RU2157952C2

RU2157952C2 - Method and device for manufacture of fuel briquettes

Info

Publication number: RU2157952C2
Application number: RU98120546A
Authority: RU
Inventors: В.Е. Борзяк; А.В. Журавлев; В.Т. Компанеец; Н.И. Марченко; В.А. Матвеев; Н.В. Титов; В.М. Феоктистов; В.П. Шаповалов
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-10-20

Abstract

FIELD: manufacture of fuel briquettes. SUBSTANCE: coal fines, including anthracite culm, sawdust, chopped bark, straw, water, are mixed with binder (sodium salt of carboxymethylcellulose and clay are used for the purpose), and formation of briquettes is accomplished by impact on the mix. EFFECT: expanded assortment of binding additives due to the use of local easily accessible materials that are safe for the environment and health of citizens. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области производства топливных брикетов, более конкретно - к изготовлению брикетов из угольного штыба, в первую очередь антрацитового, с использованием связующих добавок. The invention relates to the production of fuel briquettes, and more particularly to the manufacture of briquettes from a coal mine, primarily anthracite, using binders.

Известны способы брикетирования угольного штыба, в том числе антрацитового, с органическими и неорганическими связующими добавками. В качестве связующих используют нефтебитумы и каменноугольные печи, лингосульфонаты (отходы целлюлозно-бумажной промышленности)(см. Цикарев Д.А., Кричко А.А., Фомин А.П. Производство бытового твердого топлива из угля и его потребление за рубежом: Обзор /ЦНИЭИ-уголь, М., 1991 г., стр. 2-21; см. Лурий В.Г., Михеев О. В. , Никишичев Б.Г. Новый способ окускования шламов и мелких классов каменных углей. Научно-учебное издание. М.: Московский горный институт, ИАЦ ГН, 1993, стр, 5-7). Known methods for briquetting coal mines, including anthracite, with organic and inorganic binders. The binders used are oil bitumen and coal furnaces, lingosulfonates (waste from the pulp and paper industry) (see Tsikarev D.A., Krichko A.A., Fomin A.P. Production of domestic solid fuel from coal and its consumption abroad: Overview / TsNIII-coal, M., 1991, pp. 2-21; see Lurii V.G., Mikheev O.V., Nikishichev B.G. A new method of sintering sludge and small classes of coal. Edition. M.: Moscow Mining Institute, IAC GN, 1993, p. 5-7).

Каждый из указанных выше способов имеет недостатки, отражающиеся на цене и свойствах полученных брикетов. Более того, используемые связующие добавки, как правило, дефицитны, имеют высокую стоимость и их приобретение для малых предприятий неэффективно. Each of the above methods has disadvantages that affect the price and properties of the resulting briquettes. Moreover, the used binders, as a rule, are scarce, have a high cost and their purchase for small enterprises is inefficient.

Указанные недостатки устранены в способе изготовления брикетов со связующим на базе гумата натрия (см. Лурий В.Г. Михеев О.В. Никишичев Б.Г. Новый способ окускования шламов и мелких каменных углей. Научно-учебное издание, - М, : Московский горный институт, ИАЦ ГН, 1993, стр, 7-24). Собственно гумат натрия получают обрабатывая раствором каустической соды (едкого натра) дробленый уголь. Получение топливного брикета в данном случае осуществляют перемешиванием смеси угольной мелочи, древесных опилок, дробленной коры, соломы и других органических отходов с гуматом натрия и последующим формированием брикетов при сравнительно низком давлении. При этом влажность брикетируемой смеси находится в пределах 15-25%. These disadvantages are eliminated in the method of manufacturing briquettes with a binder based on sodium humate (see Luriy V.G. Mikheev O.V. Nikishichev B.G. A new method of sintering sludge and fine coal. Scientific and educational publication, - M,: Moscow Mining Institute, IAC GN, 1993, pp. 7-24). Actually, sodium humate is obtained by treating crushed coal with a solution of caustic soda (caustic soda). Obtaining a fuel briquette in this case is carried out by mixing a mixture of coal fines, sawdust, crushed bark, straw and other organic waste with sodium humate and the subsequent formation of briquettes at a relatively low pressure. The humidity of the briquetted mixture is in the range of 15-25%.

В данном способе используется достаточно распространенный и недорогой, часто местный, материал - каустическая сода. Однако наличие последней на складах предприятия, в формируемой смеси может оказать отрицательное воздействие на окружающую среду и создает реальную опасность для работающих на брикетной фабрике. This method uses a fairly common and inexpensive, often local, material - caustic soda. However, the presence of the latter in the warehouses of the enterprise, in the mixture formed, can have a negative impact on the environment and creates a real danger for workers at the briquette factory.

