DE3439842A1

DE3439842A1 - Ausflockung von kohlenteilchen und kohlenschlamm

Info

Publication number: DE3439842A1
Application number: DE19843439842
Authority: DE
Inventors: Kay E. Broken Arrow Okla. Cawiezel
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1983-10-31
Filing date: 1984-10-31
Publication date: 1985-06-13
Also published as: CA1238431A; US4816166A; FR2554008B1; AU551314B2; FR2554008A1; DE3439842C2; GB2148938B; JPS60122011A; AU3365084A; GB2148938A; GB8427336D0

Description

Patentanwälte

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Dipl.-Ing. H.'W"ei-cxmän-n₅--£)ipl-;»-PhVs. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, * Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

H/By/Va

31.0Kt.198i»

8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820 MÖHLSTB.ASSE 22 TELEFON (089) 980352 TELEX 522621

TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN

THE DOW CHEMICAL COMPANY
2030 Dow Center, Abbott Road
Midland, Michigan 48640

V.St.A.

Ausflockung von Kohlenteilchen und Kohlenschlamm

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Reinigung von Kohlenschlämmen (coal liquors) oder Aufschlämmungen unter Anwendung wasserlöslicher Polymere.

Die Reinigung von Kohlenschläitimen ist ein wichtiger Aspekt für die Wirtschaftlichkeit beim Betrieb einer Kohlenerzeugungsanlage. Allgemein werden solche Anlagen auf Basis eines geschlossenen Systems betrieben, indem das Wasser, das verwendet wird um die rohe Kohle zu waschen, recyclisiert wird zur Wiederverwendung. Da solches Wasser in erster Linie dazu dient, Feinkohle und Tone, die mit der Rohkohle gemischt sind, zu entfernen, wodurch Kohlenschlämme gebildet werden, ist es wichtig, daß das Wasser relativ klar ist und nur geringe Mengen suspendierter Feststoffe enthält, wenn es in dem Waschverfahren wiederverwendet wird. Sonst würden unerwünscht große Volumina an Wasser notwendig sein, um die Kohle zu behandeln. Da die Feinkohle und der Ton, die aus diesen Kohlenschlämmen entfernt werden, oft als Füllmaterialien und in anderen Bereichen verwendet werden, die billige inerte Materialien erfordern, ist es wichtig, daß diese Kohlenschlammreinigung sehr billig ist.

Früher wurden in der Kohlenindustrie verschiedene anionische und kationische, wasserlösliche Polymere verwendet, um sowohl die Kohleteilchen, als auch.kolloidale Tonteilchen zu entfernen. Zum Beispiel ist es, wie in US-PS 3,408,293 offenbart, allgemeine Praxis, den Kohlenschlamm oder die Kohlenaufschlämmung vorauszuflocken mit anionischen Polymeren, um die Kohlenteil-

chen auszuflocken und anschließend die vorausgeflockte Aufschlämmung rait kationischem Polymer zu behandeln, um die zurückbleibenden Ton- und/oder Kohleteilchen zu koagulieren. Unglücklicherweise ist eine sehr sorgfältige Kontrolle der Mengen an anionischen und kationischen Polymeren, die angewendet werden, notwendig, um eine wirksame Reinigung des Kohlenschlamms zu erhalten. Auch müssen signifikante Mengen der verschiedenen Polymere angewendet werden, um diese so wünschenswerte Kohlenschlammreinigung zu erreichen.

Kolloidale Kohleteilchen in wäßrigem alkalischem Medium werden ausgeflockt durch die kombinierte Wirkung eines wasserlöslichen anionischen Polymers mit niedrigem Molekulargewicht, das mindestens 50 Mol-% Acrylsäurebindungen enthält und einem anionischen Polymer mit hohem Molekulargewicht, das mindestens 95 Mol-% Acrylamid enthält, wie es in US-PS 3,717,574 offenbart ist. Wasserlösliche anionische Stärken werden auch offenbart als zusätzliche Ausflockungsmittel. Unglücklicherweise kann die Behandlung einer Kohlenaufschlämmung mit einem derartigen Polymersystem zu einer teilweise ausgeflockten Aufschlämmung führen, die unausgeflockte Kohlenpartikel in dem wäßrigen Medium suspendiert enthält.

Im Hinblick auf die vorhergehenden Mängel der Verfahren des Standes der Technik zur Kohlenschlammreinigung ist es sehr wünschenswert, eine Methode zu schaffen, die eine wirksame und leistungsfähige Ausflockung vorsieht, die die Entfernung von im wesentlichen der gesamten kolloidalen Kohle aus dem wäßrigen Medium bewirkt, unter Anwendung einer relativ niedrigen Dosis an Ausflockungsmittel .

