EA026311B1

EA026311B1 - Способы и композиции для сушки угля

Info

Publication number: EA026311B1
Application number: EA201390677A
Authority: EA
Inventors: Филип Харш; Майкл Хёрли; Эндрю К. Джонс; Винод К. Сикка; Джозеф В. Ричильяно
Original assignee: Росс Текнолоджи Корпорейшн
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2017-03-31
Also published as: CA2817309C; RU2013126220A; EA201390677A1; IL226202A0; EP2638131A4; BR112013011469A2; CN103403132A; ZA201304122B; AU2010363641A1; CN103403132B; EP2638131A1; AU2010363641B2; AP2013006919A0; KR20140045297A; SG190208A1; TN2013000201A1; JP2013544299A; MX2013005266A; WO2012064324A1; CA2817309A1

Abstract

В настоящем изобретении предложены способы, композиции и системы для сушки угольной мелочи. Предложенный способ снижения содержания воды, связанной с влажной угольной мелочью, включает приведение влажной угольной мелочи в контакт с водособирающим материалом, при этом водособирающий материал содержит алюминий или другие материалы, и часть присутствующей в смеси воды становится связанной с водособирающим материалом. Предложены также система для удаления воды из угольной мелочи с помощью водособирающих материалов и повторное применение водособирающих материалов, а также композиция, содержащая влажную угольную мелочь и водособирающий материал.

Description

Многие современные способы добычи угля используют воду для извлечения мелких частиц угля (так называемой угольной мелочи). Такие частицы обычно могут иметь диаметры от приблизительно 100 до 800 микрон в диаметре, хотя угольная мелочь может иметь меньшие диаметры, например, порядка 50 микрон или меньше. Традиционные способы сушки угольных частиц, включая технологии центрифугирования и нагрева, могут легко высушить эту мелочь до приблизительной 30% влажности. В способах сушки угольной мелочи за пределами этого значения обычно используются воздуходувки и нагреватели, которые требуют существенных капитальных вложений, требуют значительного использования энергии и создают проблемы окружающей среды и потенциальную опасность, как из-за использования энергии, так и из-за распыления в воздухе угольной мелочи.

Сущность изобретения

Варианты воплощения изобретения настоящего описания предлагают способы и композиции для сушки влажной угольной мелочи путем использования водособирающих материалов, таких как молекулярные сита, адсорбирующие воду полимерные агенты, осушители и тому подобное, которые легко отделить от угольной мелочи, например, путем просеивания или отсева. Такие материалы могут удалять всю или часть воды из влажных частиц путем физического и/или химического воздействия. Например, водособирающие материалы могут вытягивать воду из влажных мелких частиц путем сорбции, например, абсорбции или адсорбции. В вариантах воплощения способов и композиций настоящего изобретения материалы, используемые для сбора воды из угольной мелочи, можно использовать в цикле и/или использовать повторно, чтобы высушить больше угольной мелочи после удаления некоторой части или всей воды из водособирающих материалов.

Краткое описание чертежа

На фиг. 1 показана масса партии молекулярных сит, используемых для адсорбции воды из шести партий угольной мелочи. Массу молекулярных сит определяют после сушки каждой партии угольной мелочи и в указанное время в течение всего процесса сушки путем периодического взвешивания.

Подробное описание

Описанные здесь варианты воплощения изобретения используют водособирающие материалы, такие как адсорбенты и абсорбенты, которые могут собирать влагу из влажной угольной мелочи. Предпочтительно такие материалы могут эффективно собирать влагу из угольной мелочи, а затем могут быть отделены от мелких частиц, тем самым снижая количество воды, связанной с угольной мелочью. В некоторых вариантах воплощения изобретения водособирающие материалы могут быть высушены отдельно от угольной мелочи. Способ может обеспечить одно или несколько желательных преимуществ, таких как снижение затрат одного или больше из следующего: время, энергия, стоимость и/или неблагоприятное влияние на окружающую среду по сравнению с другими способами сушки влажной угольной мелочи. Кроме того, варианты воплощения изобретения этого описания могут существенно снизить распыление в воздухе угольной мелочи воздуходувками, которые могут создавать угрозу здоровью, пожаро- и взрывоопасности.

