PL200352B1 - Sposób wytwarzania palnego materiału węglowego - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania palnego materiału węglowego polegający na zespalaniu miałów węglowych z dodatkami uszlachetniającymi oraz ich mieszanin w określonych proporcjach, za pomocą lepiszcza, znamienny tym, że miał węglowy zawierający 5-10% wilgoci w ilości 40-60 części wagowych miesza się z zawierającym 13-15% wilgoci flotokoncentratem w ilości 35-45 części wagowych, poczym dozuje się popiół lotny z energetycznego spalania węgla w ilości 4-7 części wagowych, następnie dodaje się 50% zawiesinę wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 1,5-3,0 części wagowych oraz wprowadza się specjalną żywicę modyfikującą właściwości reologiczno przetwórcze w ilości 0,1-0,8 części wagowych oraz dodaje się szkło wodne w ilości 3,5-5 części wagowych, którą to mieszaninę poddaje się procesowi mieszania trwającego łącznie, korzystnie do 10 minut, a następnie wprowadza się tak przygotowaną mieszaninę do urządzenia brykietującego, w którym formuje się brykiety znanym sposobem w temperaturze otoczenia, przy czym zawartość modyfikowanego lepiszcza nieorganicznego w brykietach mieści się w granicach 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy mieszanki brykietowniczej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania palnego materiału węglowego, nazywanego paliwem formowanym lub inaczej brykietem, stanowiący materiał opałowy do tradycyjnych palenisk węglowych.

Znany, z opisu patentowego PL nr 164532 sposób wytwarzania brykietów opałowych odpornych na wodę polega na zespoleniu rozdrobnionego materiału węglowego lepiszczem organicznym z dodatkiem czynnika utleniającego.

Brykietowanie wilgotnego miału węglowego według opisu patentowego PL nr 164145 polega na usunięciu wody międzyfazowej w redukującym środowisku gazowym w temperaturze 75 do 200°C, na prasowaniu pod wysokim ciśnieniem od 183 do 305 MPa i następczym chłodzeniu produktu do temperatury poniżej samozapłonu.

Sposób wytwarzania brykietów paliwowych według opisu patentowego PL nr 164130 polega na mieszaniu zawierającego pak środka wiążącego ze i spiekającym się węglem, a po wstępnym brykietowaniu produkt poddaje się stabilizacji na drodze umacniającej obróbkę cieplną.

Wytwarzanie brykietów opałowych zgodnie z opisem patentowym PL nr 152035 polega na wymieszaniu lepiszcza organicznego, w postaci gazu, parafiny lub smoły z odpadami drewna zawierającymi materiały ułatwiające prasowanie i późniejszy zapłon brykietów.

Brykiety wytwarzane w oparciu o opis patentowy PL nr 174972 powstają w wyniku prasowania zmieszanego suchego miału węglowego z lepiszczem i dodatkami uszlachetniającymi a następnie prasowaniu. Stosowane lepiszcze to mieszanina skrobi i żywicy mocznikowo-formaldehydowej. Wyprasowane brykiety są hydrofobizowane polioctanem winylu.

W opisie patentowym PL nr 172156 ujawniono sposób otrzymywania brykietów paliwowych z gorącego karbonizatu znanymi dotychczas sposobami brykietowania na zimno i na gorąco za pomocą spoiw smołowych i niesmołowych.

Brykietowaniu mogą być poddane także mieszanki przygotowywane zgodnie z opisem patentowym PL nr 174678, w których materiał węglowy jest spajany mieszaniną skrobi zbożowej i żywicy mocznikowo formaldehydowej.

Brykietowanie materiałów drobnoziarnistych według opisu patentowego PL nr 165563, polega na prowadzeniu procesu brykietowania w temperaturze początku rozkładu termicznego lepiszcz (spoiw) po rozpoczęciu procesu ich koksowania.

Według opisu patentowego PL nr 178672 brykiety składają się z suchej mieszanki węglowej (pyły węglowe lub pyły z suchego gaszenia koksu) i lepiszcza skrobiowego zawierającego dodatki utwardzające. Dla otrzymania odpowiednich właściwości wytwarzanych brykietów wymagana jest ich dwuetapowa obróbka cieplna w temperaturze do 200°C.

