[go: up one dir, main page]

WO2021201666A1 - Способ изготовления угольных брикетов - Google Patents

Способ изготовления угольных брикетов Download PDF

Info

Publication number
WO2021201666A1
WO2021201666A1 PCT/KZ2021/000006 KZ2021000006W WO2021201666A1 WO 2021201666 A1 WO2021201666 A1 WO 2021201666A1 KZ 2021000006 W KZ2021000006 W KZ 2021000006W WO 2021201666 A1 WO2021201666 A1 WO 2021201666A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coal
briquettes
fuel
environmentally
friendly
Prior art date
Application number
PCT/KZ2021/000006
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Тлек Айтмуханович КЕТЕГЕНОВ
Ардақ Советханқызы ҚАРАҒҰЛАНОВА
Original Assignee
Некоммерческое Акционерное Общество "Казахский Национальный Университет Имени Аль-Фараби"
Тлек Айтмуханович КЕТЕГЕНОВ
Ардақ Советханқызы ҚАРАҒҰЛАНОВА
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Некоммерческое Акционерное Общество "Казахский Национальный Университет Имени Аль-Фараби", Тлек Айтмуханович КЕТЕГЕНОВ, Ардақ Советханқызы ҚАРАҒҰЛАНОВА filed Critical Некоммерческое Акционерное Общество "Казахский Национальный Университет Имени Аль-Фараби"
Publication of WO2021201666A1 publication Critical patent/WO2021201666A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders
    • C10L5/14—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders with organic binders

