DE2134436A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Kohle - Google Patents

Description

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8501-71/Dr.u/so

U.S. Serial No. 53,508
Piled July 9, 1970

BIRD MACHINE COMPANY South Walpole, Massachusetts, V.St.A.

"Verfahren zur Aufbereitung von Kohle" Die vorliegende Erfindung betrifft das Aufbereiten von Kohle.

Bei den herkömmlichen Kohle-Aufbereitungsverfahren hinterlassen die üblichen mechanischen Trenn-Verfahren eine noch unaufbereitete Peinstfraktion, typischerweise mit Teilchen ä von 10 mesh (1,68 mm) und feiner. Die anschließend auf diese Peinstfraktion zur Herabsetzung ihres Aschengehaltes angewandten herkömmlichen Klassier-Verfahren führen zu einer Kohlenfraktion, welche durchschnittlich bis zu 65 oder sogar 75 % Feuchtigkeit enthält. Um diese Fraktion für einen Transport oder eine Verwendung entsprechend zu trocknen, war es notwendig gewesen, brauchbare Apparaturen zu entwickeln, beispielsweise zusammen angeordnete Vakuumfilter und Thermal-

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trockner. Trotz des offensichtlichen ökonomischen Nachteiles, der darin besteht, zur Wiedergewinnung dieser Kohle eine derartige Menge an Apparaten einzusetzen, sind die Nachteile einer völligen Beseitigung dieser Fraktion nahezu genau so groß, sei es, daß man sie im Sinne der aus dem Verwerfen dieser Kohle resultierenden Wasserverunreinigung betrachtet oder sei es, daß man die kostspielige Verfestigungseinrichtung ins Auge faßt, welche zur Umwandlung der feinen Stoffe zu einem verwendbaren festen Abfallprodukt erforderlich ist.

Zusätzlich schafft die Verwendung von Thermaltrocknern weitere Probleme. Die feinen Kohlenteilchen können nicht nur Brände in den Thermaltrocknern verursachen oder zum größten Teil verloren gehen, sondern es kann die heiße Kohle aus den Thermaltrocknern - es sei denn, daß sie einer zeitraubenden Kühlungsstufe unterworfen wird - "heiße Stellen" und daher Brände in den Vorratsbehältern, in welchen die aufbereiteten Kohlenfraktionen gesammelt werden, verursachen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein wirksames und ökonomisches Wiedergewinnungsverfahren der feinen Kohlenteilchen bei Kohlenaufbereitungsverfahren zu schaffen. Andere Ziele bestehen darin, die Neigung zu Bränden in Trocknern und Vorratsbehältern zu vermindern und das Stäuben während der Herstellung eines für Lagerung und Versand aus-

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reichend getrockneten Kohlegutes zu regeln, alles in einer wirksamen, einfachen und ökonomischen Weise.

Die Erfindung kennzeichnet ein Verfahren zur Umwandlung von Kohle mit einem Gehalt an Abfall zu einem brauchbaren Kohlenprodukt mit einem vorherbestimmten, maximalen Feuchtigkeitsgehalt, welches die Stufen der Abtrennung von Feuchtigkeit, der Abfall-enthaltenden Kohle in Fraktionen nach der Teilchengröße, einschließlich einer Feinstfraktion und einer oder mehreren größeren Fraktionen, der Entfernung des Abfalls zumindest aus den größeren Fraktionen, des Entwässerns der größeren Fraktion auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb des vorherbestimmten Maximums, und der mechanischen Entwässerung der Feinstfraktion in einer kontinuierlichen Zentrifuge, die so ausgelegt ist, daß sie einen Ausstoß von Feinstkohle sicherstellt, welche einen Feuchtigkeitsgehalt oberhalb des vorherbestimmten Maximums aufweist, das, wenn alle Fraktionen wieder vereinigt sind, für einen kombinierten Feuchtigkeitsgehalt innerhalb des vorherbestimmten Maximums I Vorsorge treffen wird, umfaßt.

Bei bevorzugten Ausführungsformen wird eine Feinstfraktion, bestehend im wesentlichen aus Teilchen von 10 mesh (1,68 mm) und feiner, in einer Siebzentrifuge (screen bowl centrifuge) entwässert; bei einem maximalen Feuchtigkeitsgehalt von 6% wird die Feinstfraktion bis zu etwa 13$ oder weniger, die

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größte Fraktion bis zu etwa 3% oder weniger und eine andere Fraktion, die zwischen der größten und der kleinsten Fraktion liegte bis zu etwa 8% oder darunter entwässert, wobei die beiden größeren Fraktionen in Vibrationszentrifugen (ocsillating centrifuges) entwässert werden.

