RU2467060C1 - Complex binder for making coal briquettes - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to organic binder for coal fuel briquettes, containing a mixture of resin wastes, consisting of different amounts of resin from captax production and still residues from fractionation production of diaphene "FP".

EFFECT: coal briquettes obtained from fine coal fractions, coal sludge and sludge cake using the binder have high calorific value and mechanical strength.

2 cl, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к технологии переработки тонкодисперсного угольного сырья в облагороженное топливо коммунально-бытового и технологического назначения.The invention relates to a technology for the processing of finely divided coal raw materials into refined fuel for household and technological purposes.

В качестве исходного сырья используются отходы угольной промышленности - шламы, отсевы, кеки, которые связываются в брикеты смолистыми отходами химической промышленности.Coal industry waste - sludge, screenings, cake, which are bound into briquettes by resinous waste of the chemical industry are used as feedstock.

В качестве связующего предлагается смолистое связующее переменного состава, состоящее из равных весовых частей двух видов смолистых отходов химической промышленности, в состав которых входят:As a binder, a resinous binder of variable composition is proposed, consisting of equal weight parts of two types of resinous wastes of the chemical industry, which include:

- смолы каптакса - отходы химического производства 2-меркаптобензтиазола;- Captax resins - chemical waste from 2-mercaptobenzthiazole;

- смолы кубовых остатков процесса ректификации производства диафена «ФП», состоящие из дифениламина и смолистых продуктов его химической конденсации. Технический результат изобретения достигается за счет наличия у предложенной композиции необходимых вяжущих свойств, позволяющих формовать брикеты необходимой прочности, влагостойкости, повышенной теплотворной способности.- vat residues of the rectification process of the FP production of diaphene, consisting of diphenylamine and the resinous products of its chemical condensation. The technical result of the invention is achieved due to the presence of the required composition of the necessary astringent properties, allowing to form briquettes of the necessary strength, moisture resistance, increased calorific value.

Описание изобретения: Изобретение относится к технологии производства угольного облагороженного топлива - брикетов коммунально-бытового и технологического назначения методом брикетирования, в частности, к подбору новых видов связующих, обладающих необходимыми технологическими свойствами - высокой адгезией к твердой фазе, наличием свойств ПАВ, горючестью, определенной теплотой плавления и др. [1].Description of the invention: The invention relates to the production technology of coal refined fuel - briquettes for household and technological purposes by briquetting, in particular, to the selection of new types of binders with the necessary technological properties - high adhesion to the solid phase, the presence of surfactant properties, combustibility, a certain heat melting and others [1].

Цель изобретения - расширить ассортимент связующих материалов для получения выгодного современного угольного товара-брикета с одновременным решением энергетических и экологических проблем при утилизации угольных шламов, отсевов, кеков и смолистых отходов химической промышленности.The purpose of the invention is to expand the range of binders to obtain a profitable modern coal briquette with a simultaneous solution of energy and environmental problems in the utilization of coal sludge, screenings, cakes and resinous wastes of the chemical industry.

В настоящее время основными причинами, тормозящими развитие брикетирования каменных и старых бурых углей, является отсутствие подходящих связующих. По этой причине повсеместно и постоянно ведутся поиски различных вариантов индивидуальных или комбинированных связующих для получения топливных брикетов, расширяется их ассортимент [1-5]. Подбор связующих, одновременно удовлетворяющих всем необходимым требованиям, является сложной технической задачей.Currently, the main reasons hampering the development of briquetting of coal and old brown coal is the lack of suitable binders. For this reason, everywhere and constantly searching for various options for individual or combined binders to obtain fuel briquettes, expanding their range [1-5]. The selection of binders that simultaneously satisfy all the necessary requirements is a complex technical task.

