Технологія брикетування вугілля зі зв’язуючим

Питання, що виносяться на лекцію:

Технологічна схема брикетування вугілля зі зв’язуючим, вимоги до брикетів, підготовка вугілля до пресування, підготовка зв’язуючих, приготування брикетної суміші, операція пресування, охолодження, складування та відвантаження брикетів споживачеві.

Технологічна схема брикетування вугілля

Брикетування як відособлений технологічний процес огрудкування корисних копалин складається з наступних виробничих операцій (див. рис.5.1):

1) підготовка сировини до пресування: дроблення, просівання, здрібнювання і сушіння; препарування зв'язуючих речовин; дозування компонентів брикетної шихти, їх змішування, нагрівання та охолодження брикетної шихти перед пресуванням;

2) пресування брикетної шихти з додаванням необхідних зусиль, обумовлених фізико-хімічними властивостями, петрографічним та мінеральним складом брикетуємого матеріалу;

3) обробка “сирих” брикетів з метою найшвидшого їх затвердіння (охолодження, пропарювання, карбонізація, сушіння, відновлювальний випал та ін.);

4) складування і відвантаження готових брикетів.

Організація технології брикетування кам'яного вугілля і антрацитів залежить від вимог споживачів до брикетів. Найбільш доцільно для брикетування використовувати збагачений вугільний дріб'язок та антрацитовий штиб.

Якісні кам'яновугільні (антрацитові) брикети повинні відповідати наступним технологічним показникам: маса 75-85 г; механічна міцність на скидання - не нижче 85%, вміст дріб'язку (кусків менше 25 мм) - не більше 10%, вологовбирання - не вище 4%, вихід летучих речовин - не більше 10%, теплота згоряння - 34000 -35000 кдж/кг. Зольність брикетів встановлюється залежно від якості сировини та умов її переробки.

Підготовка вугілля

Крупність вугілля визначає ущільненість брикетів. Правильний вибір гранулометричного складу сприяє високій міцності брикетів при мінімальних витратах зв’язуючого. Оптимальний ситовий склад для вугілля крупністю 0-6 мм повинен відповідати наступному співвідношенню класів: більше 6 мм 2-3 %, 3-6 мм 28-30 %, 1-3 мм 30-32 % та 0-1 мм 38-42 %. Для вугілля крупністю 0-3 мм вміст класу більше 3 мм повинен становити 5-10 %, 1-3 мм 45-50 % та 0-1 мм 40-45 %.

Великий вміст вугільних зерен крупніше 6 мм викликає утворення великих пор в структурі брикету і приводить до збільшення витрат зв’язуючого. Крім того, такі частки під впливом високих тисків пресування піддаються порівняно легкому розтріскуванню з утворенням поверхонь, непокритих зв’язуючим.

Для підготовки вугілля його класифікують на грохотах з наступним дробленням надрішітного продукту. Для класифікації використовують вібраційні і резонансні грохоти. У випадку поділу вологого вугілля по крупності 3 мм грохоти обладнають ситами з електрообігріванням. При розсортовуванні такий матеріал варто змішувати із сухим вугіллям. Можливе його попереднє підсушування, або додавання в дробарку гарячих газів. Для дроблення вугілля використовують як правило, швидкохідні молоткові дробарки.

Зневоднювання та нагрівання вугілля є обов'язковим технологічним етапом його підготовки. Він здійснюється за допомогою термічного сушіння. Сушіння дозволяє видалити з поверхні вологого вугілля гідратну плівку та нагріти вугілля, і тим самим поліпшити його змочуваємість зв’язуючим, забезпечити міцний внутрішній зв'язок вугільних частинок у брикеті. Оптимальний вміст вологи після сушіння складає 2-3 %. Залишкова волога, концентруючись у порах і тріщинах вугілля, дозволяє запобігти дифузійному проникненню в них низьков’язкого зв’язуючого. Вона не має шкідливого впливу на процес зчеплення вугілля та зв’язуючого.

В результаті сушіння вугілля одночасно нагрівається до 60-80°С. Нагрівання сприяє тонкошаровому розподілу зв’язуючого на вугільній поверхні.

Сушіння вугілля здійснюється в трубах-сушарках, барабанних сушарках або сушарках “киплячого шару”. Як показала практика, для брикетування кам'яного вугілля і антрацитів найбільш ефективна труба-сушарка. Вона відрізняється високою продуктивністю по випаруваній волозі, інтенсивністю сушіння та швидким нагріванням вугілля. Одночасно труба-сушарка може забезпечувати пневмотранспорт сухого матеріалу до місця змішання його з зв’язуючим. Це зберігає високу температуру вугілля, виключає можливість проникнення у виробничі приміщення пилу. У трубі-сушарці здійснюється контрольна сепарація по верхній межі крупності, що виключає присутність у сушонці надлишкових зерен. В процесі сушіння вугілля нагрівається до 60-80°С, а вміст вологи в ньому знижується до 1-1,5 %.

