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; PL256994A1; PL146251B1; CS966785A2; HUT38962A; HU201111B; CN85109686A

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. _(57)! Oil, preferably fuel oil or pyrolysis oil, or a mixture thereof, is added to the brown coal sludge containing alkaline silicates. The sludge-oil mixture obtained is subjected to intensive mechanical mixing, the aqueous phases are separated, and further sludge is added gradually to the mixture so that the final agglomerate contains 5 to 20% by weight of oil, based on the amount of coal. In the first step, 45 to 200% by weight of mineral oil, based on the amount of coal contained in the treated sludge, is added to obtain a water-in-oil emulsion having a pasty consistency. _

CS 264 270 B2CS 264 270 B2

Vynález se týká způsobu zpracování kalů jemně zrnitého hnědého uhlí s vysokým obsahem popele.The invention relates to a process for the treatment of sludges of fine-grained brown coal with a high ash content.

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.The conversion of inferior quality coal or by-products obtained in the treatment of coal into a suitable fuel is an important problem to be addressed today. Given the rise in fuel prices, the use of so-called tailings has become economical. The fact that the tailings are aqueous suspensions, generally containing 20 to 70% by weight of a solid substance, makes solving the problem difficult in most cases. The main task is to remove as much water as possible. The water content of the slurry can be reduced to 10 to 20 percent by weight by vacuum filtration.

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).In most cases, the tailings grain size range permits neither filtration nor enrichment procedures. Therefore, if the tailings grain is in the range of 100 to 200 m, the separation is carried out in a cyclone. More recently, so-called 'spherical agglomeration techniques', which are based on the same principle as the oil sands oil technology, see W. Cherwinski, 'Sleaner coal - NRC pesits the way' Dimension 1979 (2).

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.The oil agglomeration technique described in the patent literature is mainly directed to the treatment of coal sludge. In this method, the oil component of suitable quality and quantity forms a film on the surface of the black-coal grains in the sludge, and so the grains are held to larger particles by capillary force and surface tension. Agglomeration is determined by technological parameters such as mixing speed, length, etc. This procedure allows the separation of large coal components from inorganic materials that are wetted by oil, simple filtration or flotation.

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.Patent Sp. st. No. 4,126,428 also deals with the treatment of hard coal sludge. This process divides the coal sludge into two fractions. In the first step, the fraction containing the smaller particles is mixed with the oil and then, after separation, added to the fraction containing the larger particles which has been previously dewatered. The water content of the agglomerate can be up to 30 percent by weight, after mixing, so it must then be dried.

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.According to the method described in Sp. st. No. 4,234,320, two binders may be used in two separate steps, one at a lower temperature and the other at a higher temperature.

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.An interesting solution is described in Japanese Patent Application No. 58,149,996, where low ash coal, wetted with black pitch, is used as a collecting agent.

Podle japonské patentové přihlášky číslo 58 142 984 se používá různých směsných polymerů jako selekčních vločkovacích činidel.According to Japanese Patent Application No. 58,142,984 various blended polymers are used as selective flocculants.

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.Relatively few documents relate to the processing of lignite by agglomeration technology. Although this solution is used, it is only intended to reduce water content. E.g. in Japanese Pat. No. 57 180 694 the oil treatment method is used only to reduce the water content.

Protože cena paliv značně vzrostla, stalo se zpracovávání kalů hnědého uhlí nízké kalori-cké hodnoty a vedlejších produktů, získaných úpravou uhlí taktéž důležitým úkolem.Since the price of fuels has risen considerably, the processing of low-calorie brown coal sludges and by-products obtained from coal treatment has also become an important task.

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.We have therefore focused our efforts on creating a method that enables the · economical processing of coal sludge. Compared with the prior art, the process according to the invention is novel in that it uses so-called inverted agglomerations consisting in forming an oil emulsion with a relatively low coal content, which is gradually enriched by the further addition of coal. The prior art processes start from a concentrated oil paste with a high coal content and a low oil content which increases during further oil treatment.

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).Further, the treatment method according to the invention is novel in that it can be used to treat both brown and black coal sludges, whereas according to the prior art only black coal can be treated (U.S. Pat. No. 4,353,989). ).

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.The process according to the invention consists in adding to the gangue sludge which has been prepared for dewatering and treatment by agglomeration technology and free of grain size less than 5 m, agglomeration oil, preferably heating or pyrolisms. In the first step of the multistage process, at min. 20 ^C C prepares emulsions of coal sludge, water and oil with a high oil content, i.e. at a concentration of at least 45% by weight, oil based on the total weight of the emulsion and 5 to 20% by weight, based on the weight of the final agglomerate.

