DE3145228A1 - Verfahren zum entfernen von asche aus kohle - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE . ' ■ ό I H- D /, Δ. Ο

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEI.-HO.PF FiBBl.NGHAUS FINCK

• MARIAHILFPLATZ 2&3, MÜNCHHN 9O POSTADRESSEiPOSTFAC^ 9SO1OC), D.SOÜO MÖNCHEN 95 '

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KARL LUDWIG SCHIFr- (1964-1070) DIPl. CHPM. DR ALEXANDER V. FÜNEH DIPl.. INO. PF.1ER STREHL

DIPl. CH'F.M. OH. UWSULA SeHOueL-ltf«·! .DIPL. INO. DIKTR« HEJHINGHAUS OR. INCi. IJirTCH. } INCK

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Verfahren zum Entfernen von Asche aus Kohle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen.von' · mineralischen Verunreinigungen aus Kohle, insbesondere von Asche aus Kohle. ' ··

Bei dem erfindungsgcmäßen Verfahren werden mineralische Verunreinigungen aus Kohle dadurch entfernt, dciß öl tröpfchen .in eine V7ässrige Aufschlämmung pulverisierter Kohle eingeführt werden, wodurch die Kohle, die lipophil ist, direkt an der Zwischenfläche der Öltföpfchen festgelegt wird. Unter Ausnutzung des Auftriebs der Öltropfchen schwimmt die Kohle, während die mineralischen Verunreinigungen,· welche hydrophil sind, in der wässrigen Aufschlä'mmung verbleiben.

Das Vorhandensein mineralischer Verunreinigungen, die im Folgenden als Asche bezeichnet werden, eingemischt in die Kohle ist universell der Fall und erweist sich als großer Nachteil bei der Verwendung der Kohle 1 Eine Trennung und Entfernung der Asche in der Kohle im Voraus ist unerläß- '.' lieh, da dadurch nicht nur die Maßnahmen erleichtert werden, um eine Umweltverschmutzung durch Entwicklung von Staub und Schwefeloxyden zu verhindern, sondern auch Korrosion, und Abrieb der Gerätschaften bei der Verbrennung verringert und die Stabilität der Verbrennung verbessert wird. Der

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Bereich der brauchbaren Kohlearten, obwohl er bei der vorliegenden Situation abhängig von den Verunreinigungen be-.grenzt ist, läßt sich durch ein vorheriges Entfernen der Verunreinigungen stark erweitern. Das Entfernen der. Asche vor dem Transport ist ebenfalls hinsichtlich der Verringerung der Transportkosten vorteilhaft. Unter diesen Gesichtspunkten hat man es'als wesentlich bei unterschiedlichen Anwendungen der Kohle angesehen, die Verunreinigungen in Form von Asche aus der Kohle im Voraus abzutrennen und ;zu entfernen, wofür in jüngster Zeit eine Vielzahl Von Verfahren zum Entfernen der Asche bekannt wurden·.

Zu diesen Verfahren gehört das Entfernen von Asche aus der Kohle mit physikalischen Behandlungen, bei denen die beim "15 Zerkleinern der Kohle separarierte Asche dadurch entfernt . wird, daß.der Unterschied der physikalischen Eigenschaften zwischen Asche und Kohle genützt wird, beispielsweise die Dichte, Oberflächeneigenschaften oder elektromagnetische .Eigenschaften. Weiterhin Werden chemische Behandlungen zum 20. Extrahieren.der Asche durch Einwirkung von Säuren, Laugen oder anderen Reagentien verwendet.

Die chemischen Behandlungen, bei denen das primäre Ziel die Entfernung de's Schwefels ist, führen nicht zu einer ausreichenden Entfernung der Asche, da die verwendeten Reagentien vergleichsweise inaktiv gegenüber Silikatmineralien sind, welche die Hauptbestandteile der Asche in der Kohle sind.

Bei den physikalischen Behandlungen werden die Ascheteilchen entfernb,■die unabhängig von den Kohleteilchen sind. Die Kohle hat gewöhnlich 10 bis 30 Gew:-% Asche, deren Teilchengröße und Dispersionszustand in der Rohkohle sich abhängig von der Art der Kohle ändert. Obwohl die Asche manchmal hich.f gleichf örmig. in Form von Schichten oder Flecken als Teilchen mit einer Größe von Hunderten μ oder, als Teilchenagglomerate mit mehreren μ Teilchengröße verteilt sind, ist die Asche im allgemeinen jedoch gleichförmig in Form

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feiner Teilchen mit mehreren μ bis zu einem Mehrfachen von. 20 μ' oder mehr .verteilt. Dementsprechend wird die Sex>ariorung der Asche umso leichter, je feiner die Kohle gemahlen wird. Es ist deshalb erwünscht, die Kohle·so fein zu mahlen, daß sie mehrere μ oder weniger hat, was jedoch- unpraktischist, da die Mahlkosten zu hoch werden, pie üblichen Teilchengrößen yon gemahlener Kohle sind etliche μ. In pulverisierter Kohle für Verbrennungszwecke haben beispielsweise 70 bis 80 Gew.-% der Kohle eine Größe von 70 μ oder weniger. Auf jeden Fall ist es zur Reduzierung des Aschengehalts auf ein vernünftiges Maß erforderlich, die Kohle, auf eine Teilchengröße von wenigstens 20 μ zu mahlen.

