Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО ОСТАТКА ПИРОЛИЗА АВТОШИН

Изобретение относится к технологии формования горючих компонентов, например угольных шламов, мелких классов угля, коксовой пыли, твердого остатка пиролиза автошин и т.д. Полученное формованное топливо может быть использовано в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках.

Объемы образования и накопления отработанных автошин в мире достигают огромных размеров. Одним из наиболее экологически безопасных способов переработки изношенных автошин является пиролиз, в процессе которого получаются полупродукты: газ, жидкотопливная фракция, углеродсодержащий остаток и металлокорд. Получаемый твердый углеродсодержащий остаток - низкокачественный углерод, практически не может найти своего применения напрямую и складируется на промплощадке предприятия. Выход этого остатка после пиролиза составляет 80-85% от исходной массы автошин. Твердый остаток чаще всего имеет неприемлемую для прямого использования зольность (V^daf=12-15 мас. %) из-за присадок в резине, может быть весьма токсичен из-за нарушений технологического режима. Проблема утилизации твердого остатка пиролиза автошин является весьма актуальной.

Изобретение способствует решению экологических проблем, связанных с образованием и утилизацией отходов (твердого остатка пиролиза автошин).

Известен способ окускования шламов и мелких классов каменных углей, включающий перемешивание угля, шлама со связующим веществом, которым служит гумат натрия, прессование смеси в брикеты при влажности смеси до 25%, последующую сушку и отверждение брикетов (Лурий В.Г., Михеев О.В., Никишичев Б.Г. Новый способ окускования шламов и мелких классов каменных углей. ИАЦ горных наук. Москва: 1993).

Однако данный способ недостаточно эффективен и характеризуется сравнительно невысокой прочностью и низкой влагостойкостью брикетов, значительными капитальными, энергетическими, материальными и трудовыми затратами и не обеспечивает экологической безопасности производства и санитарного уровня гигиены труда.

Известны способы брикетирования каменных углей и антрацитов, включающие обезвоживание и сушку исходного угля до влажности 2-3%, смешивания его с жидкими или твердыми связующими (нефтебитумы, каменноугольный пек, сульфат-спиртовая барда, твердые глины, цемент), прессование смеси давлением 20-50 МПа и последующее охлаждение (см. Елишевич А.Т. Технология брикетирования полезных ископаемых. - М.: Недра, 1989, с. 86, 92, 98, 101, 106).

Упомянутым способам присущи следующие недостатки.

Во-первых, необходимость использования предлагаемых связующих значительно усложняет и удорожает процесс брикетирования каменных углей, т.к. предусматривает операции по глубокому обезвоживанию и термической сушке исходного угля до минимальных значений по влажности, т.е. до 2-3%.

Во-вторых, существующие технологии брикетирования каменных углей и антрацитов не предназначены для использования в качестве исходного сырья твердого остатка пиролиза автошин (класс крупности 0-10,0 мм) и тонкодисперсных угольных шламов (класс крупности 0-1,0 мм), образующихся при добыче и переработке каменных углей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получения топливных брикетов, включающий смешивание коксовой пыли, предварительно обогащенной методом масляной агломерации до зольности 5,0-5,5 мас. % и сернистости 0,05 мас. %, со связующим, в качестве которого используют карбамид в количестве 4,0-6,0% к массе исходного концентрата, дальнейшее брикетирование смеси (Патент РФ №2468071, МПК С10L 5/04 С10L 5/12, опубл. 27.11.2012 г.).

Недостаток способа состоит в использовании высокого давления при брикетировании.

Предлагается окусковывание твердого углеродного остатка, который является отходом пиролиза отработанных автошин.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение формованного топлива с низкой зольностью и сернистостью, приготовленных из концентрата твердого углеродного остатка пиролиза автошин, что позволит более полно утилизировать отработанные автошины и улучшить экологическую обстановку в регионах.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки твердого остатка пиролиза автошин, включающем обогащение твердого топлива методом масляной агломерации, согласно изобретению в качестве твердого топлива используют твердый углеродный остаток пиролиза автошин с исходной зольностью 11,40-11,66%, сернистостью 1,2 мас. %, предварительно измельченный до крупности частиц 0,1 мм, в качестве реагента для обогащения - жидкую фракцию пиролиза в количестве 4,0-6,0% к массе воды, используемой для обогащения, после этого проводят гранулирование полученного концентрата, нанесение на поверхность гранул водостойкого, поглощающего запах покрытия из нефтяных продуктов.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Твердый остаток пиролиза автошин с исходной зольностью 11,40-11,66%, сернистостью 1,2 мас. % измельчают до крупности частиц 0,1 мм, обогащают на установке методом масляной агломерации для получения глубокообогащенных концентратов.

Твердый остаток пиролиза автошин тонкодисперсный, крупностью менее 1 мм. По количеству зольности твердый углеродный остаток пиролиза автошин относится к среднезольным отходам, что препятствует его использованию.