Definitions

  • the invention relates to a method for producing coal briquettes from coal sludge and coal fines with a binder from the waste of a milling industry, allowing to obtain an environmentally friendly briquetted fuel with improved energy (higher fuel combustion temperature) and strength characteristics.
  • Coal briquettes are used for household and technological purposes, for example, for cooking and heating a room.
  • Briquetting is the simplest and most cost-effective way to process and dispose of waste from coal production, which creates additional marketable products.
  • a known method of producing household fuel briquettes based on coal (Kuskov V.B., Bazhin V.Yu. 586). These briquettes have a special incendiary layer that is easily ignited by low-energy heat sources (for example, matches), then the combustion covers the main part of the briquette.
  • briquetting was carried out without binders, since wood products acted as a binder.
  • a known method of obtaining fuel briquettes (RF Patent 2316581 / Petrova G. I., Moskalenko T. V., Mikheev V. A., Bychev M. I., Golubenko A. V. Publ .: 10.02.2008).
  • the essence of this method consists in crushing brown coal, dosing and mixing it with sawdust, and briquetting the mixture. Briquettes with mechanical compressive strength not less than 7.8 MPa.
  • the flammable fuel briquette consists of a base layer containing a carbon-containing component and a binder, and an incendiary layer containing nitrate and a binder. Coal sludge in an amount of 30-60% is used as a carbon-containing component, paper waste in an amount of 40-70% is used as a binder, and the incendiary layer contains potassium nitrate or sodium nitrate in an amount of at least 80 wt% of the incendiary layer.
  • the briquette is made with a hole, the cross-sectional area of which is from 25 to 40% of the cross-sectional area of the briquette.
  • a combustible component waste paper
  • an oxidizing agent potassium nitrate or sodium
  • the presence of a central hole increases the completeness of combustion of the fuel briquette and reduces emissions of harmful substances into the atmosphere.
  • the fuel briquette is molded on an extruder, which simplifies and reduces the cost of the process of its manufacture.
  • the closest analogue to this method is a method for producing fuel briquettes based on carbon-containing materials (RF Patent 2378325 / Mazurin I.M., Ponomarenko B.A., publ.: 10.01.2010.), Used in domestic conditions for autonomous, environmentally friendly and economical heating of residential and utility premises, greenhouses and greenhouses, especially in areas without natural fuels (firewood, coal, peat, etc.), for fireplaces, camp stoves, samovars and for heating railway cars, cabins for workers and military personnel, as well as cooking in barbecues, grills and barbecue grills.
  • RF Patent 2378325 / Mazurin I.M., Ponomarenko B.A., publ.: 10.01.2010.
  • the fuel briquette contains crushed charcoal with a particle size of 0.05 mm to 5 mm, water and a binder selected from starch, carboxyl methyl cellulose, or sodium hydrosilicate or sapropel in the following ratio of components, wt%: starch from 4 to 8, or carboxyl methyl cellulose from 4 to 8, or sodium hydrosilicate from 2 to 5, or sapropel from 2 to 10, water less than 3, crushed charcoal - the rest is up to 100, and the density of the fuel briquette ranges from 500 kg / m 3 to 900 kg / m 3 .
  • the disadvantages of this method are rather high pressures of pressing in the range of 5 - 200 MPa (50 kg / cm 2 to 200 kg / cm 2 ), relatively high cost of binders, especially carboxylmethylcellulose and sapropel (carboxylmethylcellulose - 750-920 tg / kg; starch - 200-850 tg / kg; sodium hydrosilicate - 130 tg / kg; sapropel - 846-2256 tg / kg), as well as the need for preliminary stage of crushing and grinding of charcoal to sizes of 0.05 mm and 5 mm.
  • the objective of the present invention is to develop and create an environmentally friendly briquetted fuel for cooking in barbecues, grills and barbecue and heating rooms without releasing carcinogenic substances and deteriorating the organoleptic properties of the food being prepared.
  • the technical result is the creation of environmentally friendly briquetted fuel for cooking in barbecues, grills and barbecues and heating rooms without the release of carcinogenic substances and deterioration of the organoleptic properties of the prepared food.
  • coal briquettes consisting of fine coal and sludge of brown coal from the "Oikaragay” Ukraine deposit, with a size of 0.2 mm to 2 mm.
  • harmful substances benzene, acetone, pyridine, naphthalene, picarines, quinarines, etc.
  • coal fines and sludge were preliminarily subjected to carbonized roasting, and then mixed with a binder based on wheat bran, steamed in 1% solution of Nad.
  • Sodium chlorides in the charge material contribute to the maintenance of stable combustion throughout the sample volume. After the formation of briquettes and drying, to increase their resistance in humid atmospheric air, the surface was treated with a solution of liquid glass.
  • the binder for 1 kg of briquettes was prepared in the following way: 50 ml of 1% NaCl solution was added to 10 g of wheat bran with constant stirring, the resulting mass was heated to 70-80 ° C, after which it was left for swelling. After cooling, the resulting mass was a gel-like product.
  • the resulting sticky mass was mixed with coal powder and sealed in a certain amount of water.
  • Optimum strength characteristics were achieved by adding water from 200 to 250 ml per 1 kg of coal briquette at a pressing pressure of 4 to 5 MPa.
  • the briquettes were cylindrical samples 40 mm in diameter and 15 mm in height. After pressing, the samples were dried in air at room temperature for 2-3 days or in an oven at 60 for 2 hours.
  • the density of the briquettes obtained is from 800 kg / m 3 to 950 kg / m 3 , the time of complete combustion is 120 minutes, with a maximum combustion temperature of 30 to 70 minutes from the beginning of combustion.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения угольных брикетов из угольного шлама и угольной мелочи со связующим из отходов мукомольного производства, позволяющим получить экологически чистое брикетированное топливо с улучшенными энергетическими (более высокая температура горения топлива) и прочностными характеристиками. Угольные брикеты используют для коммунально-бытового и технологического назначения. Задачей настоящего изобретения является разработка и создание экологически чистого брикетированного топлива с улучшенными энергетическими и прочностными характеристиками. Технический результат создание экологически чистого брикетированного топлива для приготовления пищи в мангалах, грилях и шашлычницах и обогрева помещений без выделения канцерогенных веществ и ухудшения органолептических свойств приготовляемой пищи.