Znana jest także z opisu patentowego PL nr 165547, mieszanka z węgla kamiennego i lepiszcza w postaci asfaltu lub paku z dodatkiem skały osadowej.

Brykiety paliwowe mogą być także wytwarzane w oparciu o modyfikowaną za pomocą polioctanu winylu, polimetakrylanu metylu, polimaleinianu dibutylu, węglową mieszankę brykietownicza zgodnie z opisem patentowym PL nr 177959.

Znany jest także z opisu patentowego PL nr 127131 sposób brykietowania koncentratów miedziowych, według którego koncentrat miedziowy jest mieszany z lepiszczem stanowiącym mieszaninę siarczanu żelazowego i ługu posulfitowego, a następnie poddawany suszeniu i prasowaniu.

Opisane wyżej sposoby otrzymywania brykietów paliwowych wykorzystują spoiwa organiczne i są energochłonne.

Opis patentowy PL nr 171208 ujawnia brykiety z węgla kamiennego i sposób ich wytwarzania, otrzymuje się poprzez zbrykietowanie węgla o granulacji poniżej 2 mm zawierającego wapno hydratyzowane, w stosownej do zawartości siarki w węglu ilości, za pomocą metylokarboksy celulozy.

Znany jest także z opisu patentowego PL nr 101918 sposób zespalania materiałów opałowych za pomocą gliny.

Procesy opisane w powyższych patentach prowadzone są w temperaturze otoczenia i z punktu widzenia zużycia energii w procesie produkcyjnym są bardziej korzystne od opisanych wcześniej procesów średnio lub wysoko temperaturowych.

Niezależnie od sposobów wytwarzania brykietów opatentowane są także sposoby wytwarzania lepiszcz do brykietowania.

PL 200 352 B1

W opisie patentowym PL nr 83708 opisany jest sposób wytwarzania lepiszcza z surowców petrochemicznych do produkcji brykietów z węgla kamiennego, natomiast w opisie patentowym PL nr 166394 opisany jest sposób otrzymywania lepiszcza do brykietów z materiału organicznego zawierającego minimum 50% skrobi, który jest modyfikowany wodorotlenkami metali alkalicznych z utleniaczem.

Wodoodporność brykietów zależna jest od lepiszcza stosowanego do ich wytwarzania. Niektóre sposoby wytwarzania brykietów przewidują powierzchniową preparację warstwy wierzchniej brykietów, w celu poprawy odporności na działanie wody, co jest znane z opisu patentowego PL nr 58937.

Do paliw formowanych zaliczyć można także aglomeraty i granulaty otrzymywane w urządzeniach granulujących nazywanych peletyzerami. Różnica pomiędzy brykietami paliwowymi a granulatami paliwowymi polega na sposobie formowania. W przypadku brykietów jest to formowanie w procesie prasowania, natomiast przy granulacji jest to formowanie pod wpływem wibracji mechanicznych lub formowanie wolnospadowe pod wpływem sił grawitacji.

Z opisu patentowego PL nr 90525 znany jest sposób granulacji drobnoziarnistych odpadów, miałów i mułów węglowych powstających przy wydobyciu, transporcie, sortowaniu i obróbce mechanicznej węgla.

Innym sposobem wytwarzania palnych aglomeratów, jest metoda według opisu patentowego PL nr 157457, która polega na wytworzeniu wodoodpornego, palnego materiału, w którym spoiwo organiczne zawiera środek krzemoorganiczny nadający spoiwu wodoszczelność.

Opisane znane sposoby wytwarzania palnego materiału węglowego, czyli tzw. paliwa formowanego lub brykietów opałowych z użyciem lepiszczy (spoiw) organicznych, w tym smołowych i żywicznych, są stosunkowo kosztowne ze względu na wartość surowca oraz konieczność wytwarzania brykietów na gorąco i pod dużym ciśnieniem. Ponadto metody te uniemożliwiają przetwarzanie wilgotnych, ziarnistych i pylistych odpadów węglowych bez ich wcześniejszego osuszenia, co pociąga za sobą dodatkowe koszty.

