PL166394B1 - Sposób wytwarzania lepiszcza do brykietowania - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania lepiszcza do brykietowania, opartego na skrobi, znamienny tym, że zmielony do ziarnistości poniżej 0,1 mm materiał organiczny zawierający minimum 50% skrobi poddaje się działaniu mieszaniny wodorotlenku metali alkalicznych z utleniaczem, przy czym proces ten prowadzi się w czasie 0,5-2 godzin w temperaturze 70-120°C stosując na 100 części wagowych zmielonego materiału organicznego 5-10 części wagowych mieszaniny wodorotlenku metali alkalicznych z utleniaczem, a następnie przy ciągłym mieszaniu dodaje się, w częściach wagowych 0-2 tlenku wapniowego, 1-5 węglanu sodowego, 1-3 krzemianu sodowego lub potasowego, 0,001-0,1 tlenku względnie soli miedzi i całość homogenizuje w temperaturze 90-120°C w czasie 0,5-1 godzin.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lepiszcza do brykietowania.

Znane są różne sposoby wytwarzania lepiszcza do brykietowania oraz receptury chemiczne tych środków wiążących. Wymagania dotyczące lepiszcza są ściśle uzależnione od dalszego przerobu wyprodukowanych w oparciu o nie brykietów, przy czym najostrzejsze parametry muszą posiadać brykiety, które są następnie przerabiane w piecach szybowych w celu odzysku z nich określonych metali lub innych składników użytecznych. Dla właściwej, prawidłowej pracy pieca szybowego, konieczne jest bowiem zapewnienie takiej wytrzymałości brykietów, która gwarantowałaby równomierny rozdział powietrza w całej objętości pieca w trakcie trwania procesu przetopu. Dlatego też w tym przypadku lepiszcze musi zapewniać odpowiednią wytrzymałość mechaniczną brykietów bezpośrednio po procesie brykietowania wynoszącą minimum 4 kG/cm², która umożliwia transport, składowanie brykietów i ich załadunek do pieca bez dodatkowych operacji leżakowania, wygrzewania czy spiekania. Ponadto brykiety muszą wykazywać odporność na zrzut z wysokości 2 m na płytę stalową, mierzoną ilością zrzutów nie powodujących rozkruszenia. Wielkość ta nie może być niższa niż 8 zrzutów dla brykietów bezpośrednio wyprodukowanych.

Kolejnym bardzo istotnym parametrem jest odporność termiczna wyprodukowanych brykietów polegająca na tym, że ich rozpad czyli utrata wytrzymałości mechanicznej musi się odbywać dopiero w temperaturach zbliżonych do temperatury topienia materiału, z którego sporządzony jest brykiet, zwykle, na przykład dla koncentratów metali, jest to zakres temperatur w granicach 800-1000°C. Miarą wyżej wymienionej odporności termicznej jest pomiar wytrzymałości na ściskanie brykietów w wysokich temperaturach. Z powyższych względów lepiszcza oparte o substancje nieorganiczne takie jak wapno hydratyzowane, szkło wodne, siarczan glinowy, żelazowy, różnego typu gliny lub iły, przedstawione w polskich opisach patentowych 78 107,127 131,94 827,93 195, nie znalazły szerszego zastosowania praktycznego.

Z polskiego opisu patentowego nr 83 708 znany jest sposób wytwarzania lepiszcza do brykietowania, polegający na tym, że ekstrakty, uzyskiwane z procesu rafinacji selektywnej za pomocą furfurolu, krezolu, fenolu destylatów rop naftowych, parafinowych lub bezparafino166 394 wych, o granicach wrzenia 250°C - 520°C, zawierające powyżej 60% wagowych węglowodorów aromatycznych, gęstość przy 20°C powyżej 0,980, liczbę koksową poniżej 4,5% wagowych, utlenia się w sposób ciągły w temperaturze 220-340°C za pomocą powietrza lub tlenu, z szybkością 3-20 ton ekstraktu na godzinę.