Хотя описанные здесь варианты воплощения изобретения не требуют сушки и повторного использования таких водособирающих материалов, многие такие материалы можно эффективно сушить отдельно от угольной мелочи и снова использовать еще один или несколько раз. Варианты воплощения изобретения, описанные здесь, таким образом используют сушку и повторное использование водособирающих материалов, таких как абсорбенты и адсорбенты. В других вариантах воплощения изобретения весь или часть водособирающего материала может быть выброшена, например, если абсорбент разлагается и его нельзя эффективно отделить от угольной мелочи. В одном варианте воплощения изобретения частицы водособирающих материалов отделяют путем просеивания или отсева, чтобы удалить разложившиеся частицы, которые могут быть больше, чем частицы угольной мелочи, но меньше, чем частицы, желательные для обработки влажной угольной мелочи. В других вариантах воплощения изобретения некоторые или все из абсорбирующих материалов, которые применяют для удаления влаги из угольной мелочи, могут быть биоразлагаемыми.

Водособирающий материал также может соединяться с водой, в результате чего вода связывается с материалом, вместо того, чтобы связываться с угольной мелочью.

1.0 Удаление влаги из угольной мелочи

Угольную мелочь можно отделить от общей воды (вода, свыше той, которая связывается с угольной мелочью, когда мелочь осаждают, или фильтруют или центрифугируют из водной суспензии), используемой при горных работах/добыче посредством одного или нескольких из множества известных способов. Такие способы включают, но не ограничиваются одним или несколькими из, фильтрации (например, фильтрация под действием силы тяжести, или фильтрация под действием центробежной силы, давления или вакуума), осаждения, центрифугирования и тому подобное, которые можно использовать отдельно или в комбинации. Дополнительные количества воды, в некоторых случаях, можно удалить из угольной мелочи во втором цикле таких обработок. После одного или нескольких этапов сепарации с целью удаления общей воды, влажную угольную мелочь смешивают с частицами водособирающего материала или комбинацией различных типов водособирающих материалов, например, частиц абсорбента или адсор- 1 026311 бента, чтобы дополнительно снизить количество воды, связанной с мелкими частицами. В одном варианте воплощения изобретения частицы водособирающего материала являются достаточно большими, чтобы отделяться от угольной мелочи по размеру (например, путем просеивания с помощью соответствующего размера фильтра или сита). В различных вариантах воплощения изобретения, чтобы облегчить сушку, влажную угольную мелочь смешивают с одним или больше типами водособирающих материалов, включая, но, не ограничиваясь ими, молекулярные сита, частицы гидратируемых полимеров (например, частицы полиакрилата или карбоксиметилцеллюлозы/полиэстера) или осушители (например, силикаты). На скорость, с которой различные водособирающие материалы адсорбируют, абсорбируют или реагируют с водой, присутствующей в угольной мелочи, можно влиять с помощью температуры. Каждый тип водособирающего материала может иметь разные оптимальные температуры для скорости, при которой они будут аккумулировать воду из угольной мелочи. В некоторых случаях, как например, с молекулярными ситами, нагрев/подогрев молекулярных сит с угольной мелочью или нагрев/подогрев молекулярных сит непосредственно перед смешением их с угольной мелочью, может повысить скорость, при которой вода становится связанной с молекулярными ситами. В других вариантах воплощения изобретения материалы, такие как частицы окиси алюминия, могут аккумулировать воду из угольной мелочи при подходящей скорости при комнатной температуре (например, около 20-25°С). Водособирающие материалы, содержащие воду, ранее связанную с угольной мелочью, впоследствии могут быть удалены из угольной мелочи различными способами.

