Патент на изобретение №2325433

(54) СПОСОБ БРИКЕТИРОВАНИЯ МЕЛКИХ КЛАССОВ КОКСА

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии брикетирования углеродного топлива и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности. Способ брикетирования мелких классов кокса включает сушку мелких фракций кокса, смешивание коксовой мелочи с влажностью 10-12% со связующим веществом, прессование брикетов и их сушку. В качестве связующего вещества используют диспергированную смесь жидкого стекла и пылевидного кремнезема (отходы металлургической промышленности) в соотношении 1:1, доля которой в брикетной шихте составляет 7-9% по массе. При этом влага мелких классов коксовой мелочи выполняет функции растворителя связующего вещества. Технический результат – снижение энергоемкости, стоимости производства брикетов, содержания серы и повышение прочности и термостойкости брикета.

Изобретение относится к технологии брикетирования полезных ископаемых и вторичного сырья и может быть использовано в угольной, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известен способ брикетирования каменных углей [1], отличающийся тем, что в качестве сырья принимают угольные шламы и мелкие классы угля, связующим служат растворы натриевых солей метиленнафталинсульфокислоты в количестве 1% от брикетируемой массы угля, шлама или гумата натрия в объеме 20% от брикетируемой массы угля, шлама, реагент – гидрофобизатор, в качестве которого могут служить поглотительное, антраценовое масла и другие. Уголь или шлам перемешивают со связующим в указанном соотношении, затем смесь с влажностью 8-25% прессуют на вибропрессе с давлением 1-3 МПа в брикеты, брикеты сушат до влажности 8-10%, после чего на их поверхность наносят реагент-гидрофобизатор.

Известен способ брикетирования спекающихся шламов и мелких классов угля [2], отличающийся тем, что после смешивания шлама и (или) мелкого угля со связующим смесь дозируют, упаковывают, без организации специального процесса прессования, совмещая операции сушки и отверждения смеси с фазой нагрева упакованных брикетов в процессе сжигания непосредственно в топке или в камере коксования.

Известен способ получения топливных брикетов [3], отличающийся тем, что брикетная шихта состоит из угля и отходов древесной промышленности – гидролизного лигнина или древесных опилок, предварительно уголь и отходы подвергают раздельной механообработке в дезинтеграторе при скорости вращения роторов (16-18)·10³ мин^-1 в течение 3-6 с, затем шихтуют в массовом соотношении уголь: гидролизный лигнин или древесные опилки, равном (1,5-4,0):1, с последующим брикетированием при комнатной температуре. Способ позволяет повысить механическую прочность топливных брикетов, упростить технологическое оформление процесса, расширить ассортимент утилизируемых отходов древесной промышленности.

Известен способ получения угольных брикетов [4], отличающийся тем, что в качестве углеродного материала используют шихту из угольного шлама фракции 0-0,5 мм и угольного отсева фракции 0-6 мм, шихту берут влажностью 8-14%, добавляют в нее сухой лигносульфонат, полученную смесь брикетируют с последующей сушкой брикета при 160-200°С в течение 1,5-1 ч, причем указанные компоненты берут в следующих соотношениях, мас.%: угольный шлам – 50-90, угольный отсев – 46-5, лингосульфонат – 4-5. Способ позволяет по упрощенной и экономичной технологии получить из углеродного материала топливные брикеты с более высокими потребительскими свойствами и экологическими параметрами.

Известен способ получения топливных брикетов [5], отличающийся тем, что приготовление шихты производят из угля и нефтяного асфальтита, механоактивацию шихты – в дезинтеграторе при скорости вращения рабочих органов (16-18)·10³ мин^-1 в течение 3-6 с с последующим брикетированием. Способ позволяет упростить технологию процесса и получить топливные брикеты с высокими показателями качества.

Известен способ брикетирования каменных углей [6], отличающийся тем, что прессованию подвергают угольные шламы отстойников угольных шахт и углеобогатительных фабрик, в результате которого полученные брикеты направляют на сушку и последующее охлаждение, после чего на внешнюю поверхность брикетов наносят защитное покрытие для предохранения их от вредного воздействия окружающей среды. На прессование направляют тонкодисперсный угольный шлам влажностью 12-20%, а прессование осуществляют давлением 30-80 МПа в течение 5-15 с, в зависимости от давления.

Сушку брикетов осуществляют при температуре 120-180°С в течение 1-1,5 ч, а после охлаждения брикетов их внешнюю поверхность подвергают ламинированию.

Известен способ получения угольных брикетов [7], отличающийся тем, что для получения топливных брикетов и брикетов для коксования нагревают битуминозное связующее до его вспенивания, осуществляемое смешением нагретого связующего с водой в течение 3-9 с, смешением вспененного связующего с измельченным углем и последующим брикетированием смеси.

