Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2013, № 5 (спецвып.)

ПОЛУЧЕНИЕ
КАМЕННОУГОЛЬНЫХ
БРИКЕТОВ С НИЗКОЙ
ТЕМПЕРАТУРОЙ
ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

Д.В. Сухомлинов
В.Б. Кусков
Я.В. Кускова

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

С 91 

662.814; 662.818 
С 91 
 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12 
 
 
 
 
 
Сухомлинов Д.В., Кусков В.Б., Кускова Я.В. 

Получение каменноугольных брикетов с низкой температу
рой воспламенения // Горный информационно-аналитический
бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи
(специальный выпуск). — 2013. — № 5. — 20 с.— М.: издательство «Горная книга» 

ISSN 0236-1493 
 
Утилизация маловостребованных в настоящее время углеродных 
материалов таких как угольные шламы и отсевы является весьма актуальной задачей. Метод брикетирования с применением связующих веществ позволяет повысить полноту использования энергетических ресурсов, вовлекая в переработку отсевы и шламы каменного угля с производством легковоспламеняющихся топливных брикетов для бытовых
нужд населения. Также при этом решается целый ряд экологических
проблем, связанных с загрязнением окружающей среды тонкими классами угля. 
 
УДК 662.814; 662.818

©  Д.В. Сухомлинов, В.Б. Кусков, 
Я.В. Кускова, 2013 
©  Издательство «Горная книга», 
2013 

ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2013 

 
 

УДК 662.814; 662.818 
© Д.В. Сухомлинов, 2013 
 

ПОДБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ  
БРИКЕТИРОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ОТСЕВОВ  
И ШЛАМОВ 

В связи с отказом от использования в качестве связующего каменноугольных пеков, 
имеющих канцерогенные свойства, возникает вопрос изыскания других эффективных, нетоксичных, и дешевых материалов, обладающих адгезивными свойствами. 
Шесть различных видов связующего, представляющих интерес для брикетирования 
отходов угледобычи и углепереработки, были протестированы экспериментально. 
Для каждого связующего были оптимизированы расход и давление прессования с 
точки зрения обеспечения заданной прочности готового брикета. 
Ключевые слова: брикетирование, связующее, прочность брикета, угольный 
шлам. 
 
Утилизация мало востребованных классов углей различных 
марок (отсевы, шламы и т.п.), являющихся фактически отходами 
угледобычи и углеобогащения, становится острой проблемой в 
районах производства и потребления угля. Большие объемы потерь каменноугольной массы связаны с измельчением во время 
транспортировки и погрузо-разгрузочных работ и в течение хранения вследствие выдувания. Объемы угольной мелочи класса 0 
– 13 мм, как правило, достигают 70—80 % уже на пункте погрузки угля потребителю. 
Помимо 
экономической 
привлекательности 
вовлечения 
угольных отсевов и шламов в энергетику, повышение эффективности использования тонких классов углей является основным 
путем решения экологической проблемы районов добычи и потребления, связанной с выбросами каменноугольной мелочи в 
окружающую среду. Более того, при утилизации шламов освобождаются территории занимаемые отстойниками и шламонакопителями. 
Следует отметить, что каменноугольные отсевы и шламы, 
являясь фактически отходами производства, как правило, не уступают добываемым углям по качественным характеристикам. 
Витринит, вследствие своей хрупкости, имеет тенденцию к измельчению и переходу в мелкие классы, тем самым обеспечивая 
относительно высокое качество шламов. Шламы угольной про

мышленности типично имеют крупность от 0 – 0,5 мм до 0 – 3,0 
мм и влажность около 20 – 50 %. 
На сегодняшний день, окускование каменноугольных шламов и отсевов методом брикетирования с использованием связующего является наиболее рациональным и технически подготовленным способом. Основным требованием к сырьевой смеси 
для производства брикетов являются гранулометрический состав 
шихты и расход связующего, оптимальный с точки зрения обеспечения заданной прочности как готового брикета так и брикетасырца направляемого в сушку. Помимо этого, готовый брикет 
должен обладать влагоустойчивостью, быть экологически безвредным и иметь достаточно низкую себестоимость, оставаясь 
конкурентоспособным видом топлива на рынке энергоресурсов. 
Основным фактором при выборе оптимального гранулометрического состава шихты для производства брикетов является 
обеспечение наиболее плотной упаковки с минимальным количеством пустот и полостей, используя при этом в качестве сырья 
невостребованные тонкие классы угля. Гранулометрический состав шихты, обеспечивающий наиболее плотную упаковку, согласно формуле Фуллера и Томпсона представлен в Таблице 1. 
Подобный грансостав был получен шихтованием угольных шламов и отсевов угольной мелочи шахты «Северная» Печерского 
угольного бассейна в приблизительном соотношении по массе 7: 
3 соответственно. 
Правильный выбор связующего вещества при освоении новых технологических процессов окускования имеет огромное 
значение. В связи с отказом от использования в качестве связующего распространенных в первой половине двадцатого века каменноугольных пеков, имеющих канцерогенные свойства, возникает вопрос изыскания других эффективных, нетоксичных, дешевых и много тоннажных материалов, обладающих адгезивными 
свойствами. 
 