1.1 Использование молекулярных сит как адсорбентов для снижения содержания влаги угольной мелочи

Молекулярные сита представляют собой материалы, содержащие поры точного и одинакового размера (размер пор обычно от 3 до 10 ангстрем), которые используются как адсорбент для газов и жидкостей. Не желая привязываться к какой-либо теории, отметим, что обычно молекулы, являющиеся достаточно маленькими, чтобы проходить через поры, адсорбируются, в то время как молекулы большего размера не могут войти в поры. Молекулярные сита отличаются от обычного фильтра тем, что они работают на молекулярном уровне. Например, молекула воды может быть не достаточно маленькой, чтобы проходить, в то время как молекулы газа меньшего размера будут проходить через поры. В связи с этим сита часто функционируют как осушитель. Некоторые молекулярные сита могут адсорбировать воды вплоть до 22 % от своего сухого веса. Молекулярные сита часто состоят из алюмосиликатных минералов, глин, пористых стекол, микропористых древесных углей, цеолитов, активированных углей (активированного древесного угля или активного угля) или синтетических соединений, которые имеют открытые структуры, через которые или в которые маленькие молекулы, такие как азот и вода, могут диффундировать. В некоторых вариантах воплощения изобретения молекулярные сита являются алюмосиликатным минералом (например, андалузитом, кианитом, силлиманитом или муллитом). В других вариантах воплощения изобретения молекулярные сита содержат приблизительно 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 65%,70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% или больше (в расчете на массу) алюмосиликатного минерала. В некоторых вариантах воплощения изобретения, включая те варианты воплощения изобретения, где молекулярные сита включают алюмосиликатный минерал, частицы молекулярных сит могут содержать другие минералы, такие как оксиды циркония или титана, чтобы улучшить свойства, такие как прочность и износ (например, алюмосиликаты, упрочненные цирконием или композиты муллит-титанат окиси алюминия). В некоторых вариантах воплощения изобретения молекулярные сита являются молекулярными ситами размера 3 ангстрема (например, молекулярные сита М83Л4825 с размером шариков 2,5-4,5 мм и прочностью на раздавливание 14 фунтов от Эе11а ЕШсгрпзсз. Розл, Иллинойс) или молекулярные сита размером 4 ангстрема (например, молекулярные сита М84Л4810 с размером шариков 2,5 4,5 мм и прочностью на раздавливание 18 фунтов от Эе11а ЕШетрпкек, Розл, Иллинойс).

Разные молекулярные сита можно использовать отдельно или в комбинации, чтобы удалить воду или влагу из угольной мелочи. В одном варианте воплощения изобретения молекулярные сита могут быть выбранными из алюмосиликатных материалов, глин, пористых стекол, микропористых древесных углей, цеолитов, активированных углей или синтетических соединений, которые имеют открытые структуры, через которые или в которые маленькие молекулы, такие как азот и вода, могут диффундировать. В других вариантах воплощения изобретения молекулярные сита могут быть выбранными из алюмосиликатных материалов, глин, пористых стекол или цеолитов.

Молекулярные сита с порами достаточно большого размера для втягивания внутрь молекул воды, но достаточно маленькими, чтобы препятствовать вхождению угольной мелочи в частицы сит, можно успешно использовать. Упрочненные молекулярные сита или молекулярные сита, или те, что имеют особенно твердую оболочку, можно использовать в описанных здесь способах, как такие сита, которые мало истираются и могут быть использованы повторно после удаления влаги.

В некоторых вариантах воплощения изобретения частицы молекулярного сита больше чем 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2,0; 2,25 или 2,5 мм в диаметре и меньше чем приблизительно 5 или 10 мм. В других вариантах воплощения изобретения частицы молекулярного сита больше чем приблизительно 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 или 26 мм в диаметре и меньше чем приблизительно 28, 30 или 32 мм в диаметре. При смешении с влажной угольной мелочью, имеющей избыток влаги (влажная угольная мелочь) молекулярные сита бы- 2 026311 стро вытягивают влагу из угольной мелочи. Так как частицы сита больше, чем частицы угольной мелочи (например, больше миллиметра в диаметре), то смесь сит и угольной мелочи можно подвергнуть легкому встряхиванию на мелкой сетке, где сухая угольная мелочь может быть отделена от молекулярных сит. Отделенные молекулярные сита могут быть слегка пыльными и могут уносить мизерное количество угольной мелочи после того, как они абсорбировали воду. После отделения молекулярные сита можно пропустить через нагреватель, где их можно высушить и удалить достаточно влаги, чтобы сита можно было повторно использовать при необходимости. Таким образом, молекулярные сита можно применять в системе замкнутого цикла, где их смешивают с угольной мелочью и после удаления воды/влаги (сушки), их отделяют от угольной мелочи и пропускают через нагреватель и повторно используют. Минимальное встряхивание требуется во время сушки сит.