Zu den einfachen Verfahren zum Entfernen von Asche selektiv" aus derart pulverisierter Kohle gehören -die Zyklonseparierung und die künstliche Separierung bzw. Ausspülung,, bei denen die Dichtedifferenz ausgenutzt wird. Diese die Dichteunterschiede benutzenden Verfahren haben jedoch den Nachteil, · daß die Separierung der Asche schwierig ist-, obwohl Kohle und ihre Asche unterschiedliche Dichten haben. Das Entfer-^: nen der Asche ist wegen der nicht gleichförmigen pulverisierten Teilchen und der breiten Teilchengrößenverteilung nicht zufriedenstellend.

Ein weiteres Verfahren zum Entfernen von Asche aus pulverisierter Kohle besteht in der ölagglomeration, wobei der Unterschied in den Oberflächeneigenschaften zwischen Asche und reiner Kohle ausgenutzt wird, d.h... die Tatsache, daß Kohle ursprüngliche eine organische Substanz ist und eine lipophile Natur hat, während Asche eigentlich eine anorganische Substanz ist und eine hydrophile Natur aufweist. Bei_diesem Verfahren wird öl als Bindemittel einer wässrigen Aufschlämmung aus pulverisierter Kohle zugesetzt. Die Mischung wird heftig gerührt, um Körner oder Pallets aus reiner Kohle und 5 öl zu bilden. Gleichzeitig läßt man die JVsehe im Wasser und gewinnt die Körnchen oder Kügelchen durch Separioruruj durch

Siebe. .

Das Olagglomerationsverfahren hat den Nachteil einer begrenzten Wirksamkeit hinsichtlich der Aschegewinnung, da Wasser, in welchem die Asche dispergiert ist,~in den Zwischenräumen zwischen den Kohlekörnern-enthalten ist und die Separierung dieser Asche schwierig ist. Die Wassermenge in den Zwischenräumen zwischen den Kohiekörriehen hängt von der- zugesetzten Ölmenge ab. Wenn: diese Menge

;i 0 größer ist, werden die Zwischenräume mit Öl gefüllt. Als folge davon kann der Aschengehalt in dor gewonnenen Kohle verringert werden. Jedoch ist diese Verringerung- nicht zufriedenstellend, da der Prozentsatz der entfernten Asche weniger als 10 bis 50% beträgt. Zieht man"in-Betracht, daß Kohle Asche in Mengen von"10 bis 50 Gew.-% enthält, was von. der Art der Kohle abhängt, kann mit einem Prozentsatz der entfernten Asche dieses'Ausmaßes das Ziel einer wirksamen Ausnutzung 'der Kohle und einer Verhinderung der Umweltverschmutzung nicht in angemessener Weise erreicht " 20 werden. . . ' ■ - ·'

Als weiteres Verfahren zum Entfernen von Asche aus pulverisierter. Kohle ist die Schaumflotätion bekannt." Bei diesem . Verfahren wird Luft in Form von Blasen durch eine wässrige Aufschlämmung·aus pulverisierter Kohle unter Rühren durchströmen 'gelassen, wodurch reine Kohleteilchen an- den^; Luftblasen haften bleiben, da ihre Oberfläche kaum, mit Wasser ' benetzbar ist. Die Ascheteilchen bleiben im Wasser unter Ausnutzung ihrer. Oberflächeneigenschaft, nämlich daß sie

30- vom Wasser leicht benetzt werden. Die an den Luftblasen haftenden' reinen Kohleteilchen schwimmen durch den Auftrieb " der Luftblasen zur Oberfläche der wässrigen Aufschlämmung, wo sie einen Schaum bilden und in Form von separierter reiner Kohle'gewonnen werden, wodurch Rohkohlenasche entfernt 5- wird. Bei dieser Schaumflotation wird das vorherige überziehen .der Kohletelichen- mit einem Öl zu dem Zweck ausge- ' führt, -die Haftung von Kohleteilchen an den Luftblasen zu '

verbessern.'In diesem Fall bieten 'die -.Affinität zwischen der Kohle und dem öl und die Affinität.zwischen-dem Öl und der Luft den Angelpunkt. Um die beiden Affinitäten zu' vergrößern, sind nicht nur die Wahl des Öls sondern auch die Einstellung der verschiedenen komplizierten Bedingungen.

nötig, wie der pH-Wert und die Temperatur·der Aufschlämmung, Zusatzstoffe, die Menge der zugef uhr fccin Luft und die Größe der Luftblasen. Außerdem sind die Ausbeute der Kohlerück-. - gewinnung und der Prozentsatz der entfernten Asche nicht ,immer zufriedenstellend,auch wenn solche komplizierte Bedingungen eingestellt werden. \

Da dieses Schaumflotationsverfahren unter, heftigem Rühren wie der beschriebene ölagglomerationsprozeß ausgeführt wird, wird die wässrige, Asche enthaltende Aufschlämmung zusammen mit den schwimmenden Kohleteilchen geführt, wodurch der Prozentsatz der Ascheentfernung·verringert wird.