Tak wytworzone lepiszcze jest przeznaczone do produkcji brykietów z węgla kamiennego i podobnie jak inne znane lepiszcza pochodzenia petro lub karbochemicznego nie nadają się do sporządzania brykietów z koncentratów metali przerabianych w piecach szybowych. Również znane dotychczas z literatury środki wiążące typu dekstryn skrobiowych, hydrolizatów celulozowych lub białkowych oraz melasa nie są przydatne do tego celu. Praktycznie rzecz biorąc jedynym lepiszczem spełniającym przynajmniej w przeważającej mierze postulowane parametry i stosowanym na skalę przemysłową jest ług posulfitowy.

Stosowanie ługu posulfitowego jako środka do sporządzania brykietów z koncentratów miedziowych znane jest między innymi z polskich opisów patentowych nr 61 705, 77 379, 86 239, 86 240.

Ług posulfitowy stosowany zwykle w postaci 50% roztworu wodnego posiada jednak pewne niedogodności. Należą do nich konieczność stosowania zbyt dużych dawek ługu w brykietowanych koncentratach wynoszących 10-12% wagowych, co w przeliczeniu na suchą masę daje 5-6% wagowych. Ponadto wymagana ilość wody w mieszance poddawanej brykietowaniu musi się mieścić w zakresie 4-5%, co wymaga dodatkowego podsuszania mieszanki przed brykietowaniem. Wytrzymałość mechaniczna brykietów sporządzonych na bazie ługu posulfitowego jest na granicy wielkości dopuszczalnych, co powoduje duży wskaźnik rozkruszu przy brykietowaniu jak i podczas transportu brykietów i ich magazynowaniu.

Nie bez znaczenia jest również aspekt ekologiczny stosowania ługu posulfitowego jako lepiszcza. Z uwagi na zawartość około 4% siarki jest on dodatkowym źródłem emisji SO 2, CS2, H2S i merkaptanów, przyczyniając się tym samym do dalszego zanieczyszczania środowiska naturalnego.

Sposób według wynalazku polega na tym, że materiał organiczny zawierający minimum 50% skrobi zmielony do ziarnostości poniżej 0,1 mm poddaje się działaniu mieszaniny wodorotlenku metali alkalicznych z utleniaczem, korzystnie mieszaniny wodorotlenku sodowego z nadtlenkiem wodoru w stosunku 10; 1, przy czym proces ten prowadzi się w czasie 0,5-2 godzin w temperaturze 70-120°C stosując na 100 części wagowych materiału organicznego 5-10 części wagowych mieszaniny wodorotlenku metali alkalicznych z utleniaczem. Następnie ciągle mieszając dodaje się, w częściach wagowych, 0-2 tlenku wapniowego, 1-5 węglanu sodowego, 1-3 krzemianu sodowego lub potasowego, 0,001-0,1 tlenku względnie soli miedzi i całość homogenizuje w temperaturze 90-120°C w czasie 0,5-1 godziny.

Proces wytwarzania lepiszcza można prowadzić w środowisku wodnym przy zachowaniu stosunku fazy stałej do ciekłej 5-20 ; 100.

Proces ten można również prowadzić w fazie stałej kontaktując ze sobą reagenty, korzystnie w układzie przeciwprądowym, a następnie mieląc otrzymany produkt do ziarnistości poniżej 0,063 mm.

Nieoczekiwanie okazało się, że lepiszcze wytworzone sposobem według wynalazku eliminuje w pełni mankamenty i niedogodności środków wiążących stosowanych dotychczas w procesie brykietowania. Lepiszcze to jest kilkakrotnie bardziej efektywne, a używane w formie stałej nie wymaga dodatkowego suszenia mieszanki brykietującej. Wytrzymałość na zrzuty z wysokości 2 m na stalową płytę dla wszystkich typów przebadanych brykietów, z koncentratu miedziowego, koksiku i odpadów bazaltowych, wynosząca od 15-50 zrzutów w zależności od brykietowanego materiału, jest kilkakrotnie wyższa od wymagań normowych wynoszących 8 zrzutów. Również odporność termiczna mierzona wytrzymałością na ściskanie jest bardzo wysoka i dla brykietów sporządzonych na bazie środka według wynalazku z koncentratów miedziowych i odpadów bazaltowych w temperaturze 800-1000°C wynosi ponad 50 kG/cm².