Целью настоящего изобретения является расширение ассортимента связующих добавок для производства топливных брикетов, в первую очередь из антрацитового штыба, за счет использования для этого местных, легкодоступных и безопасных для окружающей среды и здоровья граждан материалов. The aim of the present invention is to expand the range of binders for the production of fuel briquettes, primarily from anthracite bayonet, through the use of local, readily available and safe for the environment and health of citizens materials.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления топливных брикетов, включающем смешивание угольной мелочи, в том числе антрацитового штыба, древесных опилок, дробленой коры соломы и других органических отходов, воды со связующим, в качестве связующего используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ-Н) и глину, а формирование брикетов ведут ударным действием на смесь при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Угольная мелочь, в том числе антрацитовый штыб - 80 - 70
Древесные опилки, дробленая кора, солома и другие органические отходы - 2 - 2,5
Вода - 12 - 15
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы - 0,5 - 2
Глина - 5,5 - 10
Что касается устройств для производства топливных брикетов из смеси указанного выше состава, то они могут быть как серийного производства, так и изготовленными по предложениям отдельных авторов и научных коллективов. Как в первом, так и во втором случае обязательными условиями формирования брикетов являются наличие в устройстве: матриц и пуансонов; элемента, передающего давление на пуансон, а через него - на формируемую смесь; элемента, выталкивающего отформированный брикет из матрицы для дальнейшего его движения по технологической цепи.This goal is achieved by the fact that in the known method for the manufacture of fuel briquettes, comprising mixing coal fines, including anthracite pulp, sawdust, crushed straw bark and other organic waste, water with a binder, the carboxymethyl cellulose sodium salt (CMC-N is used as a binder) ) and clay, and the formation of briquettes is an impact on the mixture in the following ratio of components, wt. %:
Coal fines, including anthracite block - 80 - 70
Sawdust, crushed bark, straw and other organic waste - 2 - 2.5
Water - 12 - 15
Carboxymethyl cellulose sodium - 0.5 - 2
Clay - 5.5 - 10
As for devices for the production of fuel briquettes from a mixture of the above composition, they can be both mass-produced and made according to the proposals of individual authors and research teams. Both in the first and in the second case, the mandatory conditions for the formation of briquettes are the presence in the device: dies and punches; an element that transfers pressure to the punch, and through it to the formed mixture; an element pushing the formed briquette out of the matrix for its further movement along the technological chain.

Такие элементы имеют, например, широко распространенные в промышленности вальцовые, столовые и штемпельные прессы (см, "Горная энциклопедия в пяти томах", - М. : Изд-во "Советская энциклопедия", 1984, т. 1, стр. 286-287). Эти машины спроектированы для использования на крупных брикетных фабриках, имеют значительные размеры, массу и производительность прессования, требуют для размещения больших площадей производственных помещений. При малых объемах брикетирования они, как правило, нерациональны в плане получения прибыли производителем. Such elements have, for example, roller, table and stamp presses, which are widespread in industry (see, "Mountain Encyclopedia in Five Volumes", - M.: Publishing House "Soviet Encyclopedia", 1984, v. 1, pp. 286-287 ) These machines are designed for use in large briquette factories, have significant dimensions, weight and pressing performance, and require large areas of production facilities to accommodate. With small volumes of briquetting, they are usually irrational in terms of profit for the manufacturer.

Указанные недостатки устранены в некоторых других типах устройств по производству брикетов. These shortcomings have been eliminated in some other types of briquette production equipment.

Известное устройство (барабанный пресс Лукьяненко) имеет приводной барабан с радиально расположенными по его периметру матрицами с пуансонами, опорный узел, а также элемент, передающий давление на пуансон и через него на формируемую в матрице смесь (см. авторское свидетельство N 1523397 по кл. B 30 B 11/18). The known device (Lukyanenko drum press) has a drive drum with matrices with punches radially located around its perimeter, a support assembly, and also an element that transfers pressure to the puncheon and through it to the mixture formed in the matrix (see copyright certificate N 1523397 according to class B 30 B 11/18).

