Способ брикетирования мелких классов кокса

Изобретение относится к области производства брикетов, применяемых в качестве топлива в низкошахтных плавильных печах для плавки силикатных материалов, базальтовых пород, шлаков, а также в качестве бездымного топлива для бытовых печей.

Способ брикетирования мелких классов кокса включает смешивание коксовой мелочи класса 0-10 мм типичной для коксового производства влажностью с коксовой пылью фракции 0-1 мм в соотношении от 2,5/1 до 4,5/1, со связующим веществом, прессование брикетов давлением до 35 МПа и отверждение в естественных условиях, преимущественно при 20°С, в течение 24 часов. В качестве связующего вещества используют смесь сухой золы уноса (отходы тепловых станций угольной генерации) и кристаллического каустика в соотношении от 3/2 до 4/1 по массе, доля которой в брикетной шихте составляет 7-10% по массе. При этом смесь золы уноса, каустика и влаги коксовой мелочи выполняет функцию образования алюмосиликатного клея, оказывающего цементирующее действие для созревания прочности. Технический результат - использование низко востребованного на рынке кокса мелкого класса и коксовой пыли, а также золы уноса (отходы станций угольной генерации), получение повышенной механической прочности без термической сушки, снижение энергоемкости и стоимости брикетов.

Известно изобретение «Угольный брикет, обладающий повышенной прочностью, а также способ его изготовления» (RU 2224007 по кл. МПК C10L 5/02; C10L 5/06 от 12.12.2001 г.). Брикет, обладающий повышенной начальной прочностью и состоящий из 100 вес. ч. угольной мелочи, 1-5 вес. ч. негашеной извести и 7-15 вес. ч. мелассы. Брикет имеет сопротивление дробимости не ниже 70% и интенсивность пылеобразования не более 20% и пригоден для применения в плавильно-восстановительном процессе получения железа. В брикете угольная мелочь содержит от 6 до 15 вес. % влаги. В брикете негашеная известь содержит частицы размерами не более 1 мм, причем доля частиц размерами не более 0,3 мм составляет не менее 50% по весу. Способ изготовления брикетов повышенной прочности включает в себя операции: смешивания 1-5 вес. ч. негашеной извести со 100 вес. ч. угольной мелочи и выдерживания смеси; смешивания 7-15 вес. ч. мелассы с выдержанной смесью и их перемешивания и прямого формирования перемешанной смеси с целью получения брикетов. Способ, в котором угольная мелочь содержит от 6 до 15 вес. % влаги. Способ, в котором негашеная известь содержит частицы размерами не более 1 мм, причем доля частиц размерами не более 0,3 мм составляет не менее 50% по весу. Способ, в котором осуществляют выдерживание от 2 мин до 2 ч для превращения негашеной извести в гашеную. Способ, в котором перемешивание осуществляют в течение 2-50 мин для повышения скорости отверждения. Способ, в котором после прямого формирования не осуществляют дополнительную операцию нагрева и сушки.

Недостатком данного изобретения является то, что для достижения повышенной прочности брикетов используется связующая способность сахарата кальция, получаемая в результате химических превращений негашеной извести в гашеную в течение до 2 часов и дальнейшем перемешивании шихты продолжительностью до 50 минут для повышения скорости отверждения и получения повышенной начальной прочности брикетов. Состав сахаратов, обладающих связующей способностью, нельзя считать окончательным и определенным до настоящего времени. Образующийся в результате химической реакции между негашеной известью СаО, ионами кальция, ионами гидроксида кальция и мелассой, содержащей сахарозу С₁₂Н₂₂О₁₁, сахарат кальция, зависит от щелочности раствора, которая обусловливает характер реакционной способности каждого из реагирующих компонентов. Негашеная известь с большой скоростью реагирует с водой, а не сахарозой мелассы. В связи с этим происходит отверждение кальций сахарозного комплекса, что не позволяет равномерно распределиться негашеной извести по шихте. Это обстоятельство затрудняет получить начальную и, следовательно, повышенную механическую прочность производимых брикетов. Кроме этого, в известном изобретении для брикетирования используется негашеная известь, производство которой довольно большого энергопотребления. Стоимость брикетов, полученных по известному способу из угольной мелочи, не обладает большой прибавочной стоимостью. Компоненты связующего, предлагаемые по известному изобретению для получения брикетов с повышенной прочностью (негашеная известь и меласса), является продукцией, востребованной на рынке, а не отходами производства.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является способ брикетирования мелких классов кокса, который 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 (RU 2325443 по кл. МПК C10L 5/12 от 29.01.2017 г.).