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.This emulsion is continuously or fractionally separated from the tailings so as to result in an agglomerate of particles larger than 0.5 mm, which is optionally dewatered at the end of the process. The tailings so separated are concentrated by means of polyelectrolite and the water obtained in the settling tank is preferably fed to the coal pre-treatment system. For heating and finely scattering, a steam stream can be advantageously used, and an aminoacrylate derivative can also be used as the polyelectrolyte.

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.This method can also be used to treat hard coal sludges with an average grain size of less than 100 μΐη and containing at least 40% by weight, grain size smaller than 70 meters.

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.The mechanical and heating technological properties of the resulting product can be broadly influenced by the choice of the type of oil and additives. Using our method, an oil and coal slurry may be prepared which is suitable as a substitute for fuel oil or an oil and coal agglomerate that is used as a solid fuel. Practically the same technology can be used with the same equipment.

V důsledku využití aglomerační technologie lze dosáhnout pozoruhodného- snížení •obsahu síry, zpracovávají-li se druhy uhlí s vysokým obsahem pyritu.As a result of the use of sintering technology, a remarkable reduction in • the sulfur content can be achieved when coal types with a high pyrite content are processed.

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.According to our method, coal sludge containing about 25 wt.% Solids, with a solids ash content of 20 to 70 wt.%, Is fed from the homogenization tank to a continuously operating mixing reactor. The oil is added to the coal sludge in an oil to coal weight ratio of between 1: 1 and 1: 2. The 1: 1 ratio corresponds to 45% by weight of the oil in the emulsion.

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.It must be ensured that the oil content of the final product is 5 to 20% by weight, in the case of a solid agglomerate, after the further addition of the coal slurry. Under these conditions, during the ongoing selective inversion agglomeration caused by agitation, an emulsion of coal, oil and water in the form of a paste is formed, which separates from the tailings which remain in the aqueous phase. A further portion of the coal coal to be treated is added to the coal, oil and water emulsion thus obtained, and then the separation process is repeated.

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.In the mixing reactor, the desired final ratio of carbon to oil content and that of oil content at a concentration of 5 to 20% by weight are provided. Only a single mixing reactor or even a whole cascade reactor system can be used. In the examples described below, a cascade reactor system was used, which is more preferred. In the case of a single mixing reactor, the separated emulsion would have to be recycled, which is not necessary for the cascade system.

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.After the first step, different specific weights of the individual components are used in the separation. After the second and subsequent steps, the agglomerate undergoes separation by means of special filters which can be easily cleaned again. The tailings coming from the filter may still contain an agglomerate of oil and fine-grained coal in an amount that is suitable for separation, i.e. if there is more than 5% by weight of the solids in the agglomerate with a grain size of 500 m. This agglomerate separation can be practically performed in a flotation foam chamber. Otherwise, the recovered trunk tailings are mixed and then treated with polyelectrolite in a settling tank and the tailings containing 50% by weight of water is filtered. Water containing a small amount of solids from the settling tank is used in the first technological step.

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.The invention is illustrated by the following examples in which fluids containing solids consisting of small particles, such as sludge, are called suspensions. By emulsion is meant the separation of one fluid from another fluid, such as the separation of oil in water. If all three components, ie coal, water and oil are together so that the coal particles are suspended in the water-oil emulsion, then this system is called paste.

Claims

Example 1

The coal sludge containing 250 g of solids per liter and non-combustible solids of this solid at 50% by mass is heated to 40 DEG C. and fed to the first agglomeration reactor at a rate of 2 liters per minute. The oil required for agglomeration is also sprayed into the first reactor at a rate of 120 g per minute, using a steam stream. Accordingly, the proportion of oil is 48% by weight, based on coal. In this special case, light fuel oil having a sulfur content of less than 2% by weight, designated as F60 / 130, having a viscosity of:

at 45 ° C: 750.10 ^ó m ² / s, at 50 ^° C: 520. l-Ο ⁶ m ² / s, at 60 ° C: 260.10 ~ ⁶ m ² / s, at 70 ° C: 14Ό. 10 ^-6 m ² / s, at 80 ° C: 80-. 10 ^-6 m ² / s, at 90 50-. 10 ⁶ m ² / s at 100 ^Q C: 34.10 - ⁶ m ² / s.

The mixture of coal sludge and oil is heated to 40 ° C and then mechanically stirred for about 5 minutes while the temperature rises to about 50 ^° C. The emulsion after exit from the first reactor is cooled below the freezing point, i.e. 35 ^° C. to 40 ° C by adding cold water and fed to a separator where it is separated according to the specific weight of the individual fractions. The specific gravity of the oil paste (coal, oil and water slurry), containing air bubbles produced by mixing, is lower than the specific gravity of the tailings so as to form a floating layer. The separated carbon, oil and water slurry is fed to the 2nd reactor and new coal k-al is added at a rate of 2 liters per minute.