Підготовка зв’язуючих

Для брикетування кам'яного вугілля і антрацитів застосовують органічні зв’язуючі в рідкому та твердому стані. Найбільше поширення одержало нафтозв’язуюче, яке використовується в рідкому виді. Рідше використовується тверде зв’язуюче - кам'яновугільний пек. Рідка сульфіт-спиртова барда, тверді глини і цемент використаються порівняно мало, в основному як модифікуючі добавки. Зв’язуюче в рідкому виді має ряд переваг у порівнянні із твердим адгезивом. Воно легко диспергується, утворюючі тонкоплівкове покриття на вугільній поверхні. При цьому знижуються витрати зв’язуючого та поліпшується підготовка брикетної суміші.

Для підготовки рідких зв’язуючих, зокрема нафтозв’язуючих, можливі два технологічних варіанти. У першому випадку використовується схема підготовки зв’язуючого, виготовленого на нафтопереробному заводі. У другому - схема, що включає підготовку нафтозв’язуючого безпосередньо на брикетній фабриці.

На діючих брикетних фабриках більш поширена схема першого варіанту. За цією схемою на брикетну фабрику з нафтопереробних заводів прибуває кондиційне зв’язуюче в залізничних піввагонах або цистернах. Піввагони являють собою чотиривісні залізничні платформи, на яких установлені чотири самоперекидних бункери місткістю 10 т кожний. Для зливу нафтозв’язуючого вони обладнані паровою сорочкою (подвійними стінками).

Нафтозв’язуюче (див. рис. 5.2) вивантажується із залізничних ємностей 6 у спеціальні сховища. Місткість резервуарів становить не менш 15-20 добового запасу зв’язуючого. Сховища виконуються у вигляді окремих відсіків 5. Кожен відсік являє собою залізобетонну ємність (іноді металеву) місткістю 500-1000 м³ із шиферним навісом, що запобігає дії атмосферних опадів.

У відсіку встановлений донний обігрів з паровими трубчастими змійовиками, що забезпечують нагрівання зв’язуючого до 100-110°С. Додатково відсік обладнується барботажною паровою системою яка змучує опади, що накопичуються на дні. У торці відсіку є невеликий прийомний збірник 4 з пов'язаними з ним шестерними насосами 3. Розігріте зв’язуюче, що надійшло в прийомний збірник, насосом подається у видаткову ємність 2,а з неї паровим високотисковим насосом 1 у трубчасту піч 9, де зв’язуюче нагрівається до температури 220-230°С. Із трубчастої

 

 

 

 

печі зв’язуюче повертається у видаткову ємність, де змішується з «холодним» зв’язуючим, що надходить зі сховища. Такий технологічний прийом дозволяє заощаджувати тепло трубчастих печей, швидко збезводнювати “холодне” зв’язуюче та знижувати його температуру до оптимальних робочих значень (180-200° С).

Зв’язуюче, що має робочу температуру 180-200° С, з видаткової ємності високотисковим паровим насосом подається по кільцевому трубопроводу до форсунок-дозаторів 8 для змішування з вугіллям. Надлишок зв’язуючого повертається знову у видаткову ємність. Для створення необхідного підпору зв’язуючого перед форсунками на вихідній ділянці кільцевого трубопроводу встановлюється регулювальна засувка 7.

Другий варіант схеми підготовки рідких зв’язуючих - виготовлення їх безпосередньо на брикетних фабриках. Він має ряд переваг. Спрощується технологія зливу і розігріву вихідної сировини. Поліпшується якість зв’язуючого за рахунок скорочення його багаторазових нагрівів і перекачувань. Здешевлюється вартість зв’язуючих.

Найбільш простим і дешевим є безкомпресорний метод. Цей метод заснований на ефекті всмоктування повітря шляхом диспергування його відцентровим імпелером в середовищі сировини, що окислюється. Технологічна схема прийому сировини аналогічна схемі прийому готового зв’язуючого, описаної вище. Підготовлена до окислювання сировина надходить у реактор. Реактор (рис. 5.3) являє собою горизонтальний п’ятисекційний апарат. Він обладнаний імпелерами для диспергування повітря в рідкій фазі. П'ять робочих секцій по своїх розмірах і технологічному виконанню ідентичні. Остання секція є буферною ємністю перед відкачкою готового зв’язуючого. Секції відділені друг від друга гідравлічними затворами. У кожній робочій секції 6 установлюється диспергатор з електроприводом 3. Частота обертання диспергатора 750 хв^-1. В зону окислювання повітря надходить безпосередньо через диспергатор з використанням ежектора 2. Подача сировини здійснюється через патрубок 1, видача - через патрубок 5. Для зняття надлишкового тепла екзотермічної реакції в кожну секцію подається вода. Рівень рідини в реакторі регулюється за допомогою шибера 4 в останній секції. У реакторі передбачені спеціальні пристрої для термопар 7 і відбору проб 8.

Процес окислювання відбувається в такий спосіб. Диспергатор, обертаючись, засмоктує повітря у фазу гарячої сировини. Створюються умови тісного контакту з рідким середовищем, що прискорює процес окислювання за рахунок максимального використання кисню повітря. В процесі окислювання відбувається швидкий підйом температури в секціях до 300-320° С. Для підтримки постійної температури в реактор подається вода. Пари води і газу відокремлюються в сепараторі від конденсату нафтопродуктів (віддува), що повертається для доокислення в п'яту секцію реактора. Відпрацьовані гази спалюються. Рівень регулюється шибером, встановленим після останньої робочої секції.