Недостатком данного изобретения является то, что мелкие классы кокса имеют разветвленную пористость и большую удельную поверхность, и точечные контакты со связующим компонентом, добавляемым по массе в количестве 7-9% без мелкодисперсного наполнителя, не обеспечат достаточной прочности брикета. Мелкодисперсная фракция в виде коксовой пыли фракции 0-1 мм обеспечивает не только контактную, но и поверхностную адгезию, являясь наполнителем в подготовленной шихте для брикетирования. Связующим веществом в брикете по известному изобретению является жидкое стекло (жидкий клей или силикат натрия), и при добавлении пылевидного кремнезема, содержащего более 90% оксида кремния, не взаимодействует с жидким стеклом, так как жидкое стекло не имеет высокого водородного показателя, чтобы происходила химическая реакция образования дополнительного связующего или клеящего продукта. Прочность брикета не будет удовлетворять к использованию в металлургической и энергетической промышленности. Жидкий клей является продукцией, а не отходом производства.

Задачей изобретения является получение бездымных углеродсодержащих брикетов без термической сушки, с высокой прочностью и низкой себестоимостью, а также вовлечение отходов угольной энергетики в виде золы уноса и низко востребованного на рынке кокса мелкого класса и коксовой пыли для производства брикетов.

Технический результат - использование низко востребованного на рынке кокса мелкого класса и коксовой пыли, а также золы уноса (отходы станций угольной генерации), получение повышенной механической прочности без термической сушки, снижение энергоемкости и стоимости брикетов.

Способ брикетирования мелких классов кокса включает смешивание коксовой мелочи класса 0-10 мм типичной для коксового производства влажностью с коксовой пылью фракции 0-1 мм в соотношении от 2,5/1 до 4,5/1, со связующим веществом, прессование брикетов давлением до 35 МПа и отверждение в естественных условиях, преимущественно при 20°С, в течение 24 часов. В качестве связующего вещества используют смесь сухой золы уноса (отходы тепловых станций угольной генерации) и кристаллического каустика в соотношении от 3/2 до 4/1 по массе, доля которой в брикетной шихте составляет 7-10% по массе. При этом смесь золы уноса, каустика и влаги коксовой мелочи выполняет функцию образования алюмосиликатного клея, оказывающего цементирующее действие для созревания прочности.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет:

1. вовлечь в реальный сектор экономики низковостребованный на рынке кокс мелкого класса и коксовую пыль;

2. использовать золу уноса (отходы станций угольной генерации) в качестве неорганического связующего при изготовлении бездымных углеродсодержащих брикетов без применения термической сушки;

3. получить брикеты, обладающие высокой прочностью и низкой себестоимостью.

Примеры результатов испытаний брикетов из мелких фракций кокса

Способ брикетирования мелких классов кокса, включающий смешивание мелких фракций кокса со связующим веществом, прессование брикетов, отличающийся тем, что коксовую шихту, приготовленную из коксовой мелочи класса 0-10 мм типичной для коксового производства влажностью смешивают с коксовой пылью фракции 0-1 мм в соотношении от 2,5/1 до 4,5/1 по массе, со связующим веществом, подвергают прессованию давлением до 35 МПа и отверждению в естественных условиях, преимущественно при 20°С, в течение 24 часов, в качестве связующего вещества используют смесь сухой золы уноса (отходы тепловых станций угольной генерации) и кристаллического каустика в соотношении от 3/2 до 4/1 по массе, доля которой в брикетной шихте составляет 7-10% по массе, при этом смесь золы уноса, каустика и влаги коксовой мелочи выполняет функцию образования алюмосиликатного клея, оказывающего цементирующее действие для созревания прочности.