1.2 Использование гидратируемых полимерных материалов для снижения содержания влаги в угольной мелочи

Гидратируемые полимерные материалы или композиции, включающие один или больше гидратируемых полимеров, можно использовать для снижения содержания влаги угольной мелочи (например, частицы/шарики полиакрилата или карбоксиметилцеллюлозы/полиэстера).

В одном варианте воплощения изобретения гидратируемыми полимерными материалами является полиакрилат (например, натриевая соль полиакриловой кислоты). Полиакрилатные полимеры являются суперабсорбентами, используемыми в различных коммерческих продуктах, таких как детские подгузники, благодаря их способности абсорбировать воды до 400% от их собственной массы. Полиакрилаты можно купить как полностью полупрозрачный гель или как частицы белоснежного цвета. Соответствующие количества полимеров полиакриловой кислоты (полиакрилатов), которых достаточно, чтобы адсорбировать желательные количества воды из угольной мелочи, можно смешивать с мелочью, чтобы быстро осушить уголь. Полиакрилат, который сворачивается в частицы или шарики, может быть отделен от угольной мелочи на подходящего размера фильтрах или ситах. Частицы или шарики можно или выбросить или возвратить в цикл после сушки с использованием любого подходящего способа (прямой нагрев, нагревание под действием микроволновой энергии и тому подобное).

Свойства гидратируемых полимеров, включая полиакрилатные полимеры, могут изменяться в зависимости от особенностей способа, используемого для сушки угольной мелочи. Специалист в данной области должен понимать, что свойства (прочность геля, способность абсорбировать воду, биоразлагаемость и тому подобное) являются управляемыми в значительной степени посредством типа и степени поперечной сшивки, используемой при получении гидратируемых полимеров. Специалист в данной области также должен понимать, что может быть желательным, чтобы степень поперечной сшивки соответствовала механической силе способа, который будет использоваться для сушки угольной мелочи и числу циклов, если таковой имеется, в которых предусмотрено повторно использовать частицы для сушки партий угольной мелочи. Обычно использование более сшитых поперечными связями полимеров, которые, как правило, являются более стабильными/жесткими, позволяет использовать их в более сильных механических способах и дает возможность повторно использовать частицы.

В другом варианте воплощения изобретения используемая гидратируемая полимерная композиция является комбинацией карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и полиэстера (например, смола КМЦ доступна от Техак Тегга Сегат1с 8ирр1у, Маунт-Вернон, Техас). Такие композиции или другие суперадсорбенты, являющиеся гидратируемыми полимерными веществами, можно использовать для удаления воды из угольной мелочи способом, аналогичным вышеописанному для молекулярных сит или полимерных композиций на основе полиакрилата.

1.3 Использование осушителей для снижения содержания влаги в угольной мелочи

В других вариантах воплощения изобретения осушители используются в качестве водособирающих материалов для сушки угольной мелочи. Разнообразные осушающие агенты (осушители) можно использовать для снижения содержания влаги в угольной мелочи, включая, но, не ограничиваясь ими, диоксид кремния, окись алюминия и сульфат кальция (ИпегИе, А.Л. Наттопй ИпегИе Со1 Ый Хеша, ОН) и аналогичные материалы. Осушители, как и композиции, описанные выше, можно использовать для удаления воды из угольной мелочи способом, аналогичным вышеописанному для молекулярных сит или полимерных композиций на основе полиакрилата.

В некоторых вариантах воплощения изобретения осушающий материал состоит из активированной окиси алюминия, материала, который эффективно абсорбирует воду. Не желая привязываться к какойлибо теории, отметим, что эффективность активированной окиси алюминия в качестве осушителя основана на большой и высоко гидрофильной площади поверхности активированной окиси алюминия (порядка 200 м²/г) и тяготению воды (связыванию) к поверхности активированной окиси алюминия. Предусмотрены и другие материалы, имеющие большие площади поверхности, которые являются гидрофильными, например, материалы, которые имеют гидрофильные поверхности и площади поверхности больше чем 50 м²/г, 100 м²/г или 150 м²/г. В некоторых вариантах воплощения изобретения осушители содержат приблизительно 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% или больше (в расчете на массу) окиси алюминия.