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausflockung einer kolloidalen Kohlenaufschlämmung, wobei ein Kohlenschlaitim in Kontakt gebracht wird mit einer reinigenden Menge eines Ausflockungsbehandlungsmittels, bestehend aus:

(A) (1) einem wasserlöslichen Polymer mit niedrigem

Molekulargewicht mit weitgehend hochanionischem Charakter, bestehend in polymerisierter Form aus mindestens einem nichtionischen, wasserlöslichen Monomer und mindestens einem wasserlöslichen Monomer mit einem anionischen Anteil, worin der anionische Charakter so ist, daß das nichtionische Monomer mindestens 50 Mol-% des Polymers umfaßt, wobei das Polymer in Kontakt gebracht wird mit der Kohlenschlamm und
(2) einem anorganischen Co-Ausflockungsmittel, das in Kontakt gebracht wird mit dem Kohlenschlaitim, worin

die Menge des anorganischen Co-Ausflockungsmittel ausreichend ist, um die Ausflockungsfähigkeit des Polymers zu vergrößern und die Menge des Polymers und dessen anionischer Charakter so sind, daß die Ausflockungsfähigkeit geschaffen wird, und

(B) einer weiteren reinigenden Menge eines wasserlöslichen Polymers mit hohem Molekulargewicht, mit nichtionischem oder leichtanionischem Charakter, das in polymerisierter Form besteht aus einem nichtionischen wasserlöslichen Monomer und gegebenenfalls mindestens einem wasserlöslichen Monomer, das einen anionischen Anteil enthält.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei der Durchführung der Erfindung die Kohlenschlammreinigung effizienter durchgeführt werden kann unter Verwendung geringerer Gesamtpolymermengen, als bei Verwendung der Verfahren nach dem Stand der Technik notwendig ist. Das heißt, daß eine ausgezeichnete Entfernung von kolloidaler Kohle und/oder Ton aus dem wäßrigen Medium erreicht werden kann. Mit dem Verfahren der Erfindung können auch Kohlenschlämme ausgeflockt werden und es werden bessere Absetzraten und eine bessere Verdichtung erreicht.

Für die Zwecke der Erfindung schließt der Ausdruck "Kohlenschlamm" wäßrige Suspensionen von Kohlenteilchen ein, wie Teilchen von harter Kohle wie Anthrazit ebenso wie von weicher Kohle wie Lignit, Mischungen davon und ähnliches. Solche Suspensionen enthalten vorzugsweise 0,25 bis 50, bevorzugt 2 bis 30, am meisten bevorzugt 2 bis 10 Gew.-% Gesamtfeststoffe. Solche Schlämme enthalten Kohlenteilchen und sehr oft enthalten sie Tonteilchen von kolloidaler Größe, worin das Verhältnis von Ton zu Kohle variieren kann von 95:5 bis 5:95, gewöhnlich von 80:20 bis 20:80, bezogen auf das Gewicht.

Polymere mit niedrigem Molekulargewicht, die weitgehend stark anionisch sind, sind solche, die, verglichen mit den anionischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht, die hier ebenso verwendet werden, relativ stark anionisch sind. Solche Polymere mit niedrigem Molekulargewicht sind im allgemeinen Copolymere von nichtionischen wasserlöslichen Monomeren wie Acrylamid und Methacrylamid mit ethylenisch ungesättigten Monomeren, die

anionische Teile enthalten oder teilweise hydrolysierte Acrylamidpolymere. Beispiele solcher anionischen Anteile schließen Carboxylatanteile ein wie solche, die erhalten werden durch Hydrolysieren von Monomeren wie Acrylamid, Methacrylamid; Acrylnitril oder Estern der Acrylsäure; solche, die durch Copolymerisieren einer ungesättigten Carbonsäure erhalten werden wie der Acrylsäure oder Methacrylsäure; oder solche, die erhalten werden durch Copolymerisieren wie eines eine Sulfonsäure enthaltenden Monomers, wie 2-Acrylamido-2-methyl-propansulfonsäure. Es ist notwendig, daß das Polymer mit niedrigem Molekulargewicht ein anionisches Äquivalent von nicht mehr als etwa 50 Mol-%, vorzugsweise weniger als etwa 45 Mol-% hydrolysiertes Polyacrylamid hat. Vorzugsweise besteht das Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, das weitgehend stark anionischen Charakter hat, aus 20 bis 45, bevorzugt 30 bis 45, mehr bevorzugt 35 bis 45, am meisten bevorzugt 40 bis 45 Mol-% an anionischem Äquivalent von hydrolysiertem Polyacrylamid; und 55 bis 80, vorzugsweise 55 bis 70, mehr bevorzugt 55 bis 65 und am meisten bevorzugt 55 bis 60 Mol-% Acrylamid. Ebenso bevorzugte Polymere enthalten 20 bis 45 Mol-% Acrylsäure oder Methacrylsäure und 55 bis 80 Mol-% Acrylamid. Ebenso wünschenswert sind Polymere, die 55 bis 80, vorzugsweise 55 bis 65 und am meisten bevorzugt 55 bis 60 Mol-% Acrylamid, 0 bis 45 Mol-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 0 bis 45 Mol-% hydrolysiertes Acrylamid enthalten, so daß die Menge an Sulfonsäure und hydrolysiertem Acrylamid mindestens 20 Mol-% des Polymers ausmacht. Das Molekulargewicht dieses Polymers mit niedrigem Molekulargewicht kann variieren und liegt im Bereich von 500.000 bis 1.500.000, vorzugsweise von 500.000 bis 1.000.000, am meisten bevorzugt zwischen 600.000 und 750.000.