Известен способ получения угольных брикетов [8], отличающийся тем, что нагрев битуминозного связующего производят до 160-250°С, вспенивают нагретое связующее введением 1-5 мас.% воды, смешивают вспененное связующее с измельченным углем и затем брикетируют смесь: в качестве связующего используют тяжелые нефтяные остатки.

Известен углесодержащий брикет и способ его получения [9], отличающийся тем, что в качестве отхода металлургического производства он содержит маслоокалиносодержащий шлам и/или колошниковую пыль, и/или железную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%: маслоокалиносодержащий шлам и/или колошниковая пыль, и/или железная окалина – 10-60, производное сульфокислоты или меласса – 1-15, известь – 0,01-10,0, коксовая или угольная мелочь – до 100, причем известь равномерно распределена в смеси или в виде поверхностного слоя на брикете, с добавкой 5-30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы.

Способ получения углеродсодержащих брикетов, включающий смешение коксовой или угольной мелочи с измельченным отходом металлургического производства, производным сульфокислоты и известью, брикетирование смеси и последующую термообработку и охлаждение брикетов, отличается тем, что в качестве отхода металлургического производства используют маслоокалиносодержащий шлам и/или колошниковую пыль, и/или железную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%: маслоокалиносодержащий шлам и/или колошниковая пыль, и/или железная окалина – 10-60, производное сульфокислоты или меласса – 1-15, известь – 0,01-10,0, коксовая или угольная мелочь – до 100, брикеты прессуют при давлении не менее 5 МПа и подвергают термообработке при 250-700°С в течение не менее 5 минут, причем порошок извести вводят в смесь или наносят на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора извести, с добавкой 5-30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы.

Охлаждение брикетов производят одновременно с нанесением раствора извести на горячие брикеты за счет испарения влаги из раствора.

Охлаждение брикетов можно производить перемешиванием их с маслоокалиносодержащим шламом и/или коксовой мелочью с последующим брикетированием.

Известен топливный брикет и способ его получения [10], отличающийся тем, что он формируется на основе высушенной смеси измельченных твердых топлив и связующего на основе отходов нефтеперерабатывающего производства – нефтешлама и/или отработанного машинного масла, дополнительно содержит компоненты, выбранные из группы, включающей, % от массы брикетируемой смеси: лигносульфонат или меласса – 2-7, и/или обезвоженный активный ил – 3-8, и/или глина – 3-10, и/или парафин или парафиновый гач – 1-6, при следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее – 10-32 и измельченные твердые топлива из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный навоз, обезвоженный птичий помет, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин или их смеси – до 100. Способ получения топливных брикетов включает смешение измельченных твердых топлив со связующим на основе отходов нефтеперерабатывающего производства – нефтешлама и/или отработанного машинного масла, с дополнительными компонентами, выбранными из группы, включающей, % от массы брикетируемой смеси: лигносульфонат или меласса – 2-7, и/или обезвоженный активный ил – 3-8, и/или глина – 3-10, и/или парафин или парафиновый гач – 1-6, при следующем содержании компонентов в брикете, мас.%: связующее – 10-32 и измельченные твердые топлива, выбранные из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин или их смеси – до 100, брикетирование смеси при 1-30 МПа и сушку брикетов при температуре менее 300°С, при этом компоненты связующего перед смешиванием с твердым топливом перемешивают или нагревают до 60-80°С или перемешивают с подогревом до 60-80°С. Твердое топливо предварительно может быть смешано с половиной нефтешлама или отработанного машинного масла и затем добавлена остальная часть связующего вещества, при этом получают брикеты сравнительно высокой прочности, что позволяет снизить затраты при их использовании.

Известен углесодержащий брикет и способ его получения [11], отличающийся тем, что для повышения механической прочности и теплотворной способности углеродосодержащий брикет содержит термообработанную смесь, мас.%: измельченные отходы переработки косточковых плодов – 40-75, угольная или коксовая мелочь – 15-40 и углеводородосодержащее связующее, выбранное из группы: производное сульфокислоты, меласса, крахмал, талловый пек или их смеси, – до 100, получение углеродосодержащих брикетов предусматривает смешение измельченных отходов переработки косточковых плодов с угольной или коксовой мелочью и углеводородосодержащим связующим в указанном соотношении, брикетирование смеси с последующей термообработкой брикетов, которую осуществляют до 170°С или при 250-400°С в неокислительной среде, после чего брикеты охлаждают.

