Спосіб одержання зв’язуючого

МКл6 C t O L 5/10; 5/14; 5/16 Спосіб одержання зв'язуючого Винахід належить до області хімії, металургії, а саме до технології виробництва формованих вуглецевих матеріалів, зокрема, до зв'язуючих для вугілля і інших дрібнозернистих матеріалів, які можуть бути використані як відновники в чорній і кольоровій металургії, а також як паливо. ^ Внаслідок патентно-інформаційного пошуку з зазначеной проблеми авторами виявлена велика кількість публікацій, в числі яких авторські свідоцтва і патенти на винаходи багатьох країн, котрі захищають склад зв'язуючого і способи його отримання, а також способи брикетування, в яких розкривається використання широкого класу зв'язуючих залежно від вірішуваної задачі (див., наприклад, а .с. СРСР № 374365 С 10 L 5/14; № 507620 C 1 0 L 5/14; №988196 С 10 L 5/14; № 1114693 С 10 L 5/16; № 1450750 С 10 L 5/16; № 1613433 С 10 L 5/16; № 1680764 C 1 0 L 5/16, 20; № 1680765 С 10 L 5/16; № 1730123 С 10 L 5/14; № 1798366 С 10 L 5/16; патенти РФ: № 2024593 С 10 L 5/14; № 2066342 С 10 L 5/16; № 2070913 С 10 L 5/10, 16, 22; № 2085573 С 10 L 5/16, 20; № 2101328 С 10 L 5/16; патент ФРН № 3017599 С 10 L 5/14 і інші). Так, за а.с. СРСР № 507620 С 10 L 5/14 заявлено зв'язуюче для брикетування вугілля, яке має складний вміст і складається з нафтового бітуму (65-70 %); сажи (4-6 %); жирових гудронів (0,3-0,5 %) і кубових залишків переробки конденсату природного газу (25-30 %). За а.с. СРСР № 988J 96 С 10 L 5/14 відомо зв'язуюче для вугольних брикетів, яке містить кам'яновугільний пек з температурою розм'якшення 120-200°С (35-77% мас.) і вуглеводну фракцію з точкою кипіння 220-450°С Як вуглеводневу фракцію використовують антраценове мастіло, яке утворюється при перегонці кам'яновугільної смоли. Недолік вказаного зв'язуючого - невисока міцність брикетів (опір стиску 35-36 кгс/см2). За а.с. СРСР № 1450750 С 10 L 5/16 відомо спосіб одержання зв'язуючого для паливних брикетів шляхом дезінтеграції роздрібненого вугілля в сумішіароматичних розчинників при температурі 340-420°С і тиску 10 -г 40атм до \творення пекоподібного продукту з температурою розм'якшення 120-60°С. При дезінте гру ванні видаляється 6-20 % (мас.) пароподібних компонентів, а до пекоподібного продукту додають антрацен або піролізне масло для зниження температури розм'якшення до 65-80°С. Недоліки зв'язуючого - складність і енергоємкість технології, утворення великої кількості побічних пароподібних важкоутилізуємих продуктів. За а.с. СРСР № 1730123 С 10 L 5/14 відомо зв'язуюче для гарячого брикетування вугілля , яке призначається для збільшення механичної міцності брикетів. Як зв'язуюче пропонований до використання флокулянт вугільних шламів - емульсія сополімеру бутадієну, стиролу і полівінілового спирту, емультгаторами в ньому є калієві солі диспропорціонованої каніфолі. Недолік указаного складу зв'язуючого - висока вартість сополімеру та емульгатора. За а.с. СРСР № 1680764 С 10 L 5/16, 20 заявлено спосіб отримання вуглецевих брикетів, переважно коксового відновника, шляхом змішування коксової дрібноти з нафтобітумом, а ПОТІМ - з концентратом сульфітноспиртової барди - залишком целюлозно-пап'еровой промисловості, у який попередньо додано 10-20 % порошку карбамід>. Брикети формують пресуванням при температурі 35-40°С і тиску 200кг/см2. а потім піддають термообробці при 550±50°С з обмеженим доступом кисню при швидкості обігрівання 2-ЗиС/хвилину. Недолік вищенаведеного рішення - складність технології виготовлення брикетів і підвищена енергоємкість. Аналіз відомого рівня техніки свідчить про те, що в якості вихідної сировини для зв'язуючих широкого використання набули органічні сполуки, яким притаманні в'яжучі властивості, такі як продукти переробки нафтохімічного виробництва, залишкові продукти нафти або їх суміш, наприклад, нафтобітуми, кубові залишки, пеки, смоли, а також продукти коксохімічного виробництва і т. і. Зв'язуючи сполуки характеризуються великою кількістю специфічних технічних параметрів, як то липкість, в'язкуча сила, змочуваність і т. і., що визначають ефективність їх використання для брикетування сипких вуглецевих