 254,1 247,9 253,3 1255,4 Опытный, нагретый до +90°С 250,6 239,2 241,6 247,5 245,2 1224,1 Опытный, нагретый до + 150°С 243,1 237,7 241,5 233.2 244,5 1200,0

При нагреве одной из сторон брикета перед прессованием, а мы нагревали его нижнюю сторону, свыше 150°С происходило прилипание к прессуемой поверхности. При нагреве меньше 90°С разница в скорости сушки опытного образца и образца высушиваемого по технологии прототипа нивелировалась. Снижение веса опытных образцов по сравнению с образцами, приготовленными согласно технологии прототипа говорить о меньшем количестве влаги оставшихся в них.

Значительные перепад влажности приводят к механическим напряжениям в материале, т.е. к растрескиванию.

Как видно из таблицы 2, предварительная термообработка одной из сторон топливного брикета не влияла на требования к нему предъявляемые.

Изобретение относится к области твердотопливных брикетов для использования в металлургии и других отраслях промышленности. Предложен способ получения топливных брикетов из коксовой мелочи, включающий дозирование компонентов в соотношении, мас.%: антрацитовой мелочи 20-25, термоантрацита 25-30 и связующего мелассы 15, коксовой мелочи остальное, смешивание и брикетирование с двусторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 с, сушку, при температуре, не превышающей 380°С, при этом перед двусторонним сжатием брикета смесь укладывают слоем толщиной 110-130 мм и проводят односторонний прогрев, с одной из сторон сжатия, до температуры 90-150°С. Технический результат – ускорение процесса сушки с сохранением высокого качества брикета. 2 табл.

Способ получения топливных брикетов из коксовой мелочи, включающий дозирование компонентов в соотношении, мас.%: антрацитовой мелочи 20-25, термоантрацита 25-30 и связующего мелассы 15, коксовой мелочи остальное, смешивание и брикетирование с двусторонним сжатием брикета под давлением 35-50 МПа в течение 5-8 с, сушку при температуре, не превышающей 380°С, отличающийся тем, что перед двусторонним сжатием брикета смесь укладывают слоем толщиной 110-130 мм и проводят односторонний прогрев, с одной из сторон сжатия, до температуры 90-150°С.