Связующая композиция для брикетирования бурых углей


 


Владельцы патента RU 2420548:

Институт проблем нефти и газа СО РАН (RU)

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к получению связующего для брикетирования бурых углей. Предлагаемое связующее состоит из гудрона, модифицированного с целью улучшения адгезионной способности системы «уголь-связующее», механоактивированным цеолитом, который позволяет использовать неокисленный нефтяной остаток и получать конечный продукт - брикет с высокими значениями технических характеристик. Техническим результатом является получение топливных брикетов с повышенными значениями прочности при сжатии. 5 табл.

 

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для брикетирования мелкодисперсных фракций бурого угля с использованием в качестве связующего гудрона, модифицированного активированным цеолитом.

Известен способ получения топливных брикетов, включающий приготовление смеси измельченного угля с нефтяным асфальтитом (8-10 мас.%), механическую обработку в роторном дезинтеграторе при скорости вращения рабочих органов (16-18)·10-3 мин-1 в течение 3-6 секунд и последующее брикетирование смеси при нагреве. (Патент РФ №2064006 «Способ получения топливных брикетов», Авт. В.В.Пушканов, Г.С.Головин, Е.Г.Горлов, Я.М.Каган, А.Р.Молявко, А.А.Чижевский) [1].

Недостатком известного способа являются сложность технологии подготовки исходного сырья - обезвоживание угля по методу Флейснера, использование высоких температур при прессовании, низкие значения прочности при сжатии получаемых брикетов.

Наиболее близким к предлагаемому по технологической сущности является способ брикетирования угля, включающий измельчение угля, смешение со связующим, в качестве которого используют модифицированный высушенным озерным сапропелем гудрон, прессование и термообработку (Патент РФ №2326159 «Сапропелесодержащее связующее для брикетирования бурого угля», Авт. Л.А.Петрова, О.Н.Буренина, В.Г.Латышев, С.Н.Попов, Л.Я.Морова) [2].

Недостатком этого способа является незначительная прочность получаемых брикетов.

Целью изобретения является получение топливных брикетов с повышенными значениями прочности при сжатии.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве связующего предлагается использовать гудрон, модифицированный добавкой механоактивированного цеолита.

Гудрон - тяжелый нефтяной остаток после отгона бензинодизельмасляных дистиллятов, представляющий собой черную смолистую массу. Основные составные части гудрона - масла, не отогнавшиеся при перегонке нефти, нефтяные смолы, твердые асфальтообразные вещества (асфальтены, карбены, карбоиды), смолистые вещества кислотного характера.

Гудрон получен путем отгонки 40% масел от мазута при Т=350-370°С, давлении Р=0,6-0,8 атм, в течение 4-5 часов и имеет следующие свойства и состав (табл.1).

Таблица 1
Физико-химические свойства гудрона
Параметры Значение
Плотность при 20°С, кг/м 941,1
Вязкость условная при 80°, усл. градус 23,3
Массовая доля смол силикагелевых, % 18,4
Массовая доля асфальтенов, % 6,2
Масла, % 75,44
Массовая доля парафина, % 0,88
Коксуемость, % мас. 10,82
Температура вспышки в открытом тигле, °С 227,5
Температура застывания, °С 2
Зольность, % 0,15
Элементный состав, массовая доля
- С 85,0
- Н 13,6
- N 0,5
- Sобщ 0,74
- О 0,16

Избыточное содержание в гудроне остаточных масел (до 75,44%) отрицательно сказывается на его адгезионных свойствах и снижает значения прочности при сжатии топливных брикетов.

С целью ускорения процессов окисления и улучшения адгезионной способности системы «уголь-связующее» предлагается введение в гудрон в качестве структурно-активной добавки активированного цеолита.

Для исследования использован цеолит месторождения Хонгуруу Республики Саха (Якутия).

Цеолиты - это группа минералов, представляющая собой водные алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов с общей формулой Me2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O, где Me - катион щелочного и щелочноземельного металла, а n - его валентность. Они представляют собой пепловые туфы, образованные в результате уплотнения пеплов древних вулканов.