Bei einer Ausführungsform wird vor dem Entwässern der Abfall aus der feinsten Fraktion in einer Flotationsvorrichtung entfernt und in einer anderen Ausführungsform ist die Feinstfraktion der Abgang aus einem Zyklon-Abscheider (vorzugsweise dort, wo die Teilchen in der Größenordnung von 200 mesh (0,074 mm) und größer sind).

In einer weiteren Ausführungsform wird die dazwischenliegende Fraktion thermisch in einem Thermaltrockner entwässert. Das Wiederveidnigen dieser thermisch entwässerten Fraktion mit der mechanisch entwässerten Feinstfraktion bewirkt eine Kühlung der thermisch entwässerten Kohle mit gleichzeitiger Verdampfung der Feuchtigkeit aus der Feinstfraktion.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile werden für den Fachmann durch Ausführungsbeispiele gemäß Erfindung an Hand von Zeichnungen zusammen mit der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

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Fig. 1 ein schematisches Fließschema eines die Erfindung verkörpernden, Kohlebehandlungsverfahrens; und

Fig. 2 einen Teil eines Fließschemas für ein anderes Kohlebehandlungsverfahren, welches diese Erfindung verkörpert, wobei dieser Teil als Ersatz für den in ähnlicher Weise von einer strichlierten Linie eingeschlossenen Teil des Verfahrens von Fig. 1 bestimmt ist, und wobei der Rest dieses Verfahrens ansonsten identisch mit demjenigen nach Fig. 1 ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird rohe Kohle, mit Teilchen von 1 1/4" (31,75 mm) und kleiner, mechanisch durch das Klassiersieb 12 von 3/8" (9,525 mm) in eine große Fraktion [1 1/4" χ 3/8" (31,75 mm χ 9,525 mm)] und eine kleinere Fraktion [etwa 30% Feststoffteilchen, maximale Partikelgröße etwa 3/8" (9,525 mm)] aufgetrennt. Die größere Fraktion wird zu einem mechanischen Trockner 14 geführt (z.B. einer Vibrationszentrifuge, wie sie in der US-Patentschrift 3 133 879 beschrieben ist), wodurch als Abstrom eine saubeie,entwässerte Fraktion (mit etwa 2 bis 3% Feuchtigkeit) für den Vorratsbehälter 16 (z.B. ein Eisenbahnwaggon) geschaffen wird. Die kleinere Fraktion wird zusammen mit dem Abgang aus dem Trockner 14 in einen mechanischen Reiniger 18 (z.B. Waschzyklone, Deister-Tafein, F.C.-Futter (F.C. jigs)) geführt, der im wesentlichen die größeren Abfall- oder Aschenteilchen, zumindest herunter bis auf unterhalb 28 mesh (0,59 mm)

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entfernt. Die gereinigte Kohlenfraktion aus dem Separator 18 wird auf ein anderes Klassier-Sieb 20 aufgegeben, welches eine Abtrennung bei 28 mesh (0,59 nun) bewirkt. Die größeren Teilchen, eine "mittlere Fraktion", 3/8" χ 28 mesh (9»525 mm χ 0,59 mm) werden in einen mechanischen Trockner 24 eingeführt (z.B. ebenso eine Vibrationszentrifuge wie der Trockner 14), wo sie zu einem Abgang von etwa 7 bis 8% Feuchtigkeit entwässert und in den Vorratsbehälter 16 transportiert wird. Der Ausgang aus dem Trockner 24 wird mit dem Ausgang aus dem Trockner 14 stromaufwärts des Reinigers 18 gemischt.

Die Feinstfraktion (28 mesh χ 0 (0,59 mm χ O)) aus dem Klassier-Sieb 20 wird in einen herkömmlichen Schaum-Flotationsapparat 30 geführt, in welchem die dichteren und glatteren Abfallteilchen (z.B. Asche) von den leichteren, gröberen Kohlenteilchen abgetrennt werden. Die reine Kohlenaufschlämmung aus den Flotationszellen hat typischerweise einen Feuchtigkeitsgehalt von 65 bis 75$ und wird in eine kontinuierliche Siebzentrifuge 34 geführt,(z.B. eine solche, wie sie in der US-Patentschrift 3 348 767 beschrieben ist), in welcher der Feuchtigkeitsgehalt ausreichend reduziert wird (z.B. herunter bis auf 12 bis 13%), um es der erhaltenen entwässerten Fraktion zu ermöglichen, direkt in einen Vorratsbehälter 16 geführt zu werden. Die Zentrifuge 3¹J hat zwei Abgänge, von denen derjenige aus dem unterhalb gelegenen Siebteil in den Flotationsapparat 30 zurückgeführt wird.