Sposób według wynalazku polega na zespalaniu miałów węglowych z dodatkami uszlachetniającymi oraz ich mieszanin w określonych proporcjach, za pomocą lepiszcza. Miał węglowy zawierający 5-10% wilgoci w ilości 40-60 części wagowych miesza się z zawierającym 13-15% wilgoci flotokoncentratem w ilości 35-45 części wagowych, po czym dozuje się popiół lotny z energetycznego spalania węgla w ilości 4-7 części wagowych, następnie dodaje się 50% zawiesinę wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 1,5-3,0 części wagowych oraz wprowadza się specjalną żywicę modyfikującą właściwości reologiczno przetwórcze w ilości 0,1-0,8 części wagowych oraz dodaje się szkło wodne w ilości 3,5-5 części wagowych, którą to mieszaninę poddaje się procesowi mieszania trwającego łącznie, korzystnie do 10 minut, a następnie wprowadza się tak przygotowaną mieszaninę do urządzenia brykietującego, w którym formuje się brykiety znanym sposobem w temperaturze otoczenia, przy czym zawartość modyfikowanego lepiszcza nieorganicznego w brykietach mieści się w granicach 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy mieszanki brykietowniczej. Podstawowymi składnikami modyfikowanego lepiszcza nieorganicznego jest popiół lotny z energetycznego spalania węgla w ilości 44-47 części wagowych, 50% zawiesina wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 17-20 części wagowych oraz szkło wodne w ilości 33-39 części wagowych w przeliczeniu na łączną masę podstawowych składników lepiszcza. Jako żywice modyfikujące właściwości reologiczno przetwórcze stosuje się żywice melaminowe lub mocznikowe albo melaminowo mocznikowe względnie akrylowe lub sulfonoalkilowe albo sulfonoarylowe, względnie inne o stosownych właściwościach, które dodawane są korzystnie w ilości 0,1-1,0% wagowych w stosunku do całkowitej masy mieszanki brykietowniczej. W trakcie procesu mieszania, żywiczną domieszkę modyfikującą wprowadza się korzystnie w czasie od 0,5 do 1 minuty przed zadozowaniem szkła wodnego jako ostatniego składnika mieszanki brykietowniczej.

Czas upływający od zadozowania ostatniego składnika mieszanki brykietowniczej do chwili rozpoczęcia procesu formowania nie powinien być dłuższy niż 3 minuty, zarówno przy produkcji ciągłej jak i szarżowej.

Proces mieszania składników prowadzi się metodą ciągłą, w której czas mieszania nie przekracza 5 minut lub metodą szarżową, w której czas mieszania trwa korzystnie do 10 minut.

Użycie modyfikowanego lepiszcza nieorganicznego jako spoiwa wiążącego w temperaturze otoczenia, umożliwia wytworzenie brykietów opałowych z wykorzystaniem takich surowców paliwowych jak wilgotny miał węglowy i wilgotny flotokoncentrat węglowy. Dodatek popiołu i wapna wpływa na ograniczenie emisji SO2 oraz zanieczyszczeń organicznych w trakcie energetycznego wykorzystania tak otrzymanego paliwa formowanego. W zależności od przyjętej metody wytwarzania mieszanki

PL 200 352 B1 brykietowniczej, ujednorodniona mieszanka składników paliwowych pozostaje w mieszalniku do którego dozowane są poszczególne składniki, lepiszcza (spoiwa) i modyfikatory lub podawana jest do następnego mieszalnika, gdzie po zadozowaniu składników spoiwowych poddawana jest intensywnemu procesowi homogenizacji. Ujednorodniona mieszanka brykietownicza podawana jest następnie do urządzenia brykietującego, w którym formowany jest palny materiał węglowy w wyniku procesu prasowania. Palny materiał węglowy w postaci surowych brykietów opałowych z procesu brykietowania oraz po sezonowaniu w specjalnych koszach, może być konfekcjonowany lub transportowany do miejsc przeznaczenia.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