матеріалів. Зрештою оцінка ефективності того чи іншого зв'язуючого, якому притаманний комплекс технічних параметрів, безпосередньо відображується у характеристиках міцності і інших важливих характеристиках кінцевого продукту - брикетів, котрі значною мірою залежать як від фізико-хімичних характеристик вуглеводневого палива (виду матеріалу - буре вугілля, вугілля, кокс, торф і т. і.; фракційного складу - пористості, вологості початкового матеріалу), так і від комплексу параметрів, які безпосередньо характеризують сам технологічний процес нанесення зв'язуючого і брикетування (режими нанесення зв'язуючого; відсоток нанесенного зв'язуючого від маси сипкого вуглеводневого палива; вцц брикету і параметри пресування; наступна термообробка і витримка брикетів). Аналіз стану рівня техніки стосовно розглядаємої проблеми показує, що задача подальшого підвищування цілої низки експлуатаційних характеристик, як то, характеристик міцності брикетів з вугільних матеріалів, залишається актуальною. Як прототип вибраний спосіб отримання вугільних брикетів на основі антрацитового штибу за а.с. СРСР № 1798366 С 10 L 5/16, який співпадає з винаходом, що заявляється, по вирішуваній задачі і по досягаемому результату у вигляді достатньо високих характеристик міцності брикетів. По прототипу в якості зв'язуючого використовують нафтобітум марки БН-4 і - злігносульфонат технічний ЛСТ. Вихідний антрацитовий штиб фракційного складу 0 н- 6мм розподіляють на дві фракції; змішують меньшу фракцію з ЛСТ і отриману суміш гранулюють, потім обидві фракції змішують з нафтобітумом при безперервному перемішуванні при температурі 75-80 С. Витрати зв'язуючого складаИГь8-10 % мас. від маси сипкого вуглеводневого палива, що брикетується, причому в зв'язуючому використовують рівні кількості БН-4 і ЛСТ. Пресування брикетів здійснюють під тиском 250 + 50кгс/см\ Міцність вугільного брикету по загальноприйнятій ліетодиш випробувань брикетів на стиск була досягнута ~ 84кгс/см , а ударна міцність по загальноприйнятій методиці випробувань брикетів на скидання склала ~- 96 %. До недоліків прототипу можна віднести той факт, що хоча рівень досягнутих якостей міцності брикетів на основі вказаного комбінованого зв'язуючого виявився вищім у пор івнянні з нафтобітумом і лігносульфонатом, які бралися окремо як індивідуальні зв'язуючи, але все ж таки залишився недостатньо високим. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу отримання зв'язуючого для сипких вуглецевих матеріалів, в якому за рахунок запропонованих вихідної сировини і складу зв'язуючого і режиму його обробки забезпечується підвищення ефективності зв'язуючого, і як наслідок, підвищення міцності брикетів. Під ефективністю зв'язуючого тут розуміється комплексна характеристика використання отриманного зв'язуючого, яка забезпечує підвищену міцність брикетів на стиск і на скидання в процесі проведення порівняльних випробувань при збереженні решти параметрів процесу брикетування незмінними. Також досягається результат розширення сировинної бази для виробництва зв'язуючих у вигляді олігомерів (термореактивних смол) при порівняно простій технології їх отримання і конкурентноздатній вартості. Загальною ознакою прототипу і винаходу, що заявляється, є використання в якості вихідної сировини продуктів переробки вуглеводнів. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання зв'язуючого для сипжих вуглецевих матеріалів, який базується на використанні продуктів переробки вуглеводів, згідно винаходу, в якості таких продуктів використовують побічний продукт виробництва синтетичного фенолу кумольним методом (фенольну смолу), в який вводять альдегід і гідроксид лужних або лужно-земельних металів з додаванням води і в процесі нагрівання з переміщуванням здійснюють формування термореактивних смол. Перераховані ознаки способу складають суть винаходу. Конкретні відмітні ознаки складу зв'язуючого і температурно-часові режими проведення каталізуємої лугами реакції конденсації альдегідів з побічними продуктами виробництва синтетичного фенолу відображені у другому пункті формули винаходу, згідно з яким склад зв'язуючого -ч виготовляють