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Der Abfall aus dem Reiniger 18 wird zu dem Abfallentwässerungssieb 40 geführt und danach in den Abfallbehälter 42. Der Abgang aus dem Sieb 40 wird zusammen mit dem Abfall aus dem Schaum-Flotationsapparat 30 und dem Abgang aus dem stromaufwärts gelegenen, durchlöcherten Teil der Siebzentrifuge 34 zu einem Abfalleindicker 48 (z.B. ein solcher vom Typ einer Schwerkraft-Klärvorrichtung) gefördert, aus welchem der überlauf im Kreis (z.B. zur anfänglichen Benetzung der Kohle, etc.) geführt werden kann und der Ablauf wird in eine mechanische Entwässerungsvorrichtung 50 geleitet (z.B. eine kräftige Zentrifuge (bowl centrifuge) wie in der US-Patentschrift 3 228 593 beschrieben). Die aus der Entwässerungsvorrichtung 50 austretenden Feststoffe werden in den Abfallbehälter 42 geleitet, wohingegen der Ablauf in den Eindicker 48 im Kreis geführt wird.

Für manche Anwendungsbereiche, wo eine besonders trockene gereinigte Kohle verlangt wird, kann eine oder beide der gereinigten 3/8" χ 28 mesh (9,525 mm χ 0,59 mm) und 3/8" χ 1 1/4" (9,525 mm χ 31,75 mm)-Fraktionen, die aus den mechanischen Trocknern I¹J und 24 austreten, in einen Thermaltrockner 52 (eingezeichnet durch strichlierte Zuführungsleitungen) vor der Lagerung im Vorratsbehälter 16 geführt werden. Bei solchen Ausführungsformen kühlen die feinen, feuchten Kohlenteilchen aus der Zentrifuge 34 die thermisch getrocknete Kohle in ausreichendem Maße, um "heiße Stellen" oder Brände im Vorratsbehälter zu verhindern, während sie

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gleichzeitig durch die heiße Kohlenmasse aus dem Thermaltrockner weitergetrocknet werden. Darüber hinaus werden die feinen Teilchen, da sie nicht über den Thermaltrockner geführt werden, vollständig zurückgewonnen und zusätzlich wird die Arbeitsweise des Trockners nicht behindert. Ferner eliminiert die Feuchtigkeit der feinen Teilchen Staubprobleme in dem Vorratsbehälter.

Fig. 2 zeigt einen Hydrozykton-Reiniger 60 anstelle der Flotationsvorrichtung 30 der Fig. 1, der so geschaltet ist, daß er von dem Klassier-Sieb 20 Teilchen von 28 mesh χ Ο (0,59 mm χ 0) aufnimmt. Der Reiniger ist so konstruiert, daß er eine Trennung bei etwa 200 mesh (0,074 mm) durchführt und als Abgang Kohle von 28 χ 200 mesh (0,59 mm χ 0,074 mm) zusammen mit einem tolerierbaren niedrigen Gehalt an Ascheteilchen zur Siebzentrifuge 34 fördert. Der überschüssige überlauf oder der Ausgang aus dem Zyklon-Reiniger 60 wird in den Eindicker 48 geführt. Die Entwässerungswirkung der Siebzentrifuge 34 ist ausreichend, um den Abgang aus dem Zyklon-Reiniger 60 auf einen Gehalt zu vermindern, der für eine Zumischung mit den 1 1/4" χ 3/8" (31,75 mm χ 9,525 mm) und 3/8" χ 28 mesh (9,525 mm χ 0,59 mm)-Fraktionen zur Herstellung eines annehmbar niedrigen Feuchtigkeitsgehaltes in dem Produkt des Behälters 16 ausreichend ist.

Die Abtrennung in feinere und gröbere Fraktionen wird bei verschiedenen Kohlenaufarbeitungsverfahren bei verschiedenen

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Maschengrößen durchgeführt, und die Angabe von 28 mesh (0,59 mm) soll lediglich eine der Erläuterung dienende Zahl sein. Zum Beispiel können Teilchen bis zu etwa 10 mesh (1,68 mm) in FlotationszeIlen gehandhabt werden.