Процесс сжатия порции брикетируемой смеси здесь осуществляется прессованием (крышка матрицы контактирует с опорным узлом с одной стороны, а пуансон - с прессующим валком с другой). Очевидно, что на преодоления сил трения при этом будет расходоваться значительная часть энергии и, кроме того, неизбежен большой износ указанных контактирующих частей. The process of compressing a portion of the briquetted mixture is carried out by pressing here (the matrix cover is in contact with the support unit on the one hand, and the punch is in contact with the press roll on the other). Obviously, in order to overcome the friction forces, a significant part of the energy will be spent in this case, and, in addition, a large wear of these contacting parts is inevitable.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение экономичности устройств по производству топливных брикетов. The aim of the present invention is to remedy these disadvantages and increase the efficiency of devices for the production of fuel briquettes.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве по производству брикетов, содержащем приводной барабан с радиально расположенными по его периметру матрицами и пуансонами, пуансоны встроены в прессующую бабу, при этом для осуществления подъема и свободного падения бабы относительно приводного барабана служит кулачок сложной конфигурации, а для обеспечения выталкивания отформированного брикета из матрицы на оси вращения приводного барабана установлены направляющие, имеющие форму архимедовой спирали. This goal is achieved by the fact that in the known device for the production of briquettes containing a drive drum with radially arranged around its perimeter matrices and punches, the punches are built into the pressing head, while for the lifting and free fall of the head relative to the driving drum serves as a cam of complex configuration, and To ensure the ejection of the formed briquette from the matrix, guides in the form of an Archimedean spiral are installed on the axis of rotation of the drive drum.

На чертеже изображен общий вид устройства для изготовления топливных брикетов и вид его в разрезе. The drawing shows a General view of a device for the manufacture of fuel briquettes and its view in section.

Устройство содержит приводной барабан 1 с радиально расположенными по его периметру матрицами; пуансоны 2, встроенные в прессующей бабе 3 с установленными в ней пружинами 4 и роликом 5; мальтийский механизм, включающий крышку 6 приводного барабана 1 с прорезями и цевку 7, расположенную на валу 8 совместно с кулачком 9, образующая которого имеет форму архимедовой спирали, а на угле 50^oC - цилиндрическую форму; ось 10 вращения барабана 1, на которой установлены две направляющие 11 и 12, имеющих форму архимедовой спирали; выталкиватели 13 со штоками с установленными на них роликами; загрузочный бункер 14.The device comprises a drive drum 1 with matrices radially located around its perimeter; punches 2 built into the pressing woman 3 with springs 4 installed in it and a roller 5; the Maltese mechanism, including the cover 6 of the drive drum 1 with slots and the pin 7, located on the shaft 8 together with the cam 9, the generatrix of which has the shape of an Archimedean spiral, and at an angle of 50 ^o C - a cylindrical shape; an axis 10 of rotation of the drum 1, on which two guides 11 and 12 are installed, having the shape of an Archimedean spiral; pushers 13 with rods with rollers mounted on them; loading hopper 14.

Работает устройство следующим образом. При вращении вала 8 из положения, показанного на чертеже, вместе с ним вращается кулачок 9 и цевка 7, палец которой входит в прорезь крышки 6 и вращает приводной барабан 1, совмещая оси загруженных из бункера 14 формируемым материалом матриц с осями пуансонов 2. В этот период ролик 5 прессующей бабы проходит цилиндрический участок кулачка 9 и при дальнейшем вращении вала 8 контакт ролика 5 и направляющей кулачка 9 прерывается, прессующая баба 3 падает (по своим направляющим), происходит уплотнение материала в матрицах. В этот же период ролик выталкивателей 13 предыдущих матриц с уже уплотненным материалом перемещается по направляющей 11, выталкивая брикет из матрицы. При дальнейшем вращении вала 8 ролик 5 входит в контакт с направляющей кулачка 9 и баба 3 перемещается в исходное положение. Далее цикл повторяется. При вращении приводного барабана 1 выталкиватели 13 перемещаются к периферии приводного барабана, выталкивая брикет, например, на конвейер, а затем ролик выталкивателей входит в контакт с направляющей 12 и выталкиватели 13 возвращаются в исходное положение, обеспечивая загрузку матриц. The device operates as follows. When the shaft 8 is rotated from the position shown in the drawing, the cam 9 and the pin 7 rotate with it, the finger of which enters the slot of the cover 6 and rotates the drive drum 1, combining the axes of the matrices loaded from the hopper 14 with the axes of the punches 2. This the period of the roller 5 of the pressing woman passes through the cylindrical section of the cam 9 and with a further rotation of the shaft 8, the contact of the roller 5 and the guide of the cam 9 is interrupted, the pressing woman 3 falls (along its guides), the material is densified in the matrices. In the same period, the ejector roller 13 of the previous matrices with already compacted material moves along the guide 11, pushing the briquette from the matrix. With further rotation of the shaft 8, the roller 5 comes into contact with the cam guide 9 and the woman 3 moves to its original position. Next, the cycle repeats. When the drive drum 1 rotates, the ejectors 13 move to the periphery of the drive drum, pushing the briquette, for example, onto the conveyor, and then the ejector roller comes into contact with the guide 12 and the ejectors 13 return to their original position, providing loading matrixes.

