RU2835631C1 - Method of producing fuel briquettes from coal beneficiation tailings and pulp-and-cardboard production wastes - Google Patents
Method of producing fuel briquettes from coal beneficiation tailings and pulp-and-cardboard production wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2835631C1 RU2835631C1 RU2024114512A RU2024114512A RU2835631C1 RU 2835631 C1 RU2835631 C1 RU 2835631C1 RU 2024114512 A RU2024114512 A RU 2024114512A RU 2024114512 A RU2024114512 A RU 2024114512A RU 2835631 C1 RU2835631 C1 RU 2835631C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- briquettes
- coal
- briquetting
- drying
- pulp
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 10
- 229920005552 sodium lignosulfonate Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 19
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 101150076749 C10L gene Proteins 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229920005550 ammonium lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003250 coal slurry Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000011301 petroleum pitch Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к переработке нетоварных хвостов углеобогащения, представляющих собой тонкодисперсные отходы флотации угля и забалансных отходов целлюлозно-картонного производства в виде водной суспензии гидролизного лигнина (лигносульфоната натрия) в окускованное топливо (топливные брикеты) коммунально-бытового, углетехнического и энергетического назначения путем брикетирования со связующей добавкой.The invention relates to the processing of non-marketable tailings from coal enrichment, which are finely dispersed waste from coal flotation and off-balance waste from pulp and paperboard production in the form of an aqueous suspension of hydrolytic lignin (sodium lignosulfonate) into agglomerated fuel (fuel briquettes) for municipal, coal engineering and energy purposes by briquetting with a binding additive.
При производстве топливных брикетов большое распространение получили способы брикетирования с применением нефтяных, битуминозных связующих, а также каменноугольного пека. Считается, что только они наиболее полно отвечают всем требованиям, предъявляемым к процессу. Однако, упомянутым способам, как известно, присущ тот недостаток, что при сжигании они образуют высокое содержание канцерогенных веществ. Поэтому, в брикетной промышленности также используется множество других видов связующих (см. Крохин В.Н. "Брикетирование углей". - М.: Недра, 1984; Елишевич Л.Т. Технология брикетирования полезных ископаемых. - М.: Недра, 1989).In the production of fuel briquettes, briquetting methods using petroleum, bituminous binders, and coal tar pitch have become widespread. It is believed that only they most fully meet all the requirements for the process. However, the above-mentioned methods are known to have the disadvantage that when burned, they form a high content of carcinogenic substances. Therefore, many other types of binders are also used in the briquetting industry (see Krohin V.N. "Briquetting of Coals". - Moscow: Nedra, 1984; Elishevich L.T. Technology of Briquetting of Minerals. - Moscow: Nedra, 1989).
Так, известен способ получения топливных брикетов (Патент РФ №95102684, МПК C10L 5/20, опубл. 1996 г.), заключающийся в смешивании угольной мелочи, которая предварительно подсушивается до достижения влажности 1-1,5% и брикетируется с водным раствором лигносульфоната натрия с концентрацией 53-55% в соотношении, масс. %: лигносульфоната натрия - 10-20, остальное - угольная мелочь. После брикетирования проводится сушка полученных брикетов.Thus, a method for producing fuel briquettes is known (Patent of the Russian Federation No. 95102684, IPC C10L 5/20, published in 1996), which consists of mixing coal fines, which are pre-dried until a moisture content of 1-1.5% is reached and briquetted with an aqueous solution of sodium lignosulfonate with a concentration of 53-55% in the following ratio, mass %: sodium lignosulfonate - 10-20, the rest is coal fines. After briquetting, the resulting briquettes are dried.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- необходимость в глубоком обезвоживании и термической сушке исходной угольной мелочи до минимальных значений по влажности, до 1-1,5%, что значительно усложняет и удорожает процесс брикетирования;- the need for deep dehydration and thermal drying of the original coal fines to minimum moisture values, up to 1-1.5%, which significantly complicates and increases the cost of the briquetting process;
- в составе сырьевой шихты присутствуют только дорогостоящие отсевы угля в виде угольной мелочи, что повышает себестоимость брикетов;- the raw material charge contains only expensive coal screenings in the form of coal fines, which increases the cost of briquettes;
- существующая технология не предназначена для использования в качестве исходного сырья тонкодисперсных угольных шламов (класс крупности 0-1,0 мм), образующихся при добыче и обогащении каменных углей. При этом, углешламы сбрасываются в отстойники и отвалы на предприятиях угледобычи, что ухудшает экологическую обстановку в угледобывающих регионах.- the existing technology is not intended for use as a feedstock of finely dispersed coal sludge (size class 0-1.0 mm), formed during the extraction and enrichment of coal. At the same time, coal sludge is discharged into settling ponds and waste heaps at coal mining enterprises, which worsens the environmental situation in coal mining regions.
