CS264270B2

CS264270B2 - Treatment of lignite sludge

Info

Publication number: CS264270B2
Application number: CS859667A
Authority: CS
Inventors: Bela Korcyl; Rudolf Monos; Laszlo Palosz; Sandor Kubo; Katalin Szabo; Laszlo Dr Kovacs; Deszoe Dr Gal; Istvan Dr Nemes
Original assignee: Tatabanyaiszenbanyak
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1989-06-13
Also published as: DD258418A1; CN85109686A; CS966785A2; HUT38962A; PL256994A1; PL146251B1; HU201111B

Description

(57)! Do kalů hnědého uhlí obsahujících hlušinu se zásaditými silikáty se přidává olej, s výhodou topný olej nebo pyrolisní olej nebo jejich směs. Získaná směs kalu s olejem se podrobí intenzivnímu mechanickému míšení, oddělí se vodní fáze a do získané směsi se postupně přidává další kal v takovém množství, aby konečný aglomerát obsahoval 5 až 20 °/o hmot, oleje vztaženo na množství uhlí. Při prvním kroku se přidává 45 až 200 % hmot, minerálního oleje vztaženo na množství uhlí obsaženého ve zpracovaném kalu k získání emulze vody v oleji, jež má pastovitou konzistenci. _

CS 264 270 B2

Vynález se týká způsobu zpracování kalů jemně zrnitého hnědého uhlí s vysokým obsahem popele.

Přeměna uhlí horší jakosti nebo- vedlejších produktů získaných při úpravě uhlí na vhodné palivo je v dnešní době důležitým problémem, který je nutno řešit. Vzhledem ke vzrůstu cen paliv se stalo využití takzvaných hlušin hospodárným. Skutečnost, že hlušiny jsou vodními suspenzemi, obsahujícími obecně 20 až 70 % hmot, pevné substance, ve většině případů činí řešení problému obtížným. Předním úkolem je odstranění co největšího obsahu vody. Obsah vody v suspenzi může být snížen na 10 až 20 procent hmot, vakuovou filtrací.

Rozsah velikosti zrna hlušiny ve většině případů nedovoluje ani použití filtrace, ani •obohacovacích postupů. Proto pokud je zrnitost hlušiny v rozsahu od 100 do 200 m, oddělování se provádí v cyklónu. Pro další úpravu hlušiny s vyšším rozměrem zrn se používá v poslední době tzv. „techniky sférické aglomerace“, jež je založena na stejném principu jako technologie získávání ropy z ropných písků viz W. Cherwinski, „Sleaner coal — NRC pesits the way“, Science Dimension 1979 (3).

Technika olejové aglomerace, popsaná v patentové literatuře, je hlavně zaměřena na zpracování kalů černého· uhlí. Při tomto způsobu olejová součást vhodné jakosti a množství tvoří film na povrchu zrnek černého- uhlí v kalu a tak zrnka jsou přidržována к větším částečkám kapilární silou a povrchovým napětím. Aglomerace je určována technologickými parametry, jako například rychlostí míchání, jeho délkou, atd. Tento postup umožňuje oddělování velkých uhelných součástek od anorganických materiálů, jež se smáčí olejem, jednoduchou filtrací nebo flotací.

Patent Sp. st. amer. č. 4 126 428 se také zabývá zpracováním kalu černého uhlí. Tímto postupem se uhelný kal dělí do dvou frakcí. V prvním kroku se frakce, obsahující menší částice, smísí s olejem a potom po separaci se přidává do frakce obsahující větší částice, jež byla předtím odvodněna. Obsah vody v aglomerátu může mít až 30 procent hmot, po smíšení, takže musí být pak sušen.

Podle způsobu popsaného v patentu Sp. st. amer. č. 4 234 320 je možno ještě použít dvou pojivých činidel ve dvou oddělených krocích, z nichž jeden probíhá při nižší a druhý při vyšší teplotě.

Zajímavé řešení je popsáno v japonské patentové přihlášce č. 58 149 996, kde je uhlí s nízkým obsahem popele, smáčené černou smůlou, užíváno jako sběrné činidlo.

Podle japonské patentové přihlášky číslo 58 142 984 se používá různých směsných polymerů jako selekčních vločkovacích činidel.

Poměrně málo dokumentů se týká zpracovávání hnědého uhlí aglomerační techno logií. I když se používá tohoto řešení, je jeho cílem pouze dosáhnout snížení obsahu vody. Např. v japonské pat. přihlášce číslo 57 180 694 způsob úpravy olejem se používá pouze ke snížení obsahu vody.