Description

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ БРИКЕТОВ KQMIR БРИКЕТТЕР1Н ДАЯРЛАУ ТЭС1Л1
Изобретение относится к способу получения угольных брикетов из угольного шлама и угольной мелочи со связующим из отходов мукомольного произволства, позволяющим получить экологически чистое брикетированное топливо с улучшенными энергетическими (более высокая температура горения топлива) и прочностными характеристиками. Угольные брикеты используют для коммунально-бытового и технологического назначения, например, для приготовления пищи и обогрева помещения.
Брикетирование является наиболее простым и экономически эффективным способом переработки и утилизации отходов угольных производств, при котором создаются дополнительные товарные продукты.
Известен способ получения бытовых топливных брикетов на основе каменного угля (Кусков В. Б., Бажин В.Ю. Использование различных видов углеродсодержащего сырья для получения тепловой энергии // Записки Горного института. - 2016. - Т. 220. - С. 582-586). Эти брикеты имеют специальный зажигательный слой, который легко воспламеняется от низкоэнергетических источников тепла (например, спички), затем горение охватывает основную часть брикета. Использование в качестве углесодержащих компонентов угольных шламов и бумажных отходов, выступающих в качестве связующего вещества, дает возможность получить простой в изготовлении и по составу топливный брикет и одновременно утилизировать угольные и бумажные отходы. В технологии получения топливных брикетов из древесных и сланцевых отходов брикетирование проводилось без связующих веществ, так как в качестве связующего выступали древесные продукты.
Недостатками данного способа являются выделение канцерогенных веществ в процессе горения угля и невозможность хранения брикетов в условиях влажной атмосферы, приводящей к потере формы и набуханию. Кроме того, нанесение бумажного слоя на поверхность угольного брикета требует предварительного 1-2-х дневного роспуска бумажных отходов, равномерного нанесения и 2-х стадийного прессования, что предъявляет особые требования к аппаратурному оформлению процесса.
Известен способ получения топливных брикетов (Патент РФ 2316581 / Петрова Г. И., Москаленко Т.В., Михеев В. А., Бычев М.И., Голубенко А.В. Опубл.: 10.02.2008). Сущность данного способа заключается в измельчении бурого угля, дозировании и смешивании его с опилками, и брикетировании смеси. Из бурого угля крупностью менее 2,5 мм и опилок деревьев хвойных пород составляют смесь без связующего, из которой при содержании опилок 17±1 мас.%, температуре брикетирования 90±5°С и удельном давлении брикетирования 50±2 МПа получают брикеты с механической прочностью на сжатие не менее 7,8 МПа.
Недостатками данного способа являются энергетические затраты связанные с подогревом угольной массы и высокие значения давления прессования, кроме того, в процессе горения брикетов будут выделятся канцерогенные вещества.
Известен способ получения легковоспламеняющегося топливного брикета (Патент РФ 2463337 / Кусков В. Б., Кускова Я. В., Николаева Н.В., Сухомлинов Д.В. Опубл.: 10.10.2012). Легковоспламеняющийся топливный брикет состоит из основного слоя, содержащего углесодержащий компонент и связующее, и зажигательного слоя, содержащего нитрат и связующее. В качестве углесодержащего компонента используют угольные шламы в количестве 30-60%, в качестве связующего - бумажные отходы в количестве 40-70%, а зажигательный слой содержит нитрат калия или нитрат натрия в количестве не менее 80 вес.% зажигательного слоя. При этом брикет выполнен с отверстием, площадь поперечного сечения которого составляет от 25 до 40% от площади поперечного сечения брикета. Наличие в зажигательном слое как горючего компонента (бумажные отходы), так и окислителя (нитрат калия или натрия) позволяет ему легко воспламеняться от низкоэнергетических источников тепла (например, спичек). Наличие центрального отверстия увеличивает полноту сгорания топливного брикета и снижает выбросы вредных веществ в атмосферу. Топливный брикет формуется на экструдере, что упрощает и удешевляет процесс его изготовления.
Недостатками указанного способа являются выделение канцерогенных веществ в процесе горения угольных брикетов, использование нитратного связующего, приводящее к выделению NO и NO2, что делает невозможным применение таких брикетов для приготовления пищи на открытом огне. Кроме того, при горении большего количества брикетов возможно образование взрывоопасной смеси.