Также известен способ получения топливных брикетов, включающий смешивание измельченного углесодержащего материала, состоящего из коксующегося угля, обезвоженного угольного шлама и торфа, имеющих следующий гранулометрический состав: 20% фракций +3 мм, 30-55% фракций 0-5 мм и 50-75% фракций 0-2 мм с добавлением в качестве связующего сухого порошкообразного лигносульфоната аммония, а также нефтяного и каменноугольного пека в пропорции 3-8 масс. ч. На 100 масс. ч. углесодержащего материала, брикетирование полученной шихты, имеющей влажность 5-8 масс. ч. с последующей термообработкой брикетов при 200-600°C (Патент Великобритании GB1321729A, МКП C 10L 5/02, опубл. 27.06.1973 г.).Also known is a method for producing fuel briquettes, which includes mixing crushed carbon-containing material consisting of coking coal, dehydrated coal sludge and peat, having the following granulometric composition: 20% of fractions +3 mm, 30-55% of fractions 0-5 mm and 50-75% of fractions 0-2 mm with the addition of dry powdered ammonium lignosulfonate as a binder, as well as petroleum and coal tar pitch in a proportion of 3-8 parts by weight per 100 parts by weight of carbon-containing material, briquetting the resulting charge having a moisture content of 5-8 parts by weight, followed by heat treatment of the briquettes at 200-600°C (UK Patent GB1321729A, IPC C 10L 5/02, published on 27.06.1973).
Недостатки этого способа:Disadvantages of this method:
- в составе сырьевой смеси кроме обезвоженного угольного шлама присутствует комбинация дорогостоящих отсевов коксующегося угля, антрацитовой мелочи и торфяной крошки узких фракций, что усложняет и удорожает технологию брикетирования;- in addition to dehydrated coal sludge, the raw material mixture contains a combination of expensive coking coal screenings, anthracite fines and narrow fraction peat crumbs, which complicates and increases the cost of briquetting technology;
- для производства топливных брикетов по представленной технологии кроме лигносульфоната требуется наличие местных ресурсов нефтяного и каменноугольного пека;- for the production of fuel briquettes using the presented technology, in addition to lignosulfonate, local resources of oil and coal tar pitch are required;
- применение термообработки на завершающем этапе производства брикетов осуществляемой в высоком температурном интервале 200-600°C, что также повышает себестоимость брикетов.- the use of heat treatment at the final stage of briquettes production carried out in a high temperature range of 200-600°C, which also increases the cost of briquettes.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ брикетирования угольных шламов совместно с угольной мелочью (Патент РФ №2078794, МПК C 10L 5/20, опубл. 1997 г.), заключающийся в том, что в качестве связующего используется 5% порошок сухого лигносульфоната и в сырьевую шихту добавляется 30% отсева угля, с последующей термообработкой брикетов, осуществляемой в интервале 160-200°C в течение 1-1,5 часов.The closest to the proposed invention is a method for briquetting coal sludge together with coal fines (Patent of the Russian Federation No. 2078794, IPC C 10L 5/20, published in 1997), which consists in the fact that 5% dry lignosulfonate powder is used as a binder and 30% of coal screenings are added to the raw material charge, with subsequent heat treatment of the briquettes, carried out in the range of 160-200°C for 1-1.5 hours.