Изобретение позволяет по стандартной технологической схеме (рассев угольного материала (при необходимости) - сушка - смешение с расплавленным связующим - брикетирование) с использованием тонкодисперсного углеродного материала и заявленных смолистых химических отходов получить топливный брикет с высокими основными потребительскими свойствами (высокая теплотворная способность, повышенная механическая прочность, низкое водопоглощение). Это позволяет повысить экономическую эффективность работы предприятий топливно-энергетического комплекса при рациональном использовании ее угольных ресурсов, в том числе вторичных, и одновременно решить экологические проблемы химических производств - утилизировать невостребованные смолы - отходы производства каптакса (2-меркаптобензтиазола) и кубовые остатки процесса ректификации производства диафена «ФП».The invention allows according to a standard technological scheme (sieving of coal material (if necessary) - drying - mixing with molten binder - briquetting) using finely dispersed carbon material and declared tarry chemical waste to obtain a fuel briquette with high basic consumer properties (high calorific value, increased mechanical strength low water absorption). This makes it possible to increase the economic efficiency of the fuel and energy complex enterprises with the rational use of its coal resources, including secondary ones, and at the same time to solve the environmental problems of chemical production - to utilize unclaimed resins - Captax waste (2-mercaptobenzthiazole) and bottoms from the rectification process of diaphene production "FP".

Заявленные отходы производства 2-меркаптобензтиазола - смола каптакса образуется после очистки товарного каптакса и не имеет в настоящее время практического применения.The claimed production waste of 2-mercaptobenzthiazole - Captax resin is formed after the purification of commodity Captax and does not currently have practical use.

Характеристика отходов производства каптаксаCaptax production waste characterization

1. Сложная смесь переменного состава продуктов высокотемпературной конденсации ароматических аминов, содержащая следующие компоненты:1. A complex mixture of variable composition of high-temperature condensation products of aromatic amines, containing the following components:

- фенилизоцианат С₆H₅NCS;- phenylisocyanate C ₆ H ₅ NCS;

- тиокарбанилид C₆H₅NH-C(S)-NHC₆H₅;thiocarbanilide C ₆ H ₅ NH-C (S) -NHC ₆ H ₅ ;

- анилидобензтиазол:- anilidobenzthiazole:

- 2-аминотиофенол - НN-С₆Н₄-SН;- 2-aminothiophenol - HN-C ₆ H ₄ -CH;

- 2,2-диаминодифенилдисульфид- 2,2-diaminodiphenyl disulfide - Н₂N-С₆Н₄-S₂-С₆Н₄-NН₂;- H ₂ N — C ₆ H ₄ —S ₂ —C ₆ H ₄ —NH ₂ ;

- 2,2-диаминомоносульфид - Н₂N-С₆Н₄-S-С₆Н₄-NH₂;- 2,2-diaminonosulfide - H ₂ N — C ₆ H ₄ —S — C ₆ H ₄ —NH ₂ ;

- 2,2-димеркаптодифенилмочевина - НS-С₆Н₄NНС(S)-НN-С₆Н₄SН;- 2,2-dimercaptodiphenylurea - НS-С ₆ Н ₄ NНС (S) -НN-С ₆ Н ₄ SN;

- бензтиазол:- benzthiazole:

- 2-меркаптобензтиазол:- 2-mercaptobenzthiazole:

2. Внешний вид - вязкая густая смола от темно-коричневого до черного цвета.2. Appearance - thick viscous resin from dark brown to black.

3. Высокая водостойкость.3. High water resistance.

4. Относятся к группе ПАВ.4. Relate to the group of surfactants.

Характеристика отходов производства диафена «ФП» (антистаритель резин)Characteristics of the production of diaphene production FP (anti-aging rubber)

1. Сложная смесь переменного состава, содержащая компоненты:1. A complex mixture of variable composition containing components:

- дифениламин - не более 35%;- diphenylamine - not more than 35%;

- смолистые продукты конденсации -не менее 65%;- resinous condensation products - not less than 65%;

- вода - не более 2%.- water - no more than 2%.

2. Внешний вид - вязкая смола от коричневого до черного цвета.2. Appearance - viscous resin from brown to black.