-si - 1439842 H

Polymere mit hohem Molekulargewicht, die falls gewünscht, einen leicht anionischen Charakter haben können, sind solche, die Copolymere von nichtionischen wasserlöslichen Monomeren und ethylenisch ungesättigten Monomeren, die anionische Anteile enthalten, wie oben beschrieben, sind. Vorzugsweise enthält das Polymer mit hohc^i Molekulargewicht 0 bis 10, bevorzugt 2 bis 10, am meisten bevorzugt 4 bis 10 Mol-% Monomer mit anionischem Anteil, das am meisten bevorzugt hydroIysiertes Acrylamid ist. Das Ausmaß des anionischen Charakters dieses Polymers bedingt ein Abwägen zweier Faktoren. Das bedeutet ein niedriges Maß an anionischem Charakter (d. h. von 0 bis 2 Gew.-% Monomer mit anionischem Anteil) führt zu einem wäßrigen System mit guter Klarheit aber auf Kosten der Absetzrate und der Verdichtung. Umgekehrt führt ein relativ hohes Maß an anionischem Charakter (d. h. 8 bis 10 Gew.-% Monomer mit anionischem Anteil) zu einem wäßrigen System mit schlechterer Klarheit aber guten Absetzraten und Verdichtungseigenschaften. Das Molekulargewicht des Polymers mit hohem Molekulargewicht kann variieren und beträgt vorteilhafterweise mehr als etwa 5 Millionen, vorzugsweise mehr als etwa 8 Millionen. Ein Polymer mit einem Molekulargewicht von 8 bis 15 Millionen führt zu relativ schnellen Absetzraten.

Polymere werden hergestellt unter Verwendung von Techniken, die bekannt sind zur Herstellung wasserlöslicher Polymere. Zum Beispiel kann die Polymerisation durchgeführt werden in wäßrigem Medium in Anwesenheit einer geringen aber wirksamen Menge eines wasserlöslichen, Sauerstoff enthaltenden Katalysators bei einer Temperatur von 27 bis 88°C. Das entstehende Polymer wird aus dem wäßrigen Medium gewonnen durch eine Trockentrommel oder Ausfällung und kann anschließend zu der gewünschten Teilchengröße vermählen werden. Die Teilchengröße

sollte -fein genug sein, um die Dispersion des Polymers in Wasser zu erleichtern. Polymere werden hergestellt unter Verwendung von Emulsionspolymerisationsverfahren wie beschrieben in US-PS 3,284,393; 4,376,855 und US-PS 28,474. Am bevorzugtesten werden Polymere mit niedrigem Molekulargewicht hergestellt unter Verwendung von. Lösungspolymerisationsverfahren und die Polymere mit hohem Molekulargewicht werden hergestellt unter Verwendung von Emulsionspolymerisationsverfahren.'

Das anorganische Co-Ausflockungsmittel, das hier verwendet wird, kann jedes der anorganischen Co-Ausflokkungsmittel sein, die in der Technik bekannt sind. Vorzugsweise ist das anorganische Co-Ausflockungsmittel ein anorganisches Coagulans und kann Aluminiumsulfat, Schwefelsäure oder Eisenchlorid einschließen. Salzsäure, Natriumchlorid und Calciumchlorid sind auch bevorzugt.

In der Praxis wird der Kohlenschlamm in Kontakt gebracht mit einer Menge an Polymer mit niedrigem Molekulargewicht. In bevorzugten Ausführungsformen, bei denen der Kohlenschlamm auch suspendierte Tonteilchen enthalten kann, wird das Polymer in Mengen zugegeben, die ausreichen, um sowohl suspendierte Kohlenteilchen, als auch Tonteilchen aus dem wäßrigen Medium zu entfernen. Vorzugsweise liegen solche Mengen an aktivem Polymer im Bereich von 0,5 bis 20, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-Teile Polymer pro Millionen Gewichtsteile Kohlenschlamm. Die Art der Zugabe des Polymers zu der Kohlenaufschlämmung ist nicht besonders kritisch, solange eine einheitliche Dispersion des Polymers in der Kohlenaufschlämmung erreicht wird. Jedoch ist es bevorzugt, daß das übermäßige oder unnötige Rühren der Dispersion auf einem Minimum gehalten wird.

