Патент на изобретение №2208044
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЙСЯ ТОПЛИВНЫЙ БРИКЕТ
(57) Реферат: Область применения: в бытовых условиях для обогрева жилья, теплиц, приготовления пищи и т.д. Брикет состоит из двух слоев – основного и зажигательного. Основной слой состоит из каменного угля, а зажигательный слой содержит гексаметилентетраамин 25-50%, нитрат калия 5-20%, каменный уголь до 100%; в качестве связующего используют термопластичный 3,4-полиизопрен или эпоксидную смолу, модифицированную введением низкомолекулярного жидкого бутадиенового каучука с карбоксильными группами в соотношении смола – каучук 1 моль на 0,08-0,1. Брикет легко воспламеняется от спички, влагостоек, проще в изготовлении и прочнее, чем по прототипу. Происходит утилизация угольных шламов и имеет место отсутствие токсичности. 2 з.п.ф-лы, 3 табл. Изобретение относится к технологии твердого углеродсодержащего топлива и может быть использовано при производстве бытовых топливных брикетов. Известен топливный брикет (патент РФ 2009180, 1994 г., бюл. 5), который состоит из глины в количестве 10-25%, нитрата калия или натрия в количестве 5-20%, алюминия или магния в количестве 5-15% и остальное – каменный уголь. Недостатками такого брикета являются его трудное воспламенение (в основном из-за большого количества глины), относительно высокая стоимость из-за необходимости добавлять металлические магний или алюминий, сложность приготовления шихты (много “разнохарактерных” компонентов). Известен топливный брикет (патент РФ 2009181, 1994 г., бюл. 5), который состоит из трех слоев: зажигательного, промежуточного и основного. Зажигательный слой содержит нитрат калия или натрия в количестве 5-25%, нитрат бария или аммония в количестве 15-35%, каменный уголь в количестве 10-30% и древесный уголь или торф до 100%. Промежуточный слой содержит древесный уголь или торф 45-55%, каменный уголь 55-45%. Основной слой состоит из каменного угля. Недостатками такого брикета являются сложность изготовления, токсичность (из-за наличия солей бария). Прототипом заявляемого изобретения является топливный брикет по а.с. 1759857, 1992 г., бюл. 33. В данном изобретении топливный брикет состоит из зажигательного слоя и основного слоя. Основной слой содержит 5-20% торфа и 80-95% каменного угля. Зажигательный слой содержит 10-25% каменного угля, 35-60% торфа, 5,7-15% нитрата калия и нитрат бария – остальное. Недостатками данного брикета являются недостаточно высокая надежность воспламенения (особенно воспламенения основного слоя), недостаточная прочность особенно зажигательного слоя, токсичность (из-за наличия солей бария), низкая влагостойкость (т.к. используется водорастворимое связующее и некоторые компоненты шихты гигроскопичны). Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности воспламенения брикета, повышение его прочности, снижение токсичности, повышение влагостойкости и упрощение изготовления брикетов. Задача решается тем, что легковоспламеняющийся топливный брикет состоит из основного и зажигательного слоев, содержащих связующее; основной слой состоит из каменного угля, а зажигательный слой содержит, %: Гексаметилентетраамин – 25 – 50 Нитрат калия – 5 – 20 Каменный уголь – До 100 при этом в качестве связующего используют термопластичный 3,4-полиизопрен, либо эпоксидную смолу, модифицированную введением низкомолекулярного жидкого бутадиенового каучука с карбоксильными группами в соотношении смола – каучук 1 моль на 0,08-0,1 моль. Количество гексаметилентетраамина меньшее, чем 25% снижает надежность возгорания зажигательного слоя, количество больше, чем 50% удорожает брикет без увеличения надежности воспламенения. Количество нитрата калия меньшее, чем 5% снижает надежность зажигания, а количество большее, чем 20% приводит к слишком интенсивному горению зажигательного слоя. При этом зажигательный слой разрушается при горении и не успевает зажечь основной. Каменный уголь в некоторой степени продлевает горение зажигательного слоя, тем самым повышая надежность зажигания основного слоя. Использование термопластичного 3,4-полиизопрена или эпоксидной смолы, модифицированной введением низкомолекулярного жидкого бутадиенового каучука с карбоксильными группами в качестве связующих, позволяет весьма существенно повысить прочность и влагостойкость брикетов. При использовании в качестве связующего эпоксидной смолы, модифицированной введением низкомолекулярного жидкого бутадиенового каучука содержание каучука меньше, чем 0,08 молей на моль смолы снижает пластичность связующего (имеется в виду пластичность уже высохшего связующего), что ведет к понижению прочности брикета. Расход каучука больше, чем 0,1 моль увеличивает время высыхания