Obwohl bei dem Schaumflotationsverfahren im allgemeinen bevorzugt wird, daß die pulverisierte Kohle geringere Teilchengrößen hat,um einen höheren Prozentsatz der Ascheentfernung zu erreichen, neigt die Asche zur.Mitnahme durch die Luftblasen und bildet einen Schaum auf der Aufschlämmungsphase, wenn die Teilchengröße der pulverisierten Kohle" zu'klein ist. ■ .

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren zum Entfernen von Asche aus Kohle zu schaffen, bei welchem die vorstehend erwähnten Naehteile der herkömmlichen Prozesse vermieden werden und welches ein wirksames Entfernen -von Asche und die Gewin- · nung reiner Kohle aus der wässrigen Aufschlämmung von pulverisierter Kohle gewährleistet. · .

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Entfernen von Asche aus Kohle gelöst, bei welchem die Rohkohle zu feinen

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Teilchen gemahlen wird> die- äanx^-an Wasser unter-,Bildung einer wässrigen AufsOh3-äinmung:'-Hisper'giert_.;Werden._:.In die Auf schlämmüng" werden öitröpfehen eingefüiirt,, um .-die, reine Kohle an den "auf s_te"igfehdert"--öl'tröp£'chen- terf ten.-,und jzusammen 5' damit aufschwimmen' zu^aes.SiiV¹'>w:ödurchvd-ie:. reine Kohle .in der ■' ölphäse konzentriert' wortfdV "die. sich ^über-_; der ..Auf schläm mung bildetV und -dort gewönnen*, "wird,;.-während g-leichzeitig die Asche ■zü.rückble'ibt^uiid'-iHT Wasser

0 Bei- dem "erf indungsgefhSß'eh "'Verfahren wenden . somit .,-.Tropf chen eines Öls," we'iches^r:eine-iD»iGhte:hat>vdi.e,r.gerin,ger Ist als die des Wassers/ "xitf eine- wässrige Auf ,sc-hl^mmung von pulverisierter Kohle eingeführt, um die reinen Kohle'teilchen,"""die ilpophli sind/^Än^aen ölträpfßh&n:^^ anzuhängen und '15. um die KotllateilciTeTi- .'Unter- -KtisStützung .'des AuCtriebs der Öl tropf c¥en auf^schwimfäeh-· ^;2ü IJässen,.. :was .1-1% .Gegensatz zu dem herkömmli'chen^^ Scha-umi§l^tätiGins -«g'rfahren-. steht,·, bei welchem der Auf tr ieb'^der Luf-tiblasBrc-. ausgenutzt .wird,i..Jiährend ■bei dem herkömmlichen Schaumflotationsverfahren, dessen Kernpunkt in' ^;deri Affl'nftäten"^Tzwls0hen:-:l;e.to:l,e -und-Ql und . . .. zwischen' Öl und Euf 6-^:zu- süäfie'ni-isti; vdie -Einstellung ver-.schiedenef;.kompfizie'r^^ be

nötigt'.'das''eriandÜngsgeM^e'^erfahrehrvä die Affinität zw'isch'en ifonTe' unti'Olv"- so-;daß^sisited;i-e_::·Eiastellung

^dor Betriebsbedih'guhgfenm^ erfordert das* "h^:erTcöinm^cl*I^h&-Scifaümf l-öfcäition^v&rfahreii die vorherige Beschichturtg- der Köhleteilchen mit .öl _r- was bei der Erfindung, nicht nötig- ist; "Im. Gegensatz zur Jierkömmlicheri öiagglömeXatton und -_:zu den- Schäumf.lötation.sverfahren .wird bei der Erfindung ein starkes Rühren nicht erforderlich, was nicht nur in einer-Vereinfachung der Vorrichtung sondern auch in einer Reduzierung "der Betriebskosten resultiert . und geringere Aschemengen ergibt, die zusammen mit reiner Kohle aufschwimmen;. \ ^;s ·;- -^r- ■ ,:- ν.-.-: '·..'-■:

Da 'bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die .Kohle teilchen

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an der Oberfläche der öltröpfchen hängen., vereinigen sich die Kohleteilchen in der wässrigen Aufschlämmung nicht miteinander, so daß außer dem Halten des Oberflächenwassers . der Kohleteilchen keine Erscheinung derart eintritt, daß Asche enthaltendes Wasser in den Zwischenräumen·zwischen den Kohleteilchen gehalten wird.'Das gehaltene Oberflächenwasser trennt sich allmählich bei der Aggregation der Kohleteilchen 'aufgrund 'des Bindeeffekts des Öls, wenn man die Aufschlämmung der gewonnen Kohle in öl eine kurze Zeit ste-1-0 hen läßt. Diese Aggregation der Köhleteilchen und die Trennung des Wassers werden durch Rühren begünstigt, so daß in der Praxis bevorzugt schwach gerührt wird.

Das erfindungsgemäß benutzte öl ist vorzugsweise wasser- ^;unlöslich und leichter als Wasser. UnT den ölyerbräueh zu' verringern, wird das Öl wiedergewonnen. Dabei wird das öl, in dem die Kohle konzentriert worden is;t, durch Erhitzung oder unter reduziertem Druck verdampft.