Der Kohlenschlamm wird in Kontakt gebracht mit einer Menge an anorganischem Co-Ausflockungsmittel. Die Menge an anorganischem Co-Ausflockungsmittel kann variieren und liegt im allgemeinen zwischen 100 und 2000, vorzugsweise 100 bis 1000, am meisten bevorzugt zwischen 500 und 850 Gew.-Teilen pro Million Gewichtsteilen Kohlenschlamm. Im allgemeinen ist die Menge an anorganischem Co-Ausflockungsmittel ausreichend, um den pH der Aufschlämmung zu erniedrigen auf einen Bereich von 4,8 bis 6,0, wenn das Co-Ausflockungsmittel eine Säure ist (z. B. Schwefelsäure) und auf einen Bereich von 5,3 bis 6,3, wenn das Co-Ausflockungsmittel ein Salz ist (z. B. Aluminiumsulfat). Je höher der Grad an anionischem Charakter des Polymers mit hohem Molekulargewicht ist, desto größer ist die Menge an anorganischem Co-Ausflockungsmittel, die angewendet werden kann. Es ist möglich, erst den Kohlenschlamm mit dem anorganischen Co-Ausflockungsmittel in Kontakt zu bringen und dann mit dem Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, obwohl viel höhere Dosierungen an Polymer und Co-Ausflockungsmittel allgemein erforderlich sein werden. Es ist am meisten bevorzugt, den Kohlenschlamm mit dem Polymer mit niedrigem Molekulargewicht in Kontakt zu bringen und dann den Kohlenschlamm mit dem anorganischen Co-Ausflockungsmittel in Kontakt zu bringen.

Der Kohlenschlamm wird dann mit einer Menge des Polymers mit hohem Molekulargewicht in Kontakt gebracht. Vorzugsweise liegen diese Mengen an aktivem Polymer im Bereich von 0,5 bis 120, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-Teilen pro Million Gewichtsteilen Kohlenschlamm.

Die Zeitintervalle, in denen jede der drei wesentlichen Komponenten der Ausflockungsbehandlung zugegeben werden hinsichtlich des Kohlenschlamms, sind nicht besonders

-Vd-

kritisch, solange genügend Zeit bleibt, um jede einzelne Komponente der Ausflockungsbehandlung in der Kohlenschlamm entsprechend zu dispergieren, bevor die nächste Komponente zugegeben wird, üblicherweise können die Dispersionszeiten im Bereich von wenigen Sekunden bis einigen Minuten liegen.

Die tatsächlichen Dosisbereiche sowohl für die polymerischen Ausflockungsmittel, als auch für die anorganischen Koagulantien hängen ab von den Eigenschaften der Aufschlämmung. Solche Eigenschaften schließen ein die Prozent an Peststoffen, den Bereich der Teilchengröße, die Größe, Oberflächeneigenschaften der Feststoffe, pH der Aufschlämmung, und vorherige chemische Behandlung. Wenn die Prozent an Peststoffen anwachsen, zeigt die Dosierung des Polymers, die gewöhnlich erforderlich ist, mehr als ein proportionales Ansteigen. Wenn der Teilchengrößenbereich einen ansteigenden höheren Prozentsatz sehr feiner Teilchen zeigt, wächst die Dosierung an anorganischem Koagulanz, die gewöhnlich erforderlich ist, an, und die Menge an erforderlichem Polymer für die Ausflockung sollte auch anwachsen. Oberflächeneigenschaften der Feststoffe, wie das Partikel-Zeta-Potential und die Hydrophobizität der Teilchenoberfläche wird die chemische Dosierung abhängig vom Grad der Elektronegativität und Hydrophobizität beeinflussen. Der pH der Aufschlämmung beeinflußt auch die Dosierungen, die erforderlich sind, wobei höhere pH-Bereiche mehr anorganisches Koagulanz und mehr Polymer erfordern, um auszuflocken. Optimale pH- Bereiche für verschiedene Koagulantien sind hier erwähnt. Vorherige chemische Behandlung kann die Dosierungserfordernisse abhängig von der Art und Menge von zugegebener Chemikalie vor dem Ausflockungsschritt erhöhen oder erniedrigen.

Bei der Durchführung der Erfindung wurde gefunden, daß Kohlenschläinine gereinigt werden können bis zu einem Grad, daß die Lichtdurchlässigkeit, durch die Flüssigkeit oft mehr als 75% und unter bevorzugten Bedingungen mehr als 85% beträgt. Zusätzlich wurde gefunden, daß die Absetzraten und der Grad der Verdichtung wesentlich verbessert sind bei niedrigeren Gesamtpolymerdosierungen bei Durchführung der vorliegenden Erfindung, verglichen mit Verfahren des Standes der Technik unter Verwendung üblicher kationischer und anionischer Polymere .