Ponadto lepiszcze jest całkowicie bezpieczne pod względem ekologicznym, ponieważ nie zawiera w swoim składzie siarki, chloru, azotu ani żadnych innych toksycznych substancji. Niezmierne ważne jest to, że bazą do wytworzenia lepiszcza są przede wszystkim bezużyteczne materiały płodów rolnych, których stopień porażenia przez szkodniki, grzyby lub pleśnie nie

166 394 pozwala na ich konsumpcję nie tylko bezpośrednio, lecz także w formie przetworzonej na mieszanki paszowe, czy jako surowiec w przemyśle gorzelniczym. Tym samym jest to jedyny sposób wykorzystania tych bezwartościowych i uciążliwych dla środowiska materiałów.

Sposób wytwarzania środka do brykietowania według wynalazku można zilustrować następującymi przykładami:

Przykład I. 100 części wagowych drobno zmielonego, poniżej 0,1 mm, materiału ze skażonego żyta o zawartości skrobi 61% poddaje się w czasie 1 godziny w temperaturze 90°C działaniu 7,5 części wagowych mieszaniny wodorotlenku sodowego z perhydrolem w stosunku 10:1, a następnie dodaje przy ciągłym mieszaniu 1 część wagową tlenku wapniowego, 1 część wagową kwaśnego węglanu sodowego, 2 części wagowe krzemianu sodowego, 0,001 część wagową tlenku miedziowego. Całość homogenizuje się w temperaturze 95°C w czasie 0,5 godziny. Uzyskane lepiszcze dodane do koncentratu miedziowego i dokładnie rozmieszane przed procesem brykietowania daje brykiety, których wytrzymałość na ściskanie wynosi 10 kG/cmi i wytrzymuje 20 zrzutów z wysokości 2 m na stalową płytę. Wytrzymałość termiczna brykietów w temperaturze 800°C wynosi 58 kG/cm².

Przykład II. 100 części wagowych drobno zmielonego, poniżej 0,1 mm, materiału zawierającego 72% skrobi, pochodzącego ze skażonej przez szkodniki pszenicy, poddaje się fazie stałej w czasie 1,5 godziny w temperaturze 105°C napylaniu w przeciwprądzie mieszaniną wodorotlenku sodowego z perhydrolem w stosunku 10 :1, w ilości 10 części wagowych, a następnie dodaje 2 części wagowe tlenku wapniowego, 5 części wagowych węglanu sodowego, 1 część wagową krzemianu sodowego, 0,1 część wagową siarczanu miedziowego. Po dokładnym wymieszaniu całość homogenizuje się w temperaturze 105°C w czasie 1 godziny, po czym uzyskany produkt miele się do uziarnienia poniżej 0,063 mm. Uzyskane lepiszcze wprowadzone do odpadów bazaltowych z wełny mineralnej daje brykiety, których wytrzymałość na ściskanie wynosi 15 kG/cm2 i wytrzymuje 44 zrzuty z wysokości 2 m na płytę stalową. Wytrzymałość tych brykietów w temperaturze 850°C wynosi 54 kG/cm2.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania lepiszcza do brykietowania, opartego na skrobi, znamienny tym, że zmielony do ziarnistości poniżej 0,1 mm materiał organiczny zawierający minimum 50% skrobi poddaje się działaniu mieszaniny wodorotlenku metali alkalicznych z utleniaczem, przy czym proces ten prowadzi się w czasie 0,5-2 godzin w temperaturze 70-120°C stosując na 100 części wagowych zmielonego materiału organicznego 5-10 części wagowych mieszaniny wodorotlenku metali alkalicznych z utleniaczem, a następnie przy ciągłym mieszaniu dodaje się, w częściach wagowych 0-2 tlenku wapniowego, 1-5 węglanu sodowego, 1-3 krzemianu sodowego lub potasowego, 0,001-0,1 tlenku względnie soli miedzi i całość homogenizuje w temperaturze 90-120°C w czasie 0,5-1 godzin.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się w środowisku wodnym przy stosunku fazy stałej do ciekłej 5-25 : 100.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się w fazie stałej kontaktując reagenty korzystnie w układzie przeciwprądowym, a uzyskany produkt miele się do ziarnistości poniżej 0,063 mm.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako mieszaninę wodorotlenku metali alkalicznych z utleniaczem stosuje się mieszaninę wodorotlenku sodowego z nadtlenkiem wodoru w stosunku 10 : 1.