Очевидно, что отличием в способе формирования брикетов с указанными выше компонентами и предлагаемым устройством является замена прессования ударным воздействием (динамическим) на формируемую смесь. It is obvious that the difference in the method of forming briquettes with the above components and the proposed device is the replacement of pressing by impact (dynamic) by the mixture being formed.

Изготовление топливных брикетов по предлагаемому способу и с использованием одного из основных элементов предлагаемого устройства по брикетированию - матрицы, пуансона и свободно падающего с высоты 50 мм по направляющей груза массой 6 кг подтвердило перспективность предложения настоящей заявки. Использовались: антрацитовый штыб шахтоуправления "Лиховское" АО "Шахтуголь" (крупность 0-6 мм, зольность 10-12%); глина, взятая в районе земельного отвода одной из шахт названного ШУ; древесные опилки - отходы стройцеха шахты; вода водопроводная; натриевая соль карбоксиметилцеллюлоэы " продукция одного из заводов в г. Каменске Ростовской области (можно было бы приобрести на любом рынке городов Ростовской обл., поскольку речь идет о клее для обоев КМЦ-Н). The manufacture of fuel briquettes according to the proposed method and using one of the main elements of the proposed device for briquetting - matrix, punch and freely falling from a height of 50 mm along a guiding load weighing 6 kg confirmed the prospects of the proposal of this application. The following were used: the anthracite shaft of the Likhovsky mine administration of Shakhtugol JSC (grain size 0-6 mm, ash content 10-12%); clay taken in the area of land allotment of one of the mines named SHU; sawdust - waste from the mine construction site; tap water; sodium salt of carboxymethyl celluloea "is a product of one of the plants in the city of Kamensk, Rostov Region (could be purchased on any market in the cities of the Rostov Region, since this is a glue for wallpaper CMC-N).

Соотношение компонентов в формируемой смеси составляло, мас,%
Антрацитовый штыб - 77,0
Древесные опилки - 2,4
Вода - 12,0
Глина - 8,0
КМЦ-Н - 0,6
Полученные брикеты (по 40-60 г каждый) после сушки имели прочность на сжатие 0,3-1,1 МПа, не разрушались при сбрасывании с высоты 1,2 м на бетонную плиту, легко загорались, устойчиво горели. Полученная после горения зола не имела ярко выраженных опекающихся частей. Наличие в брикете глины при указанном выше ее процентном содержании по массе (8%) не оказало значительного влияния на теплотворную способность брикета.The ratio of components in the formed mixture was, wt.%
Anthracite bayonet - 77.0
Sawdust - 2.4
Water - 12.0
Clay - 8.0
KMTS-N - 0.6
The resulting briquettes (40-60 g each) after drying had a compressive strength of 0.3-1.1 MPa, did not collapse when dropped from a height of 1.2 m onto a concrete slab, easily ignited, burned steadily. The ash obtained after combustion did not have pronounced wards. The presence of clay in the briquette at the above percentage by weight (8%) did not significantly affect the calorific value of the briquette.

Claims

1. A method of manufacturing fuel briquettes, comprising mixing coal fines, including anthracite pulp, sawdust, crushed bark, straw, water with a binder, characterized in that the carboxymethyl cellulose sodium salt and clay are used as a binder, and the formation of briquettes is carried out by impact per mixture in the following ratio of components, wt.%:
Coal fines, including anthracite block - 80 - 70
Sawdust, crushed bark, straw - 2.0 - 2.5
Carboxymethyl cellulose sodium salt - 0.5 - 2.0
Clay - 5.5 - 10.0
2. A device for the production of fuel briquettes containing a drive drum with matrices and punches radially located around its perimeter, characterized in that the punches are integrated in the pressing head, and for this purpose the cam is formed to lift and fall freely relative to the drive drum, the shape of which is shaped Archimedean spiral, and carbon 50 ^o - cylindrical shape, and for ejecting the preform from the matrix preformatted on the rotation axis of the drive drum mounted rails have s form of an Archimedean spiral.