Изобретение относится к технологии брикетирования горючих компонент — угольных шламов, маленьких классов угля, коксовой пыли. Метод брикетирования коксовой пыли заключается в получении концентрата. Концентрат получают обогащением коксовой пыли с размерами частиц наименее 1 мм с начальной зольностью 10-16,8% мас. и сернистостью 0,4-0,5 мас.% способом масляной агломерации до зольности 5,0-5,5 мас.% и сернистости 0,05 мас.%. Соединяют приготовленный концентрат и нагретое до 100-133°С связывающее — карбамид, взятый в количестве 4,0-6,0% к массе начального концентрата. Брикетируют смесь ступенчато, зачем поначалу устанавливают нагрузку 5-6 атм, с выдержкой 3-5 мин и дальше до 15 атм с выдержкой при критической нагрузке 3-5 мин. Технический итог — получение топливных брикетов с низкой зольностью и сернистостью, утилизация коксовой пыли. 6 табл., 3 пр.

Изобретение относится к технологии брикетирования горючих компонент, к примеру угольных шламов, маленьких классов угля, коксовой пыли и т.д. Приобретенные брикеты могут быть применены в качестве горючего для сжигания в бытовых и промышленных топках, также для коксования в коксохимической и металлургической индустрии.

Объемы образования коксовой пыли очень значительны, в среднем на одном коксохимическом предприятии в год появляется около 18-20 тыс. т коксовой пыли. Внедрения коксовая пыль фактически не находит из-за мелкозернистого состояния и высочайшей зольности, трудности с разгрузкой и транспортировкой. Неувязка утилизации коксовой пыли является очень животрепещущей.

Изобретение содействует решению экологических заморочек, связанных с образованием и утилизацией отходов (коксовой пыли).

Известны методы брикетирования каменных углей и антрацитов, включающие обезвоживание и сушку начального угля до влажности 2-3%, смешивания его с водянистыми либо жесткими связывающими (нефтебитумы, каменноугольный выпекал, сульфат-спиртовая барда, твердые глины, цемент), прессование консистенции давлением 20-50 МПа, и следующее остывание (см. Елишевич А.Т. «Технология брикетирования нужных ископаемых». — М.: Недра, 1989, с.86, 92, 98, 101, 106).

Упомянутым методам присущи последующие недочеты.

Во-1-х, необходимость использования предлагаемых связывающих существенно усложняет и удорожает процесс брикетирования каменных углей, т.к. предугадывает операции по глубочайшему обезвоживанию и тепловой сушке начального угля до малых значений по влажности, т.е. до 2-3%.

Во-2-х, имеющиеся технологии брикетирования каменных углей и антрацитов не созданы для использования в качестве начального сырья коксовой пыли (класс крупности 0-1,0 мм) и мелкозернистых угольных шламов (класс крупности 0-1,0 мм), образующихся при добыче и переработке каменных углей. Угольные шламы и коксовую пыль сбрасывают в отстойники и отвалы углеперерабатывающих компаний, что усугубляет экологическое состояние среды в угледобывающих регионах.

Известен метод получения топливных брикетов из бурого угля, который заключается в смешивании бурого угля крупностью наименее 6,0 мм с за ранее размельченным до частиц размером наименее 2 мм полиэтиленом (бытовыми отходами) в количестве 4,4?5,0% (на сухую массу угля), нагреве консистенции до температуры 120?140°С с изотермической выдержкой в течение 30 мин, получении брикетов при давлении брикетирования 78 МПа. Механическая крепкость на сжатие получаемых брикетов составляет более 7,8 МПа (Заявка на патент РФ №2008109775/04, опубл. 20.11.2009 г.).

Недочеты известного метода последующие: употребляется бурый уголь, имеющий склонность к окислению и самовозгоранию, что затрудняет транспортировку брикетов на далекие расстояния и хранение на срок более 3 недель. Еще одним недочетом является высочайшее давление прессования 78 МПа.