Недостатки этого способа:Disadvantages of this method:
- в составе сырьевой шихты присутствует связующее вещество в виде сухого порошкообразного лигносульфоната, что требует его глубокого обезвоживания термической сушкой до влажности 5% и, кроме того (из-за присущих сухому лигносульфонату пирофорных свойств), надлежащего хранения, что усложняет и удорожает процесс брикетирования;- the raw material mixture contains a binder in the form of dry powdered lignosulfonate, which requires its deep dehydration by thermal drying to a moisture content of 5% and, in addition (due to the pyrophoric properties inherent in dry lignosulfonate), proper storage, which complicates and increases the cost of the briquetting process;
- в составе сырьевой шихты присутствует 30% дорогостоящего отсева угля, что повышает себестоимость брикетов;- the raw material charge contains 30% of expensive coal screenings, which increases the cost of briquettes;
- необходимость в последующей термообработке при сушке брикетов, осуществляемой в интервале 160-200°C в течение 1-1,5 часов, что также повышает себестоимость брикетов.- the need for subsequent heat treatment during drying of briquettes, carried out in the range of 160-200°C for 1-1.5 hours, which also increases the cost of briquettes.
Предлагаемый способ получения топливных брикетов в отличие от известных позволяет выполнять операции по получению шихты, ее брикетированию и обезвоживанию (сушке) готовой продукции с меньшим, чем у известных количеством операций и с меньшими энергозатратами, что значительно удешевляет процесс переработки хвостов углеобогащения, позволяя достичь экономичности благодаря уменьшению энергозатрат и упрощению технологии получения брикетов, за счет рационального использования отходов флотации угля и отходов целлюлозно-картонного производства.The proposed method for obtaining fuel briquettes, unlike the known ones, allows performing operations on obtaining the charge, its briquetting and dehydration (drying) of the finished product with a smaller number of operations than the known ones and with lower energy costs, which significantly reduces the cost of the process of processing coal enrichment tailings, allowing to achieve cost-effectiveness due to the reduction of energy costs and simplification of the technology for obtaining briquettes, due to the rational use of coal flotation waste and waste from pulp and cardboard production.
Указанный технический результат в описываемом способе получения топливных брикетов, включающем операции по приготовлению сырьевой смеси в виде хвостов углеобогащения, не разделяющихся в тяжелосредных жидкостях, с преимущественным содержанием фракций от 0 до 5 мм и влажностью в воздушно-сухом состоянии до 10-15% с жидким связующим веществом в виде водной суспензии гидролизного лигнина с концентрацией сухого вещества 4-6%, перемешивание полученного состава в виде «жесткой» формосмеси с влажностью до 20% и брикетирование шихты с последующей сушкой брикетов. При этом, начальная сушка брикетов производится непосредственно в процессе брикетирования за счет тепла, выделяемого межчастичным трением при прессовании. Затем, сушка брикетов с набором прочности осуществляется либо в течение первых 3-5 суток при комнатной температуре 15-20°C, либо ускоренной термообработкой в интервале 70-90°C в течение 1,5-2 часов.The specified technical result in the described method for producing fuel briquettes, including operations for preparing a raw mix in the form of coal enrichment tailings that are not separated in heavy-medium liquids, with a predominant content of fractions from 0 to 5 mm and a moisture content in the air-dry state of up to 10-15% with a liquid binder in the form of an aqueous suspension of hydrolytic lignin with a dry matter concentration of 4-6%, mixing the resulting composition in the form of a "rigid" mold mixture with a moisture content of up to 20% and briquetting the charge with subsequent drying of the briquettes. In this case, the initial drying of the briquettes is carried out directly in the briquetting process due to the heat released by interparticle friction during pressing. Then, drying of the briquettes with a gain of strength is carried out either during the first 3-5 days at room temperature of 15-20°C, or by accelerated heat treatment in the range of 70-90°C for 1.5-2 hours.