Способность цеолитов после дегидратации сорбировать молекулы различных газов, размеры которых не превышают размеры «входных окон» во внутрикристаллические полости, служит основой применения цеолитов в качестве адсорбентов. Цеолиты называют также молекулярными ситами, поскольку в их кристаллах имеется развитая система пор и каналов молекулярного размера, что обусловливает их уникальные адсорбционные свойства.

В табл.2, 3 представлены химический состав, свойства и элементный анализ цеолитов месторождения Хонгуруу PC (Я) [3].

Таблица 2
Химический состав и свойства цеолитов
Химический состав, % Плотность, г/см3 Общая пористость, % Влажность, % Величина адсорбции, мг/г
SiO2 - 63-68
Al2O3 - 11-13
Na2O - 2-5
CaO - 0,67-1,77 0,62-0,72 31 8 12-10-3
TiO2, Fe2O3, FeO, Na2O, K2O - остальное
Таблица 3
Элементный состав цеолитов
Показатель Цеолит
Элементный состав, г/т
В
9,25
Sn 2,08
Pb 19,78
Sr 3379,38
Cr 10,08
Cu 35,17
Co 3,45
Zn 4,55
Ba 544,75

Цеолиты представлены Na-формой и содержат в своем составе переходные металлы, что согласно литературным данным [4] способствует их активному участию в процессах каталитического окисления. Предполагается, что катионы переходных металлов за счет α-орбиталей координируются с молекулами органического связующего (гудрона) и активируют их в реакциях окисления [4].

Изучение текстурных характеристик цеолитов показывает, что активированный цеолит характеризуется меньшим размером частиц, повышенной удельной геометрической поверхностью, а также увеличенным количеством пор, о чем можно судить по увеличению удельного объема пор, по сравнению с неактивированным цеолитом (табл.4).

Таблица 4
Текстурные характеристики сапропелей
Показатели Неактивированный цеолит Активированный цеолит
Удельный объем пор, см3 0,033 0,044
Удельная геометрическая поверхность, м2 11,0 16,9
Средний размер пор, нм 4,1 3,5

Связующее для брикетирования бурого угля готовят следующим образом.

Цеолит перед смешением с гудроном высушивался при 110°С для удаления части остаточной воды и подвергался механической активации на планетарной мельнице АГО-2 с частотой вращения водила 630 об/мин и барабана 1290 об/мин в течение двух минут для диспергирования и повышения адсорбционной способности. Механоактивированный цеолит смешивался с предварительно разогретым до 80°С гудроном в заявляемых отношениях. Брикетирование смеси осуществлялось по известным технологиям.

Исследуемые образцы - таблетки диаметром 25,0 мм и высотой 10,0 мм испытывают на прочность при сжатии, зольность, выход летучих веществ, общее содержание серы на сухое состояние топлива, общее содержание водорода на воздушно-сухое состояние топлива, водопоглощение, высшую теплоту сгорания на сухое беззольное состояние топлива, низшую теплоту сгорания на рабочее состояние топлива.

В табл.5 представлены технические характеристики буроугольных брикетов известных составов №№1, 2 [5], предлагаемого состава №4 и прототипа №3.

Как следует из сопоставительного анализа технических характеристик брикетированного топлива, прочность при сжатии брикетов предложенного состава выше в 1,9 раза, содержание серы ниже в 1,3 раза по сравнению с брикетами известных составов и прототипа. Остальные показатели находятся на уровне показателей известных составов и прототипа.

Таблица 5
Состав σсж, МПа Ad, % Vdaf, % Sdt, % Ha, % Дым-ть, % W, % Wa, % Qdafs, ккал/кг Qri, ккал/кг
1 Уголь + битум 11,83 15,60 46,60 0,39 3,91 113 1,86 5,20 6964 5339
2 Уголь + гудрон 6,12 16,00 45,80 0,33 3,81 108 2,10 5,67 6673 4761
3 Уголь + гудрон + сапропель (прототип) 12,13 18,40 49,00 0,53 3,56 110 2,15 5,93 6840 5030
4 Уголь + гудрон + активированный цеолит 22,84 22,5 50,8 0,42 3,63 107 2,18 4,3 6453 4574
σсж - предел прочности при сжатии, МПа; Ad - зольность на сухое состояние топлива, %; Vdaf - выход летучих веществ, %; Sdt - общее содержание серы на сухое состояние топлива, %; На - общее содержание водорода на воздушно-сухое состояние топлива, %; W - водопоглощение, %; Wa - массовая доля влаги на воздушно-сухое состояние топлива, %; Qdafs - высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние топлива, ккал/кг; Qri - низшая теплота сгорания на рабочее состояние топлива, ккал/кг