Более близким к предлагаемому изобретению по технической сути (макетом) является метод получения топливных брикетов, включающий смешивание размельченного твердого горючего на базе коксовой мелочи с размерами частиц 0,05-16,0 мм в количестве 50-80 мас.% со связывающим на базе измененного лигносульфоната в количестве 8-9% от массы размельченного твердого горючего, брикетирование консистенции под давлением 25 МПа и следующую термическую обработку брикетов (Патент РФ №2298028, опубл. 27.04.2007 г.).

Узнаваемый метод получения топливных брикетов имеет последующие недочеты:

1. Высочайшее давление прессования (25 МПа), что экономически и энергетически нерентабельно и на техническом уровне труднодостижимо.

2. Довольно высочайшее содержание связывающего — 8-9% от массы твердого горючего.

Предлагается брикетирование коксовой пыли, которая является высококалорийным отходом коксохимических компаний.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение топливных брикетов с низкой зольностью и сернистостью, приготовленных из концентрата коксовой пыли, что позволит сделать лучше экологическую обстановку в углеперерабатывающих регионах.

Технический итог достигается тем, что в методе брикетирования коксовой пыли, включающем смешивание размельченного твердого горючего со связывающим, брикетирование консистенции под давлением, согласно изобретению, в качестве размельченного твердого горючего употребляют за ранее обогащенную способом масляной агломерации до зольности 5,0-5,5 мас.% и сернистости 0,05 мас.% коксовую пыль с начальной зольностью 10-16,8 мас.%, сернистостью 0,4-0,5 мас.%, с размерами частиц наименее 1 мм, в качестве связывающего употребляют карбамид в количестве 4,0-6,0% к массе начального концентрата, при этом карбамид перед введением в начальный концентрат разогревают до 100-133°С, а брикетирование консистенции под давлением создают ступенчато, зачем поначалу устанавливают нагрузку 5-6 атм, с выдержкой 3-5 мин и дальше до 15 атм с выдержкой при критической нагрузке 3-5 мин.

Заявляемый метод производят последующим образом.

Коксовую пыль обогащают на установке способом масляной агломерации для получения глубоко обогащенных концентратов.

Коксовая пыль мелкозернистая, крупностью наименее 1 мм. По количеству зольности коксовая пыль относится к среднезольным угольным отходам, что препятствует ее возвращению в шихту коксования и прямому сжиганию, потому начальным шагом ее подготовки является обогащение.

Потому что коксовая пыль мелкозернистая (<1 мм), то лучший способ ее обогащения - масляная агломерация. К главным плюсам способа масляной агломерации относят высшую селективность при разделении частиц наименее 100 мкм (что и типично для коксовой пыли), широкий спектр зольности обогащаемого угля, возможность вести процесс при плотности пульпы до 600 г/л, дополнительное обезвоживание концентрата вытеснением воды маслом при образовании углемасляных гранул.

В емкость наливают техно либо питьевую воду, загружают коксовую пыль. До зрительного смешивания в течение 1-2 мин проводят насыщенное смешивание коксовой пыли и воды с помощью лопастной мешалки, соединенной с движком. Смешивание более 3 мин нецелесообразно. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность смешивания, в емкость устанавливают особые преградители. Потом добавляют углеводородный реагент и перемешивают еще в течение 5-8 мин. Смешивание наименее 5 мин не приводит к образованию масляных агломератов, потому что углеводородный реагент не успевает стопроцентно смочить поверхность пылевых частиц. Повышение времени смешивания выше 8 мин нецелесообразно, потому что расходуется дополнительная энергия.

В итоге турбулизации пульпы (консистенции воды, коксовой пыли и реагента) происходит селективное образование коксомасляных агрегатов, которые уплотняются, структурно преобразуясь в крепкие гранулки сферической формы при всем этом горючее избавляется от балласта — минеральных примесей. Зольность приобретенных концентратов не превосходит 5,5 мас.%, сернистость — 0,05 мас.%, что гласит о приемлемости приобретенных концентратов для технологии коксования и энергетики; высочайший выход продукта (до 84% мас.) и поболее низкая зольность и сернистость концентратов обоснованы полнотой разделения органической и минеральной частей коксовой пыли в процессе обогащения способом масляной агломерации.