3. Высокая водостойкость.3. High water resistance.

4.Относятся к группе ПАВ [8].4. Relate to the group of surfactants [8].

Наиболее близкими к заявленному связующему среди смолообразных органических связующих являются отходы атмосферно-вакуумной переработки нефти - нефтяные битумы разного состава или композиции на их основе [6].Closest to the declared binder among the resinous organic binders are waste of atmospheric vacuum oil refining - oil bitumen of different compositions or compositions based on them [6].

Известен, например, способ производства угольных брикетов старых бурых углей Кангаласского месторождения, имеющих низкое содержание битуминозных веществ, с использованием нефтяных связующих - нефтяных битумов Ангарского НПЗ, гудрона из нефти Талаканского месторождения, озерного сапропеля местного происхождения на территории Якутии [7].For example, there is a known method for the production of coal briquettes of old brown coals of the Kangalassky field, which have a low content of bituminous substances, using oil binders - oil bitumen of the Angarsk oil refinery, tar from oil from the Talakan field, lake sapropel of local origin in Yakutia [7].

Недостатком данного изобретения является использование практически недоступного дополнительного компонента - озерного сапропеля местного происхождения, отсутствие данных по брикетированию каменных углей, высокие транспортные расходы на доставку к месту добычи бурых углей нефтяных битумов и гудрона.The disadvantage of this invention is the use of a practically inaccessible additional component - lake sapropel of local origin, lack of data on coal briquetting, high transportation costs for delivering brown bitumen and tar to the brown coal mining site.

Наиболее близким к изобретению является способ производства угольных топливных брикетов на основе нефтяного битума, который после растворения в органических растворителях (бензин, бензол, керосин) наносился в виде полученного раствора на угольные частицы шихты с последующей отдувкой растворителя струей острого пара [5]. Основным недостатком данного изобретения является использование токсичных, пожароопасных и взрывоопасных растворителей, которые по заявленному изобретению необходимы для равномерного нанесения связующих на поверхность угольных частиц.Closest to the invention is a method for the production of coal fuel briquettes based on petroleum bitumen, which, after dissolving in organic solvents (gasoline, benzene, kerosene), was applied in the form of the resulting solution to the coal particles of the mixture with subsequent blowing of the solvent with a sharp steam jet [5]. The main disadvantage of this invention is the use of toxic, flammable and explosive solvents, which according to the claimed invention are necessary for uniform application of binders to the surface of coal particles.

Цель заявленного изобретения - использование нетрадиционного горючего связующего для получения качественных топливных брикетов достигается при использовании смолистого связующего переменного состава, состоящего из равных весовых частей двух видов смолистых отходов химической промышленности, в состав которых входят смолы каптакса (отходы производства 2-меркаптобензтиазола) и смолы кубовых остатков процесса ректификации химического производства диафена «ФП» (антистаритель резин).The purpose of the claimed invention is the use of non-traditional combustible binder to obtain high-quality fuel briquettes is achieved by using a resinous binder of variable composition, consisting of equal weight parts of two types of resinous wastes of the chemical industry, which include Captax resins (waste from the production of 2-mercaptobenzthiazole) and residual tar resins rectification process for the chemical production of diafen "FP" (anti-aging rubber).

Брикетирование выбранным связующим осуществляется за счет его высокой адгезии к поверхности частиц угля благодаря правильно подобранному химическому составу входящих компонентов, что способствует взаимодействию компонентов смол между собой и функциональных групп смолистых компонентов с функциональными группами поверхностных соединений угольных частиц, т.е. наблюдается химическое сродство между связующим и частицами угля.Briquetting with the selected binder is due to its high adhesion to the surface of the coal particles due to the correctly selected chemical composition of the incoming components, which facilitates the interaction of the resin components with each other and the functional groups of resinous components with the functional groups of surface compounds of coal particles, i.e. chemical affinity is observed between the binder and the particles of coal.

Пример 1 (по прототипу [5]).Example 1 (prototype [5]).

