NO150887B - Kunstig brennstoffblanding - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en kunstig brennstoffblanding og mere bestem kullinneholdende blandinger som spesielt skal anvendes som kunstige kubber i peiser.

I løpet av 197 0—årene har kunstige kubber for peiser opp-

nådd en stor popularitet og et stort antall slike erstat-ningskubber er kommersielt tilgjengelige. De kommersielt tilgjengelige kubber er generelt sammensatt av ca. tilnærmet like mengder trepartikler eller flis og myk voks og mindre mengder av organiske bindemidler, forbrenningsmidler, farge-midler etc. Sammensetningene av disse syntetiske kubber er antatt å tilsvare den foretrukne blanding beskrevet i US

patent nr. 3.297.419, nemlig bestående av 42 vekt-% sagflis,

48 vekt-% myk voks, 5 vekt-% "Orzan A" som er et lignin-

produkt omfattende ammoniumlignosulfonater og tresukkere,

samt 5% natriumnitrat.

Kunstige kubber fremstilt fra kull er også tilgjengelige på markedet. Disse kubber inneholder også imidlertid store mengder myk voks og når kubbene brenner vil de ikke bibeholde sin opprinnelige form.. Som følge av dette vil kullpartik-

lene ikke antennes tilstrekkelig og det vil i asken etter forbrenning av kubben gjenvære vesentlige mengder ubrent kull.

En ueffektiv utnyttelse av den tilgjengelige varmeenergi i kullet vil således oppstå og ytterligere er fjerning av aske etter brenningen brysom. En hensikt med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en økonomisk, kunstig brennstoffblanding som inneholder kull som en hovedbestand-

del og som effektivt utnytter den tilgjengelige energi i kullet. En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en kullinneholdende syntetisk brennstoffbland-

ing som kan formes til en kunstig kubbe og som brenner effektivt og som i det vesentlige bibeholder sin opprinnelige form.

Disse og andre hensikter vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av oppfinnelsen.

Den kunstige brennstoffblanding i henhold til foreliggende oppfinnelse inneholder minst 40 vekt-% kullpartikler og 5-35 vekt-% myk voks og resten av blandingen utgjøres av et natrium- og/eller kaliumsilikat-bindemiddel og et oksyderingsmiddel, samt eventuelt fargebestanddeler og lignende. I foretrukne utførelsesformer omfatter blandingen minst 70 vekt-% kull og mindre enn ca. 15 vekt-% myk voks.

Blandingen kan omdannes til kunstige kubber ved hjelp av egnede støpemidler og formes passende til sylindrisk formede kubber ved ekstrudering.

Det synes ikke å være noen spesiell begrensing med hensyn til den kulltype som kan anvendes ved fremstilling av den kunstige brenselblanding i henhold til foreliggende oppfinnelse. Både metallurgisk og ikke-metallurgiske kvaliteter av kull kan anvendes. Kullet bør ikke ha et høyt fuktighets-innhold eller være høyabsorberende da dette kan innvirke på blandingen av kull med det vandige alkalimetallsilikat som anvendes ved fremstilling av blandingen. Kullet anvendes i en pulverform for å gi en stor brenselsoverflate. Partiklene bør ikke være så fine at de forårsaker støvproblemer eller så store at de kan forårsake en eventuell ødeleggelse av blande-og ekstruderingsutstyret eller gjøre blandingen vanskelig å håndtere. Blanding av'kullfinstoff fra 0-200 mesh (Tyler) og partikler med en diameter på opptil 1,3 cm i diameter er funnet å gi akseptable resultater ved fremstilling av sylindrisk formede kubber ved ekstruderingsteknikker. Kullpartiklene utgjør minst 40 vekt-% og opptil 90 vekt-% av den kunstige brennstoffblanding. i foretrukne blandinger anvendes kullet i en mengde på minst 70 vekt-%.

En hvilken som helst av de myke vokser som vanligvis anvendes ved fremstilling av konvensjonelle sagflis/vokskubber er antatt å være nyttige ved foreliggende oppfinnelse. Disse vokser er råoljepetroleumprodukter som ikke er fullstendig avoljet og er tilgjengelige i et antall grader og kvaliteter. Voksen må naturligvis ha en tilstrekkelig stivhet ved rom-temperatur til å muliggjøre håndtering og bibeholde den ønskede form av blandingen. Ytterligere bør den være lett antennbar med en fyrstikk og samtidig ikke smelte under brenning. 01jeinnholdet bør være slik at voksen ikke danner store mengder røk. Vokser av denne type er tilgjengelig fra petroleumindustrien og fremstilles på kjent måte for å tilpasse de individuelle krav ved blanding av såkalte lav-temperaturelementer, dvs. vokser og høytemperaturelementer.