На выходе с установки получают концентрат со последующими чертами (табл.1).

Таблица 1
Свойства концентрата
Ad, % (зольность)
Wa, % (влажность)
Vdat, % (выход летучих веществ)
Qs?r, ккал/кг (теплота сгорания)
Sd?t, мас.% (сернистость)
5,0-5,5
8,5-10,5
1,25-2,0
9550-9600
0,05

Приобретенный концентрат и нагретый до 100-133°С карбамид в количестве 4,0-6,0% к массе начального концентрата соединяют в пресс-форме.

Выбор в качестве связывающего карбамида обоснован его доступностью и низкой ценой. Карбамид вседоступен вследствие огромных его производств в индустрии и низкой цены на рынке. Расход связывающего (карбамида) определяют потребностью для формирования крепкого топливного брикета.

Полученную смесь прессуют в штемпельном прессе ступенчато: поначалу устанавливают нагрузку 5-6 атм, с выдержкой 3-5 мин и дальше до 15 атм с выдержкой при критической нагрузке 3-5 мин. При ступенчатом прессовании достигается среднее взаимодействие компонент в консистенции, с образованием структуры топливного брикета.

На выходе получают топливные брикеты со последующими техническими чертами (табл.2).

Пример определенного внедрения метода.

Коксовую пыль обогащают на экспериментальной установке способом масляной агломерации для получения глубоко обогащенных концентратов.

Таблица 2
Технические свойства приобретенных топливных брикетов
Физические тесты
Топливные свойства
сжатие, кг/см
истирание, % содержание кусков размером >25 мм
сбрасывание % содержание кусков размером >25 мм
Ad, мас.% (зольность)
Qs?r, ккал/кг (теплота сгорания)
Sd?t, мас.% (сернистость)
18-20
90
96
5,4
9600
0,05

В емкость наливают техно либо питьевую воду объемом 850 мл, загружают коксовую пыль массой 200 г. В течение 1-2 мин проводят насыщенное смешивание коксовой пыли и воды с помощью лопастной мешалки, соединенной с движком. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность смешивания, в емкость устанавливают особые преградители. Потом добавляют углеводородный реагент (отработанное эксгаустерное масло) в количестве 30 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки получают концентрат со последующими чертами (табл.3).

Таблица 3
Свойства концентрата
Заглавие реагента
Ad, % (зольность)
Wa, % (влажность)
Vdaf, % (выход летучих веществ)
Qs?r, кал/кг (теплота сгорания)
Sd?t, мас.% (сернистость)
Отработанное эксгаустерне масло
5,0
8,5
1,25
9600
0,05

Берут 100 г приобретенного концентрата и 4 г нагретого до 133°С карбамида, соединяют в пресс-форме и прессуют в штемпельном прессе ступенчато: поначалу устанавливают нагрузку 5 атм, с выдержкой 3 мин и дальше до 15 атм с выдержкой при критической нагрузке 5 мин.

На выходе получают топливные брикеты, применимые для коксования и прямого сжигания, технические свойства которых представлены в таблице 4.

Таблица 4
Технические свойства приобретенных топливных брикетов
Физические тесты
Топливные свойства
сжатие, кг/см2
истирание, % содержание кусков размером >25 мм
сбрасывание % содержание кусков размером >25 мм
Ad, мас.% (зольность)
Qs?r, ккал/кг (теплота сгорания)
Sd?t, мас.% (серниcтость)
18-20
90
96
5,4
9600
0,05

Пример 2. Коксовую пыль обогащают на экспериментальной установке способом масляной агломерации для получения глубоко обогащенных концентратов.