P r z y k ł a d I

Miał węglowy zawierający 9% wilgoci w ilości 43 części wagowych miesza się z zawierającym 14% wilgoci flotokoncentratem w ilości 42,4 części wagowych. Proces mieszania w zależności od jego intensywności trwa od 3 do kilku minut. Do jednorodnej mieszaniny składników paliwowych wprowadza się około 6,8 części wagowych popiołów lotnych z energetycznego spalania węgla, a następnie miesza się dodany składnik spoiwowy z pozostałymi składnikami paliwowymi przez okres od 1 do 3 minut - w zależności od intensywności procesu mieszania. Do homogennej mieszaniny składników paliwowych i jednego składnika spoiwowego wprowadza się 50% zawiesinę wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 2,6 części wagowych i miesza się całość przez około 3 minuty, po których dodaje się 0,8 części wagowych specjalnej żywicy melaminowo mocznikowej i dalej miesza się ok. 0,5-1 minuty. Po tym czasie dodaje się 4,4 części wagowych szkła wodnego i po trzech minutach mieszania wprowadza się mieszaninę do urządzenia brykietującego.

P r z y k ł a d II

Miał węglowy zawierający 7% wilgoci w ilości 45 części wagowych miesza się w mieszalniku wstępnym z zawierającym 15% wilgoci flotokoncentratem w ilości 41,6 części wagowych i popiołem lotnym z energetycznego spalania węgla w ilości około 6 części wagowych. Proces mieszania w zależności od jego intensywności trwa od 3 do kilku minut. Jednorodną mieszaninę składników paliwowych i jednego składnika spoiwowego wprowadza się z mieszalnika wstępnego do mieszalnika śrubowego i jednocześnie dozuje 50% zawiesinę wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 2,4 części wagowych oraz 0,8 części wagowych specjalnej żywicy melaminowej. Wprowadzenie ujednorodnionej mieszanki paliwowej następuje na wlocie do mieszalnika śrubowego. Po przejściu mieszanki przez długość ok. 2/3 mieszalnika, co trwa ok. 2 minut, dodaje się 4,2 części wagowych szkła wodnego. Jednorodna mieszanina brykietownicza podawana jest dalej z mieszalnika śrubowego do urządzenia brykietującego.

P r z y k ł a d III

Miał węglowy zawierający 8% wilgoci w ilości 50 części wagowych miesza się w mieszalniku wstępnym z zawierającym 15% wilgoci flotokoncentratem w ilości 38,5 części wagowych i popiołem lotnym z energetycznego spalania węgla w ilości około 5 części wagowych. Proces mieszania w zależności od jego intensywności trwa od 3 do kilku minut. Jednorodną mieszaninę składników paliwowych i jednego składnika spoiwowego wprowadza się z mieszalnika wstępnego do mieszalnika śrubowego i jednocześnie dozuje 50% zawiesinę wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 2,3 części wagowych oraz 0,1 części wagowych specjalnej żywicy sulfonoalkilowej. Wprowadzenie ujednorodnionej mieszanki paliwowej następuje na wlocie do mieszalnika śrubowego. Po przejściu mieszanki przez długość ok. 2/3 mieszalnika, co trwa ok. 2 minut, dodaje się 4,1 części wagowych szkła wodnego. Jednorodna mieszanina brykietownicza podawana jest dalej z mieszalnika śrubowego do urządzenia brykietującego.

P r z y k ł a d IV

Miał węglowy zawierający 6% wilgoci w ilości 55 części wagowych miesza się z zawierającym 13% wilgoci flotokoncentratem w ilości 35 części wagowych. Proces mieszania w zależności od jego intensywności trwa od 3 do kilku minut. Do jednorodnej mieszaniny składników paliwowych wprowadza się około 4,3 części wagowych popiołów lotnych z energetycznego spalania węgla, a następnie miesza się dodany składnik spoiwowy z pozostałymi składnikami paliwowymi przez okres od 1 do 3 minut - w zależności od intensywności procesu mieszania. Do homogennej mieszaniny składników paliwowych i jednego składnika spoiwowego wprowadza się 50% zawiesinę wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 1,8 części wagowych i miesza się całość przez około 3 minuty, po których dodaje się 0,1 części wagowych specjalnej żywicy mocznikowej i dalej miesza się ok. 0,5-1 minuty. Po tym czaPL 200 352 B1 sie dodaje się 3,8 części wagowe szkła wodnego i po trzech minutach mieszania wprowadza się mieszaninę do urządzenia brykietującego.