Преимущество данного изобретения заключается в том, что нет необходимости в предварительной глубокой осушке как углешлама (хвостов углеобогащения), так и гидролизного лигнина (лигносульфоната натрия), а также быстрое высушивание с набором прочности брикетов и их удовлетворительная водостойкость. Брикеты при горении сохраняют свою форму, что предотвращает их просыпание под колосниковую решетку и, тем самым, обеспечивает более полное сгорание.The advantage of this invention is that there is no need for preliminary deep drying of both coal sludge (coal enrichment tailings) and hydrolytic lignin (sodium lignosulfonate), as well as rapid drying with a set of briquettes strength and their satisfactory water resistance. The briquettes retain their shape during combustion, which prevents them from spilling under the grate and, thus, ensures more complete combustion.
Задачи, на которые направлено изобретение:The objectives of the invention are:
- получить механически прочные топливные брикеты из нетоварных хвостов углеобогащения (углешлам);- to obtain mechanically strong fuel briquettes from non-marketable coal enrichment tailings (coal sludge);
- использовать в качестве связующего забалансный отход целлюлозно-картонного производства (гидролизный лигнин);- use off-balance waste from pulp and cardboard production (hydrolytic lignin) as a binder;
- снизить себестоимость получаемых брикетов;- reduce the cost of the resulting briquettes;
- упростить технологию производства окускованного топлива;- simplify the technology of producing agglomerated fuel;
- частично решить экологическую проблему по рациональному использованию отходов углеобогащения и целлюлозно-картонного производства.- partially solve the environmental problem of rational use of waste from coal enrichment and pulp and cardboard production.
Отличительными признаками изобретения являются: использование в качестве углеродного материала углешлама (хвостов углеобогащения) полностью сложенного из сростков-агломератов угольно-минеральных частиц (органоминерального матрикса) не разделяющихся в тяжелосредных жидкостях, с преимущественным содержанием фракций от 0 до 5 мм и влажностью в воздушно-сухом состоянии 10-15%; использование в качестве связующего водной суспензии лигносульфоната натрия (отход целлюлозно-картонного производства) обладающего высокой адгезией к частицам углешлама, а также являющегося поверхностно-активным веществом, способствующим снижению влажность брикетов в процессе сушки; начальная сушка брикетов производится непосредственно в процессе брикетирования за счет тепла, выделяемого межчастичным трением при прессовании; сушка брикетов с набором прочности осуществляется либо в течение первых 3-5 суток при комнатной температуре 15-20°C, либо ускоренной термообработкой в интервале 60-90°C в течение 1,5-2 часов.The distinctive features of the invention are: the use of coal sludge (coal beneficiation tailings) as a carbon material, composed entirely of coal-mineral particle agglomerates (organomineral matrix) that do not separate in heavy-medium liquids, with a predominant content of fractions from 0 to 5 mm and an air-dry humidity of 10-15%; the use of an aqueous suspension of sodium lignosulfonate (a waste product of pulp and cardboard production) as a binder, which has high adhesion to coal sludge particles and is also a surfactant that helps reduce the humidity of the briquettes during the drying process; the initial drying of the briquettes is carried out directly during the briquetting process due to the heat generated by interparticle friction during pressing; Drying of briquettes with a gain in strength is carried out either during the first 3-5 days at room temperature of 15-20°C, or by accelerated heat treatment in the range of 60-90°C for 1.5-2 hours.
