Брикетування вугілля

Прилипання і склеювання залежать від фізичних і хімічних властивостей клею (зв'язуючого) і твердого тіла. Особливе значення мають температура, ступінь полімеризації, полярність і структура зв'язуючого, а також природна сумісність взаємодіючих речовин.

Збільшення температури інтенсифікує дифузію клею в пори і тріщини твердого тіла. Збільшення тиску в місці контакту сприяє рівномірному розподілу клею по поверхні частинок. Зі зростанням часу контакту зростає глибина проникнення молекул зв'язуючого в пори і тріщини. Зі збільшенням шорсткості твердих частинок зростає дійсна площа контакту, поліпшуються умови проникнення зв'язуючого в мікро- і макродефекти, крім того на нерівній поверхні шматочків можливе заклинення клею в макродефектах, сприяє прилипанню.Вплив зв'язуючого зумовлено його специфічними властивостями. З пониженням його молекулярної маси збільшується його рухливість і воно краще розтікається по поверхні твердого тіла, легше дифундує в пори і тріщини, однак воно не створює достатнього зчеплення між частинками, і брикет не має необхідної механічної міцності. Зв'язуючі з великою молекулярною масою малорухливі, високов'язкі, мають малу дифузійну здатність, щосуттево поліпшує контакт "вугілля-зв'язуюче" і врезультаті негативно впливає на міцність брикетів. Оптимальну клеючу здатність має зв'язуюче із середньою молекулярною масою.

Полярність зв'язуючого сприяє виникненню хімічних і дифузійних взаємодій, однак, підвищена полярність посилює структуру, знижує дифузійну активність і в'яжучі властивості клею.

Гранулометричний склад визначає сумарну поверхню зерен, кількість і величину пустот в структурному каркасі брикетів, вміст гострокутних зерен, рельєф твердої поверхні і наявність пилоподібних частинок. Підбір суміші частинок різної крупності полягає в забезпеченні найбільш щільної упаковки. Щільність упаковки тісно пов'язана з розміром зерен. Наявність пилоподібних частинок приводить до зростання витрат зв'язуючих, але сприяє ущільненню і зміцненню брикетів. Міцність брикетів тим нижче, чим однорідніше ситовий склад.

Внаслідок нагріву досягається тонкошарове розтіканням зв'язуючих по твердій поверхні і посилення зв'язку в їх адсорбційних шарах. Для посилення міцності брикетів при слабому нагріві необхідно збільшити витрату зв'язуючого.

Надлишок вологи не дозволяє зв'язуючим міцно прилипнути до твердих частинок, механічна міцність брикетів знижується.

Фізична суть процесу пресування полягає в пластичній деформації матеріалу під тиском. Під пластичністю брикетної суміші розуміють її здатність змінювати свою форму під впливом зовнішніх сил без утворення тріщин і зберігати отриману форму після зняття тиску.

Пластичність росте із збільшенням температури і характеризує придатність суміші до пресування, відображаючи рухливість суміші, кут внутрішнього тертя, зчеплення, прилипання і пружність.

Структурна міцність брикетів остаточно набувається в процесі охолоджування. Брикет, що виходить з процесу має температуру, близьку до температури розм'якшення зв'язуючого. Охолоджування брикетів здійснюється повітрям.

Як зв'язуюче при брикетуванні кам'яного вугілля і антрацитів використовуються важкі залишки переробки смолистих нафт, кам'яновугільний пек, сульфід-спиртова барда, побічний продукт переробки деревини за сульфатним целюлозу по сульфатному методу, гумати натрію і амонію, сланцеві бітуми, смола напівкоксування і фуси напівкоксування, а також суміші перерахованих вище органічних речовин.

Молоде буре вугілля, яке брикетують без зв'язуючого, можна розглядати як високомолекулярні сполук нерегулярної будови, властивості яких багато в чому визначаються процесами колоїдного набухання. Брикетування такого вугілля можна розглядати як складний багатостадійний процес утворення міцного комплексу за рахунок високого тиску пресування. Існує декілька гіпотез утворення брикетів з бурого вугілля.

Колоїдна гіпотеза оцінює брикетуємість бурого вугілля з позиції дії молекулярних сил. При зближенні частинок вугілля до відстаней, коли починається дія молекулярних сил, відбувається зчеплення поверхневих шарів з утворенням брикетів. Ця гіпотеза оцінює вологу як зв'язуючий прошарок, сприяючий ковзанню частинок одино відносно одної.

За капілярною гіпотезою буре вугілля розглядається як пружний нееластичний гель, що має велику внутрішню поверхню за рахунок безлічі капілярів, всередині яких міститься вода. При пресуванні частина води видавлюється з капілярів, заповнюючи проміжки між зернами. У місцях контакту зерен через водний шар виникають сили капілярного натягу і сили зчеплення. У залежності від товщини плівки змінюється міцність брикетів. Максимальна вона при мономолекулярній плівці води.