Erfindungsgemäß werden somit öltröpfchen in eine wässrige Aufschlämmung von pulverisierter Kohle eingeführt, um die reine, lipophile Kohle direkt an der öltropfenoberflache anzuhängen -und unter Ausnutzung des Auftriebs der Öltröpfchen aufschwimmen zu lassen, während.die hydrophile Asche in dem wässrigen Medium verbleibt, wodurch die Asche wirksam aus der Kohle entfernt werden kann. Wenn ein Gas, wie Luft,■zusammen mit den öltröpfchen eingeführt wird, steigert sich die Gewinnung behandelter Kohle zum Entfernen der Asche, da das Gas den Auftrieb der öltröpfchen erhöht.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig, 1 -..- schematisch den-Gesamtaufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum .Entfernen

von Asche aus Kohle,

Fig. 2 in einem Diagramm die Beziehung .zwischen dem

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Aschengehalt in pulverisierten Kohleteilchen bzw. zwischen dem kohlehaltigen: Aschengehalt 'und den Teilchengrößen der pulverisierten ' Kohle, ..

Fig. 3" ■ . eine Modifizierung der Trennkolonne von Fig. und ".-:"- - ' ..--■..

Fig. 4 in einem Diagramm das Ausmaß der Reduzierung ' " des Aschegehalts in - wiedergewonnener oder veredelter Kohle, wenn das erfindungsgemäße Ver-. fahren auf verschiedene Arten von Kohle angewendet wird.

Die in dem Fließbild von Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zur ϋμΓοΙιίΰηπτ^ des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entfernen von Äsche aus Kohle kann grob in einen Kohlemahlabschnitt, einen"Abschnitt-zum Separieren der reinen Kohle von der Asche durch ölflotation und. in einen ölgewinnungsabschnitt unterteilt werden. ■""■■-.■":..

Wie aus Fig."1 zu ersehen ist, wird die grobe brockenförmige . Kohle A .in einen Trichter 1 und... von dort in eine Mahleinrichtung 2 geführt. In den Kohlebrocken enthaltene Ascheteilchen-haben eine geringe Größe, meistens einen Durchmesser von 1 mm öder weniger. Durch Mahlen der Kohlebrocken A zu feinen Teilchen in der Mahleinrichtung 2 kann ein Teil der " Ascheteilchen, die größer als die pulverisierten Kohleteilchen sind, daraus separiert werden. Die Aschetelichen, · deren-Größe vergleichbar, mit der der Kohleteilchen oder kleiner ist, verbleiben in der Kohlefraktion.

Das Diagramm von Fig. 2 resultiert aus Messungen des.jewei- -" ligen-Aschengehalts in Gewichtsprozent, der. in» den Kohle'S 5 fraktionen verbleibt, nachdem die gemahlene Kohle einer Klassierung und die klassierten Teil-chengruppen getrennt .einer Schwermediumseparierung unterworfen wurden, um rela-

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tiv große Ascheteiichen zu entfernen. .In Flg.'2 sind auf der Abszisse die Teilchengröße μ einer jeden_:klassierten Kohlefraktion aufgetragen, während auf der Ordinate der Aschengehalt in Gewichtsprozent aufgetragen ist, der in joder klassierten Kohlefraktion verbleibt. Die Kurve D zeigt die Änderung des Aschengehalts in Gewichtsprozent, der in.der Kohiefraktion bei sich ändernder Teilchengröße.der Kohlefraktion verbleibt. Die gestrichelte Linie E zeigt die Gesamtmenge der Asche in der verwendeten Rohkohle. Aus Fig. 2 wird ersichtlich, daß der in der Kohlefraktion verblei-,bende Äschegehalfc abnimmt, wenn die Kohlebrocken feiner gemahlen werden.

Man mahlt deshalb die Rohkohlebrocken in der Mahleinrichtung 2 von Fig. 1 soweit wie möglich, beispielsweise auf eine '

maximale Teilchengröße von 100 μ oder weniger, vorzugsweise' • -.auf 70 μ oder weniger. Die bevorzugte mittlere Teilchengröße beträgt 30 bis 40 μ. · ·

Die in der Mahleinrichtung 2 feingemahlene Kohle ..wird in einen Mischer 3 geführt, dem Wasser aus einem Eindicker. 4 zugeführt wird. In dem Mischer 3 wird durch Mischen der feingemahlenen Kohle mit Wasser eine wässrige Aufschlämmung hergestellt. Die wässrige Aufschlämmung wird einer ' Trennkolonne 5 zugeführt, der öl aus einem Öltank 1.0 auf der Unterseite über eine öl zuführung spumpe 11 zugeführt. " wird. Das auf der Unterseite in die Trennkolonne injizierte öl steigt im Inneren der Kolonne· in Form von Tröpfchen nach oben, wobei die Kohleteilchen, welche lipophil sind', vor-· zugsweise hängenbleiben und sich in der Kolonne nach oben zusammen mit den öl tröpfchen bewegen'. Im Gegensatz dazu bleibt die Asche, welche hydrophil ist, in der wässrigen Aufschlämmung und haftet nicht an den öltröpfchen. Somit können die Kohlefraktion und die Aschefraktion der Rohkohle separiert werden.