Наиболее близким аналогом к данному способу является способ получения топливных брикетов на основе углеродосодержащих материалов (Патент РФ 2378325 / Мазурин И.М., Пономаренко Б. А. 0публ.:10.01.2010.), используемых в бытовых условиях для автономного, экологически чистого и экономичного обогрева жилых и хозяйственных помещений, теплиц и парников, особенно в районах, не имеющих природных топлив (дров, каменного угля, торфа и т.п.), для каминов, походных печек, самоваров и для отопления железнодорожных вагонов, бытовок для рабочих и военнослужащих, а также приготовления пищи в мангалах, грилях и шашлычницах. Топливный брикет содержит измельченный древесный уголь с размером частиц от 0,05 мм до 5 мм, воду и связующее, выбранное из крахмала, карбоксилметилцеллюлозы, или гидросиликата натрия или сапропеля при следующем соотношении компонентов, мас.%: крахмал от 4 до 8, или карбоксилметилцеллюлоза от 4 до 8, или гидросиликат натрия от 2 до 5, или сапропель от 2 до 10, вода менее 3, измельченный древесный уголь - остальное до 100, а плотность топливного брикета составляет от 500 кг/м3 до 900 кг/м3.
Недостатками данного способа являются достаточно высокие показатели давления прессований в интервале 5 - 200 МПа (50 кг/см 2 до 200 кг/см2), относительно высокая себестоимость связующих материалов, в особенности карбоксилметилцеллюлозы и сапропеля (карбоксилметилиеллюлоза - 750- 920тг/кг; крахмал - 200-850 тг/кг; гидросиликат натрия - 130 тг/кг; сапропель - 846-2256 тг/кг), а также необходимость предварительной стадии дробления и размола древесного угля до размеров 0,05 мм и 5 мм.
Задачей настоящего изобретения является разработка и создание экологически чистого брикетированного топлива для приготовления пищи в мангалах, грилях и шашлычницах и обогрева помещений без выделения канцерогенных веществ и ухудшения органолептических свойств приготовляемой пищи.
Технический результат - создание экологически чистого брикетированного топлива для приготовления пищи в мангалах, грилях и шашлычницах и обогрева помещений без выделения канцерогенных веществ и ухудшения органолептических свойств приготовляемой пищи.
Технический результат достигается способом изготовления угольных брикетов, состоящих из угольной мелочи и шлама бурых углей месторождения «Ойкарагай» Казахстан, размером от 0,2 мм до 2 мм. Для уменьшения выброса вредных веществ (бензол, ацетон, пиридин, нафталин, пикарины, хинарины и тд.) в процессе горения угольных брикетов, угольная мелочь и шламы предварительно подвергались карбонизированному обжигу, а затем смешивались со связующем на основе пшеничных отрубей, запаренных в 1%-ном растворе Nad.
Хлориды натрия в шихтовом материале способствуют поддержанию устойчивого горения по объему образца. После формирования брикетов и сушки для повышения их стойкости во влажном атмосферном воздухе поверхность обрабатывалась раствором жидкого стекла.
Связующее для 1 кг брикетов готовили следующим способом: к 10 г пшеничных отрубей при постоянном перемешивании добавляли 50 мл 1% раствора NaCl, полученную массу нагревали до 70-80 °С, после чего оставляли для набухания. После охлаждения полученная масса представляла собой гелеобразный продукт.
Полученную клейкообразную массу смешивали с угольным порошком и затворяли в определенном количестве воды.
Оптимальные прочностные характеристики были достигнуты при добавлении воды от 200 до 250 мл на 1 кг угольного брикета при давлении прессования от 4 до 5 МПа.
Брикеты представляли собой цилиндрические образцы диаметром 40 мм, высотой 15 мм. После прессования образцы сушили на воздухе при комнатной температуре в течение 2-3 суток или в сушильном шкафу при температуре 60 в течение 2-х часов.
Плотность полученных брикетов от 800 кг/ м3 до 950 кг /м3, время полного сгорания - 120 минут, с максимальной температурой горения от 30 до 70 минуты от начала горения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ изготовления угольных брикетов, включающий смептивание отходов угольного производства со связующим, прессование и сушку, отличающийся тем, что используют угольную мелочь размером от 0,2 мм до 2 мм, в качестве связующего применяют пшеничные отруби, предварительно затворенные в 1%-ном растворе NaCl при соотношении пшеничные отруби : раствор NaCl - 1 : 5, связующее добавляют до содержания 20-25% по массе, а прессование проводят при давлении 4-5 МПа.
PCT/KZ2021/000006 2020-03-31 2021-03-31 Способ изготовления угольных брикетов WO2021201666A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ2020/0342.2 2020-03-31
KZ20200342 2020-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021201666A1 true WO2021201666A1 (ru) 2021-10-07