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern und nicht beschränken. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile und Prozentangaben bezogen auf das Gewicht.

Beispiel 1

Kohle-Ton-Suspensionen, erhalten von verschiedenen Kohlenaufbereitungsanlagen, werden dispergiert in Leitungswasser auf 5,8% Feststoffe bei einem pH von 9,05 bei 21,1°C (70⁰F).

Jedes der Polymerausflockungsmittel wird verdünnt auf eine Konzentration von 0,25% (aktives Polymergewicht) und ins Gleichgewicht gebracht. Die entstehenden Lösungen werden dann verdünnt auf eine Konzentration von 0,025 % direkt vor dem Gebrauch.

Ein 250 ml Anteil des gemischten Kohlenschlamms wird in einen Meßzylinder gegossen. Eine Menge von jeweils 0,025% Ausflockungslösung und der anorganischen Co-Ausflockungslösung, wie später ausgeführt, werden zu dem

Schlamm zugegeben und dann wird der Zylinder verschlossen. Der Zylinder wird aufrecht vier aufeinanderfolgende Male gedreht, vor eine Lichtquelle gebracht und geöffnet.

Die durchschnittliche Flockengröße, die Zeit, die die
Grenzfläche Feststoff/Flüssigkeit braucht, um sich zu
verschiedenen Höhen abzusetzen und die Klarheit der
überstehenden Flüssigkeit am Ende von drei Minuten wird bestimmt und aufgezeichnet in Tabelle I. Die Klarheit
der überstehenden Flüssigkeit wird bestimmt unter Ver-. wendung eines Hach Chemical Company Spectrophotometers. Die Klarheit ist definiert in Form von % Lichtdurchlässigkeit unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm.

Die relative Leistungsfähigkeit der verschiedenen
Polymerausflockungsmittel wird berechnet nach der
folgenden Gleichung: Die relative Leistungsfähigkeit
entspricht der Leistungsfähigkeit des Testpolymers,
dividiert durch die Leistungsfähigkeit eines Standardpolymers, worin die Polymerleistungsfähigkeit gleich
ist (7,8) mal (die Klarheit des Überstandes in % Durchlässigkeit bei drei Minuten) mal (die Quadratwurzel aus der Summe von 1 + die Absetzrate der Feststoffe in inch pro Minuten) dividiert durch (die Konzentration des
aktiven Polymerausflockungsmittels in Teilen pro
Million, bezogen auf das Gewicht des Kohlenschlamms mal die Quadratwurzel der Quadratwurzel der Höhe (inch) der verdichteten Säule nach drei Minuten).

Ein teilweise (43 Mol-%) hydrolysiertes Acrylamidpolymer (Polymer A) mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 600.000 wird hergestellt nach üblichen Lösungspolymerisationsverfahren und wird auf seine Ausflockungsfähigkeit für Kohlenschlämme getestet.

- μ - 3439142

Ein Copolymer aus 95 Mol-% Acrylamid und 5 Mol-% hydrolysiertem Acrylamid (Polymer B) mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 10 Millionen wird hergestellt gemäß der Offenbarung von US-PS RE 28,474.

Nach dem vorhergehenden Verfahren wird Polymer A zu der Aufschlämmung zugegeben. Nach der Dispergierung von
Polymer A in der Aufschlämmung werden zu der Aufschlämmung 0,8 ml bis 1,6 ml einer 25%igen Lösung von Aluminiumsulfat (Alum) zugegeben. Nach sanftem Rühren wird Polymer B zu der Aufschlämmung zugegeben. Die Beschreibung der Mengen von jedem zugegebenen Polymer, die
Menge an zugegebenem Alum, die Menge der Hydrolyse von
Polymer A und die Daten, die die Absetzrate, die Klarheit und die Verdichtung betreffen, sind in Tabelle I
angegeben.

- 14 -

Tabelle

Proben Nr.	Alum Cone, (ppm)	Prozent Hydrolyse Polymer A	erfindungsgemäß	Polymer A (ppm)	Polymer B (ppm)	Prozent Licht- durch lässig- keit	Absetz rate (in./min)	M.	Verdich tung (in.)	•	Leitungs fähigkeit
C-I*	800	16	bedeutet nicht meßbar.	80	60	N.M.	N	(3.35)	N.M	(6.18)	N.M.
1	800	34	80	60	48	8.51	(2.79)	15.7	(6.49)	3,54
2	800	43	80	60	47	7.09	(2.64)	16.5	(7.01)	3.17
3	800	48	80	60	36	6.71	(.98)	17.8	(9.57)	2.35
C-2*	800	16	120	60	11	2.49	(3.22)	24.3	(7.28)	I 0.38 ^
4	800	34	120	60	33	8.18	(3.93)	18.5	(6.69)	1.79
5	800	43	120	60	38	9.98	(3.58)	17.0	(6.93)	2.28/ t t
6	800	48	120	60	24	9.09	M.	17.6	•	< 4. 1.37, »ate C
C-3*	1600	16	80	40	N.M.	N	(1.22)	N.M	(7.68)	N.M. ,
7	1600	34	80	40	79	3.10	(1.57)	19.5	(7.40)	4.61\1!
8	1600	43	80	40	80	3.99	(1.18)	18.8	(7.80)	5.04^:..<
C-4*	1600	48	80	40	79	3.00		19.8		4.55 ..' ** ^:..'
* Nicht								cd
N.M.	da die Absetzrate sehr schlecht	ist.		CO