Der Oberflächenbereich des Öls in der Trennkolonne 5 wird

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so groß wie möglich gehalten, .da an dieser Oberfläche die f einverteilte'.-Kohle in der:-.Trennkolonne 5 angehängt werden muß. Die öltröpfchengröße wird also vorzugsweise auf ein Minimum reduziert,-wobei ein.günstiger Bereich von 0,1 bis 7 mm geht. Um feindispergierte· Öltröpfchen zu erhalten, • wird das Öl .durch eine Düse mit kleinem Durchmesser eingedüst.

Mit dieser Einrichtung allein besteht jedoch eine Beschränkung, so daß der Teil der Aufschlämmung in der Nähe der Einlaßöffnung auf der Unterseite der Trennkolonne 5 mit einem Rührer 12' schwach gerührt wird, um weitere feine öltröpf chen zu erzeugen. Auf diese Weise werden Kohleteilchen in der ölphase konzentriert, die sich über der Aufschläm- -mungsphase in der Trennkolonne 5 bildet.

Die Mischung aus Kohle und öl, die zur Oberseite der Trennkolonne 5 schwimmt, wird fortlaufend einem Waschbehälter 6 zugeführt, in welchem etwa anhaftende Asche entfernt wird.

Das Gemisch-aus Kohle und Öl wird, .wenn es von der anhaftenden Asche befreit ist, durch ein Filter 7 in Kohle und ' Öl separiert. Die Kohle wird weiter zu. einem Trockner 8 geführt, wo restliches Öl und Wasser durch Erhitzen oder. Druckreduζierung entfernt werden..Das öl und das Wasser, die in dem Filter 7 und dem Trockner 8 abgetrennt worden sind, werden zu einem Behälter 9 geführt und wiedergewonnen. Das Öl und das Wasser, die in dem Waschbehälter 6 abgetrennt worden sind, werden ebenfalls zum Behälter 9 geführt und wiedergewonnen.-Das. öl und das Wasser., die in den Behälter .30 9 "geführt worden sind, werden darin separiert. Das separierte öl wird^: über den Öltank 10 und die. Ölzuführungspurape 11 zur -Trennkolonne 5 umgewälzt. Das separierte Wasser wird durch den Eindicker 4 und den Mischer 3 zur Trennkolonne 5. umgewälzt. Somit werden sowohl' das öl als auch das Wasser wiederverwendet.: .

Da die· Kohleteilchen an den Ö!tröpfchen in der Vorrichtung

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zum Entfernen der Asche aus Kohle nach Fig» 1 hängen, wird eine relativ große ö!menge, obwohl dies von der ölteilchengröße abhängt, zur Vergrößerung der Ausbeute an Kohle eingeführt. Wenn öltröpfchen mit einem Durchmesser von 0,5 mm eingeführt werden, beträgt die erforderliche Glmenge gewöhnlich das 5-bis 10-Fache,der Menge an-reiner Kohle, obwohl dies von der Art der Kohle abhängt. Dies führt jedoch zu keinen Problemen, da das (31 bei dem Verfahren eine einfache Mischung mit Kohle' bildet und somit leicht daraus für die Wiederverwendung in dem Zustand separiert werden kann, in welchem es keine Kohle enthält. In der Vor-, richtung zum Entfernen von Asche aus Kohle nach Fig. 1 verwendbare Öle sind öle, die wasserunlöslich und leichter als Wasser sind, .sowie eine Affinität zu Kohle haben, bei- '

•15 spielsweise Benzin, Kerosin, Leichtöl, Schweröl, Dieselöl, durch Kohlevergasung erzeugte Flüssigkeiten und Pflanzenöle. Bezüglich dieser öle besteht keine spezielle Begrenzung nach der Art des Öls. Von diesen Ölen kann entsprechend der Art der Kohle oder ihrer Verwendungszwecke ein geeignetes öl ausgewählt werden. Wenn beispielsweise die Kohle allein verwendet werden soll, benutzt man ein öl mit niedrigem Siedepunkt, wie Kerosin oder Leichtöl. Von der gereinigten mit.Öl gemischten Kohle wird dann das öl durch Erhitzen oder unter reduziertem Druck verdampft, so daß'die gereinigte Kohle-als solche gewonnen und gleichzeitig das öl gewonnen und wiederverwendet werden kann. Wenn die Kohle als Brennstoff verwendet werden soll, setzt man Schweröl ein. Der gereinigten, mit Schweröl vermischten Kohle kann auch weiteres Schweröl zugesetzt werden. Obwohl die Viskositäten der genannten Öle abhängig von ihrer Art unterschied- -lich sind, kann ein öl mit großer Viskosität, wie Schweröl, ebenfalls ohne Schwierigkeiten verwendet werden, da seine Viskosität durch Steigern der Temperatur der wässrigen Aufschlämmung verringert werden kann, so daß öltröpfehen in wirksamer Weise ausgebildet werden können.