Брикет получен из угольной шихты, состоящей из смеси угольного шлама и угольной мелочи каменного угля (при соотношении 1:1), взятых на шахте «Заречная» Кузнецкого угольного бассейна со следующими характеристиками:The briquette is obtained from a coal charge consisting of a mixture of coal sludge and coal fines of coal (with a ratio of 1: 1) taken at the Zarechnaya mine of the Kuznetsk coal basin with the following characteristics:

1. Гранулометрический состав:1. Granulometric composition:

- частицы размером (0-1 мм) - 50%;- particles with a size (0-1 mm) - 50%;

- (1-4 мм) - 40%;- (1-4 mm) - 40%;

- 4 мм - остальное.- 4 mm - the rest.

2. 3ольность - 24%;2. 3% - 24%;

3. Влажность - 10%;3. Humidity - 10%;

4. Теплота сгорания - 5000 ккал/кг.4. Calorific value - 5000 kcal / kg.

Полученная угольная смесь после сушки до остаточной влажности 6% смешивалась с керосиновым раствором нефтяного битума и брикетировалась по технологии согласно патенту по прототипу [5]. После отдувки растворителя и охлаждения полученных брикетов проверялось их качество по основным потребительским показателям. Результаты испытаний представлены в табл.1.The resulting coal mixture after drying to a residual moisture content of 6% was mixed with a kerosene solution of petroleum bitumen and briquetted according to the technology according to the patent of the prototype [5]. After blowing off the solvent and cooling the resulting briquettes, their quality was checked according to the main consumer indicators. The test results are presented in table 1.

Примеры 2-4 (по предлагаемому связующему)Examples 2-4 (according to the proposed binder)

Для изготовления брикетов использовалась угольная смесь по примеру, которая предварительно нагревалась до температуры 50° и смешивалась с нагретым до 60-70° связующим «ФП» при разном количестве связующего материала. Результаты экспериментов и характеристики брикетов представлены в таблице.For the manufacture of briquettes, the coal mixture according to the example was used, which was preheated to a temperature of 50 ° and mixed with a binder “FP” heated to 60-70 ° with a different amount of binder material. The experimental results and characteristics of the briquettes are presented in the table.

Таблица 1Table 1 № примераExample No. Расход связующего, %Binder Consumption,% Зольность, %Ash content,% Теплота сгорания, ккал/кгCalorific value, kcal / kg Механическая прочность, кг/см² Mechanical strength, kg / cm ² 1. Прототип1. Prototype   2424 54005400 8080 2. По заявленному изобретению2. According to the claimed invention 66 20twenty 55005500 9595 3. По заявленному изобретению3. According to the claimed invention 88 19,519.5 55505550 125125 4. По заявленному изобретению4. According to the claimed invention 1010 19,219.2 56005600 127127 5. По заявленному изобретению5. According to the claimed invention 1212 19,119.1 56205620 129129

Из табл.1 следует, что заявленное связующее может быть использовано для получения качественных угольных брикетов из отходов угольного производства, а оптимальная механическая прочность при высоком качестве брикетов наблюдается при расходе связующего 8-10% от массы угольного материала.From table 1 it follows that the claimed binder can be used to obtain high-quality coal briquettes from coal waste, and the optimal mechanical strength with high quality briquettes is observed at a binder consumption of 8-10% by weight of coal material.

Источники информацииInformation sources

1. A.c. №1759857, МКЛ³ C10L 5/38; C10L 5/36. Слоистый топливный брикет. / Е.Н.Кускова, В.Б.Кусков, опубл. 07.09.1992, бюл. №33.1. Ac No. 1759857, MKL ³ C10L 5/38; C10L 5/36. Laminated fuel briquette. / E.N. Kuskova, V.B.Kuskov, publ. 09/07/1992, bull. No. 33.