Die Daten in Tabelle I zeigen, daß eine gut ausflockende Leistungsfähigkeit erhalten wird für die Suspensionen, die mit Polymer A mit einem Grad an Hydrolyse von etwa 34 bis etwa 45 Mol-% behandelt wurden.

Beispiel 2

Kohle-Ton-Suspensionen werden in Wasser dispergiert, wie beschrieben im Beispiel 1.

Jedes der Polymerausflockungsmittel wird verdünnt auf eine Konzentration von 0,1 % (aktives Polymergewicht) und ins Gleichgewicht gebracht. Verschiedene Kombinationen von Polymerausflockungsmitteln und anorganischen Co-Ausflockungsmitteln werden zu einer Kohlenschlammprobe zugegeben und getestet, wie im Beispiel 1. Die Daten, die die Absetzrate, die Klarheit und die Verdichtung betreffen, sind in Tabelle II angeführt.

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Tabelle II

Proben Nr.	Ausflockungsmittel 1 Dosierung Art (ppm)	550	Ausflockungsmittel 2 Dosierung Art (ppm)	—	Ausflockungsmittel 3 Dosierung Art (ppm)	—	Durchläs sigkeit @ 20 Minuten	Absetz rate cm/min (inch/min)	Verdich tung cm (inch)	Lei- stungs- fähig- keit
C-5*	H₂SO₄	46	—	—	—	—	N.M.	N.M.	N.M.	N.M.
C-6*	IMi	55	—	—	—	—	N.M.	N.M.	N.M.	N.M.
C-7*	HMW	23	—	28	—	—	N.M.	N.M.	N.M.	N.M. ■
C-8*	IMi	46	HMW	550	—	—	N.M.	N.M.	N.M.	N.M.
C-9*	IM7	55	H₂SO₄	550	—	—	N.M.	N.M.	N.M.	N.M.
C-IO*	HMW	23	H₂SO₄	28	—	550	N.M.	N.M.	N.M.	N.M. \
C-Il*	IMi	550	HMW	23	H₂SO₄	28	N.M.	N.M.	N.M.	N.M.
C-12*	H₂SO₄		IMi		HMW		<20	3.81	N.M.	N.M^:
		■23		550		28		(1.5)
9	IMJ		H₂SO₄		HMW⁺		58	6.98	6.35	13."
		23		550		28		(6.98)	(2.5)
10	IMi		H₂SO₄		HMW⁺⁴"		82	8.26	6.35	20.!
		21		550		29		(3.25)	(2.5)
11	A		H₂SO₄		B		98	1.01	9.52
		21		550		38		(0.4)	(3.75)	1 -
12	A		H₂SO₄		B		86	2.54	6.98	...
					(1.0)	(2.75)	-ti· i

13.?":
•
12.4 '

- 17 -

Tabelle II fortgesetzt ■

* nicht erfindungsgemäß

N.M. bedeutet nicht meßbar, wegen der sehr schlechten Absetzrate.

28 ppm aktives Polymer werden zugegeben und gemischt mit der Aufschlämmung in einem Schritt.

28 ppm aktives Polymer werden zugegeben und gemischt in die Aufschlämmung in zwei Schritten

- 18 ppm Zugabe, gefolgt von 10 ppm Zugabe.

LMW ist ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, das 57 Mol-% Acrylamid und 43 Mol-% hydrolysiertes
Acrylamid enthält mit einem Molekulargewicht von etwa 600.000.

HMVJ ist ein Polymer mit hohem Molekulargewicht, das 95 Mol-% Acrylamid und 5 Mol-% hydrolysiertes
Acrylamid enthält mit einem Molekulargewicht von etwa 10 Millionen.

H₅SO₄ ist Schwefelsäure. ,

N.M. bedeutet, daß die entsprechende Eigenschaft nicht meßbar ist. 1.,,

A ist ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht mit 75 Mol-% Acrylsäure-Bindungen und 25 Mol-% >·<» Acrylamidbindungen mit einem Molekulargewicht zwischen 100.000 und 250.000, das üblicherweise als ;'"

Cyanamid-Aerofloc 550 verkauft wird.