Erfindungsgemäß kann auch ein Gas, beispielsweise Luft oder

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dergleichen, zusammen mit dein Öl in. die wässrige Aufschlämmung der pulverisierten Kohle eingeführt werden, um den Auftrieb des Öls zu .vergrößern. Beim Einführen von Luft zusammen mit dem Öl bilden sich Luftblasen, deren Grenzfläche mit Öl überzogen ist, d;h. es werden hohle Öltröpfcheh gebildet· Da die Aufschwimmgeschwindigkeit dieser hohlen Öltröpfchen, welche Kohleteilchen tragen,■größer ist als die gewöhnlicher öltröpfchen, die ebenfalls Kohleteilchen tragen, wird dadurch ein wirksameres Entfernen

1.0 der Asche von der Kohle erreicht. Die Luft für diese Zwecke wird nach dem Abströmen aus dem öltank 10 dem durch die Ölpumpe 11 unter Druck gesetzten öl zugeordnet und dann der ■ Unterseite der Trennkolonne 5 zugeführt, in diesem Fall ist . eine Installierung einer Luftabführleitung auf der Oberseihe der Trennkolonne 5 erforderlich. Das Einführen von Luft in die Unterseite der Trennkolonne 5 ist besonders wirksam, wenn Schweröl verwendet wird, dessen· Dichte in der Nähe'des Wassers liegt. '

Anhand von Beispielen wird die Erfindung weiter erläutert. Beispiel 1

Eine Kohle, die 37 Gew.-% Asche enthält, wird in einer Ku-■ · 25 gelmühle auf Teilchengrößen von nicht-mehr als 74 μ. ge-. ' mahlen und in Wasser dispergiert, so daß man eine wässrige Aufschlämmung erhält, die 10 Gew.-% Kohle enthält. Die mitt-

" lere Teilchengröße der pulverisierten Kohle beträgt etwa 40 μ.. Die wässrige Aufschlämmung, wird in eine Glaskolonne mit einem Innendurchmess von 200 mm auf eine Flüssigkeitstiefe von 70 eta eingeführt.· Während der untere Teil der Aufschlämmungssäule so vorsichtig gerührt wird, daß sich keine-Aufschlämmungsteilchen absetzten,.wird Kerosin in

• ' ,- den unteren Abschnitt der Glaskolonne- durch eine Düse mit einem Mongtinntrom von 40 ml/min eingedüst. Die Teilchengröße des eingedüsten Kerosins beträgt etwa 0,3 mm. Eine • Stunde nach Beginn des Eindüsens des Kerosins bildet sich

über der Aufschlämmungsschicht eine"Kprosinschicht, in dor Kohleteilchen konzentriert sind. Die in f.pockenartiger. Form im Kerosin angesammelte Kohlefraktion wird,durch ein Sieb zur GeXtfinnung von^überschüssigem Kerosin abgefiltert. Die in dem restlichen Kerosin verbleibende Kohlefraktion wird auf 110⁰C erhitzt, um das Kerosin zu verdampfen. Die Ergebnisse der. Gewichtsmessung der so erhaltenen Kohlefraktion und des Aschegehalts darin zeigen,, daß die Ausbeute an reiner Kohle eine Größe von 98% beträgt-und der Aschengehalt in der gewonnenen Kohle auf 8% reduziert ist«,

Beispiel 2 - . _· . "·■-"'

Verwendet wird eine Kohle, welche 14,5 Gew.-% Asche enthält, und ein Ä-Schweröl. Die Kohlekomponente wird nach der gleichen Aufschwimmethode wie bei Beispiel 1 gewonnen. Da ein vollständiges Entfernen des Schweröls aus der gewonnenen Kohle in diesem Fall schwierig ist, werden die Kohleausbeute und der Aschegehalt in der gewonnenen Kohle durch Filtern der Aufschlämmung nach dem Abschluß des Aufschwimmvorgangs bestimmt, um die'in der Aufschlämmung verbleibenden Feststoffe zu gewinnen. Der Trockengehalt dieser Feststoffe und der Aschengehalt darin werden gernes-· sen. Die Ausbeute an reiner Kohle beträgt 96%, der. Äschegehalt in der gewonnenen Kohle liegt bei 7; 2%.. ·

Beispiel 3

Es werden die gleichen Maßnahmen wie in Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch als Beispiel für ein extrahiertes j Pflanzenöl Sojabohnenöl verwendet wird. In diesem Fall be-

trägt die Ausbeute an reiner Kohle 97%, während der Asche-

j gehalt in der gewonnenen Kohle bei 6,8 Gew„-% liegt.

-A-

ί Beispiel 4 ' ·■■>; ..=;; - _; ...

Zusammen· mit einer Trennkolonne,. die schematisch in Fig. 3 gezeigt ist, wird ein Kerosin mit relativ niedrigem Siedepunkt verwendet. Die Trennkolonne ist "ein Glaszylinder mit einem Innendurchmesser von 200 mm und einer Höhe von 70 cm. An der Unterseite dieser Kolonne ist ein magnetischer Rotor 14 angeordnet, mit dem die Aufschlämmung in der Kolonne . . gerührt wird. .Die eingebrachte Auf.schlämmungsmenge beträgt 1.0". .100 -ml, die Konzentration: der-Kohle in der. Auf schlämmung

beträgt 10 Gew.-%". Es wird" südafrikanische Kohle verwendet, die auf eine Teilchengröße pulverisiert ist, die einen ■ Durchgang durch ein Sieb'mit einer lichten Maschenweite von 0,06 mm {250 'mesh) ermöglicht. Das Kerosin wird mit e.inem Mengenstrom von 4 ml /min von einem Öltank 10 über die j ' · ■ ölpumpe -11 in den unteren Abschnitt der Trennkolonne einge_s ' düst. Zum Antrieb des Magnetrotors 14 ist ein Motor 15 vorgesehen. Für die Gewinnung der'Kohlefraktion, die von den in der Tronriko\onHe 5aufsteigenden; Kerosintröpfchen eingefangen ist; 'ist ein Aufliähmebecken . 1 3. vorgesehen.