На чертеже представлена принципиальная схема осуществления способа (фигура). Схема последовательно содержит: смеситель-рыхлитель (1) для перемешивания и приготовления шихты, состоящей из угольного шлама и связующего (гидролизный лигнин), прессовое оборудование (2) для формирования брикетов, сушильное устройство (3) для удаления балластной влаги и набора прочности при ускоренной сушке брикетов.The drawing shows the basic scheme of the method implementation (figure). The scheme sequentially contains: a mixer-loosener (1) for mixing and preparing a charge consisting of coal sludge and a binder (hydrolysis lignin), pressing equipment (2) for forming briquettes, a drying device (3) for removing ballast moisture and gaining strength during accelerated drying of briquettes.
В представленном способе в качестве исходного сырья для получения топливных брикетов использовали угольный шлам (хвосты углеобогащения) обогатительной фабрики АО «Разрез Тугнуйский» ПАО СУЭК, Олонь-Шибирского угольного бассейна Республики Бурятия.In the presented method, coal sludge (coal enrichment tailings) from the enrichment plant of JSC Razrez Tugnuisky of PAO SUEK, Olon-Shibirsky coal basin of the Republic of Buryatia, was used as the initial raw material for obtaining fuel briquettes.
Угольный шлам был представлен маркой Г1 с общей зольностью до 35%. Микролитотипно-петрографический состав органической части, масс. %: Vt - 93,1; Sv - 3,0; F - 2,3; L - 1,6; R - 0,36; выход летучих компонентов Vdaf = 30,6%, содержание серы Sобщ = 0,29%, рабочая теплота сгорания Qi r = 3031 ккал/кг. При брикетировании использовались широкие фракции 0-0,5 мм с диапазоном влажности 10-15%. Влажность контролировалась путем периодического отбора проб. Углешлам характеризуется органоминеральным матриксом, почти полностью сложенным из сростков-агломератов угольно-минеральных частиц, не разделяющихся в тяжелосредных жидкостях (табл.1).Coal sludge was represented by grade G1 with a total ash content of up to 35%. Microlithotype-petrographic composition of the organic part, mass. %: Vt - 93.1; Sv - 3.0; F - 2.3; L - 1.6; R - 0.36; yield of volatile components V daf = 30.6%, sulfur content S total = 0.29%, working heat of combustion Q i r = 3031 kcal/kg. Wide fractions of 0-0.5 mm with a moisture range of 10-15% were used for briquetting. Humidity was controlled by periodic sampling. Coal sludge is characterized by an organomineral matrix, almost entirely composed of intergrowths-agglomerates of coal-mineral particles that are not separated in heavy-medium liquids (Table 1).
Таблица 1Table 1
Показатели технического анализа угольного шламаTechnical Analysis Indicators of Coal Sludge
«Разрез Тугнуйский» Олонь-Шибирского угольного бассейна"Tugnuysky open pit mine" of the Olon-Shibirsky coal basin
Qr, ккал/кгHeat of combustion
Q r , kcal/kg
Cdaf Carbon,
C daf
Hdaf Hydrogen,
H daf
Sdaf Sulfur,
S daf
Ndaf Nitrogen,
N daf
Odaf Oxygen,
Oh daf
ный шлам фракций 0-0,5 ммCoal
sludge fractions 0-0.5 mm
В качестве связующего использовалась водная суспензия гидролизного лигнина, представляющего собой отходы Селенгинского целлюлозно-картонного комбината АО СЦКК Республики Бурятия (табл. 2).An aqueous suspension of hydrolytic lignin, which is waste from the Selenginsk Pulp and Cardboard Mill of the Republic of Buryatia, was used as a binder (Table 2).