В емкость наливают техно либо питьевую воду объемом 850 мл, загружают коксовую пыль массой 200 г. В течение 1-2 мин проводят насыщенное смешивание коксовой пыли и воды с помощью лопастной мешалки, соединенной с движком. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность смешивания, в емкость устанавливают особые преградители. Потом добавляют углеводородный реагент (отработанное эксгаустерное масло) в количестве 30 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки получают концентрат со последующими чертами (табл.5):

Таблица 5
Свойства концентрата
Заглавие реагента
Ad, % (зольность)
Wa, % (влажность)
Vdat, % (выход летучих веществ)
Qs?r, ккал/кг (теплота сгорания)
Sd?t, мас.% (сернистость)
Отработанное эксгаустерное масло
5,0
8,5
1,25
9600
0,05

Приобретенный концентрат массой 100 г и нагретый до 50°С карбамид массой 5 г соединяют в пресс-форме и прессуют в штемпельном прессе с нагрузкой 5 атм 5 мин.

На выходе не получают топливный брикет, потому что:

1. Температура нагретого карбамида не достаточна для его полного расплавления и соответственно нереально его рассредотачивание по всей массе коксового концентрата, что приводит к уменьшению прочности топливного брикета.

2. Понижение давления прессования наименее 15 атм приводит к уменьшению прочности топливного брикета.

Пример 3. Коксовую пыль обогащают на экспериментальной установке способом масляной агломерации для получения глубоко обогащенных концентратов.

В емкость наливают техно либо питьевую воду объемом 850 мл, загружают коксовую пыль массой 200 г. В течение 1-2 мин проводят насыщенное смешивание коксовой пыли и воды с помощью лопастной мешалки, соединенной с движком. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность смешивания, в емкость устанавливают особые преградители. Потом добавляют углеводородный реагент (отработанное эксгаустерное масло) в количестве 30 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки получают концентрат со последующими чертами (табл.6).

Таблица 6
Свойства концентрата
Заглавие реагента
Ad, % (зольность)
Wa, % (влажность)
Vdaf, % (выход летучих веществ)
Qs?r, ккал/кг (теплота сгорания)
Sd?t, % мас. (сернистость)
Отработанное эксгаустерное масло
5,0
8,5
1,25
9600
0,05

Приобретенный концентрат массой 100 г и нагретый до 160°С карбамид массой 15 г соединяют в пресс-форме и прессуют в штемпельном прессе с нагрузкой 25 атм 5 мин.

На выходе не получают топливный брикет, потому что:

1. Разогрев карбамида до 150°С приводит к его разложению.

2. Согласно математической зависимости, рассчитанной медиком А.Т.Елишевичем, вовлечение более 10% связывающего реагента в систему является экономически и технологически неоправданным.

3. Применение резкого увеличения давления до 25 атм приводит к получению некрепкого топливного брикета из-за неоднородного рассредотачивания связывающего по массе концентрата.

Предложенный метод получения топливных брикетов позволяет понизить зольность и сернистость топливных брикетов. Не считая того, в предложенном методе для получения топливных брикетов употребляется коксовая пыль, являющаяся отходом коксохимических компаний, утилизация которой позволит сделать лучше экологическую обстановку в углеперерабатывающих регионах.

Метод брикетирования коксовой пыли, включающий смешивание размельченного твердого горючего со связывающим, брикетирование консистенции под давлением, отличающийся тем, что в качестве размельченного твердого горючего употребляют за ранее обогащенную способом масляной агломерации до зольности 5,0-5,5 мас.% и сернистости 0,05 мас.% коксовую пыль с начальной зольностью 10-16,8 мас.%, сернистостью 0,4-0,5 мас.%, с размерами частиц наименее 1 мм, в качестве связывающего употребляют карбамид в количестве 4,0-6,0% к массе начального концентрата, при этом карбамид перед введением в начальный концентрат разогревают до 100-133°С, а брикетирование консистенции под давлением создают ступенчато, зачем поначалу устанавливают нагрузку 5-6 атм, с выдержкой 3-5 мин и дальше до 15 атм с выдержкой при критической нагрузке 3-5 мин.