Активированная окись алюминия является твердым, долговечным, керамическим материалом, спо- 3 026311 собным выдерживать значительные истирание и износ, однако износостойкость и механические свойства активированной окиси алюминия можно повысить путем введения других материалов в частицы водособирающих материалов, которые включают окись алюминия. В некоторых вариантах воплощения изобретения осушители, включающие окись алюминия, могут содержать приблизительно 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, или 90% или больше других минералов, таких как оксиды циркония и титана, для улучшения свойств, таких как прочность и износ (например, цирконий-окись алюминия или окись алюминия, упрочненная цирконием, ЦУА (ΖΤΑ)).

1.4 Частицы водособирающих материалов

Как описано выше разнообразные водособирающие материалы можно использовать в системах для удаления воды из влажной (или мокрой) угольной мелочи. Такие водособирающие материалы включают те, что абсорбируют воду, те, что адсорбируют воду и те, что связываются или реагируют с водой. Обычно, водособирающие материалы будут в виде частиц, которые могут быть любой формы, подходящей для образования смеси с влажной (или мокрой) угольной мелочью и способные извлекаться. Такие частицы могут иметь неправильную форму или могут иметь правильную форму. Когда частицы имеют неправильную форму, то они могут быть практически любой формы. В одном варианте воплощения изобретения можно использовать частицы, которые, в основном, или в значительной степени, являются сферическими или, в основном, или в значительной степени, являются сплюснутыми или продолговатыми. Подходящие формы частиц также включают цилиндрические или конические частицы, в дополнение к частицам правильной полигональной формы, таким как икосаэдрические частицы, кубические частицы и тому подобное. Во время использования и повторного использования частицы могут истираться и изменять свою форму.

Частицы для использования в способах и системах для удаления воды (например, для снижения содержания влаги) из угольной мелочи, описанные здесь, могут быть разных размеров. В одном варианте воплощения изобретения, где водособирающие материалы находятся в форме частиц, частицы имеют средний размер, который по меньшей мере в 2, 3, 4, 6, 7, 8; 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25 или 30 раз больше, чем средний размер частиц угольной мелочи, который обычно находится в диапазоне от 100 до 800 микрон. В одном варианте воплощения изобретения разница в размере основана на разнице в среднем размере самого большого измерения частиц и угольной мелочи.

Частицы водособирающих материалов, включая частицы сферической или в значительной степени сферической формы, могут иметь средний диаметр (или самое большое измерение), равный по меньшей мере 1, по меньшей мере 1,25, по меньшей мере 1,5, по меньшей мере 1,75, по меньшей мере 2,0, по меньшей мере 2,25, по меньшей мере 2,5 мм или, по меньшей мере 4 мм, где средний диаметр (или самое большое измерение) равен меньше чем приблизительно 5 мм, 7,5 мм, 10 или 15 мм. В другом варианте воплощения изобретения системы могут использовать частицы, которые имеют средний диаметр (или самое большое измерение), который больше чем приблизительно 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 или 26 мм и меньше чем приблизительно 28, 30 или 32 мм.

В вариантах воплощения изобретения, где частицы имеют неправильную форму или не являются сферическими или в значительной степени сферическими, они могут иметь самый большой размер, который равен по меньшей мере 1, по меньшей мере 1,25, по меньшей мере 1,5, по меньшей мере 1,75, по меньшей мере 2,0, по меньшей мере 2,25, по меньшей мере 2,5 мм или по меньшей мере 4 мм и меньше чем приблизительно 5 мм, 7,5 мм, 10 мм или 15 мм. В другом варианте воплощения изобретения способы и системы, описанные здесь, могут использовать частицы неправильной формы или несферические частицы, имеющие самое большое измерение, которое больше чем приблизительно один из следующих: 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 или 26 мм и меньше чем приблизительно один из следующих: 28, 30 или 32 мм.