Die über die Aufschlammungsschicht aufgeschwommene Kohle-" fraktion wird eine Stünde: nach dem Beginn des Eindüsens des

Kerosins abgezogen und ge:trockne;t. Die. Ergebnisse der - 25 Bestimmung des Aschegehalts in der gewonnenen Kohle sind in Fig. 4 gezeigt·. Der Äschegehält wird ,von 40 Gew.-% in ' der Rohkohle auf 11 Gew.-% in der gewonnenen reinen Kohlefraktion reduziert, was einen Reduktionsprozentsatz von etwa 21% ergibt. Die Ausbeute an gereinigter Kohle ist j 30 in diesem Fall 98%. Diese Ergebnisse zeigen den hohen Wir-

. . kungsgrad des Verfahrens zum Entfernen von Asche aus Kohle.

• Wenn die Kohlefraktion, die über die Aufschlämmungsschicht

ϊ '. aufgeschwommen ist, mit Wasser gewaschen und getrocket

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j . 35- worden ist, 'beträgt der Aschegehalt in der gewonnenen Kohle f . ' . ·· 7 Gew.-%, d.h. "der Aschegehalt ist um etwa "67% verglichen

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mit der Rohkohle reduziert worden und y.war; durch die zusätzliche Behandlung des Waschens mit Wasser. Der Wirkungs-. grad bezüglich des Entfernens von Asche, kann also "dadurch, verbessert werden., daß die Mischung aus Kohle' und öl nach der Separierung in der Trennkolonne mit Wasser gewaschen

Beispiel, 5 - .- - ..\. " _ - --

Chinesische Kohle wird behandelt, um Asche unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 zu entfernen. Wie durch. G in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Aschegehält von 10 Gew.-¹S für die Rohkohle auf 6 Gew.-% für die gewonnene Kohle reduziert, d.h. um 40% verringert. Die Ausbeute der gereinig-· ten Kohle-beträgt 97%, * - '.

Beispiel 6. - . . ' . ■ ■

Zum Entfernen von Asche unter den. gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 wird japanische Kohle verwendet. Wie H in ' Fig- 4 zeigt, wird der Aschegehalt von 19 Gew.-% für die Rohkohle auf 7 Gew.-% für die gewonnene Kohle reduziert, d.h. es ergibt, sich eine Reduktion um etwa 63%. Die Ausbeute, an gereinigter Kohle beträgt 97%,· :

. Die vorstehenden. Beispiele, die unter Einsatz der Vorrich- ■ tung von Fig. 1 und 3 durchgeführt werden, zeigen, daß das Verfahren zum Entfernen von Asche aus Kohle- nach der Erfindung ein wirksames Entfernen der Asche ermöglicht, die in Form von feinen Teilchen in Kohlebrocken enthalten ist, sowie eine sehr hohe Ausbeute an gereinigter Kohle mittels recht einfacher Vorgänge ergibt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Wirkungsgrad bezüglich des Entfernens von Asche weiter dadurch verbessert werden, daß ein Dispergiermittel, beispielsweise Stärke oder Wasserglas, der wässrigen Aufschlämnung der pulver.!-

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sierten Kohle zugesetzt wird, vum<:die;rDisper&io.n, zu. beschleunigen. Das DIsperg'iei-mi-ttel·:.wirkt; so,_%daß die Abtren'-.nung der Köhleteilchen von den· AsGheteilehen beschleunigt wird, die innig in-die Kohlebrocken eingebunden sind, jedoch durch das Mahlen an--den Kohle teilchen:: nur·"-; noch,; i.aae -,gebunden sind, wodurch-TdieVerunreinigimg -der gewonnenen. Kohle mit die sen löse gebundenen Ascheteilchen .verhindert' wird.

Beispiel 7

Zur Durchführung- des - herk^örhiAl-ichen.; Öiaggloiae_;r.ationsprozesses ■ .wird Blair Athol Kohle ¹A mit einem'Maittl-eren^^Äschegehalt von • ' 8,2 Gew.-%, Viaxk Worth Kößle B-mitieinem mittleren Aschegehalt von..1279·" Sew-:-*^-'und Ermero :-KOhle C mit einem mittleren Äschegehait'vön T4^:;-1 "Gew^"-.% auf eine Teilchengröße . gemahlen, .bei der'die Teilchen so groß sind, "daß sie durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,06 mm (250 • mesh) hindurchgehen..'^;--Jeder"" pTaiv.axis.ier-te. Kohle wir.d. mit Wasser zür^Bildung einer- Auf schMr^unggemise^it.^. .welche i0 Gew.-% Kohle enthält. Der Aül-sch'lämmung wird. B-Schweröl in einer. Menge von etwa 25 Gew.-% der Kohle in der Aufschlämmung zugesetzt. Die Mischung wird mit hoher Geschwindigkeit bei etwa 1200 üpm zwei Stunden .lang gemischt. Der Aschegehalt in der in der ölphase kondensierten Kohle wird analysiert und der Prozentsatz der entfernten Asche aus dem Aschegehalt von dem Aschegehalt in der Rohkohle bestimmt. Man erhält folgende Resultate:

Prozentsatz der entfernten Asche

Blair Athol'Kohle A 27% .