Protože cena paliv značně vzrostla, stalo se zpracovávání kalů hnědého uhlí nízké kalori-cké hodnoty a vedlejších produktů, získaných úpravou uhlí taktéž důležitým úkolem.

Zaměřili jsme proto své úsilí na vytvoření způsobu umožňujícího· hospodárné zpracování uhelných kalů. V porovnání s dosavadním stavem techniky je způsob zpracování podle vynálezu nový v tom, že využívá tzv. obrácené aglomerace, spočívající ve vytvoření olejové emulze s poměrně nízkým obsahem uhlí, která se postupme obohacuje dalším přidáváním uhlí. V dosavadních postupech se vychází z koncentrované olejové pasty s vysokým obsahem uhlí a nízkým obsahem o-leje, která se během dalšího zpracování olejem zvětšuje.

Dále je způsob zpracování podle vynálezu no-vý tím, že jím lze zpracovávat kaly jak hnědého, tak i černého uhlí, zatímco podle dosavadního· stavu techniky lze zpracovávat pouze černé uhlí (patent Sp. st. amer. č. 4 3'55 989).

Způsob podle vynálezu spočívá v tom, že se do hlušinového kalu, jež byl připraven pro odvodnění a úpravu aglomerační technologií a zbaven zrnitosti menší, než 5 m, přidává aglomerační olej, s výhodou topný nebo pyrolismí. V prvním kroku mnohastupňového postupu se při teplotě min. 20 ^CC připraví emulze uhelného kalu, vody a oleje s vysokým obsahem oleje, tj. v koncentraci nejméně 45 % hmot, oleje z celkové váhy emulze a 5 až 20 % hmot, z váhy konečného aglomerátu.

Tato emulze se kontinuálně nebo frakčně separuje od hlušiny tak, že výsledkem je aglomerát z částeček o velikosti větší, než 0,5 mm, který se podle volby na konci postupu odvodňuje. Hlušina takto oddělená se koncentruje pomocí polyeleiktrolitu a voda získaná v usazovací nádrži se s výhodou přivádí do systému předúpravy uhlí. Pro ohřívání a jemné rozptylo-vání lze s výhodou použít parního proudu a dále jako polyelektr-olitu lze použít derivát aminoakrylátu.

Tento způsob lze použít i pro· úpravu kalů černého uhlí s průměrnou velikostí zrna nižší, než 100 μΐη a obsahujících nejméně 40 °/o hmot, zrnek menších rozměrů než 70 metrů.

Mechanické a výhřevné technologické vlastnosti výsledného produktu lze široce ovlivňovat volbou druhu -oleje a aditiv. Využitím našeho způsobu lze připravit suspenzi oleje a uhlí, jež je vhodná jako náhrada za topný olej nebo aglomerát oleje a uhlí, jež se používají jako pevná paliva. Přitom lze využít prakticky stejné technologie při stejném zařízení.

V důsledku využití aglomerační technologie lze dosáhnout pozoruhodného- snížení •obsahu síry, zpracovávají-li se druhy uhlí s vysokým obsahem pyritu.

Podle našeho způsobu se uhelný kal, obsahující tuhé fáze asi 25 % hmot, s obsahem popela v tuhé fázi 20 až 70 % hmot, zavádí z homogenizační nádrže do kontinuálně pracujícího mísícího reaktoru. Olej se do uhelného kalu přidává v hmotnostním poměru oleje к uhlí obsaženému v kalu mezi 1 : 1 až 1 :'2. Přitom poměr 1 : 1 odpovídá 45 % hmot, oleje v emulzi.

Je nutno dbát, aby obsah oleje v konečném produktu byl 5 až 20 % hmot., v případě pevného aglomerátu po· dalším přidávání uhelného- kalu. Za těchto podmínek, během probíhající selektivní obrácené aglomerace, způsobené mícháním, se vytváří emulze uhlí, oleje a- vody ve formě pasty, která se odděluje od hlušiny, jež zůstává ve vodní fázi. Další dávka uhelného- kalu, určeného ke zpracování, se přidává do- emulze uhlí, oleje a vody, takto získané a pak se opakuje oddělovací proces.

V mísícím reaktoru se zajišťuje žádaný konečný poměr obsahu uhlí -a oleje, a toobsah oleje v koncentraci 5 až 20 °/o hmot. Může být použit pouze jediný mísící reaktor nebo i celý kaskádový systém reaktorů. V dále pc-psaných příkladech byl po-užit kaskádový systém reaktorů, který je výhodnější. V případě jediného mísícího reaktoru by musela být separovaná emulze recyklována, což není třeba, u kaskádového systému.

