Спосіб виробництва вугільних котунів або брикетів

Реферат: Спосіб виробництва вугільних котунів або брикетів включає змішування вихідного матеріалу зі зв'язуючим, отримання з утвореної суміші сирих формовок, сушіння формовок, їхнє охолодження та розсівання. Як вихідний матеріал для змішування використовують шлами вуглезбагачення, а як зв'язуюче використовують бентоніт, який підмішують у кількості 1420 % від загальної кількості шламів вуглезбагачення, причому вологість суміші шламів вуглезбагачення та бентоніту перед утворенням формовок підтримують на рівні 1216 % мас., а сушіння здійснюють з попереднім розкладанням формовок. UA 112356 U (54) СПОСІБ ВИРОБНИЦТВА ВУГІЛЬНИХ КОТУНІВ АБО БРИКЕТІВ UA 112356 U UA 112356 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області виробництва твердих паливних компонентів для їхнього спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості і може бути використана для виробництва вугільних котунів або вугільних брикетів з використанням шламів, що утворюються під час збагачення вугілля (шлами вуглезбагачення). Найбільш близьким за сукупністю ознак до способу, що заявляється, є вибраний як прототип спосіб виробництва котунів, що включає змішування вихідного матеріалу зі зв'язуючим, отримання з утвореної суміші формовок, сушіння формовок, їхнє охолодження та розсівання на кондиційні і некондиційні фракції (патент України № 93807U, МПК С22В 1/245, опубл. 10.10.14). У способі, що заявляється, і прототипі співпадають такі суттєві ознаки. Обидва способи включають змішування вихідного матеріалу зі зв'язуючим, отримання з утвореної суміші формовок, сушіння формовок, їхнє охолодження і розсівання на кондиційні і некондиційні фракції. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що отриманню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Використання прототипу не дозволяє здійснювати виробництво вугільних котунів або брикетів для їхнього подальшого спалювання, наприклад в енергетичних установках, з таких відходів, як шлами вуглезбагачення, що, в свою чергу, звужує сферу застосування прототипу і не дозволяє використовувати ці шлами, які мають високі енергетичні показники і які після обробки можуть бути використані як паливо. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача створити такий спосіб виробництва вугільних котунів або брикетів, в якому удосконалення шляхом використання нових компонентів і введення нових дій дозволять при використанні об'єкта, що заявляється, забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності утилізації відходів вуглезбагачувального виробництва за рахунок використання при виробництві вугільних котунів або брикетів таких відходів, як шлами вуглезбагачення, а також забезпечити високий вихід кондиційних вугільних котунів або брикетів. Суть способу, що заявляється, полягає в такому. Спосіб виробництва вугільних котунів або брикетів включає змішування вихідного матеріалу зі зв'язуючим, отримання з утвореної суміші формовок котунів або брикетів, сушіння формовок, їхнє охолодження та розсівання на кондиційні і некондиційні фракції. Відмітною особливістю способу, що заявляється, є таке. В способі, що заявляється, як вихідний матеріал для змішування використовують шлами вуглезбагачення, а як зв'язуюче використовують бентоніт, який підмішують у кількості 1420 % від загальної кількості шламів вуглезбагачення, причому вологість суміші шламів вуглезбагачення та бентоніту перед утворенням формовок підтримують на рівні 1216 % мас., а сушіння здійснюють з попереднім розкладанням формовок. В окремих випадках використання спосіб, що заявляється, може характеризуватися тим, що: - утворення формовок здійснюють в грануляторі з отриманням вугільних котунів; - утворення формовок здійснюють в брикетувальному пресі з отриманням вугільних брикетів; - розсівання кондиційних вугільних котунів здійснюють до фракції 310 мм, при цьому кондиційні котуни направляють споживачеві, а некондиційні котуни направляють на подрібнювання до фракції не більше 400 мкм, після чого направляють на змішування зі шламами вуглезбагачення; - під час розсівання з усієї маси брикетів видаляють зруйновані брикети, при цьому цілі брикети направляють споживачеві, а зруйновані брикети направляють на подрібнювання до фракції не більше 400 мкм, після чого направляють на змішування зі шламами вуглезбагачення; - для сушіння використовують стрічкову сушарку, а для попереднього розкладання використовують стрічковий розкладач; - для отримання суміші використовують