2. Патент РФ №2078794, МКЛ³ C10L 5/20. Способ получения угольных брикетов / с.с.Будаев, Ю.А.Нифонтов, А.Р.Молявко, А.Н.Прокашев, Б.И. Линев, В.А.Киляков, А.В.Скрябин. С.П.Николаев, опубл. 10.05.1997.2. RF patent No. 2078794, MKL ³ C10L 5/20. A method of producing coal briquettes / S.S. Budaev, Yu.A. Nifontov, A.R. Molyavko, A.N. Prokashev, B.I. Linev, V.A. Kilyakov, A.V. Scriabin. S.P. Nikolayev, publ. 05/10/1997.

3. Патент РФ №2147029, МКЛ³ C10L 5/12; C10L 5/14; C10L 5/16; C10L 5/40. Топливный брикет и способ его получения / В.Г.Лурий, опубл. 27.03.2000.3. RF patent No. 2147029, MKL ³ C10L 5/12; C10L 5/14; C10L 5/16; C10L 5/40. Fuel briquette and method for its production / V.G. Luriy, publ. 03/27/2000.

4. Патент РФ №2146276, МКЛ³ C10L 5/44; C10L 5/12. Связующее для топливных брикетов / Ю.О.Касьянов, Г.М.Дроздов, А.Г.Дюканов, Б.Н.Маймур, Н.А.Носков, опубл. 10.03.2000.4. RF patent No. 2146276, MKL ³ C10L 5/44; C10L 5/12. Binder for fuel briquettes / Yu.O. Kasyanov, G.M. Drozdov, A.G. Dyukanov, B.N. Maimur, N.A. Noskov, publ. 03/10/2000.

5. А.с. №388011, МКЛ³ C10L 5/16. Способ производства угольных брикетов / И.С.Макулин, Ю.А.Дубинчик, М.Д.Петров, Б.А.Чернаков, А.Я. Гарбар, опубл. 22.06.1973, бюл. №28.5. A.S. No. 388011, MKL ³ C10L 5/16. Method for the production of coal briquettes / I.S. Makulin, Yu.A. Dubinchik, M.D. Petrov, B.A. Chernakov, A.Ya. Garbar, publ. 06/22/1973, bull. No. 28.

6. Елишевич А.Т. Брикетирование угля со связующими. / А.Т.Елишевич - М.: Недра. - 1972. - 160 с.6. Elishevich A.T. Coal briquetting with binders. / A.T. Elishevich - M .: Nedra. - 1972. - 160 p.

7. Петрова Л.А. Получение бытовых топливных брикетов с использованием нефтяных связующих / Л.А.Петрова, В.Г.Латышев, О.В.Буренина // Нефтегазовое дело, март 2007.7. Petrova L.A. Getting household fuel briquettes using oil binders / L.A. Petrova, V.G. Latyshev, O.V. Burenina // Oil and gas business, March 2007.

8. Методические рекомендации по применению кубовых остатков производства диафена «ФП» для повышения водо- и морозоустойчивости асфальтобетонов. М. - 1984.8. Guidelines for the use of bottoms from the production of “FP” diaphene to increase the water and frost resistance of asphalt concrete. M. - 1984.

Claims (2)

1. Органическое связующее для топливных угольных брикетов, отличающееся тем, что для повышения теплотворной способности и механической прочности топливных брикетов, получаемых из мелких фракций угля, угольных шламов и кеков, используют смесь смолистых отходов, состоящую из равных количеств смолы производства каптакса и кубовых остатков процесса ректификации производства диафена «ФП».1. Organic binder for coal fuel briquettes, characterized in that to increase the calorific value and mechanical strength of fuel briquettes obtained from fine fractions of coal, coal sludge and cake, use a mixture of tarry waste, consisting of equal amounts of captax production resin and distillation residues of the process rectification of the production of diaphen "FP". 2. Связующее по п.1, отличающееся тем, что расход заявленного связующего составляет 8-10% от массы угольного материала. 2. The binder according to claim 1, characterized in that the consumption of the claimed binder is 8-10% by weight of the coal material.