Po prvním kroku se při separaci využívá rozdílných specifických hmotností jednotlivých složek. Po druhém a dalších krocích aglomerát prochází separací za pomoci speciálních filtrů, jež lze snadno- opět očistit. Hlušina, vycházející z filtru, může ještě obsahovat aglomerát oleje a jemně zrnitého uhlí v množství, jež je vhodné к získání oddělením, tj. je-li v aglomerátu o zrnitosti 500 m více, než 5 % hmot, pevných součástí. Toto oddělování aglomerátu lze prakticky provádět ve flotační pěnové komoře. Jinak se získaná profiltrcvaná hlušina promíchá a pak se zpracovává polyelektrolitem v usazovací nádrži a získaná hlušina, obsahující 50 % hmot, vody se filtruje. Voda, obsahující malý obsah pevných součástí z usazovací nádrže, se používá při prvním technologickém kroku.

Vynález je osvětlen na následujících příkladech, v nichž tekutiny obsahující tuhou po-dst-atu skládající se z drobných částeček, jako je napr. kal, se nazývají suspenze. Emulzí se rozumí rozdělení jedné tekutiny od jiné tekutiny, jako je např. oddělení oleje ve vo-dě. Jsou-li pospolu všechny tři součásti, tj. uhlí, voda a olej tak, že částečky uhlí jsou suspendovány v emulzi vody a oleje, pak se tento systém nazývá pasta.

Claims

Příklad 1

Uhelný kal obsahující 250 g tuhé podstaty na 1 litr a nespalitelné zbytky v této- tuhé podstatě v hmotné koncentraci 50 % se zahřeje na 40 -C a přivádí se de- prvního aglomeračního reaktoru rychlostí 2 litrů za minutu. Olej potřebný pro aglomeraci se také stříká do prvního reaktoru v objemu 120 g za minutu, pomocí proudu páry. Podle toho činí podíl oleje 48 % hmot, vztaženo na uhlí. V tomto speciálním případě bylo jako aglomeračního oleje použito lehkého topného oleje s obsahem síry nižším, než 2 % hmot., označeného jako F60/130, o viskozitě:

při 45 °C: 750.10-^óm²/s, při 50 ^CC: 520 . l-Ο⁶ m²/s, při 60 °C: 260.10 ~⁶ m²/s, .při 70 °C: 14Ό . 10^-6 m²/s, při 80 °C: 80-. 10^-6 m²/s, při 90 50-. 10⁶ m²/s a při 100 ^QC: 34.10 -⁶ m²/s.

Směs uhelného kalu a oleje se ohřeje ,na teplotu 40 °C a pak se mechanicky promíchává asi 5 min., přičemž teplota stoupá až na cca 50 ^C,C. Emulze po výstupu z prvního reaktoru se ochladí pod bod tuhnutí, tj. na 35 až 40 “’C přidáním chladné vody a přivádí se к separátoru, kde se podle specifické hmotnosti jednotlivých frakcí separuje. Specifická hmotnost olejové pasty [suspenze uhlí, oleje a vody), obsahující vzduchové bubliny, vznikající při míchání, je nižší než specifická hmotnost hlušiny, takže tvoří plovoucí vrstvu. Separovaná suspenze uhh, oleje a vody se přivádí do 2. reaktoru a přidává se nový uhelný k-al rychlostí 2 litry za minutu.

Vpředu uvedena aglomerace a separace se opakuje a suspenze uhlí, oleje a vody, tzv. pasta, separovaná v separátoru, se odvádí do dalšího aglomeračního- reaktoru, do něhož se současně přivádí nový uhelný kal, ohřátý na 40 ^c'C rychlostí 2 litry za minutu. Produktem zpracování je aglomerát uhlí, vody a oleje s nízkým obsahem hlušiny, méně než 20 °/o hmo-t. v pevném stavu, který je možno separovat od hlušiny hrubou mechanickou filtrací.

Hrubá mechanická filtrace se provádí pomocí filtru o rozměru ok 0,5 mm 5 % hmot, z aglomerátu, prochází dalším filtrem s rozměrem 0,35 mm ok síta, neboť rozměr zrnek této frakce je menší, než rozměr ok filtračního síta. Tuto frakci je možno získat pěnovou flotací. Takto získané aglomeráty se smísí a obsažená voda se odstraní na vibračním dopravníku.

К hlušině v separátorech se přidá polyelektrolit, který je derivátem aninokrylátu .(praestol), jako flokulační činidlo a přivádí se к usazovací .nádrži, kde se hlušina koncentruje. Hlušina, Obsahující v hmotné koncentraci cca 50 °/o vody, se přivádí к filtru. Voda téměř zcela zbavená pevných součástí se přivádí do uhelné pračky.