шлами вуглезбагачення з вологістю не більше 11 % та з розмірами частинок не більше 400 мкм; - як зв'язуюче використовують розчин лігносульфонату у воді. При використанні способу, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності утилізації відходів вуглезбагачувального виробництва за рахунок використання при виробництві вугільних котунів або брикетів таких відходів, як шлами вуглезбагачення. Крім цього при виробництві вугільних котунів або брикетів забезпечується отримання паливних компонентів з високими показниками для їхнього спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості, наприклад в енергетичних установках, а також забезпечується високий вихід кондиційних вугільних котунів або брикетів. Використання шламів вуглезбагачення як вихідного матеріалу при виробництві котунів або брикетів, використання бентоніту в кількості 1420 % від загальної кількості шламів 1 UA 112356 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вуглезбагачення як зв'язуючого для отримання сирої суміші для подальшого утворення формовок котунів (згрудкування) або утворення формовок брикетів (брикетування), а також підтримання вологості суміші шламів вуглезбагачення та бентоніту при їхньому змішуванні перед утворенням формовок (перед згрудкуванням або брикетуванням) на рівні 1216 % мас., а також сушіння з попереднім розкладанням формовок, забезпечує отримання якісних вугільних котунів або брикетів з використанням таких відходів, як шлами вуглезбагачення. Крім цього вугільні котуни або брикети, які одержані за способом, що заявляється, характеризуються високими показниками для їхнього спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості, наприклад в енергетичних установках, а також високою стійкістю до руйнування під час транспортування та пересипання. А це забезпечує підвищення ефективності утилізації відходів вуглезбагачувального виробництва. Шлами вуглезбагачення мають порівняно невисоку вологість 3 %, іноді 6 %, але, як правило, не більше 11 %, та містять велику кількість вуглецевмісних компонентів - вугілля, що, при використанні способу, що заявляється, дозволяє використовувати їх як паливні компоненти для спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості. Використання бентоніту перешкоджає утворенню грудок при його підмішуванні до шламів вуглезбагачення, дозволяє оптимізувати заданий баланс рідини і твердої фази, сприяє більш ефективному і рівномірному зниженню вологості суміші, що одержується, і більш рівномірному розподілу вологи в об'ємі суміші під час її зволоження. Бентоніт сприяє більш ефективному перемішуванню та більш ефективному досягненню необхідної адгезії компонентів суміші перед утворенням формовок. Крім цього бентоніт має оптимальні зв'язуючі властивості для отримання вугільних котунів або брикетів зі шламів вуглезбагачення при забезпеченні високого виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів. Використання бентоніту в кількості менше 14 % від загальної кількості шламів вуглезбагачення є недоцільним, тому що під час утворення (під час згрудкування або брикетування) формовки виходять недостатньо щільними і недостатньо стійкими до руйнування, може відбуватися їхнє розсипання ще до сушіння, що, в свою чергу, призводить до зниження виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів. Використання бентоніту в кількості більше 20 % від загальної кількості шламів вуглезбагачення є недоцільним, тому що формовки виходять занадто крихкими, може відбуватися їхнє руйнування при різних маніпуляціях ще до сушіння, що, в свою чергу, призводить до зниження виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів, знижується їхня теплотворна здатність. Підтримання вологості на рівні 1216 % мас. під час змішування шламів вуглезбагачення та бентоніту перед утворенням формовок забезпечує найбільшу ефективність перемішування і необхідну адгезію компонентів суміші при дотриманні заявлених пропорцій підмішування бентоніту перед утворенням формовок. Підтримання заданої вологості суміші може забезпечуватися як за рахунок зволоження водою, так і за рахунок збільшення дози бентоніту, що підмішується в межах заявлених пропорцій. Все це сприяє високому виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів. Підтримання вологості суміші шламів вуглезбагачення та бентоніту нижче 12 % мас. є недоцільним, тому що відбувається погіршення адгезійних властивостей компонентів суміші, не вдається забезпечити ефективне перемішування компонентів, що, в свою чергу, не