СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО БРИКЕТА

Изобретение относится к области технологии подготовки и производства брикета из углеродистого материала, применяемого в качестве восстановителя в металлургических процессах, а также в качестве бездымного топлива для бытовых и промышленных печей.

Известен способ получения брикета, включающий смешение измельченных твердых топлив со связующим на основе отходов нефтеперерабатывающего производства - нефтешлама и/или отработанного машинного масла, брикетирование смеси и последующую сушку брикета. Дополнительно в связующее вводят компоненты, выбранные из группы, включающей, мас.% в расчете на брикетируемую смесь: лигносульфонат или мелассу - 2-7, и/или обезвоженный активный ил - 3-8, и/или глину - 3-10, и/или парафин или парафиновый гач 3-6% при следующем соотношении компонентов в брикете, мас. %: связующее - 10-23, измельченные твердые топлива, выбранные из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин или их смеси - до 100.

Брикетирование ведут при давлении 1-30 МПа, сушку брикета - при температуре менее 300°С. Компоненты связующего перед смешиванием нагревают до 60-80°С или перемешивают с подогревом до 60-80°С. Твердое топливо предварительно смешивают с половиной нефтешлама или обработанного машинного масла и затем добавляют остальные компоненты связующего (RU 2130047, опубл. 1999).

Однако брикеты, полученные с использованием описанного известного способа, обладают недостаточной прочностью из-за включения в сырье, например, опилок, навоза, птичьего помета, а включение в состав связующего глины может неблагоприятным образом изменять состав минеральной части брикета.

Известен также способ получения брикетного топлива, включающий смешение углеродсодержащего сырья со связующим - смолой низкотемпературного полукоксования, полученной при температуре до 650°, прессование смеси и последующее отверждение брикетов в окислительной атмосфере при 150-300°С (RU 2375434, опубл. 2009).

Однако брикеты, полученные описанным способом, обладают недостаточной прочностью.

Ближайшим техническим решением к заявленному способу является способ получения брикетного топлива, заключающийся в совместном измельчении углеродсодержащего материала и минерального связующего до размера частиц не более 5 мм, добавлении к полученному составу гидрофобизирующего модификатора и воды с последующим перемешиванием с добавлением упрочняющего модификатора.

Полученную массу прессуют в брикеты под давлением 20-200 МПа и полученные брикеты сушат при 100-250°С.

В качестве компонентов используют углеродсодержащий материал - буроугольный среднетемпературный кокс исходного гранулометрического состава, минеральное связующее - алевролит подугольный, упрочняющий модификатор - 3%-ный водный раствор поливинилового спирта (ПВС) или водный раствор 10%-ного мучного клейстера, гидрофобизирующий модификатор - мазут марки М100, воду, при следующем содержании компонентов, мас. %: минеральное связующее 1-10; упрочняющий модификатор 1-30; гидрофобизирующий модификатор 1-10; вода 3-30; углеродсодержащий материал - остальное (RU 2473672, опубл. 2013).

Брикеты, полученные описанным способом, обладают недостаточной прочностью и водостойкостью.

Технической задачей настоящего изобретения является получение брикета, обладающего повышенной прочностью, обеспечивающей возможность многократного выполнения погрузо-разгрузочных операций, низким водопоглощением (повышенной водостойкостью).

Указанная техническая задача решается описываемым способом получения металлургического брикета, включающим смешение исходных компонентов, прессование полученной смеси и сушку, причем в качестве исходных компонентов используют углеродсодержащий материал, связующее, представляющее собой смесь смолы и муки в соотношении от 0,5:1 до 2:1, и воду при следующем содержании компонентов, мас.%:

Предпочтительно связующее содержит в качестве смолы смолу пиролизную тяжелую или смолу древесную лиственных пород, а в качестве муки - муку злаковых культур.

Технический результат при использовании изобретения заключается в получении брикетов, обладающих повышенной прочностью, обеспечивающей возможность многократного выполнения погрузочно-разгрузочных операций, низким водопоглощением (повышенной водостойкостью) и пониженным содержанием примесей, таких как железо, титан, алюминий, фосфор, нежелательных для процессов производства кремния в рудно-термических печах.

Указанный технический результат достигается тем, что перед смешением, при необходимости, углеродсодержащий материал измельчают до крупности не более 0,315 мм и/или подвергают магнитной сепарации с величиной магнитной индукции от 0,8 до 1,2 Тл.

При низком содержании связующего измельчение материала оказывает благоприятное влияние на прочность брикета.