Известен состав для получения брикетированного топлива [12], отличающийся тем, что для получения брикетированного топлива брикет содержит компоненты, мас.%: углеводородная нефтяная фракция, выкипающая в интервале 260-360°С, – 2-4; каменноугольный пек – 0,5-1,5; жидкая фаза продукта гидротермальной обработки перлитовой породы щелочью – 2-4; твердая фаза продукта гидротермальной обработки перлитовой породы щелочью – 0,5-1,5; раствор алюмината натрия – 0,5-1,5; угольная мелочь – остальное, что обеспечивает повышение прочности брикетов.

Известен углесодержащий брикет и способ его получения [13], отличающийся тем, что для повышения механической и термической прочности брикетов углеродосодержащий брикет содержит термообработанную смесь состава, мас.%: отход металлургического производства в виде маслоокалиносодержащего шлама и/или колошниковой пыли, и/или железной окалины – 10-60, производное сульфокислоты или мелассы – 1-15, извести – 0,01-10 и коксовой или угольной мелочи – до 100, причем известь равномерно распределена в смеси или нанесена на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора извести с добавкой 5-30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы. Получение углеродосодержащего брикета предусматривает смешение коксовой или угольной мелочи с маслоокалиносодержащим шламом и/или колошниковой пылью, и/или железной окалиной и производным сульфокислоты или мелассой, введение извести, брикетирование смеси при давлении не менее 5 МПа, термообработку брикетов при 250-700°С в течение не менее 5 мин и охлаждение, при этом порошок извести вводят в смесь или наносят на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора извести с добавкой 5-30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы при вышеуказанном соотношении компонентов в брикете, охлаждение брикетов может быть осуществлено одновременно с нанесением раствора извести на горячие брикеты за счет испарения влаги из раствора; охлаждение брикетов также может быть осуществлено за счет перемешивания их с маслоокалиносодержащим шламом и/или коксовой мелочью с последующим отделением брикетов.

Известен топливный брикет и способ брикетирования угольных шламов и мелких классов угля [14], принятый за прототип, отличающийся тем, что для повышения водостойкости и термопрочности топливный брикет на основе термообработанной смеси измельченного углеродного топлива и связующего в виде лигносульфоната или мелассы и нефтяной спекающей добавки с температурой размягчения 140-170 или >250°С содержит 1-10% нефтяной спекающей добавки, 1-10% лигносульфоната или мелассы и до 100% углеродного топлива, выбранного из угля, кокса, отходов углеродных электродов или их смеси.

Способ получения брикетов включает смешивание измельченного углеродного топлива, выбранного из угля, кокса, отходов углеродных электродов или их смеси, 1-10 мас.% порошка нефтяной спекающей добавки с температурой размягчения 140-170 или >250°С. Затем с 1-10 мас.% лигносульфоната или мелассы брикетируют смесь при 30-60 МПа, термообработку брикетов ведут при температуре на 5-10°С выше температуры размягчения нефтяной спекающей добавки с последующим охлаждением брикетов.

Способ получения брикетов включает нагрев измельченного углеродного топлива, смешение нагретого углеродного топлива со связующим – лигносульфонатом или мелассой 1-10 мас.% и остатком нефтепереработки, брикетирование смеси и последующее охлаждение брикетов, при этом в качестве остатка нефтепереработки используют 1-10 мас.% порошка нефтяной спекающей добавки с температурой размягчения 140-170 или >250°С, нагревают измельченное углеродное топливо до температуры выше на 5-10°С температуры размягчения нефтяной спекающей добавки, брикетируют нагретую смесь при 30-60 МПа. Охлаждают брикеты путем перемешивания их с исходным измельченным углеродным топливом с последующим разделением брикетов и измельченного углеродного топлива.

Недостатками перечисленных способов являются: необходимость нагрева брикетной шихты до высоких значений температур для появления у связки адгезионных свойств; использование в связующем веществе дорогих компонентов, повышающих сернистость получаемых брикетов, что ограничивает их применение в промышленности.

Задачами изобретения являются снижение энергоемкости, стоимости производства брикетов, содержания серы и повышение прочности и термостойкости брикета.

Решение поставленных задач достигается тем, что мелкие классы кокса с влажностью 10-12% смешивают со связующим веществом, представляющим диспергированную смесь жидкого стекла и пылевидного кремнезема (отхода металлургической промышленности) в соотношении 1:1, доля которой в брикетной шихте составляет 7-9% по массе шихты, при этом влага коксовой мелочи выполняет функции растворителя связующего вещества.

Реализация способа заключается в следующем.

В мелкие классы кокса с влажностью 10-12% вводят диспергированную смесь жидкого стекла и пылевидного кремнезема (отхода металлургического производства) в соотношении 1:1 и количестве 7-9% по общей массе шихты, которую перемешивают в мешалке до равномерного распределения связки по объему и прессуют, при этом влага кокса выполняет функцию растворителя жидкого стекла.