дозволяє отримувати з суміші формовки із заданою формою, структурою, щільністю і стійкістю, внаслідок чого формовки розсипаються. Це погіршує подальше згрудкування або брикетування суміші. Все це призводить до зниження виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів. Підтримання вологості суміші шламів вуглезбагачення та бентоніту понад 16 % мас. є недоцільним, тому що в цьому випадку також відбувається погіршення адгезійних властивостей компонентів суміші, а також не вдається отримувати з суміші формовки із заданою формою, структурою, щільністю і стійкістю. Формовки виходять пухкими і розсипаються, прилипають до елементів обладнання. Це також погіршує подальше згрудкування або брикетування суміші. Все це призводить до зниження виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів. Здійснення попереднього розкладання формовок перед їхнім сушіння дозволяє забезпечити рівномірне розміщення сирих формовок на робочій поверхні сушильної установки, не допустити їхнє злипання та руйнування, а також підвищити ефективність сушіння, забезпечити більш рівномірне видалення вологи зі всієї поверхні формовок, забезпечуючи рівномірне знімання тепла, що, в свою чергу, дозволяє підвищити вихід кондиційних вугільних котунів або брикетів. Використання стрічкової сушарки дозволяє конструктивно і технологічно просто забезпечити сушіння сирих формовок, знизити капітальні та експлуатаційні витрати, а використання стрічкового розкладача в поєднанні зі стрічкової сушаркою сприяє рівномірному розміщенню 2 UA 112356 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сирих формовок на стрічці сушарки, спрощенню процесу розкладання і зниженню капітальних і експлуатаційних витрат. Все це сприяє підвищенню ефективності утилізації відходів вуглезбагачувального виробництва при забезпеченні високого виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів. Використання гранулятора дозволяє найбільш ефективним способом отримувати вугільні котуни із заданою формою, структурою, щільністю і стійкістю, а використання брикету вального преса дозволяє найбільш ефективним способом отримувати вугільні брикети із заданою формою, структурою, щільністю і стійкістю. Все це сприяє підвищенню ефективності утилізації відходів вуглезбагачувального виробництва при забезпеченні високого виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів для їхнього подальшого спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості. Здійснення розсівання на кондиційні вугільні котуни з фракцією до 310 мм і на цілі вугільні брикети обумовлене вимогами до їхнього подальшого спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості. Відсівання вугільних котунів з фракцією менше 3 мм, а також зруйнованих вугільних брикетів обумовлене їхньою низькою цінністю при спалюванні в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості, а також їхніми втратами під час транспортування і пересипання. Така дрібна фракція, як правило, характеризується підвищеним пиловинесенням в газоочисні установки, зокрема видувається тягодуттьовим обладнанням з технологічних установок, наприклад з топок енергетичних установок, і в процесі горіння участі не бере. Таку фракцію доцільніше переробляти шляхом подрібнювання до фракції не більше 400 мкм та подальшого спрямування на повторне змішування зі шламами вуглезбагачення. Відсівання вугільних котунів з фракцією більше 10 мм обумовлене великою ймовірністю їхнього руйнування під час транспортування та пересипання і, як наслідок, утворенням дрібних фракцій. Крім цього при використанні великих формовок може відбуватись їхнє неповне догоряння в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості, наприклад в топках енергетичних установок, і, як наслідок, виникає велика втрата цінних енергетичних компонентів в попелошлакових відвалах. Таку фракцію доцільніше переробляти шляхом подрібнювання до фракції не більше 400 мкм і подальшого спрямування на повторне змішування зі шламами вуглезбагачення. Використання шламів вуглезбагачення з вологістю не більше 11 % дозволяє з мінімальними капітальними витратами і технологічно просто здійснювати виробництво вугільних котунів або брикетів для їхнього спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості. Шлами вуглезбагачення мають порівняно невисоку вологість 3 %, іноді 6 %, але, як правило, не більше 11 %. При вологості шламів вуглезбагачення більше 11 % мас. їх попередньо піддають підсушування, наприклад на спеціальних майданчиках чи за допомогою спеціального