связующего, при этом прочность не повышается. Брикет изготавливался следующим образом: для основного слоя готовится шихта, состоящая из каменного угля марки “Ж” (класс – 3 мм) и связующего. Данная шихта перемешивается в барабанном смесителе и поступает в экструдер, где дополнительно перемешивается и загружается в пресс-форму в заданном количестве. Компоненты шихты зажигательного слоя измельчаются до 0,1 мм, перемешиваются со связующим (в барабане и экструдере) и также загружаются в пресс-форму в заданном количестве. После этого прессуется брикет. Затем брикет сушится при температуре 105-115oС в течение 2 часов, когда используется полиизопреновое связующее; в течение 1 часа, когда используется модифицированный каучук. Брикеты можно специально не сушить при повышенной температуре, особенно при использовании в качестве связующего модифицированной эпоксидной смолы. Такие брикеты “высыхают сами”, т.е. набирают достаточную прочность при обычной комнатной температуре. Соотношение зажигательный – основной слой в брикете 1 к 5. Шихта прессуется при давлении 150 кгс/см2. Брикет имеет форму перфорированного цилиндра. Размеры могут варьироваться. Обычно диаметр брикета 65-80 мм, высота 70-90 мм. Масса от 200 до 400 г. Время горения от 2 до 4 часов. Результаты испытаний брикетов приведены в таблице 1. Здесь использовалось весьма распространенное связующее вещество – сульфит спиртовая барда (расход 7%). При этом легкость воспламенения высокая, т. к. применяется заявляемый состав зажигательного слоя, но прочность брикета ниже, чем с применением заявляемых связующих. Результаты опытов с термопластичным 3,4-полиизопреном в качестве связующего приведены в таблице 2. Расход связующего 4,5% (опыты показали, что расход связующего выше 4,5% фактически не увеличивает прочность брикетов). Опыты показывают, что прочность брикета значительно возрастает, а воспламеняются брикеты также хорошо (при оптимальном количестве компонентов в зажигательном слое). Практически такие же данные по зажиганию брикета получены и с эпоксидной смолой в качестве связующего. Результаты испытаний брикетов с модифицированной эпоксидной смолой в качестве связующего приведены в таблице 3. Расход связующего 4% (опыты показали, что расход связующего выше 4% мало увеличивает прочность брикета). Влагостойкость брикета с полиизопреновым связующим составляет 0,4% за 2 часа, со связующим на основе эпоксидной смолы – 0,55% за 2 часа. Для сравнения влагостойкость брикета с применением сульфит спиртовой барды в качестве связующего составляла 3,8% за 2 часа. Заявляемый состав зажигательного слоя позволяет более легко и надежно воспламенять его, кроме того, зажигательный слой горит более медленно, но при достаточно высокой температуре, что позволяет пламени легко переходить на основной слой (повышается надежность воспламенения основного слоя от зажигательного). В зажигательном слое отсутствуют соли бария (и вообще отсутствуют токсичные вещества), что значительно снижает токсичность брикетов. Технология изготовления брикетов упрощается, т.к. шихта содержит меньше компонентов. Прочность брикета и его влагостойкость значительно повышается (см. примеры) из-за использования заявляемых связующих. Прочность и влагостойкость зажигательного слоя также повышается из-за отсутствия в нем легко разрушающегося и легко размокающего торфа. Также из-за отсутствия торфа уменьшается и дымообразование при горении. Использование в качестве связующего эпоксидной смолы, модифицированной введением низкомолекулярного жидкого бутадиенового каучука с карбоксильными группами в соотношении смола – каучук 1 моль на 0,08-0,1 моль, позволяет упростить технологию изготовления за счет снижения затрат на смешение шихты со связующим и уменьшения времени сушки. При этом прочность и влагостойкость брикетов мало меняются. Формула изобретения 1. Легковоспламеняющийся топливный брикет, состоящий из основного и зажигательного слоев, содержащих связующее, отличающийся тем, что основной слой состоит из каменного угля, а зажигательный слой содержит, %: Гексаметилентетраамин – 25-50 Нитрат калия – 5-20 Каменный уголь – До 100 2. Легковоспламеняющийся топливный брикет по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего используют термопластичный 3,4-полиизопрен. 3. Легковоспламеняющийся топливный брикет по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего используют эпоксидную смолу, модифицированную введением низкомолекулярного жидкого бутадиенового каучука с карбоксильными группами в соотношении смола – каучук 1 моль на 0,08-0,1 моль. РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 01.02.2004
Извещение опубликовано: 27.08.2005 БИ: 24/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