B ist ein Polymer mit hohem Molekulargewicht mit 5 Mol-% Acrylsäure-Bindungen und 95 Mol-% Acrylamid- :' Bindungen mit einem Molekulargewicht zwischen 5 und 8 Millionen, das üblicherweise als Cyanamid
Superfloc 1128 verkauft wird.

3433^42

Die Daten in Tabelle II zeigen, daß die Reihenfolge der Zugabe der drei wesentlichen Komponentenmengen wichtig ist, um eine gute Ausflockung und Reinigung zu erhalten. Die Probe Nr. C-12, bei der das anorganische Co-Ausflockungsmittel angewendet wird, bevor das Polymer mit dem niedrigen Molekulargewicht angewendet wird, wird nicht als Beispiel der Erfindung betrachtet wegen der ungenügenden Menge an Ausflockungsbehandlungsmittel, die angewendet wird.

Beispiel 3

Kohle-Ton-Suspensionen werden in Wasser .dispergiert, wie beschrieben im Beispiel 1. Die Aufschlämmung A wird hergestellt und getestet, wie beschrieben bei den Proben Nr. 11 und 12 von Tabelle III. Die Aufschlämmung A enthält 12 bis 18 % Kohle und Tonfeststoffe mit einem pH von 7,1 bis 7,5 bei einer Temperatur von 57 bis 65°C.

Die Aufschlämmung B wird hergestellt und getestet, wie beschrieben bei den Proben Nr. 13 bis 17. Die Aufschlämmung B enthält 7 bis 10% Kohle und Tonfeststoffe mit einem pH von 8,0 bis 8,3 bei einer Temperatur von 64⁰C.

Jedes der Polymerausflockungsmittel wird verdünnt auf eine Konzentration von 0,1 % (aktives Polymergewicht) und ins Gleichgewicht gebracht. Die Polymerausflockungsmittel und anorganischen Co-Ausflockungsmittel werden zu einer Kohlenschlammprobe zugegeben und getestet wie im Beispiel 1. Die Daten, die die Absetzrate, die Klarheit und die Verdichtung betreffen, sind angegeben in Tabelle III.

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Tabelle

III

	Molekular gewicht	Polymer A	Prozent Dosierung (ppm)	anorganisches Co-Ausflok- kungsmittel (ppm)	Polymer B	Prozent Hydro lyse	Dosierung (ppm)
Probe Nr.	1 Million	Hydro lyse	80	80 (Alum)	Molekular gewicht	5	80
13	0.6 Million	42	80	80 (Alum)	10 Million	5	80
14	0.6 Million	43	20	2000 (H₂SO₄)	10 Million	0	40 »
15	0,6 Million	43	20	2000 (H₂SO₄)	10 Million	5	40
16	0,6 Million	43	20	2000 (H₂SO₄)	10 Million	10	40
17	0.6 Million	43	23	550 (H₂SO₄)	10 Million	5	18
18	0.6 Million	42	23	733 (H₂SO₄)	10 Million	5	18 _ω
19	42		10 Million

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Tabelle III fortgesetzt

Probe Nr.	Prozent Lichtdurch lässigkeit ® 5 Minuten.	Absetzrate cm/min (inch/min)	Verdichtung cm (inch)	Leistungs fähigkeit
13	73	8.71 (3.43)	15,5 (6.1)	4.77
14	65	8.31 (3.27)	16.5 (6.5)	4.09
15	85	5.33 (2.1)	14.6 (5.74)	11.8
16	69	11.18 (4.4)	8.5 (3.34)	13.9
17	30	11.68 (4.6)	7.6 (2.99)	6.4
18	82	6.99 (2.75)	6.3 (2.5)	23.9
19	94	6.35 (2.5)	7,0 (2.75)	21.1

CO CO OO

Die Daten in Tabelle III zeigen die gute Ausflockung und Reinigung, die erreicht wird unter Verwendung des Verfahrens" der Erfindung. Die Daten zeigen, daß ein hohes Maß an anionischem Charakter in dem Polymer mit hohem Molekulargewicht nicht erwünscht ist (d. h. Probe Nr. 17).

