Залежність щільності брикету від тиску пресування.   

   Завдання охорони природи від шкідливого впливу викидів промислового виробництва на даний час набуває все більшого значення. У зв'язку з цим все частіше виникає необхідність створення так званого безвідходного виробництва, вільного від викидів шкідливих речовин в атмосферу і водоймища.       Створення подібного виробництва можливе як шляхом раціонального використання існуючих відходів, так і шляхом вдосконалення технології з метою скорочення їх кількості і корінної зміни технології, що припускає повне запобігання утворенню відходів.       Відходи виробництва утворюються в процесі отримання основних продуктів коксування. Їх кількість і якість залежать, перш за все, від вживаної технології і умов виробництва. Істотне значення мають і можливі порушення технологічного процесу, а також недосконалість вживаної апаратури, низька якість сировини і недостатня культура виробництва.       Раціональна утилізація відходів зв'язана, перш за все, з якнайповнішим використанням їх цінних властивостей або речовин, що містяться в них. Оскільки відходи містять значні кількості продуктів коксохімічного виробництва, то одним з основних напрямів їх використання може бути повернення їх в технологічний процес – шляхом додавання в шихту при коксуванні. Це може бути як безпосереднє додавання до шихти при завантаженні в камери коксування, так і зміна технології підготовки шихти, наприклад використання брикетів. При цьому відходи коксохімічного виробництва можуть виступати як матеріал, що пов'язує.       Мета роботи – визначити брикетуючу здатність і механічну міцність брикетів отриманих з кам'яного вугілля різних марок з рідкими відходами коксохімічного виробництва.       Об'єкт дослідження – брикети отримані з окремих марок вугілля в суміші з рідкими відходами коксохімічного виробництва.       Актуальність роботи. При коксуванні кам'яного вугілля утворюється значна кількість відходів, які до теперішнього часу не знаходять свого ефективного застосування. Серед відходів коксохімічного виробництва виділяються рідкі відходи: фуси, кисла смолка, полімери і ін. Довгий час вони накопичувалися в сховищах, які вже заповнені і не можуть прийняти нові відходи або просто додавалися в шихту без попередньої технологічної підготовки. Крім того, значно змінилася сировинна база коксування і заміна марок вугілля, що коксувалися, на слабоспікливі марки вимагає змін в технології підготовки шихти. Одним з виходів може бути використання шихти, що частково брикетується, що дасть можливість збільшити кількість слабоспікливих марок вугілля при коксуванні і утилізувати рідкорухомих відходи виробництва.       Практична цінність. Використання рідких відходів коксохімічного виробництва як речовини, що пов'язують, дозволить скоротити кількість відходів при коксуванні кам'яного вугілля, додатково вводити в шихту малоспікливі компоненти, за рахунок використання шихти, що частково брикетується, і отримувати додаткова кількість продуктів за рахунок переробки відходів виробництва.       Методи дослідження – стандартні методики визначення складу вугілля, брикетування, фізичні методи визначення якості брикетів.

Утилізація відходів коксохімічного виробництва

      Одним з найбільш простих шляхів ліквідації відходів коксохімічного виробництва є передача їх у вугільну шихту, що йде на коксування. Для цього вони повинні бути відповідним чином підготовлені і змішані, щоб отримана маса задовольняла наступним загальним вимогам:       а) склад суміші і її властивості повинні бути рівномірними і, крім того, достатньо постійними і стійкими;       б) в'язкість суміші повинна забезпечувати можливість рівномірної подачі у вугільну шихту;       в) коксування відходів не повинне впливати на збереження коксових печей;       г) у відходах повинен бути мінімальний вміст легковипаровуваних при звичайній температурі речовин (бензолу, тіофена, піридину, сірковуглеця і інших) або газів (Н2S, SO2, HCN і інших), що погіршують санітарно-гігієнічні умови роботи;       д) суміш повинна мати рН=7-8;       е) зольність суміші не повинна помітно впливати на зольність отримуваного коксу;       ж) сірковмісні компоненти повинні при коксуванні розкладатися з переважним виділенням сірі в газ.

Загальних відомості про процес брикетування

      Брикетування вугілля є процес механічної переробки вугільного дріб’язку в кускове паливо – брикети, що мають певну геометричну форму, розміри і масу.