В одном варианте воплощения изобретения водособирающими материалами являются осушители, такие как осушители на основе активированной окиси алюминия, которые выпускаются промышленностью в разных формах. В некоторых вариантах воплощения изобретения частицы осушителя, используемые для водособирающих материалов, и которые могут быть сферическими или в значительной степени сферическими, имеют диаметр больше чем приблизительно 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2,0; 2,25 или 2,5 мм и меньше чем приблизительно 5 или 10 мм в диаметре. В других вариантах воплощения изобретения частицы осушителя имеют средний диаметр или самый большой размер, который больше чем приблизительно 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 или 26 мм и меньше чем приблизительно 28, 30 или 32 мм. В одном наборе вариантов воплощения изобретения частицы осушителя являются сферами (или в значительной части сферическими) с диаметрами (например, средними диаметрами) тех же размерных диапазонов. В других вариантах воплощения изобретения частицы осушителя являются сферами (или в значительной степени сферическими) с размерами вплоть до или приблизительно 6 мм в диаметре. В других вариантах воплощения изобретения осушители являются сферическими или в значительной степени сферическими частицами, состоящими из окиси алюминия, имеющими размер в диапазоне, выбранном из от приблизительно 2 мм до приблизительно 4 мм, от приблизительно 4 мм до приблизительно 8 мм, от приблизительно 8 мм до приблизительно 16 мм, от приблизительно 16 мм до приблизительно 32 мм, от приблизительно 5 мм до приблизительно 10 мм, от приблизительно 8 мм до приблизительно 20 мм и от

- 4 026311 приблизительно 16 мм до приблизительно 26 мм. В еще других вариантах воплощения изобретения водособирающие материалы являются сферическими или в значительной степени сферическими частицами окиси алюминия, имеющими средний диаметр, равный приблизительно 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 или 32 мм.

2.0 Средства для сепарации по размеру и/или магнитным свойствам

Водособирающие материалы могут быть отделены от угольной мелочи любым подходящим способом, включая фильтрацию, просеивание или отсев или использование потока газа для выноса угольной мелочи из более крупных и/или более тяжелых частиц водособирающих материалов.

Сепарация всех типов водособирающих материалов (например, молекулярных сит, осушителей или гидратируемых полимеров) также может осуществляться с использованием оборудования магнитной сепарации, где водособирающие материалы включают материал, способный захватываться магнитом или восприимчивый к магниту. Материалы, которые придают водособирающим материалам способность захватываться магнитом, включают магнитный материал и ферромагнитный материал (например, железо, сталь или неодим-железо-бор). Водособирающие материалы должны только включать достаточное количество магнитных материалов, чтобы их можно было отделить от угольной мелочи. Количество магнитного материала, дающего возможность отделять водособирающие частицы от угольной мелочи, будет зависеть, среди прочего, от силы магнита, размера частиц и глубины подложки угольной мелочи, с которой необходимо собрать частицы. Количество магнитного материала может быть больше чем приблизительно 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85% или 90% от общей массы водособирающего материала в расчете на сухой вес. В некоторых вариантах воплощения изобретения магнитными материалами будет являться железо или железо, содержащее материал, такой как сталь.

Независимо от магнитного материала, используемого для придания водособирающим материалам восприимчивости к сбору магнитом, магнитные материалы могут быть введены в водособирающий материал как твердое ядро или как дисперсные частицы или слои в водособирающих материалах. Там, где используются дисперсные частицы, они могут быть равномерно распределены по всему водособирающему материалу. В одном варианте воплощения изобретения магнитный материал включает железо, содержащее частицы, которые смешивают с водособирающими материалами, такими как окись алюминия или муллит пред формованием их в гранулы, которые будут обжигать с получением материала керамического типа. В еще других вариантах воплощения изобретения водособирающие материалы могут содержать слои материалов, которые придают частицам восприимчивость к захвату магнитом (например, железо или сталь). Примеры магнитных частиц окиси алюминия, которые можно использовать как водособирающие материалы, можно найти в патенте США № 4438161, опубликованном Ро11оск под названием Железосодержащие огнеупорные шары для перегонки горючих сланцев (1гоп-соШаиипд геГгаСогу Ьа11§ Гог гсГОгПпд ой 8ка1е).

3.0 Системы и способы сепарации

Настоящее описание также включает и предлагает системы и способы для удаления воды из влажной угольной мелочи. Системы и способы, описанные здесь, могут использовать любой из вышеописанных водособирающих материалов или частиц водособирающих материалов для удаления воды из угольной мелочи. Как описано выше, водособирающие материалы могут включать молекулярное сито, гидратируемые полимеры или осушители. И также, как описано выше, независимо от типа, размера и формы частиц водособирающего материала, частицы также могут включать материалы, которые придают частицам восприимчивость к захвату магнитом, чтобы облегчить магнитную сепарацию частиц от угольной мелочи.

