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/м ³ до 900 кг/м ³ .

Недостатками данного способа являются достаточно высокие показатели давления прессований в интервале 5 - 200 МПа (50 кг/см ² до 200 кг/см ² ), 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/ м ³ до 950 кг /м ³ , время полного сгорания - 120 минут, с максимальной температурой горения от 30 до 70 минуты от начала горения.