Family

ID=77930410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KZ2021/000006 WO2021201666A1 (ru) 2020-03-31 2021-03-31 Способ изготовления угольных брикетов

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021201666A1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1043521A (zh) * 1988-12-22 1990-07-04 中国科学院山西煤炭化学研究所 型煤的制备方法
UA34692A (ru) * 1999-02-25 2001-03-15 Володимир Георгійович Азаров Способ получения топливных брикетов
RU2645218C1 (ru) * 2017-05-10 2018-02-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Способ получения угольных брикетов

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1043521A (zh) * 1988-12-22 1990-07-04 中国科学院山西煤炭化学研究所 型煤的制备方法
UA34692A (ru) * 1999-02-25 2001-03-15 Володимир Георгійович Азаров Способ получения топливных брикетов
RU2645218C1 (ru) * 2017-05-10 2018-02-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Способ получения угольных брикетов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sawadogo et al. Cleaner production in Burkina Faso: Case study of fuel briquettes made from cashew industry waste
Sunardi et al. Characteristics of charcoal briquettes from agricultural waste with compaction pressure and particle size variation as alternative fuel
Borowski et al. Effect of starch binder on charcoal briquette properties
Ugwu et al. Evaluation of binders in the production of briquettes from empty fruit bunches of Elais Guinensis
Oyelaran et al. Performance evaluation of the effect of waste paper on groundnut shell briquette
Kimutai et al. Investigation of physical and combustion properties of briquettes from cashew nut shell and cassava binder
Aliyu et al. Production of composite briquettes (orange peels and corn cobs) and determination of its fuel properties.
Adam et al. Processing and characterisation of charcoal briquettes made from waste rice straw as a renewable energy alternative
Ikelle et al. The characterization of the heating properties of briquettes of coal and rice husk
Oyelaran Determination of the Bio-Energy Potential of Melon Shell and Corn Cob Briquette (Research Note)
Bhattarai et al. Effects of binder and charcoal particle size on the physical and thermal properties of beehive briquettes
WO2021201666A1 (ru) Способ изготовления угольных брикетов
Oyelaran et al. An experimental study of the combustion characteristics of groundnut shell and waste paper admixture briquettes
KR20200009427A (ko) 숯분말을 이용한 친환경 착화탄 및 그 제조방법
WO2014152931A1 (en) Moisture resistant biomass fuel compact and method of manufacturing
CN101307265A (zh) 生物质环保民用蜂窝煤
Orhevba et al. Synthesis of composite biomass briquettes as alternative household fuel for domestic application
KR101611939B1 (ko) 밤과 황토를 이용한 숯불구이용 성형탄의 제조방법
WO2009044375A2 (en) Heating means comprising a carbonaceous material, a binder, limestone, an oxidising compound and a zeolite
RU2187542C1 (ru) Топливный брикет (варианты)
RU2673794C1 (ru) Способ получения бездымного бытового топлива
Oyelaran Evaluating the bio-energy potential of groundnut shell and sugarcane bagasse waste composite
Aliyu et al. Production of composite solid fuel using orange peels and Corn cobs for energy supply
Sahupala et al. The utilization of sago due waste as an alternative fuel
Ikelle et al. The study of briquettes produced with bitumen, CaSO4 and starch as binders

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21780506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21780506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1