В одном варианте воплощения изобретения такие системы и способы включают первый участок, на котором влажную угольную мелочь смешивают, по меньшей мере, с одним водособирающим материалом с образованием смеси влажной угольной мелочи и указанного водособирающего материала, и второй участок, где по меньшей мере часть указанного водособирающего материала удаляют из указанной смеси.

В одном варианте воплощения изобретения второй участок конфигурирован так, чтобы обеспечить сепарацию по размеру. В другом варианте воплощения изобретения второй участок конфигурирован так, чтобы обеспечить обработку, выбранную из группы, состоящей из фильтрации, просеивания или отсева и использования потока газа, чтобы выносить угольную мелочь из более крупных и/или более тяжелых водособирающих материалов.

Второй участок также может быть конфигурирован так, чтобы обеспечить магнитную сепарацию водособирающих материалов от угольной мелочи. Магнитную сепарацию можно использовать одну или в сочетании с любым одним или несколькими из следующего: фильтрация, просеивание или отсев и использование потока газа, чтобы отделять угольную мелочь от частиц водособирающих материалов.

Системы и способы для сбора воды из угольной мелочи могут дополнительно включать третий участок, где по меньшей мере часть воды удаляется из водособирающего материала. В дополнение системы могут дополнительно включать транспортер для транспортирования по меньшей мере части водособирающего материала, полученного с третьего участка назад, на первый участок для смешения с влажной

- 5 026311 угольной мелочью. Там, где используются частицы, имеющие материалы, восприимчивые к захвату магнитом, такие транспортные системы также могут включать магнитное транспортное оборудование.

В одном варианте воплощения изобретения на следующем этапе образования смеси угольной мелочи с водособирающим материалом, по меньшей мере, 25 мас.% воды в композиции связывается с водособирающим материалом. В других вариантах воплощения изобретения количество воды в мас.%, которая связывается с водособирающим материалом, равно по меньшей мере 30%, по меньшей мере 35%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 45%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 55%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 65%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 75%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85% или по меньшей мере 90%.

Пример 1

Угольную мелочь (15 г) с содержанием влаги 30 мас.% смешивают с молекулярными ситами, имеющими размер пор 3 ангстрема (15 г, продукт М83А4825 с размером шарика 2,5-4,5 мм от Эе11а АйкогЪепК которая является отделением Эс11а ЕЩсгргкск. 1пс., Розл, Иллинойс) в течение приблизительно 60 минут, тем самым высушивая угольную мелочь до содержания влаги <5 мас.%. После отделения угольной мелочи от сит путем отсева, молекулярные сита взвешивали и высушивали при температуре в печи 100°С. Угольную мелочь периодически взвешивали, чтобы определить продолжительность периода, необходимого для удаления абсорбированной воды из угля. Данные представлены графически на Фигуре 1 для первой партии угля. Процедуру повторяют, используя те же молекулярные сита для второй - шестой партии угольной мелочи. График на фиг. 1 показывает результаты измерения массы молекулярных сит во время сушки после высушивания первой-шестой партий угольной мелочи. Фиг. 1 показывает, что молекулярные сита можно эффективно использовать неоднократно.

Пример 2

Угольную мелочь (15 г) с содержанием влаги 30 мас.% смешивают с полиакрилатным полимером (0,5 г ОпПпе 8с1епсе Ма11, Бирмингем, Алабама) в течение приблизительно 1 мин, тем самым высушивая угольную мелочь до содержания влаги <5 мас.%. После отделения угольной мелочи от полимера путем отсева, частицы молекулярного полиакрилатного полимера извлекают для повторного использования после сушки.

Пример 3

Угольную мелочь (100 г) с содержанием влаги 21 мас.% смешивают с шариками активированной окиси алюминия (диаметром 6 мм, АОМ Сойшпег Соп1го1к, 1пс., Тусон, Аризона) в течение приблизительно 10 мин, тем самым высушивая угольную мелочь до содержания влаги приблизительно 7 мас.%. После отделения угольной мелочи от полимера путем осторожного отсева, шарики активированной окиси алюминия извлекают для повторного использования после сушки.