обладнання. Це сприяє підвищенню ефективності утилізації відходів вуглезбагачувального виробництва при забезпеченні високого виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів. Використання шламів вуглезбагачення з розмірами частинок більше 400 мкм, а також додавання в шлами вуглезбагачення відсіяних некондиційних за розміром вугільних котунів або брикетів, які були попередньо подрібнені, з розмірами частинок більше 400 мкм є нераціональним, тому що такі великі включення не дозволять отримувати формовки із заданою формою, структурою, щільністю і міцністю, що обумовить руйнування формовок і зниження виходу кондиційних вугільних котунів або брикетів через зниження міцності сирих формовок. Як альтернатива бентоніту як зв'язуючого при виробництві вугільних котунів або брикетів може бути використаний розчин лігносульфонату в воді, який також має відповідні зв'язуючі властивості при змішуванні зі шламами вуглезбагачення. Суть способу виробництва вугільних котунів або брикетів, що заявляється, пояснюється кресленнями, на яких зображено: - на Фіг. 1 - схема технологічної лінії з виробництва вугільних котунів; - на Фіг. 2 - схема технологічної лінії з виробництва вугільних брикетів. На наведених кресленнях використані такі позначення: 1 - дозатор шламів вуглезбагачення; 2 - змішувач; 3 - дозатор бентоніту; 4 - дозатор води; 5 - гранулятор; 5' - брикетувальний прес; 6 - стрічкова сушарка зі стрічковим розкладачем; 7 - холодильник барабанний; 3 UA 112356 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 8 - грохот двоситовий; 9 - розмельно-змішувальні бігуни. У конкретному прикладі виконання технологічна лінія з виробництва вугільних котунів або технологічна лінія з виробництва вугільних брикетів містить пристрої, що встановлені в технологічній послідовності та з'єднані засобами транспортування. До складу технологічної лінії з виробництва вугільних котунів (Фіг. 1) входить дозатор шламів вуглезбагачення 1, який з'єднаний засобом транспортування зі змішувачем 2. Змішувач 2 з'єднаний з дозатором бентоніту 3 і з дозатором води 4. Змішувач 2 пристосований для змішування шламів вуглезбагачення та бентоніту, а також для зволоження суміші, що утворюється, в разі необхідності. Далі встановлений гранулятор 5 для отримання сирих котунів, стрічкова сушарка 6 зі стрічковим розкладачем (не показаний), холодильник барабанний 7, двоситовий грохот 8 для розсівання і розмельно-змішувальні бігуни 9. Для виробництва вугільних брикетів за способом, що заявляється, технологічна лінія (Фіг. 2) замість гранулятора 5 обладнується брикетувальним пресом 5'. У конкретному прикладі виробництво вугільних котунів здійснювали в такий спосіб (Фіг. 1). Для виробництва вугільних котунів використовували шлами вуглезбагачення з вологістю 9 % і з розмірами частинок не більше 400 мкм. У конкретному прикладі для змішування 100 кг шламів вуглезбагачення використовували 18 кг бентоніту (18 % від загальної кількості шламів вуглезбагачення). Через дозатор 1 шлами вуглезбагачення завантажували в змішувач 2, в який через дозатор 3 подавали бентоніт. У герметично закритому змішувачі 2 здійснювали змішування в заданих пропорціях шламів вуглезбагачення і бентоніту. У змішувач 2 через дозатор 4 подавали воду для підтримання вологості суміші на рівні 1216 % мас., наприклад 14 %. Далі отриману суміш переміщували в гранулятор 5. У грануляторі 5 здійснювали згрудкування суміші для отримання сирих вугільних котунів. Після згрудкування вугільні котуни направляли в стрічкову сушарку 6 зі стрічковим розкладачем (не показаний), де сирі котуни рівномірно розкладали по стрічці і сушили при температурі 250 °C в продовж 1 год. Використання стрічкового розкладача (не показаний) дозволило забезпечити рівномірне розміщення сирих котунів на стрічці сушарки 6, а також не допустити їхнього злипання та руйнування. Це дозволило забезпечити більш рівномірне видалення вологи зі всієї поверхні формовок, а також забезпечити рівномірне знімання тепла, що, в свою чергу, дозволило знизити кількість некондиційних вугільних котунів на виході з сушарки 6. Далі сухі вугільні котуни направляли на охолодження в барабанний холодильник 7, з якого подавали на розсівання в двоситовий грохот 8. Кондиційні котуни з фракцією 310 мм направляли споживачеві. Відсіяні некондиційні за розміром котуни подрібнювали в розмельно-змішувальних бігунах 9 до частинок, розмір яких не перевищував 400 мкм. Отриманий порошок з використанням засобу транспортування направляли в дозатор 