Рисунок 3.1 - Брикетне виробництво

      Брикетуванню піддаються буре вугілля, торф, відсів кам'яного вугілля і антрацитів, коксовий і напівкоксовий дріб’язок і інші вуглецеві матеріали. Брикетування застосовується також для згрудкування руди і рудних концентратів різного типу, комбікормів та інших матеріалів.       Суть брикетування полягає в тому, що подрібнене до певної великої вугілля або природна вугільна дрібниця, піддаються сушці і потім пресуванню. Розрізняють два способи брикетування вугілля: без речовин, що пов'язують, при підвищеному тиску пресування (вище 80 МПа) і з речовиною, що пов'язує, при малому тиску пресування (15-25 МПа). За першим способом брикетуються молоде (м'які) буре вугілля і торф, за другим способом – дрібниця кам'яного і старого (твердих) бурого вугілля, антрацитів і штиб, напівкоксовий і коксовий дрібязок.       Вимоги, що пред'являються до брикетів:       а) вугільні брикети повинні мати необхідну міцність і витримувати механічні навантаження різного типу;       б) брикети, які застосовуються як енергетичне паливо і після виготовлення транспортуються або тривалий час зберігаються на паливних складах, або у споживача, окрім механічної міцності, повинні володіти ще певною вологостійкістю і не змінювати свою міцність під впливом атмосферних умов;       в) вугільні брикети повинні володіти термічною стійкістю, тобто зберігати необхідну міцність і кускову форму в топці при горінні;       г) брикети, що виготовляються з речовиною, що пов'язує, не повинні злипатися у вагоні і при тривалому зберіганні в штабелі просто неба.       Утворення брикетів відбувається в результаті зчеплення частинок з речовиною, що пов'язує. Процес брикетування складається з трьох стадій:       – адсорбція речовини, що пов'язує, матеріалом, що брикетується, і освіти на поверхні частинок тонкої плівки того, що пов'язує;       – пресування шихти;       – твердіння брикету при охолоджуванні.       Міцність брикету залежить від сили зчеплення плівки що пов'язує після твердіння з поверхнею матеріалу (сили адгезії або прилипання) і міцності самої плівки (сили когезії)[6].       Міцність зчеплення частинок залежить від властивостей матеріалу, що пов'язує і брикетується, його великої, гранулометричного складу, вологості, тиску пресування, витрати того, що пов'язує і рівномірності розподілу його в масі шихти, а також температури нагріву шихти.       Із зменшенням великої частинок міцність зчеплення їх в брикеті зростає. Велика і гранулометричний склад шихти визначає величину поверхні, яка повинна бути покрита таким, що пов'язує. Чим дрібніше розмір зерен вугілля, тим більше потрібний що пов'язує для брикетування. Якщо брикетуються крупні зерна, то укладання їх виходить нещільною. Внаслідок цього при пресуванні відбувається руйнування зерен і утворення нових поверхонь, непокритих що пов'язує. Наявність цих поверхонь викликає зниження міцності брикетів. Тому для отримання необхідна певна велика вугільних зерен, що забезпечує достатньо щільне укладання і найменшу величину сумарної поверхні зерен. виходячи з цього, велика вугілля не повинна перевищувати 6-8 мм, вмісту в нім тонкого пилу (0-0,5 мм) є украй небажаним, а зміст вугілля класу 0,5-1 мм повинен складати приблизно 40-45%[7].       Витрата речовин, що пов'язують, залежить від великої вугілля і його гранулометричного складу, а також від зольності вугілля. При високій зольності витрата тих, що пов'язують як правило, підвищується.       Тиск пресування повинен бути достатнім для ущільнення шихти і зближення вугільних зерен на відстані, при яких виявляється ефективна дія того, що пов'язує. При малому тиску брикети виходять рихлими і мають знижену міцність. Високий тиск приводить до зчеплення брикетів із стінками прес-форми, внаслідок чого після зняття тиску вони не виходять з преса.       При надлишку у вугіллі вологи ускладнюється прилипання сполучної речовини до поверхні частинок і міцність брикетів знижується. Проте при дуже сухому вугіллі змочуваність поверхні частинок сполучною речовиною погіршується і витрата його збільшується. Оптимальна вологість відповідна найменшій витраті що пов'язує, визначається досвідченим шляхом, і складає 3-5%.[8].       Температура нагріву шихти залежить від температури плавлення того, що пов'язує. Вона повинна бути декілька вище за неї, щоб що пов'язує при нагріванні перейшло в рідкий стан. В цьому випадку забезпечується ретельне перемішування що пов'язує з вугіллям і рівномірний розподіл його в шихті. Дуже висока температура нагріву шихти викликає її перепалив і втрату властивостей, що пов'язували. Оптимальна температура нагріву шихти при пропарюванні повинна бути на 20-30° вище за температуру плавлення того, що пов'язує.       Речовина, що пов'язує, для брикетування повинна задовольняти наступним вимогам:       – мати хороші спікливі властивості і зраджувати брикетам необхідну термічну стійкість;       – володіти хорошою здатністю, що пов'язує, і зраджувати брикетам достатню міцність при його невеликій витраті;       – бути стійким до вологи;       – швидко тверднути і зраджувати брикетам стійкість в літню пору року;       – бути нешкідливим як при виробництві брикетів, так і при їх використанні;       – бути недорогим і не ускладнювати процес брикетування;       – не збільшувати вмісту баласту в паливі і не знижувати його теплоту згорання;       – бути доступним і застосовуватися при малій витраті[9].       Кам'яне вугілля при пресуванні мало поглинає енергії ущільнення і пластичних деформацій. Вони накопичують енергію в потенційній формі унаслідок пружних деформацій і віддають її у міру зняття тиску і пружного розширення, що відбувається при цьому. У зв'язку з цим кам'яне вугілля може брикетуватися лише із застосуванням речовин, що пов'язують, або при тонкому помелі, високому нагріві і високому тиску пресування [7].