Wark Worth Kohle B , 27%

Ermero Kohle 'C ■· · 30%.

Weiterhin wird Ermerokohle C auf Teilchengrößen gemahlen; .die einer lichten Maschenweite von 0,06 mm (250 mesh)

entsprechen, und mit Wasser zur Bildung einer Aufschläm-. ' mung vermascht, die 10 Gew.~% Kohle-enthält.

Mit dieser Aufschlämmung werden die folgenden vier Versuche unter Verwendung von Kerosin oder B-Schweröl .durchgeführt, wobei zusätzlich Luft odei" keine Luf feingedüst wird. ·

Versuch 1 : öl: Kerosin, keine Lufteindüsung . -

Versuch 2: öl; B-Schweröl, keine Lufteindüsung-

Versuch 3: öl: B—Schweröl, mit Lufteindüsung

Versuch 4: öl: Kerosin, mit Lufteindüsung

Bei diesen vier Versuchen wird eine Glastrennkolonne von . 27 mm Innendurchmesser und 500 mm Höhe verwendet, der Mengen strom der Ölzufuhr liegt bei 5,6 l/min'm². Bei den Versuchen 1 und 2 ist die Teilchengröße der öltröpfchen auf 2 bis 5 mm eingestellt.. Bei den Versuchen 3 und 4-beträgt der zusarnmen mit dem öl zugeführte Mengenstrgm der Luft 50 ^

Die bei diesen Versuchen erreichten -Prozentsätze an entfernter Asche sind: Versuch 1, 49%, Versuch 2, 33%, Versuch 3, '2.0 53% und Versuch 4, 58%. · ' ■.

Claims (1)

1. • '"Γ'ΑΤΓ-· NTAN V(ZALl E O I H- Q Z. L. ö

   SCHIFF y. FÜNER' STREHL SCHÜ.BEL-HOPF EBB)NOHAUS MNOK

   MARIAH11.FP1.ATZ 2 Ä 3, MÜNCHEN QO POSTADRESSE: POSTFACH S)S OI 60, D-8OOO MUNCHFN Or,

   . .- ■ - ΛΙ-SO PfrOl Ε'.ΊΙΟΝΛΓ. RiIPREBENTAIIVm

   " 'EJfe'l ORr THt." f.JJUOPEiAN t'ATtf.NT Cif'f IC:'> ,

   . .. . KARl. LUOWICl «.CJIIff- (1'1..,.1-Hl.-;!)

   " DIPi. CMIiM. DR. ALEXANt)FFI V. fÜWH - ' .' ' ' D)Pt. INO. PFiTt.« SIREHL

   " ■' · DIPL. CHtM. O'I. URSULA SCKOBEl-H(II-I-

   . . - DIPL. ING. OI"TEH I=HOINGHaIJS

   DR, INO. DIbUiR FINOK

   TgLEX H-0'li)65 AURO D

   MK AUROMARCPAT MiJNCHKN

   DEA-24045 Fi'/Rf

   Pa t e n't a π s ρ r üc he

   !..Verfahren zum Entfernen von Asche aus Kohle, dadurch" ge k e η η ζ e i ohne t, daß die Kohle auf feine "' Teilchengrößen gemahlen wird, daß die Kohle in Wasser zur Bildung einer wässrigen Aufschlämmung dinperyicrt: wird, und daß Öltröpfchen in die Aufschlämmung eingeführt werden, um reine Kohle an den aufsteigenden ÖltrÖpfchen haften und damit aufschwimmen zu lassen/ wodurch reine Kohle in der ölphase, die über der Aufschlämmung gebildet wird, konzentriert und gewonnen ■ wird, während Asche in dem Wasser verbleibt und konzentriert wird. ■ · . .

   2". Verfahren nach Anspruch \, dadurch g e k e η η ■?

   zeichne t,. daß die Kohle -auf eine maximale Teilchengröße von 100 μ oder weniger und "auf eine mittlere Teilchengröße von 30 bis 40 μ gemahleu wird. ·..■"■ · ■ . .

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß ein wasserunlösliches Öl verwendet wird, welches eine Dichte hat, die kleiner ist als die von Wasser»'

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ze i c-h-

   -01-

   ■i-

   η et, daß die Größe der Öltröpfchen 0,1 .bis 7 mm beträgt.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichne t, daß zusammen mit dem Öl Gas in die Aufschlämmung eingeführt wird, um hohle öltröpfchen durch Überziehen der Grenzfläche der Gasblasen .mit. öl zu bilden.

   Q 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl Schweröl und das Gas Luft ist. ■

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k -e η η - " zeichnet, daß das Gemisch aus reiner Kohle und .Öl, das über der Aufschlämmung aufschwimmt, zu einem Waschbehälter geführt und mit Wasser gewaschen wird, um die anhaftende Asche zu entfernen.

   8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die konzentrierte reine Kohle enthaltende Öl entweder.durch Erhitzen oder unter reduziertem Druck verdampft wird, um das Öl zu gewinnen und wieder zu verwenden.

   -02-