Таблица 1 
Оптимальный гранулометрический состав шихты 

Класс крупности, мм 
Содержание, % 

+ 3 
5 – 10 

+ 1 – 3 
45 – 50 

+ 0 – 1 
40 – 45 

Шесть различных видов связующего, представляющих интерес для брикетирования отходов угледобычи и углепереработки, 
были протестированы экспериментально: глина, жидкое стекло, 
сульфитспиртовая барда (ССБ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), 
лигносульфонат и меласса. Было изучено влияние на прочность 
готового брикета таких факторов как расход связующего и давление прессования. Главным критерием оптимизации являлась 
прочность готового брикета, при этом также учитывались экономические, экологические и технические аспекты использования 
каждого из протестированных связующих. 
Шихта, имеющая оптимальный грансостав (табл. 1) и влажность около 10 –12 % была тщательно перемешана со связующим 
до достижения гомогенной массы. Прессование шихты осуществлялось при помощи гидравлического пресса. На первом этапе, 
для установления оптимального расход связующего, изготавливались миниатюрные цилиндрические брикеты диаметром 25 мм, 
высотой около 50 мм и массой около 25 – 30 г (рис. 1, слева). При 
этом давление прессования было принято постоянным около 20 
МПа. Расходы связующего варьировались в диапазоне от 1 до 
25 % от массы шихты. 
Полученные брикеты-сырцы после прессования отправлялись 
в сушильный шкаф при температуре около 105 °С на 3 часа. Влажность брикетов после сушки не превышала 1 %. Полученные брикеты, после охлаждения до комнатной температуры, подвергались 
 

 
Рис. 1. Экспериментальные образцы брикетов: слева – диаметром 25 мм; 
справа – диаметром 60 мм и перфорацией в центре 

одноосному сжатию с целью измерения давления разрушения. 
Полученные зависимости прочности брикета от расхода связующего приведены на рис. 2 и 3. С целью проверки повторяемости полученных данных изготавливалось по семь брикетов на 
каждую экспериментальную точку. Значения прочности брикетов сходились в пределах 3 % для экспериментов с большинством связующих; исключением являлась глина, — при расходах 
5 и 10 % расхождение между дублями составляло около 5 % (60 
– 80 кПа). 
 

 
Рис. 2. Зависимость прочности готового брикета от расхода связующего 
(глина, сульфитспиртовая барда, лигносульфонат) 
 

 
Рис. 3. Зависимость прочности готового брикета от расхода связующего 
(карбоксиметилцеллюлоза, жидкое стекло, меласса) 

Прослеживается общая тенденция для всех связующих: с 
увеличением расхода связующего прочность брикета растет по 
экспоненте до определенного максимума. Вероятно, что дальнейшее увеличение расхода связующего нецелесообразно, так как 
не дает существенного прироста прочности, а еще большее увеличение расхода, вероятно, приведет к снижению прочности изза проявления пластифицирующих свойств связующего. В связи с 
этим, целесообразно выбирать оптимальный расход связующего, 
руководствуясь необходимой и достаточной прочностью брикета 
и экономическими затратами на его изготовление. Кроме того, 
высокое содержание неорганического связующего затрудняет горение брикета и существенно повышает его зольность. 
На втором этапе была проведена серия экспериментов с брикетами цилиндрической формы диаметром 60 мм и перфорацией 
в центре (рис. 1, справа), целью которой было определение оптимального давления прессования при заданном расходе связующего (табл. 2). 
 
Таблица 2 
Расход связующего на втором этапе экспериментов 

Связующее 
Расход связующего, % 

Глина 
16 

ССБ 
7 

Лигносульфонат 
6 

КМЦ 
4 

Жидкое стекло 
5 

Меласса 
6 

 
Рис. 4. Зависимость прочности готового брикета от давления прессования 

Критерием оценки служила, по-прежнему, прочность полученных брикетов. Давление прессование варьировалось в диапазоне 5 – 35 МПа. Гранулометрический состав шихты и параметры 
сушки брикетов-сырцов соответствовали заданным параметрам 
на первом этапе экспериментов. Полученная зависимость прочности брикета от давления прессования проиллюстрирована на 
рис. 4. 
В рассмотренном диапазоне давления прессования, прочность брикета растет, выходя на экспоненту, с увеличением давления прессования, что, по всей видимости, и является оптимумом, так как дальнейшее увеличение давления прессования не 
даст существенного прироста прочности. Если проводить этот 
эксперимент в более широком диапазоне давлений, то вероятно, 
еще большее увеличение давления прессования повлечет за собой 
снижение прочности брикета в связи с разрушением наиболее 
крупных частиц (особенно лещадной формы) в составе шихты с 
образованием трещин, не заполненных связующим. 
 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
 