Таблица 2Table 2
Рентгеноспектральный элементный анализ гидролизного лигнинаX-ray elemental analysis of hydrolytic lignin
При использовании гидролизного лигнина, являющегося отходом целлюлозно-картонного производства, а также местным сырьем, а потому стоящим особняком в ряду связующих, удалось получить высокопластичную сырьевую шихту, не требующую использования воды для затворения. То есть вся влага, присутствующая в лигнине, расходуется на смачивание и растирание формосмеси при ее брикетировании. Сам же лигнин при этом не вступает в химические реакции фазообразования, зато, обладая высокой пластичностью частиц, способствует (при высыхании брикета) взаимодействию сил поверхностного натяжения вызывая стягивание дисперсного материала между собой, тем самым образуя прочную связь взаимопримыкающих частиц. Шихта для брикетирования готовилась в пропорции 5:1, т.е. 5 кг угольного шлама затворяли 1 кг гидролизного лигнина естественной влажности до 85%. В пересчете на проценты за вычетом выхода влаги в процессе прессования, а также ее естественного испарения при высыхании брикетов, количество сухого лигнина, введенного в брикет, получалось равным 5% (табл. 3). При приготовлении брикетов шихту тщательно перемешивали в смесительной машине до образования однородной массы, т.н. «жесткой» формосмеси, которая при ее сжатии в кулак не пачкала рук. При использовании представленного способа получался прочный и плотный полнотелый топливный брикет, пригодный для длительного хранения и транспортировки. Кроме того, с уменьшением крупности фракций угольного шлама достигалась более плотная упаковка брикета благодаря увеличению суммарной поверхности частиц, а влажность и давление прессования увеличивали силы сцепления между ее зернами.By using hydrolytic lignin, which is a waste product of pulp and cardboard production, as well as a local raw material, and therefore stands apart among binders, it was possible to obtain a highly plastic raw material charge that does not require the use of water for mixing. That is, all the moisture present in the lignin is spent on wetting and grinding the mold mixture during its briquetting. The lignin itself does not enter into chemical reactions of phase formation, but, having high plasticity of particles, it promotes (when the briquette dries) the interaction of surface tension forces causing the dispersed material to contract with each other, thereby forming a strong bond of adjacent particles. The charge for briquetting was prepared in a 5:1 ratio, i.e. 5 kg of coal sludge mixed with 1 kg of hydrolytic lignin of natural moisture content up to 85%. In terms of percentages, excluding moisture loss during pressing and its natural evaporation during briquettes drying, the amount of dry lignin introduced into the briquette was 5% (Table 3). When preparing briquettes, the batch was thoroughly mixed in a mixing machine until a homogeneous mass was formed, the so-called "rigid" mold mixture, which did not stain hands when squeezed into a fist. Using the presented method, a strong and dense solid fuel briquette was obtained, suitable for long-term storage and transportation. In addition, with a decrease in the size of the coal sludge fractions, a denser briquette packing was achieved due to an increase in the total surface area of the particles, and the humidity and pressing pressure increased the adhesive forces between its grains.
Таблица 3Table 3
Характеристика топливных брикетовCharacteristics of fuel briquettes
(по предлагаемому способу получения)(according to the proposed method of obtaining)
Таблица 4Table 4
Результаты испытаний механических характеристикMechanical properties test results
топливных брикетовfuel briquettes
(сырьевая смесь)Composition of the batch
(raw material mixture)
МПа (кг/см2) (ГОСТ 21289-2018)Mechanical strength δ comp. ,
MPa (kg/ cm2 ) (GOST 21289-2018)
(ГОСТ 21289-2018)Impact resistance R sbr.