Так как твердый остаток пиролиза автошин тонкодисперсный (<1 мм), то оптимальный метод его обогащения - масляная агломерация. К основным достоинствам метода масляной агломерации относят высокую селективность при разделении частиц менее 100 мкм (что и характерно для коксовой пыли), широкий диапазон зольности обогащаемого угля, возможность вести процесс при плотности пульпы до 600 г/л, дополнительное обезвоживание концентрата вытеснением воды маслом при образовании углемасляных гранул.

В емкость наливают техническую или питьевую воду, загружают измельченный твердый остаток пиролиза автошин. До визуального перемешивания в течение 1-2 мин проводят интенсивное смешивание твердого остатка пиролиза автошин и воды при помощи лопастной мешалки, соединенной с двигателем. Перемешивание более 3 мин нецелесообразно. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность перемешивания, в емкость устанавливают специальные преградители. Затем добавляют жидкую фракцию пиролиза автошин в количестве 4,0-6,0% к массе воды, используемой для обогащения, и перемешивают еще в течение 5-8 мин. Перемешивание менее 5 мин не приводит к образованию масляных агломератов, так как углеводородный реагент не успевает полностью смочить поверхность пылевых частиц. Увеличение времени перемешивания свыше 8 мин нецелесообразно, так как расходуется дополнительная энергия.

В результате турбулизации пульпы (смеси воды, твердого остатка пиролиза автошин и реагента) происходит селективное образование масляных агрегатов, которые уплотняются, структурно преобразуясь в прочные гранулы сферической формы, при этом топливо избавляется от балласта - минеральных примесей. Зольность полученных концентратов не превышает 4,5-5,5 мас. %, сернистость - 0,2 мас. %, что говорит о приемлемости полученных концентратов для применения в энергетике; высокий выход продукта (до 84 мас. %) и более низкая зольность и сернистость концентратов обусловлены полнотой разделения органической и минеральной частей твердого остатка пиролиза автошин в процессе обогащения методом масляной агломерации.

На выходе с установки получают концентрат со следующими характеристиками (таблица 1).

Полученный концентрат гранулируют, размеры гранул составляют 1,5-2 см, наносят на поверхность гранул водостойкое, поглощающее запах покрытие из нефтяных продуктов (например, парафин).

На выходе получают формованное топливо со следующими техническими характеристиками (таблица 2).

Пример конкретного применения способа.

Твердый остаток пиролиза автошин обогащают на экспериментальной установке методом масляной агломерации для получения глубокообогащенных концентратов.

В емкость наливают техническую или питьевую воду объемом 850 мл, загружают твердый остаток пиролиза автошин массой 200 г. В течение 1-2 мин проводят интенсивное смешивание твердого остатка пиролиза автошин и воды при помощи лопастной мешалки, соединенной с двигателем. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность перемешивания, в емкость устанавливают специальные преградители. Затем добавляют углеводородный реагент (жидкую фракцию пиролиза автошин) в количестве 42,5 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки получают концентрат со следующими характеристиками (таблица 3).

Полученный концентрат гранулируют, размеры полученных гранул составляют 1,5-2 см.

На выходе получают формованное топливо, приемлемое для прямого сжигания, технические характеристики которого представлены в таблице 4.

Пример 2. Твердый остаток пиролиза автошин обогащают на экспериментальной установке методом масляной агломерации для получения глубокообогащенных концентратов.

В емкость наливают техническую или питьевую воду объемом 1000 мл, загружают твердый остаток пиролиза автошин массой 200 г. В течение 1-2 мин проводят интенсивное смешивание твердого остатка пиролиза автошин и воды при помощи лопастной мешалки, соединенной с двигателем. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность перемешивания, в емкость устанавливают специальные преградители. Затем добавляют углеводородный реагент (жидкую фракцию пиролиза автошин) в количестве 42,5 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки не получают концентрат, т.к. увеличение влажности и вязкости исходной массы, взятой на обогащение, не позволяют его получить.

Пример 3. Твердый остаток пиролиза автошин обогащают на экспериментальной установке методом масляной агломерации для получения глубокообогащенных концентратов.

В емкость наливают техническую или питьевую воду объемом 850 мл, загружают твердый остаток пиролиза автошин массой 200 г. В течение 1-2 мин проводят интенсивное смешивание коксовой пыли и воды при помощи лопастной мешалки, соединенной с двигателем. Во избежание образования «воронки», снижающей интенсивность перемешивания, в емкость устанавливают специальные преградители. Затем добавляют углеводородный реагент (жидкую фракцию пиролиза автошин) в количестве 8,5 мл и перемешивают еще в течение 5-8 мин.

На выходе с установки не получают концентрат, количество углеводородного реагента (жидкой фракции пиролиза автошин) недостаточно для получения концентрата.

Предложенный способ переработки твердого остатка пиролиза автошин позволяет получить из отходов качественную продукцию - формованное топливо. Утилизация твердого остатка пиролиза автошин позволит улучшить экологическую обстановку, расширить сырьевую базу для энергетики за счет использования альтернативных видов топлив.