Источники информации

1. Патент РФ №2064006 «Способ получения топливных брикетов», Авт. В.В.Пушканов, Г.С.Головин, Е.Г.Горлов, Я.М.Каган, А.Р.Молявко, А.А.Чижевский.

2. Патент РФ №2326159 «Сапропелесодержащее связующее для брикетирования бурого угля» Авт. Л.А.Петрова, О.Н.Буренина, В.Г.Латышев, С.И.Попов, Л.Я.Морова (прототип).

3. Колодезников К.Е. Типы цеолитового сырья месторождения Хонгуруу / Перспективы применения цеолитовых пород месторождения Хонгуруу. - Якутск, Якутский научный центр СО РАН, 1993.

4. Петрова Л.А., Буренина О.Н. Исследование и разработка связующих материалов для брикетирования бурых углей. Сб. трудов 1 международного форума молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки». - Самара, 2005.

5. Николаева Л.А., Буренина О.Н., Латышев В.Г. Рациональное использование отходов угледобычи Кангаласского угольного разреза PC (Я). - Вестник Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности, Т.13, №3, СПб - Чита, 2008, С.14-16.

Композиция на основе гудрона, используемая для брикетирования мелких фракций бурого угля на основе гудрона, отличающаяся тем, что она содержит механоактивированный цеолит.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу подготовки к коксованию шихты, включающему приготовление связующего смешением каменноугольной смолы высокотемпературного коксования угольных шихт коксования, сырого антрацена и термообработанной буроугольной смолы скоростного пиролиза бурых углей, обработку шихты связующим в количестве 3-10 мас.% для частичного брикетирования шихты и введение в частично брикетированную шихту термообработанных гуминовых кислот, выделенных из бурых углей в количестве 2-4% от массы коксуемых углей шихты и связующего.

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к технологии брикетирования бурого угля и торфа с целью получения окускованного твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности.

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к технологии брикетирования бурого угля с целью получения окускованного твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности.

Изобретение относится к составам брикетированного топлива и может быть использовано в топливной промышленности и для коммунально-бытовых нужд. .
Изобретение относится к производству твердого топлива в виде брикетов и может быть использовано в качестве заменителя природного твердого топлива для коммунально-бытовых нужд и в промышленности.

Изобретение относится к технологии получения торфяных топливных брикетов для коммунально-бытовых нужд. .
Изобретение относится к технологии твердого формованного топлива и может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности. .

Изобретение относится к технологии получения брикетированного топлива из углеводородных шламов и дисперсных углеродных отходов. .
Изобретение относится к технологии подготовки и производства брикетов для использования в качестве топлива, восстановителя и носителя металла при производстве чугуна.

Изобретение относится к композициям высокомолекулярных соединений, а именно битуминозных материалов, применяемых в резинотехнической промышленности в качестве мягчителя (пластификатора) для резиновых смесей.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для получения вяжущего материала для цветных пластобетонов. .

Изобретение относится к способу приготовления битумной основы, имеющей определенные признаки продутого битума, с помощью органической добавки вместо продувки с применением газа, такого как воздух или озон.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для устройства слоев покрытий дорожных одежд во всех климатических зонах. .
Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при производстве рулонного кровельного материала. .
Изобретение относится к области получения битумных композиций, содержащих полимерные добавки и предназначенных для использования в дорожном строительстве. .
Изобретение относится к битумным эмульсиям, используемым в создании дорожных покрытий. .

Изобретение относится к производству дорожных строительных материалов, а именно к вяжущим составам на основе органических вяжущих, которые могут быть использованы при строительстве и ремонте автомобильных дорог и аэродромных покрытий.
Изобретение относится к асфальтобетонной смеси для применения в составе дорожного покрытия
Наверх