Выделенного при прессовании тепла достаточно для сушки брикета, а в зависимости от требований технологии брикет дополнительно подсушивают.

Снижение энергозатрат происходит за счет исключения из производственного цикла стадии нагревания брикетной шихты при ее сушке, уменьшение серы достигается применением безсернистого связующего вещества, а снижение стоимости получают за счет использования недорогого связующего (жидкое стекло) и кремнезема (отхода металлургического производства).

Повышение термостойкости брикета достигают за счет внесения в состав брикета кремнезема отходов и жидкого стекла, кремний которых обладает достаточной термостойкостью, обеспечивающей сохранность целостности брикета до полного его сгорания, а при плавлении он переходит в состав металла и улучшает его литейные качества.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Патент РФ №2233864. Способ брикетирования каменных углей. / Летов В.Н., Долгих В.Б., Коштерек С.В., МПК С10L 5/30. Заявл, 2003.01.04. Опубл. 2004.08.10. Бюл. №8.

2. Патент РФ №2002108623. Способ брикетирования спекающихся шламов и мелких классов угля. / Лурий В.Г., Терентьев Ю.И. МПК С10В 53/08. Заявл. 1994.09.16. Опубл. 1997.08.27. Бюл. №8.

3. Патент РФ №93003474. Способ получения топливных брикетов. / Пушканов В.В., Головин Г.С., Горлов Е.Г. и др. МПК С10L 5/04 Заявл. 1993.01.20. Опубл. 1995.09.27. Бюл. №9.

4. Патент РФ №94026004. Способ получения угольных брикетов. / Нифонтов Ю.А., Будаев С.С., Нифонтов Ю.А. и др. МПК С10L 5/40 Заявл. 1994.07.12. Опубл. 1996.05.27. Бюл. №6.

5. Патент РФ №93003475. Способ получения топливных брикетов. / Пушканов В.В., Головин Г.С., Горлов Е.Г. и др. МПК С10L 5/20 Заявл. 2002.11.04. Опубл. 2004.04.27. Бюл. №5.

6. Патент РФ №2003100161. Способ брикетирования каменных углей. / Летов В.Н., Долгих В.Б., Коштерек С. В. МПК С10L 5/08. Заявл. 2003.01.04. Опубл. 2004.07.20. Бюл. №8.

7. Патент РФ №2024592. Способ получения угольных брикетов. / Литвин Е.М., Слета Т.М., Лысенко А.В. МПК С10L 5/10 Заявл. 1990.07.23. Опубл. 1994.12.15. Бюл. №12.

8. Патент РФ №9628126. Способ получения угольных брикетов. / Литвин Е.М., Слета Т.М., Лысенко А.В. МПК С10L 5/20 Заявл. 1987.12.14. Опубл. 1996.03.27. Бюл. №4.

9. Патент РФ №97107736. Углесодержащий брикет и способ его получения. / Лурий В.Г. МПК С10L 5/48. Заявл. 1997.04.08. Опубл. 1999.02.27. Бюл. №3.

10. Патент РФ №2130047. Топливный брикет и способ его получения. / Лурий В.Г. МПК С10L 5/02 Заявл. 1998.04.06. Опубл. 1999.05.10. Бюл. №5.

11. Патент РФ №2114902. Углесодержащий брикет и способ его получения. / Лурий В.Г. МПК С10L 5/44 Заявл. 1997.05.08. Опубл. 1998.07.10. Бюл. №7.

12. Патент РФ №2024593. Состав для получения брикетированного топлива. / Меликян А.А., Меликян А.А., Меликян С.А. МПК С10L 5/16 Заявл. 1991.10.16. Опубл. 1994.12.15. Бюл. №12.

13. Патент РФ №2123029. Углесодержащий брикет и способ его получения. / Лурий ВТ. МПК С10L 5/48 Заявл. 1997.05.08. Опубл. 1998.12.10. Бюл. №12.

14. Патент РФ №2181752. Топливный брикет и способы получения брикетов. / Лурий В.Г. МПК С10L 5/10 Заявл. 2000.12.09. Опубл. 2002.04.27. Бюл. №5.

Формула изобретения

Способ брикетирования мелких классов кокса, включающий сушку мелких фракций кокса, его смешивание со связующим веществом, прессование брикетов и их сушку, отличающийся тем, что коксовую мелочь с влажностью 10-12% смешивают со связующим веществом, представляющим диспергированную смесь жидкого стекла и пылевидного кремнезема (отходы металлургической промышленности) в соотношении 1:1, доля которой в брикетной шихте составляет 7-9 мас.% шихты, при этом влага мелких классов кокса выполняет функции растворителя связующего вещества.