Далее, с целью придания брикету высокой прочности и водостойкости, к углеродсодержащему материалу добавляют двухкомпонентное связующее, включающее смолу и муку в соотношении от 0,5:1 до 2:1, в количестве от 8 до 40 мас. %, и воду с температурой от 1 до 99°С. Затем полученную массу перемешивают до гомогенного состояния и брикетируют с усилием от 5 до 500 МПа.

Повышенная температура добавляемой воды оказываем благоприятное влияние на прочность брикета при низком содержании связующего.

Для получения брикета в качестве углеродсодержащего материала используют мелочь коксовую марки МК-1 (далее - МК-1), получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, с исходным гранулометрическим составом 0-10 мм. В качестве компонентов связующего используют смолу и муку. В качестве воды используют техническую воду.

Приготовление брикетной смеси производят следующим образом.

После магнитной сепарации немагнитную фракцию МК-1 подают в смеситель бегунового типа (периодического действия), затем последовательно добавляют смолу, муку и воду. При добавлении каждого из перечисленных компонентов смесь перемешивают до гомогенного состояния. По получении результирующей однородной композиции смесь выгружают из смесителя и подают в валковый пресс с максимальным усилием сведения валков 150 тс. Сформированный брикет высушивают в ленточной сушилке при температуре 150°С до влаги (W_t^r) менее 5%. Высушенный брикет охлаждают при температуре окружающего воздуха.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Для изготовления брикета используют следующие компоненты: 100 вес.ч. немагнитной фракции мелочи коксовой марки МК-1 в качестве углеродсодержащего материала, 7,5 вес.ч. смолы пиролизной тяжелой марки А и 10 вес.ч. муки ячменной в качестве связующего, 25 вес.ч. воды технической с температурой не менее 80°С.

Исходные компоненты подготавливают следующим образом. Немагнитную фракцию мелочи коксовой марки МК-1 получают путем магнитной сепарации исходной мелочи коксовой марки МК-1 с максимальным значением магнитной индукции 1,2 Тл. Далее мелочь коксовую загружают в смеситель бегунового типа, добавляют последовательно смолу пиролизную тяжелую марки А, муку ячменную и воду, при этом после добавления каждого из перечисленных компонентов перемешивают смесь до гомогенного состояния. Полученную брикетную смесь подают в валковый пресс с максимальным усилием сведения валков 150 тс. Брикет высушивают при температуре 150°С в течение 1 ч. Высушенный брикет охлаждают при температуре окружающего воздуха.

Полученный брикет имеет прочность на сбрасывание более 95%, прочность на истирание в барабане более 92%, влагу общую менее 5%, зольность менее 8%, выход летучих на сухую безвольную массу менее 20%, водопоглощение менее 6%, содержание на рабочую массу оксида железа менее 0,2%, оксидов алюминия, титана и фосфора - менее 0,4% (каждого).

Пример 2

Брикет изготавливают в соответствии с примером 1, но в качестве связующего используют смолу пиролизную тяжелую марки Б (10 вес ч.) и муку пшеничную (10 вес.ч.), вода техническая (30 вес.ч.) имеет температуру 20°С.

Полученный по данному способу брикет имеет прочность на сбрасывание более 90%, прочность на истирание в барабане более 80%, влагу общую менее 5%, зольность менее 8%, выход летучих на сухую беззольную массу менее 20%, водопоглощение менее 10%, содержание на рабочую массу оксида железа менее 0,2%, оксидов алюминия, титана - менее 0,4% (каждого), оксида фосфора - менее 0,5%.

Пример 3

Изготавливают брикет в соответствии с примером 1, но в качестве связующего используют смолу пиролизную тяжелую марки Б (10 вес.ч.) и муку пшеничную (5 вес.ч.).

Полученный по данному способу брикет имеет прочность на сбрасывание более 95%, прочность на истирание в барабане более 90%, влагу общую менее 5%, зольность менее 8%, выход летучих на сухую беззольную массу менее 20%, водопоглощение менее 10%, содержание на рабочую массу оксида железа менее 0,2%, оксидов алюминия, титана - менее 0,4% (каждого), оксида фосфора - менее 0,3%.

Таким образом, способ по изобретению позволяет получить брикеты с повышенной прочностью, что дает возможность многократно выполнять погрузочно-разгрузочные операции, повышенной водостойкостью и пониженным содержанием примесей, таких как железо, титан, алюминий, фосфор, нежелательных для процессов производства кремния в рудно-термических печах.