1 і використовували як домішку до шламів вуглезбагачення. Використання способу, що заявляється, дозволило забезпечити утилізацію відходів вуглезбагачувального виробництва шляхом виробництва вугільних котунів з високими показниками для їхнього спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості. У конкретному прикладі виробництво вугільних брикетів здійснювали в такий спосіб (Фіг. 2). Для виробництва вугільних брикетів використовували шлами вуглезбагачення з вологістю 9 % і з розмірами частинок не більше 400 мкм. Для змішування 100 кг шламів вуглезбагачення використовували 18 кг бентоніту (18 % від загальної кількості шламів вуглезбагачення). Через дозатор 1 шлами вуглезбагачення завантажували в змішувач 2, в який через дозатор 3 подавали бентоніт. У герметично закритому змішувачі 2 змішували в заданих пропорціях шлами вуглезбагачення і бентоніт. У змішувач 2 через дозатор 4 подавали воду для підтримання вологості суміші на рівні 1216 % мас., наприклад 14 %. Отриману суміш переміщували в брикетувальний прес 5', в якому здійснювали брикетування суміші для отримання сирих вугільних брикетів. Після брикетування вугільні брикети направляли в стрічкову сушарку 6 з стрічковим розкладачем (не показаний), де сирі брикети рівномірно розкладали по стрічці і сушили при температурі 250 °C в продовж 1 год. Використання стрічкового розкладача (не показаний) дозволило забезпечити рівномірне розміщення сирих брикетів на стрічці сушарки 6, а також не допустити їхнього злипання та руйнування. Це дозволило забезпечити більш рівномірне видалення вологи зі всієї поверхні формовок, а також забезпечити рівномірне знімання тепла, що, в свою чергу, дозволило знизити кількість зруйнованих вугільних брикетів на виході з сушарки 6. Після чого сухі вугільні брикети направляли на охолодження в барабанний холодильник 7, з якого подавали на розсівання в двоситовий грохот 8. Під час розсівання на двоситовому грохоті 8 з усієї маси брикетів видаляли зруйновані брикети. Цілі брикети направляли споживачеві, а зруйновані брикети подрібнювали в розмельнозмішувальних бігунах 9 до частинок, розмір яких не перевищував 400 мкм. Отриманий порошок 4 UA 112356 U 5 з використанням засобу транспортування направляли в дозатор 1 і використовували як домішку до шламів вуглезбагачення. Використання способу, що заявляється, дозволило забезпечити утилізацію відходів вуглезбагачувального виробництва шляхом виготовлення вугільних брикетів з високими показниками для їхнього спалювання в металургії, енергетиці та інших галузях промисловості. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 1. Спосіб виробництва вугільних котунів або брикетів, що включає змішування вихідного матеріалу зі зв'язуючим, отримання з утвореної суміші сирих формовок, сушіння формовок, їхнє охолодження та розсівання, який відрізняється тим, що як вихідний матеріал для змішування використовують шлами вуглезбагачення, а як зв'язуюче використовують бентоніт, який підмішують у кількості 1420 % від загальної кількості шламів вуглезбагачення, причому вологість суміші шламів вуглезбагачення та бентоніту перед утворенням формовок підтримують на рівні 1216 % мас., а сушіння здійснюють з попереднім розкладанням формовок. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що утворення формовок здійснюють в грануляторі з отриманням вугільних котунів, а розсівання кондиційних вугільних котунів здійснюють до фракції 310 мм, при цьому кондиційні котуни направляють споживачеві, а некондиційні котуни направляють на подрібнювання до фракції не більше 400 мкм, після чого направляють на змішування зі шламами вуглезбагачення. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що утворення формовок здійснюють в брикетувальному пресі з отриманням вугільних брикетів, під час розсівання з усієї маси брикетів видаляють зруйновані брикети, при цьому цілі брикети направляють споживачеві, а зруйновані брикети направляють на подрібнювання до фракції не більше 400 мкм, після чого направляють на змішування зі шламами вуглезбагачення. 4. Спосіб за п. 1 або п. 2, або п. 3, який відрізняється тим, що для сушіння використовують стрічкову сушарку, а для попереднього розкладання використовують стрічковий розкладач, при цьому для отримання суміші використовують шлами вуглезбагачення з вологістю не більше 11 % та з розмірами частинок не більше 400 мкм, а як зв'язуюче використовують розчин лігносульфонату у воді. 5 UA 112356 U 6 UA 112356 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7