Množstevní podmínky a výsledky pro· daný příklad tíyly:

Množství vytvořeného aglomerátu je 850 gramů/minutu, množství vody v aglomerátu v hmotnostní koncentraci činí 8 %, obsah pevné součásti aglomerátu činí 79 % hmot., obsah oleje v aglomerátu 13 °/o, nespalitelné zbytky aglomerátu 12 %.

Množství vytvořené hlušiny činí 14'50 g za minutu, obsah vody v hlušině činí 50 % hmot., obsah oleje v hlušině usušené při •teplotě 106 °C po dobu 24 hodin činí 2,9 % hmot., obsah uhlí v hlušině činí 7,5 % hmot, a nespalitelný zbytek hlušiny činí 85 % hmot.

Příklad 2

Byla použita stejná technologie jako v příkladu 1 s výjimkou, že nespalitelný zbytek kalu hnědého uhlí, používaného jako základní materiál činil 65 % hmot, a obsahoval jemně zrnitou hlušinu s rozměrem zrn .pod 5 m, což znemožňovalo· aglomerační proces. Jemně zrnitá hlušina byla separována v úseku mezi skladovací .nádrží a reaktorem, ab'y byla umožněna aglomerace uhelného kalu. Tak klesl obsah nespalitelných zbytků uhelného kalu, vpuštěného do reaktoru na 5’5 % hmot. Podíl oleje vztažený na obsah uhlí v kalu podle toho činí

53,3 % hmot.

Do takto získané pasty se jako v příkladě 1 přidal ještě dvakrát čerstvý kal, čímž bylo dosaženo těchto výsledků:

Množství vytvořeného aglomerátu je 750 gramů/minutu, množství vody v aglomerátu činí 7 % hmot., obsah pevné součásti aglo merátu činí 79 % hmot., obsah oleje v aglomerátu 14 %, nespalitelné zbytky aglomerátu 9 %.

Množství vytvořené hlušiny činí 1 540 g za minutu, obsah vody v hlušině činí 51 % hmot., obsah oleje v hlušině usušené při teplotě 105 °C činí 2,9 % hmot., obsah uhlí v hlušině činí 7,0 % hmot, a nespalitelný zbytek hlušiny činí 86,0 % hmot.

Příklad 3

Usazením se získá suspenze uhlí a voďy, jež obsahuje 50 % hmot, pevné podstaty. Protože byl použit kal z příkladu 1, činí podíl uhlí 25 °/o hmot. Tato zahuštěná suspenze se dodává do prvního reaktoru dávkovači rychlostí 5 1/min. a s .ní současně i olej rychlostí 2,4 kg/min. Tím vznikne hmotnostní poměr uhlí : olej 1 : 1,93.

Na připojeném separátoru se oddělí od vodní fáze, obsahující hlušinu, pasta, jež se pomocí čerpadla dodá do druhého reaktoru. Do tohoto druhého· reaktoru se dále dodá. rychlostí 5 1/min. čerstvá suspenze vody a uhlí s obsahem ipevné podstaty 50 % hmot. Pastovitý produkt vystupující z druhého reaktoru se stlačováním dále odvodní.

Tento produkt obsahuje 44 % hmot, oleje, 44 % hmot, uhlí a 12 % hmot, vody a lze jej použít jako náhražku za topný olej. Suspenze je při 80 °C tři měsíce stabilní. Lze ji dále zpracovat na aglomerát, jak je dále popsáno.

Suspenze se zavede do dalšího navazujícího reaktoru, kde vejde do styku s další suspenzí uhlí a vody obsahující 50 % hmot, uhlí při dávkovači rychlosti 10 1/min. Vzniklý aglomerát je vlivem vzrůstajícího podílu uhlí těžší, než voda a je proto ipěnovou flotací od tekuté fáze oddělen. Aglomerát má podíl oleje cca 20 % hmot., neboť něco oleje absorbuje hlušina.

PŘEDMĚT

1. Způsob zpracování kalů hnědého uhlí obsahujících hlušinu se zásaditými silikáty, při němž se přidává do kalů olej, získaná směs se podrobí intenzivnímu mechanickému míšení, oddělí se vodní fáze a do získahé směsi se postupně přidává další kal v takovém množství, aby konečný aglomerát obsahoval 5 až 20 % hmot, oleje vztaženo na množství uhlí, vyznačující se tím, že se

VYNÁLEZU v prvním kroku přidává 45 až 200 % hmot, minerálního oleje vztaženo na množství uhlí obsaženého ve zpracovaném kalu к získání emulze vody v oleji, jež má pastovitou konzistenci.
2. Způsob ipodle bodu 1, vyznačující se tím, že se jako minerální olej používají pyrolýzní nebo topný olej nebo jejich směs.