Изобретение (-я), определенное (-ые) прилагаемой формулой изобретения является/являются таковыми, что не ограничиваются по объему вариантами воплощения изобретения, раскрытыми здесь. В действительности, различные модификации вариантов воплощения изобретения, показанных и описанных здесь, будут очевидны специалистам в данной области из последующего описания и поэтому должны рассматриваться как попадающие в сферу действия прилагаемой формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ снижения содержания воды, связанной с влажной угольной мелочью, включающий приведение влажной угольной мелочи в контакт по меньшей мере с одним водособирающим материалом, где указанный водособирающий материал содержит активированный оксид алюминия и по меньшей мере часть воды, присутствующей в смеси, становится связанной с указанным водособирающим материалом;

после указанного приведения в контакт отделение по меньшей мере части водособирающего материала от указанной угольной мелочи;

сушку водособирающего материала с удалением по меньшей мере части воды из указанной части водособирающего материала;

повторное использование водособирающего материала, полученного на указанной стадии сушки, для снижения содержания воды, связанной с влажной угольной мелочью.
2. Способ согласно п.1, отличающийся тем, что этап отделения включает сепарацию по размеру.
3. Способ согласно п.1, отличающийся тем, что водособирающий материал находится в форме частиц.
4. Способ согласно п.3, отличающийся тем, что средний размер частиц по меньшей мере в 2 раза больше, чем средний размер угольной мелочи.
5. Способ согласно любому из пп.3, 4, отличающийся тем, что средний диаметр частиц составляет по меньшей мере 1 мм и меньше 10 мм.
6. Способ согласно любому из пп.3, 4, отличающийся тем, что средний диаметр частиц больше 4 мм и меньше 32 мм.
7. Способ согласно любому из пп.3-6, отличающийся тем, что частицы являются, по существу, сфе- 6 026311 рическими.
8. Способ согласно любому из пп.1-7, отличающийся тем, что перед этапом приведения влажной угольной мелочи в контакт с водособирающим материалом угольную мелочь подвергают обработке для удаления воды, выбранной из фильтрации, осаждения и центрифугирования.
9. Способ согласно любому из пп.1-8, отличающийся тем, что перед приведением влажной угольной мелочи в контакт с водособирающим материалом влажная угольная мелочь содержит количество воды в мас.%, выбранное из группы, включающей от 20 до 25%, от 25 до 30%, от 30 до 35% и более 35%.
10. Способ согласно любому из пп.1-9, отличающийся тем, что после приведения влажной угольной мелочи в контакт с водособирающим материалом угольная мелочь содержит меньше 10 мас.% воды.
11. Система для удаления воды из влажной угольной мелочи согласно способу по любому пп.1-10, где указанная система дополнительно содержит первый участок, на котором влажную угольную мелочь смешивают по меньшей мере с одним водособирающим материалом с образованием смеси влажной угольной мелочи и указанного водособирающего материала, второй участок, где по меньшей мере часть указанного водособирающего материала удаляют из указанной смеси, третий участок, где из водособирающего материала удаляют по меньшей мере часть воды, и транспортер для транспортировки по меньшей мере части водособирающего материала, полученного с третьего участка, с обеспечением возможности смешивания части водособирающего материала, полученного с третьего участка, с дополнительным количеством влажной угольной мелочи;

при этом в указанной системе повторно используется указанная часть водособирающего материала, полученного с третьего участка, путем смешивания указанной части с дополнительным количеством влажной угольной мелочи.
12. Композиция, содержащая влажную угольную мелочь и по меньшей мере один водособирающий материал, где указанный водособирающий материал содержит частицы активированного оксида алюминия с диаметром более 10 мм и по меньшей мере часть воды, присутствующей в смеси, связана с указанным водособирающим материалом.
13. Композиция по п.12, отличающаяся тем, что указанные частицы активированного оксида алюминия содержат более 90% оксида алюминия.
14. Композиция по п.12, отличающаяся тем, что указанные частицы активированного оксида алюминия содержат более 95% оксида алюминия.