(GOST 21289-2018)
(ГОСТ 21289-2018)Abrasion resistance R ist. (%)
(GOST 21289-2018)
(ГОСТ 21290-2018)Moisture saturation, %
(GOST 21290-2018)
(при 600-1100°C)Thermal stability
(at 600-1100°C)
Анализ данных табл. 3 и 4 подтверждает, что для получения топливных брикетов с достаточно высокими характеристиками - теплотворной способностью и механической прочностью, а также удовлетворительной водостойкостью, процесс брикетирования достаточно проводить при влажности шихты до 20% с использованием угольного шлама широких фракций 0-0,5 мм с влажностью 10-15% и оптимального количества связующего в виде водной суспензии гидролизного лигнина естественной влажности до 85% с концентрацией сухого вещества в пределах 4-6%. Сушка брикетов с набором прочности осуществляется либо в течение первых 3-5 суток при комнатной температуре 15-20°C, либо ускоренной термообработкой в интервале 60-90°C в течение 1,5-2 часов. При этом механическая прочность по ГОСТ 21289-2018 составляет: на истирание - 72%; на сбрасывание - 76,3%; на раздавливание - 3,5 МПа (35 кгс/см2). Кроме того, получаемые брикеты сохраняют свою форму при сжигании в температурном интервале 600-1100°C в течение 20-25 мин, что предотвращает их просыпание под колосниковую решетку и, тем самым, обеспечивает более полное сгорание.The analysis of the data in Tables 3 and 4 confirms that in order to obtain fuel briquettes with sufficiently high characteristics - calorific value and mechanical strength, as well as satisfactory water resistance, the briquetting process can be carried out at a charge humidity of up to 20% using coal slurry of wide fractions of 0-0.5 mm with a humidity of 10-15% and an optimal amount of a binder in the form of an aqueous suspension of hydrolytic lignin with a natural humidity of up to 85% with a dry matter concentration of 4-6%. Drying of briquettes with a gain in strength is carried out either during the first 3-5 days at room temperature of 15-20 ° C, or by accelerated heat treatment in the range of 60-90 ° C for 1.5-2 hours. In this case, the mechanical strength according to GOST 21289-2018 is: for abrasion - 72%; for dropping - 76.3%; crushing strength - 3.5 MPa (35 kgf/ cm2 ). In addition, the resulting briquettes retain their shape when burned in a temperature range of 600-1100°C for 20-25 minutes, which prevents them from spilling under the grate and, thus, ensures more complete combustion.
Полученные по предлагаемому способу топливные брикеты, обладающие механической прочностью и удовлетворительной водостойкостью можно использовать как окускованное облагороженное топливо как в углетехнической и энергетической отраслях, так и в качестве коммунально-бытового топлива с целью отопления помещений и иных объектов.The fuel briquettes obtained by the proposed method, possessing mechanical strength and satisfactory water resistance, can be used as agglomerated refined fuel both in the coal engineering and energy industries, and as municipal and household fuel for the purpose of heating premises and other objects.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На чертеже (фиг.1) представлена принципиальная схема осуществления способа. Схема последовательно содержит: смеситель-рыхлитель (1) для перемешивания и приготовления шихты, состоящей из угольного шлама и связующего (гидролизный лигнин), прессовое оборудование (2) для формирования брикетов, сушильное устройство (3) для удаления балластной влаги и набора прочности при ускоренной сушке брикетов.The drawing (Fig. 1) shows the basic scheme of the method implementation. The scheme sequentially contains: a mixer-loosener (1) for mixing and preparing a charge consisting of coal sludge and a binder (hydrolysis lignin), pressing equipment (2) for forming briquettes, a drying device (3) for removing ballast moisture and gaining strength during accelerated drying of the briquettes.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2835631C1 true RU2835631C1 (en) | 2025-03-03 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1321729A (en) * | 1970-07-27 | 1973-06-27 | Great Lakes Carbon Corp | Composition and process for producing formed fuel |
| RU2078794C1 (en) * | 1994-07-12 | 1997-05-10 | Будаев Станислав Сергеевич | Method of fabricating coal briquets |