1. Кусков В.Б., Ленев Л.А. Влияние технологии изготовления 
угольных брикетов на их свойства. Записки Горного института том 169, 
СПб, 2006. — С.147-149. 
2. Кусков В.Б., Калашникова В.Ю., Скрипченко Е.В. Разработка 
технологии получения топливных брикетов из маловостребованного углеродсодержащего сырья. Записки горного института. 2012 г., т. 196. — 
С. 147 – 149. 
3. Кусков В.Б., Кускова Я.В., Николаева Н.В., Сухомлинов Д.В. Топливные брикеты с низкой температурой воспламенения. Материалы 
Международной научно-технической конференции «Научные основы и 
практика переработки руд и техногенного сырья», Екатеринбург, 2010. 
— С. 321 – 324. 

УДК 662.814; 662.818 
© Д.В. Сухомлинов, В.Б. Кусков, 
Я.В. Кускова, 2013 
 

ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЙСЯ  
ТОПЛИВНЫЙ БРИКЕТ 
 

Многие виды органических веществ и их отходы можно использовать в качестве энергоносителей. Важнейшим из них является уголь, запасы которого на 
земле весьма велики, а при добыче, транспортировке и переработке угля образуется большое количество всевозможных отходов (отсевов, шламов) которые, как правило, не используются и загрязняют окружающую среду. Самым 
доступным и технически изученным методом использования отходов угольной 
промышленности является их брикетирование со связующими веществами. 
Ключевые слова: топливный брикет, брикетирование, отсев угля. 
 
Энергетика является важнейшей составляющей экономики, и даже политики ведущих стран мира. В развитых странах, 
где в отличие от России, стоимость природного газа выше, чем 
угля, упор делается на опережающее развитие угольной энергетики. 
В России сложилась парадоксальная ситуация – страна обладает четвертью мировых запасов угля, а его доля в энергобалансе 
страны не превышает двадцати процентов. Сегодня ситуация меняется. Предполагается постепенное увеличение доли угля в топливно-энергетическом балансе страны. 
Но уголь является и, пожалуй, одним из самых «грязных» 
видов топлива. Кроме того, при его добыче, транспортировке, переработке образуется большое количество угольной мелочи (всевозможных отсевов, шламов и т.п.), которые в настоящее время 
мало востребованы и являются, фактически, отходами. Эти отходы существенно ухудшают экологическую обстановку многих 
регионов нашей страны. Одним из путей повышения «экологичности» угольного топлива является его брикетирование. Брикетирование – процесс механической или термомеханической обработки мелких слабо структурных руд, концентратов и отходов 
производства с целью получения из них брикетов – кусков геометрически правильной единообразной формы и постоянных 
размеров. От других способов окускования брикетирование отличается простотой процесса и дешевизной. 

Рис. 1. Внешний вид топливных брикетов 
с низкой температурой воспламенения 

По назначению топливные брикеты бывают бытовые и промышленные. Основным потребителем бытовых брикетов является население. Промышленные брикеты используют как сырьё для 
полукоксования и коксования, а также как индустриальное топливо. 
Особым видом бытовых топливных брикетов являются брикеты с низкой температурой воспламенения, которые отличаются 
улучшенными потребительскими качествами по сравнению с 
обычными брикетами. 
Пути получения топливных брикетов с низкой температурой 
воспламенения: 
1. изготовление перфорированных брикетов. Это мало повышает простоту воспламенения брикета, но служит для улучшения условий их горения; 
2. добавление к горючей массе брикета легко воспламеняемых компонентов (например, гексаметилентетраамина). Недостаток этого пути в том, что такие компоненты надо добавлять в 
значительном количестве, что существенно удорожает брикет; 
3. изготовление многослойных брикетов. Такие брикеты состоят как минимум из двух слоев – один зажигательный, который 
соответственно легко воспламеняется, например, от спички, и 
другой — основной слой — на который горение передается от 
зажигательного слоя. 
На рис. 1 изображены варианты бытовых топливных брикетов, получаемых прессованием на штемпельных прессах, на рис. 
2 – разрез трехслойного топливного брикета. Брикеты могут 
включать в себя специальные 
зажигательные 
слои, которые прессуются одновременно с основными слоями. Также 
брикеты (особенно больших 
размеров) 
могут 
формоваться без зажигательных слоев, которые 
прессуются отдельно. При 
этом брикеты складываются как кубики, а зажи