Im allgemeinen ist der Feuchtigkeitsgehalt des fertig hergestellten Kohlenproduktes im Vorratsbehälter nicht höher als etwa 6% und daher ist dieses für die meisten Verwendungszwecke geeignet. Diese niedrige Feuchtigkeit wird ohne thermische Trocknung durch Verwendung einer kontinuierlichen Zentrifuge für die Herabsetzung des Feuchtigkeitsgehaltes der Feinstfraktion auf einen ausreichend niedrigen Grad erhalten, dermaßen, daß bei der Rekombination dieser Fraktion mit den größeren Fraktionen der Gehalt der Gesamtmischung an Feuchtigkeit etwa 6% oder darunter beträgt. Zusätzlich kann, wie dies vorstehend beschrieben wurde, in dem Fall, wo ein Thermaltrockner für die mittiere und/oder größte Fraktion zur Anwendung gelangt, der Gesamtgehalt an Feuchtigkeit der Kohlenmischung, die in den Vorratsbehälter geführt wird, sogar noch weiter herabgesetzt werden.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Umwandlung von Kohle mit einem Gehalt an Abfall in ein verwendungsfähiges Kohleprodukt mit einem vorherbestimmten, maximalen Feuchtigkeitsgehalt, wobei das Verfahren die Stufen des Klassierens der feuchten, Abfall-enthaltenden Kohle in Fraktionen nach der Teilchengröße, einschließend

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eine Feinstfraktion und eine oder mehrere größere Fraktionen, das Entfernen des Abfalls zumindest aus den größeren Fraktionen, das Entwässern der größeren Fraktion auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb des vorherbestimmten Maximalgehaltes, und das mechanische Entwässern der Feinstfraktion in einer kontinuierlichen Zentrifuge umfaßt, die so ausgelegt ist, daß sie einen Ausstoß an Feinstkohle sicherstellt, die einen Feuchtigkeitsgehalt oberhalb des vorherbestimmten Maximums aufweist, welcher nach Vereinigung aller Fraktionen einen Gesamtfeuchtigkeitsgehalt innerhalb des vorherbestimmten Maximums unter Bildung des erwähnten Produktes sicherstellt.

Andere Ausführungsformen kann der Fachmann der vorliegenden Beschreibung entnehmen und sind im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche enthalten.

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2134A36 Patentansprüche

1. Verfahren zur Umwandlung von Abfall-enthaltender Kohle in ein verwendbares Kohlenprodukt mit einem vorherbestimmten Feuchtigkeitsgehalts dadurch gekennzeichnet, daß es die Verfahrensstufen des Klassierens der feuchten, Abfall-enthaltenden Kohle in Fraktionen nach der Partikelgröße, einschließlich einer Feinstfraktion und zu- <| mindest einer größeren Fraktion, das Entfernen des Abfalls zumindest aus der größeren Fraktion, das Entwässern der größeren Fraktion auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb des vorherbestimmten Feuchtigkeitsgehaltes und das mechanische Entwässern der Feinstfraktion in einer kontinuierlichen Zentrifuge vom Siebzentrifugen-Typ (screen bowl type), um einen Ausstoß an Feinstkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt oberhalb des vorherbestimmten Maximums sicherzustellen, was nach Rekombination aller Fraktionen zu einem Gesamtfeuchtig- λ keitsgehalt innerhalb des vorherbestimmten Maximums führt und das Wiedervereinigen der entwässerten Fraktionen zur Bildung des Produktes umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstfraktion im wesentlichen aus Teilchen von 10 mesh (1,68 mm) und feiner besteht.

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3. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß der vorherbestimmte Feuchtigkeitsgehalt höchstens etwa 6% beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzei ohne t, daß die feinste Kohlenfraktion zumindest auf etwa 13$ Feuchtigkeit entwässert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in zumindest zwei größere Fraktionen klassiert wird, von welchen die größte Fraktion auf einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens etwa 3% entwässert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Fraktion der vorerwähnten zwei größeren Fraktionen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens etwa 8% entwässert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Fraktion der erwähnten zwei größeren Fraktionen in einem Thermaltrockner thermisch entwässert wird, wobei die Wiedervereinigung der thermisch entwässerten Fraktion und der Feinstfraktion eine Abkühlung der thermisch entwässerten Kohle unter gleichzeitiger Verdampfung der Feuchtigkeit aus der Feinstfraktion bewirkt.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die Stufe der Abfallentfernung aus der Feinstfraktion in einer Plotationsvorrichtung umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktionen, welche größer als die Peinstfraktionen sind, jede in einer Vibrationszentrifuge (oscillating centrifuge) entwässert werden.

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