Den myke voks anvendes i en mengde i området 5-3 5 vekt-% av blandingen. En voksmengde på minst 5 vekt-% er nødvendig for å gi tilstrekkelige antennings- og flammespredende egenskaper til blandingen. Anvendelse av voksmengder større enn 35 vekt-% er ikke økonomisk og tilveiebringer ingen ytterligere fordelaktige egenskaper. Den myke voks tilveiebringer smøring når den syntetiske brennstoffblanding ekstruderes til å danne kunstige kubber. En voksmengde opptil 15 vekt-% er funnet å tilveiebringe tilstrekkelig smøring og samtidig gi en optimal balanse mellom produksjonsomkostninger for den kunstige kubbe og dens brennegenskaper.

Den tredje komponent av den syntetiske brennstoffblanding ifølge oppfinnelsen er et alkalimetallsilikat bindemiddel. Mere spesielt er bindemiddelet et oppløselig silikat, eksempelvis natrium- eller kaliumsilikat. Disse silikater anvendes som vandige oppløsninger som er tilgjengelige med brede tørrstoffinnhold, Si02/Na20 eller Si02/K20 forhold og visko-siteter. Typisk vil tørrstoffinnholdet ligge i området 30-50% og silikatforholdene vil ligge i området 1,8-3,75.

Valget av egnede silikater er antatt kun å være begrenset

av dets håndtering og blandingsegenskaper. Hvis viskositeten for den vandige silikatoppløsning er for lav er det vanskelig å sikre en tilstrekkelig belegning av kullpartiklene. På den annen side hvis viskositeten er for høy vil blanding av silikater med kullpartiklene være vanskelig. Vandige natriumsilikatoppløsninger med en viskositet på ca. 1000 centipoises (målt ved ca. 18°C) er funnet å være spesielt nyttige ved fremstilling av blandingene, selv om blandinger av andre natriumsilikatoppløsninger med kaliumsilikatopp-løsninger er antatt å være egnede. Den vandige silikatopp-

løsning anvendes i en mengde på 2-10 vekt-% av den syntetiske brennstoffblanding. En mengde på minst 2 vekt-% er nødvendig for å sikre en tilstrekkelig sammenbinding av blandingen før og etter brenning. Mengder på mer enn 10 vekt-% medfører for høyt fuktighets-innhold. Silikatet synes å virke både som lavtemperatur-og høytemperaturbindemiddel for den syntetiske brennstoffblanding. Silikatoppløsningen blandes med kullet, mykvoks, oksyderingsmiddel og eventuelle tilsetningsmidler og formes til den ønskede form. Selv om silikatet tilsynelatende dehydratiseres i en viss grad under disse operasjoner er det antatt at minst en signifikant andel av fuktighetsinnholdet bibeholdes. Under brenning av den syntetiske brennstoffblanding, eksempelvis en kunstig kubbe i en peis vil silikatet dehydratiseres til å gi sterke, rela-tivt stive bindinger mellom bestanddelene i kubben. Denne setting eller herdning av silikatet muliggjør at den syntetiske brennstoffblanding i det vesentlige bibeholder sin opprinnelige form under brenning (silikatet er ikke brenn-bart) og muliggjør en lett fjerning og kasting av de resul-terende asker. Silikatet virker også til å kontrollere mengden av røk avgitt fra blandingen under brenning.

Den fjerde nødvendige bestanddel i den kullinneholdende syntetiske brennstoffblanding ifølge oppfinnelsen er et oksyderingsmiddel eller forbrennings- eller antenningshjelpe-middel. Oksyderingsmidlene fremmer forbrenning og forøker temperaturen under brenning av blandingen for å antenne kullpartiklene. Et hvilket som helst av de vanlige kjente for-brenningspromotorer eller antenningsakseleratorer kan anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse. Foretrukne er nitrater, perklorater, peroksyder og permanganater. Natrium- og/eller kaliumnitrat er spesielt foretrukket p.g.a. deres lette tilgjengelighet og lave omkostninger. En mengde av oksyderingsmiddelet på 5-15 vekt% av blandingen er egnet for de fleste forhold. Den syntetiske brennstoffblanding ifølge oppfinnelsen kan også inneholde andre bestanddeler som kan tilsettes av estetiske hensyn men som ikke i det vesentlige påvirker blandingens grunnleggende egenskaper, således kan eksempelvis fargende bestanddeler såsom de vist i US Patent nr. 4.062.655 og 4.042.313 innebefattes i blandingen. Midler som gir ønsket lukt såsom av furu kan også settes til blandingen. Disse eventuelle bestanddeler kan anvendes i mengder på opptil 5 vekt-% av den totale blanding.