| EP1090095B1 (en) * | 1998-04-24 | 2003-03-19 | Vera Vasilievna Myasoedova | Composition for manufacture of fuel briquettes |
| RU2268914C2 (en) * | 2001-12-29 | 2006-01-27 | Георгий Викторович Пасешник | Fuel briquette |
| RU2505587C1 (en) * | 2012-11-23 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) | Method for processing dewatered sludge of waste water treatment plants to fuel briquettes shaped as cylinders |
| RU2671824C1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-11-07 | Открытое акционерное общество "Бионет" | Pellets from wood raw material (hydrolytic lignin) and a method for production thereof |
| RU2800946C1 (en) * | 2022-04-01 | 2023-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Метаком-Альфа" | Fuel briquette and method for producing a fuel briquette |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1321729A (en) * | 1970-07-27 | 1973-06-27 | Great Lakes Carbon Corp | Composition and process for producing formed fuel |
| RU2078794C1 (en) * | 1994-07-12 | 1997-05-10 | Будаев Станислав Сергеевич | Method of fabricating coal briquets |
| EP1090095B1 (en) * | 1998-04-24 | 2003-03-19 | Vera Vasilievna Myasoedova | Composition for manufacture of fuel briquettes |
| RU2268914C2 (en) * | 2001-12-29 | 2006-01-27 | Георгий Викторович Пасешник | Fuel briquette |
| RU2505587C1 (en) * | 2012-11-23 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) | Method for processing dewatered sludge of waste water treatment plants to fuel briquettes shaped as cylinders |
| RU2671824C1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-11-07 | Открытое акционерное общество "Бионет" | Pellets from wood raw material (hydrolytic lignin) and a method for production thereof |
| RU2800946C1 (en) * | 2022-04-01 | 2023-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Метаком-Альфа" | Fuel briquette and method for producing a fuel briquette |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОЛИК В.И., РАЗОРЁНОВ Ю.И. Хвосты обогащения угля как сырье для производства строительных материалов. СУХИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ, номер 4, 2013, стр. 29-32. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2514525C (en) | Briquetting process | |
| US9102887B2 (en) | Pellets and processes therefor | |
| US3030222A (en) | Process for manufacture of aggregate material and product obtained thereby | |
| Leokaoke et al. | Manufacturing and testing of briquettes from inertinite-rich low-grade coal fines using various binders | |
| US4018571A (en) | Treatment of solid fuels | |
| DE2653033A1 (en) | PROCESS FOR PROCESSING SOLID FUEL | |
| US4186054A (en) | Process and apparatus for producing blast furnace coke by coal compaction | |
| RU2835631C1 (en) | Method of producing fuel briquettes from coal beneficiation tailings and pulp-and-cardboard production wastes | |
| US2808325A (en) | Process of refining pulverized metallic ores involving the production and use of ore pellets | |
| RU2592846C1 (en) | Coke fuel briquette | |
| Zarringhalam-Moghaddam et al. | Physical properties of solid fuel briquettes from bituminous coal waste and biomass | |
| RU2468071C1 (en) | Coke dust briquetting method | |
| RU2078794C1 (en) | Method of fabricating coal briquets | |
| US4257848A (en) | Apparatus for producing blast furnace coke by coal compaction | |
| RU2653509C9 (en) | Coke fuel briquette | |
| RU2334785C1 (en) | Coke briquette | |
| Buravchuk et al. | Production of fuel briquettes from anthracite fines | |
| RU2098451C1 (en) | Formulation for briquetting fuel | |
| RU2820902C1 (en) | Method for briquetting coke dust with binding pitch obtained from coal by thermal dissolution in anthracene fraction | |
| RU2005770C1 (en) | Process for producing fuel briquettes | |
| RU2325433C1 (en) | Method of coke fine grades briquetting | |
| RU2255955C1 (en) | Method of manufacturing lump municipal-destination biological fuel | |
| RU2740994C1 (en) | Carbon reducing agent for production of technical silicon and method of its production | |
| RU2638260C1 (en) | Method for producing metallurgical briquette | |
| Malovanyy et al. | The use of binders of natural origin to improve the technology of creating fuel briquettes from wood waste |