P r z y k ł a d V

Miał węglowy zawierający 5% wilgoci w ilości 52 części wagowych miesza się z zawierającym 15% wilgoci flotokoncentratem w ilości 38 części wagowych, popiół lotnych z energetycznego spalania węgla 4 części wagowych, miesza się w mieszalniku wstępnym przez okres od 1 do 3 minut - w zależności od intensywności procesu mieszania. Do homogennej mieszaniny składników paliwowych i jednego składnika spoiwowego wprowadza się 50% zawiesinę wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 2,2 części wagowych i miesza się całość przez około 3 minuty, po których dodaje się 0,1 części wagowych specjalnej żywicy akrylowej i dalej miesza się ok. 0,5-1 minuty. Po tym czasie dodaje się 3,7 części wagowe szkła wodnego i po trzech minutach mieszania wprowadza się mieszaninę do urządzenia brykietującego.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania palnego materiału węglowego polegający na zespalaniu jmiatów węglowych z dodatkami uszlachetniającymi oraz ich mieszanin w określonych proporcjach, za pomocą lepiszcza, znamienny tym, że miał węglowy zawierający 5-10% wilgoci w ilości 40-60 części wagowych miesza się z zawierającym 13-15% wilgoci flotokoncentratem w ilości 35-45 części wagowych, poczym dozuje się popiół lotny z energetycznego spalania węgla w ilości 4-7 części wagowych, następnie dodaje się 50% zawiesinę wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 1,5-3,0 części wagowych oraz wprowadza się specjalną żywicę modyfikującą właściwości reologiczno przetwórcze w ilości 0,1-0,8 części wagowych oraz dodaje się szkło wodne w ilości 3,5-5 części wagowych, którą to mieszaninę poddaje się procesowi mieszania trwającego łącznie, korzystnie do 10 minut, a następnie wprowadza się tak przygotowaną mieszaninę do urządzenia brykietującego, w którym formuje się brykiety znanym sposobem w temperaturze otoczenia, przy czym zawartość modyfikowanego lepiszcza nieorganicznego w brykietach mieści się w granicach 5-15% wagowych w stosunku do całkowitej masy mieszanki brykietowniczej.

2. Sposób według zastrz. 1, tym, że podssawowymi składnikami modyfikowanego lepiszcza nieorganicznego jest popiół lotny z energetycznego spalania węgla w ilości 44-47 części wagowych, 50% zawiesina wapna pokarbidowego w wodzie w ilości 17-20 części wagowych oraz szkło wodne w ilości 33-39 części wagowych w przeliczeniu na łączną masę podstawowych składników lepiszcza.

3. Sposób według zas-trz. 1, ζι^^ι^ϊ^ι^ι^^ tym, że jako ż;yvice modyfikujące właściwości reologiczno przetwórcze stosuje się żywice melaminowe lub mocznikowe albo melaminowo mocznikowe względnie akrylowe lub sulfonoalkilowe albo sulfonoarylowe, względnie inne o stosownych właściwościach, które dodawane są korzystnie w ilości 0,1-1,0% wagowych w stosunku do całkowitej masy mieszanki brykietowniczej.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcće procesu mieszania, żywiczną domieszkę modyfikującą wprowadza się korzystnie w czasie od 0,5 do 1 minuty przed zadozowaniem szkła wodnego jako ostatniego składnika mieszanki brykietowniczej.

5. Sposób według z^^sr^^. 1, tym, że czas upływający od zadozowania os-tatniego składnika mieszanki brykietowniczej do chwili rozpoczęcia procesu formowania nie powinien być dłuższy niż 3 minuty, zarówno przy produkcji ciągłej jak i szarżowej.

6. Sposób według zas^z. j, znamienny tym, że proces mieszania skkadnikówprowadzi się metodą ciągłą, w której czas mieszania nie przekracza 5 minut lub metodą szarżową, w której czas mieszania trwa korzystnie do 10 minut.