Claims

Patentansprüche

Iv Verfahren zur Ausflockung einer kolloidalen Kohlenauf schlämmung, wobei ein Kohlenschlamm in Kontakt gebracht wird mit einer reinigenden Menge von Ausflockungsbehandlungsmitteln, die enthalten:

(A) (1) ein wasserlösliches Polymer mit niedrigem Molekulargewicht mit im wesentlichen hochanionischem Charakter, das in polymerisierter Form mindestens ein nichtionisches wasserlösliches Monomer und mindestens ein wasserlösliches Monomer, das einen anionischen Anteil hat, enthält, wobei der anionische Charakter so ist, daß das nichtionische Monomer mindestens 50 Mol-% des Polymers beträgt, wobei das Polymer mit dem Kohlenschlamm in Kontakt gebracht wird und

(2) ein anorganisches Co-Ausflockungsmittel, das mit dem Kohlenschlamm in Kontakt gebracht wird, wobei

die Menge des anorganischen Co-Ausflockungsmittels genügend ist, um die Ausflockungsfähigkeit des Polymers zu erhöhen und die Menge des Polymers und sein anionischer Charakter so sind, daß eine Ausflockungsfähigkeit geschaffen wird und

(E) einer weiteren reinigenden Menge eines wasserlöslichen Polymers mit hohem Molekulargewicht, das nichtionischen oder leicht anionischen

Charakter hat, das in polymerisierter Form ein nichtionisches, wasserlösliches Monomer und gegebenenfalls mindestens ein wasserlösliches Monomer mit einem anionischen Anteil, enthält.
2. Verfahren zur Ausflockung einer kolloidalen Kohlenauf schlämmung, wobei ein Kohlenschlamm in Kontakt gebracht wird mit einer reinigenden Menge eines Ausflockungsbehandlungsmittels, umfassend:

(A) (1) 0,5 bis 120 Gewichtsteile pro Million Gewichtsteile Kohlenschlamm, aktives Polymer mit einem Molekulargewicht von 500.000 bis 1,5 Millionen und einem im wesentlichen hochanionischen Charakter, das in polymerisierter Form mindestens ein nichtionisches wasserlösliches Monomer und mindestens ein wasserlösliches Monomer mit einem anionischen Anteil enthält, wobei der anionische Charakter so ist, daß das nichtionische Monomer 55 bis 80 Mol-% des Polymers beträgt, wobei das Polymer mit dem Kohlenschlamm in Kontakt gebracht wird und
(2) 100 bis 2000 Gewichtsteile pro Million

Gewichtsteile Kohlenschlamm anorganisches Co-Ausflockungsmittel, das mit dem Kohlenschlamm in Kontakt gebracht wird, wobei die Menge des anorganischen Co-Ausflockungsmittels ausreichend ist, um die Ausflockungsfähigkeit des Polymers zu erhöhen und die Menge des Polymers und der anionische Charakter so sind, daß die Ausflockungsfähigkeit geschaffen wird und

(B) einer weiteren reinigenden Menge von 0,5 bis 120 Gewichtsteilen pro Million Gewichtsteilen Kohlenschlamm wasserlösliches Polymer mit einem Molekulargewicht von mehr als etwa 5 Millionen und mit nichtionischem oder leicht anionischem Charakter, das in polymerisierter Form mindestens ein nichtionisches wasserlösliches Monomer und mindestens ein wasserlösliches Monomer mit einem anionischen Anteil umfaßt, so daß das nichtionische Monomer 90 bis 100 Mol-% des Polymers beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenschlamm zuerst mit dem Polymer mit niedrigem Molekulargewicht und dann mit dem anorganischen Co-Ausflockungsmittel in Kontakt gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die reinigende Menge des Polymers mit niedrigem Molekulargewicht im Bereich von 16 bis 30 Gewichtsteilen pro Million Gewichtsteilen Kohlenschlamm liegt; die reinigende Menge des anorganischen Co-Ausflockungsmittels im Bereich von 100 bis 1600 Gewichtsteilen pro Million Gewichtsteilen Kohlenschlamm liegt und die reinigende Menge des Polymers mit hohem Molekulargewicht im Bereich von 30 bis

60 Gewichtsteilen pro Million Gewichtsteilen Kohlenschlamm liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht des Polymers mit niedrigem Molekulargewicht im Bereich von 600.000 bis 750.000 liegt und das Molekulargewicht des Polymers mit hohem Molekulargewicht im Bereich von 8 bis 15 Millionen liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer mit niedrigem Molekulargewicht aus 30 bis 45 Mol-% des anionischen Äquivalents an hydrolysiertem Acrylamid und 55 bis 70 Mol-% eines nichtionischen Monomers besteht und worin das Polymer mit hohem Molekulargewicht aus 4 bis 7 Mol-% Monomer mit anionischem Anteil und 93 bis 96 Mol-% nichtionischem Monomer besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer mit niedrigem Molekulargewicht aus Acrylamid besteht und das Polymer mit hohem Molekulargewicht ausgewählt ist aus

(1) Acrylsäure und/oder hydrolysiertem Acrylamid;

(2) 2-Amido-2-methylpropan-sulfonsäure oder Mischungen von (1) und (2).
8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß derie-Kohlenschlamm 0,25 bis 80 Gew.-% Gesamtfeststoffe enthält, wobei die Gesamtfeststoffe Kohlenteilchen und Tonteilchen von kolloidaler Größe umfassen.