при такому співвідношенні компонентів (мас. частини): фенольна смола (побічний продукт виробництва синтетичного фенолу кумольним методом) - 100; альдегід - 5-40; гідроксид лужного або лужноземельного металу - 0,1 ч- 15; вода - 0,1-50, а процес нагріву з перемішуванням здійснюють у два етапи: спочатку при температурі 50-70 С з витримкою 0,5-4 години, а потім підвищують температуру до 80-10011С і витримують 4-8 годин. В якості вихідної сировини можуть використовуватись різні альдегіди (як то, водний розчин формальдегіду формалін, водний розчин ацетальдегіду, масляний альдегід), що дозволяє регулювати технологічні характеристики отримуванних смол. В якості гідроксидів можуть бути використані як гідроксиди лужних, так і лужноземельних металів. В якості домішок при необхідності також можуть додатково вводитися водорозчинний неорганічний сульфіт або бісульфіт. Причинно-наслідний зв'язок ознак винаходу з досягаемим технічним результатом витікає із подальшого. Відомі і знаходять різноманітне використання феноло-формальдегідні смоли - синтетичні смоли, які являють собою в'язку рідину або тверду речовину і можуть твердіти без використання спеціальних затвержувачів. Відомий так званий кумольний метод одержання синтетичного фенолу, в процесі проведення якого утворюються побічні залишки, що звуться фенольною смолою і в свій склад включають вінілароматичні вуглеводи; феноли, сополімери вінілароматичних вуглеводів з фенолами і т. і. Виходячи з багатотонажності процесу отримання фенола кумольним методом побічні залишки у вигляді так званої фенольної смоли є перспективним сировинним засобом для отримання зв'язуючого в промислових обсягах, зважаючи на порівняно низьку вартість продукту. Двостадійність процесу нагріву з безперервним перемішуванням зв'язуючого обумовлена, в основному, технологічними причинами. Підбір необхідного часу для попереднього обігріву потрібен для виключення вибросу суміші з апаратів різного об'єму, а режим подальшого нагріву необхідний для формування термореактивних смол у всьому об'ємі зв язуючого. Далі приведено описання способу, що заявляється, з прикладами його реализації. Необхідність і достатність заявлених меж введення компонентів у так звану фенольну смолу доказується прикладами реалізації способу отримання зв'язуючого (див. приклади 1 + 6), а також прикладами використання зв'язуючих, які отримані по режимам і т 6. в способі брикетування вугілля - у вигляді антрацитових штабів і коксової дрібноти (приклад 7 -г 14). Спочатку способи отримання зв'язуючого по прикладах 1 -f- 6 опрацьовувались на малих об'ємах в лабораторних умовах, а надалі зв'язуюче нароблялося в промисловому апараті об'ємом 400л. Стосовно до антрацитового штибу на 1000г додавалося 80г *І зв'язуючого при перемішуванні з нагріванням до 90-100°С, а стосовно до 1000г коксової дрібноти додавалося 120г зв' язуючого. Досліджувана маса вуглеводного палива з кожним зв'язуючим брикетувалася в однакових умовах на промисловому пресі під тиском 200кгс/см", після чого сирі брикети термооброблялися при температурі 200300°С протягом 15-30 хвилин. Характеристики міцності отриманих брикетів - по опору стисненню і коефіцієнту скидання, визначались по загальноприйнятим стандартним методикам. Результати порівняльних вимірювань наведені в таблиці 1. Приклади отримання зв'язуючого. Приклад 1. Суміш 100г побічних продуктів нафто-хімічного синтезу (ПНС), 50г 35%-ного формаліну, 8г їдкого натру витримують при перемішуванні в таких умовах (°С/год.); 50 + 70 / 0,5 -ь 1 - 80 + 100 / 4 - 8. Отриманий олігомер являє собою в'язку темнозабарвлену рідину. Приклад 2. Із 100г ПНС, 25г 35%-ного форматну, 5г NaOH в умовах прикладу 1 одержують термореактивну смолу, яка являє собою в'язку темнозабарвлену рідину з в'язкістю 1,12Па - С5^при 20°С. Приклад 3. Із 100г ПНС, 40г 35%-ного формаліну і 6г NaOH в умовах прикладу 1 отримують темнозабарвлену смолу з в'язкістю 1,54Па • CL при 20°С. Приклад 4. Із 100г ПНС, 30г 40%-ного водного розчину ацетальдегіду, 6г NaOH в умовах прикладу 1 отримують термореактивну смолу, яка являє собою в'язку темнозабарвлену рідину з в'язкістю 1,28 Па •