Den syntetiske brennstoffblanding fremstilles først ved å blande kullpartiklene med den vandige silikatoppløsning for å tilveiebringe en tynn film av silikatet på partiklene. De belagte kullparikler blandes deretter med den myke voks som på forhånd er oppvarmet til en temperatur over dens smeltepunkt for å gjøre den flytende og oksyderingsmiddelet og andre eventuelle tilsetningsmidler tilsettes. Blandingen formes deretter til den ønskede form ved konvensjonelle støpe- og formeteknikker.

I en spesiell foretrukket utførelsesform i henhold til oppfinnelsen ekstruderes den syntetiske brennstoffblanding til en i det vesentlige sylindrisk form til å gi kubbeformede elementer som er egnet som kunstige kubber i peiser. Denne utførelsesform vil ytterligere illustreres under henvisning til det følgende eksempel.

EKSEMPEL

I dette eksempel ble de følgende bestanddeler anvendt (alle deler og prosenter er pr. vekt hvis intet annet er angitt): (1) Bituminøs, ikke-metallurgisk kull knust til en maksimal størrelse på ca. 1,3 cm, (2) Oppløselig silikat - en vandig oppløsning av natriumsilikat med et Si02/Na20 forhold på 2,88, et tørrstoffinnhold på 42,7% og en viskositet på 960 poise (ved 18°C), (3) Myk voks - voks med et smeltepunkt på 50°C, flash point på 207°C, oljeinnhold (ASTM) på 6,5%, viskositet (SUS) på 37,6 og en penetrering (77 nål) på 94 og (4) Oksydasjonsmiddel - en blanding av kalium-og natriumnitrat.

Kull og den vandige silikatoppløsning ble tilsatt en blander i mengder på henholdsvis 71,4 deler og 5,7 deler og blandet inntil en tynn film av silikatet ble oppnådd på de enkelte partikler. Oksydasjonsmiddelet (8,6 deler) og mykvoksen (14,3 deler) som var gjort flytende ved oppvarmning ble deretter tilsatt blanderen og blandet omhyggelig til å gi en jevn blanding. Blandingen fikk deretter avkjøle til under smeltepunktet for voksen, eksempelvis til ca. 32°C og ble deretter innmatet i en ekstruder. En egnet ekstruder er en "Bonnot Lumberjack extruder" (Bonnot Company, Kent, Ohio). Blandingen presses ved hjelp av ekstruderens skruer til en kubbeformende dyse med en diameter på ca. 10 cm til å gi i det vesentlige sylindriske kubber som deretter oppkuttes i ønskede lengder og pakkes. En kubbe på ca. 3 kg fremstilt på denne måte vil brenne ca. dobbelt så lenge som en kommersielt tilgjengelig sagmugg/vokskubbe og vil gi ca. den dobbelte varmemengde. Ytterligere vil kubben ikke falle fra hverandre under brenning men i det vesentlige forbli intakt til å gi en skall-lignende masse som lett kan fjernes.

Det er også antatt at mindre mengder sagmugg kan innarbeides i blanding sammen med kullpartiklene uten at dette i det vesentlige vil innvirke på egenskapene for den kullinneholdende syntetiske brennstoffblanding angitt i de etterfølgende krav.

Claims (7)

1. Kunstig brennstoffblanding karakterisert ved at den omfatter minst 40 vekt-% kullpartikler, 5-35 vekt-% myk voks, natrium- og/eller kaliumsili-katbindemiddel og et oksyderingsmiddel.

2. Brennstoffblanding ifølge krav 1, karakterisert ved at silikatet foreligoer som en vandig opp-løsning i en mengde på 2-10 vekt-% av den kunstige brenn-stoff blanding .

3. Brennstoffblanding ifølge krav 2, karakterisert ved at den inneholder natriumnitrat, kaliumnitrat eller blandinger derav i en mengde på 5-15 vekt-%.

4. Brennstoffblanding ifølge krav 3, karakterisert ved at kullpartiklene har en maksimal stør-relse på 1,3 cm.

5. Brennstoffblanding ifølge krav 4, karakterisert ved at den inneholder opptil 10 vekt-% av fargende eller aromagivende tilsetningsmidler.

6. Brennstoffblanding ifølge kravene 1-5, karakterisert ved at den inneholder minst 70 vekt-% kullpartikler og mindre enn 15 vekt-% av myk voks.

7. Brennstoffblanding ifølge krav 6, karakterisert ved at den foreligger i form av en kubbe.