The aforementioned agglomeration and separation was repeated and the suspension of coal, oil and water, ie. Paste, separated in the separator is transferred into another reactor aglomeračního- to which is simultaneous supplied a new coal slurry, heated to 40 ^C 'C at a rate of 2 liters per minute. The product of the treatment is an agglomerate of coal, water and oil having a low tailings content of less than 20% by weight. in a solid state which can be separated from the tailings by coarse mechanical filtration.

The coarse mechanical filtration is carried out by means of a filter having a mesh size of 0.5 mm 5% by weight, of the agglomerate, passing through another filter having a mesh size of 0.35 mm, since the grain size of this fraction is smaller than the mesh size of the filter mesh. This fraction can be obtained by foam flotation. The agglomerates thus obtained are mixed and the water contained is removed on a vibrating conveyor.

Polyelectrolite, which is an aninocrylate derivative (praestol), is added to the tailings in the separators as a flocculating agent and fed to a settling tank where the tailings are concentrated. The tailings containing about 50% by weight of water are fed to the filter. Water almost completely free of solid components is fed to the coal washer.

Quantity conditions and results for the given example example:

The amount of agglomerate formed is 850 grams / minute, the amount of water in the agglomerate in a concentration by weight is 8%, the solids content of the agglomerate is 79% by weight, the oil content in the agglomerate is 13%.

The amount of tailings formed is 14'50 g per minute, the tailings water content is 50% by weight, the tailings oil dried at 106 ° C for 24 hours is 2.9% by weight, the tailings coal content is 7% %, And the non-combustible tailings are 85% by weight.

Example 2

The same technology was used as in Example 1 except that the non-combustible brown coal sludge used as the base material was 65 wt% and contained a fine-grained tailings with a grain size below 5 m, making it impossible to agglomerate the process. The fine-grained tailings were separated between the storage tank and the reactor to allow coal sludge agglomeration. Thus, the content of non-combustible coal sludge entering the reactor dropped to 5 ' 5 wt%. The proportion of oil based on the coal content of the sludge is accordingly

53.3 wt.

As in Example 1, fresh sludge was added twice more to the paste thus obtained to obtain the following results:

The amount of agglomerate formed is 750 grams / minute, the amount of water in the agglomerate is 7% by weight, the solids content of the agglomerate is 79% by weight, the oil content in the agglomerate is 14%, the non-combustible agglomerate residues 9%.

The amount of tailings formed is 1 540 g per minute, the tailings water content is 51% by weight, the tailings oil dried at 105 ° C is 2.9% by weight, the tailings coal content is 7.0% by weight, and the non-combustible tailings are 86.0% by weight.

Example 3

By settling, a slurry of coal and water containing 50% by weight of solid substance is obtained. Since the sludge of Example 1 was used, the coal content was 25% by weight. This thickened slurry is fed to the first reactor at a feed rate of 5 L / min. and at the same time the oil at a rate of 2.4 kg / min. This produces a 1: 1.93 coal: oil weight ratio.

On the attached separator, a paste is separated from the tailings water phase, which is fed to a second reactor by means of a pump. It is further supplied to this second reactor. at 5 rpm. a fresh slurry of water and coal having a solids content of 50% by weight; The pasty product exiting the second reactor is further dewatered by compression.

This product contains 44% by weight, oil, 44% by weight, coal and 12% by weight, water and can be used as a substitute for fuel oil. The suspension is stable for three months at 80 ° C. It can be further processed into an agglomerate as described below.

The slurry is fed to another downstream reactor where it is contacted with another slurry of coal and water containing 50 wt% coal at a feed rate of 10 L / min. The resulting agglomerate is heavier than water due to the increasing proportion of coal and is therefore separated from the liquid phase by foam flotation. The agglomerate has an oil content of about 20% by weight since some of the oil is absorbed by the tailings.

SUBJECT

1. A process for treating brown coal sludge containing alkaline silicates by adding oil to the sludge, subjecting the resulting mixture to intensive mechanical mixing, separating the aqueous phase, and gradually adding further sludge to the resulting mixture so that the final agglomerate contains 5 to 20% by weight of oil, based on the amount of coal, characterized in that it is present in an oil

OF THE INVENTION in the first step adds 45 to 200% by weight of mineral oil, based on the amount of coal contained in the treated sludge, to obtain a water-in-oil emulsion having a pasty consistency.

2. Method according to claim 1, characterized in that pyrolysis or fuel oil or a mixture thereof is used as mineral oil.