FI76110B - Foerfarande foer framstaellning av braennbara agglomerater. - Google Patents

Description

! 76110

Menetelmä palavien agglomeraattien valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä palavien agglomeraat-tien valmistamiseksi lähtien raakaturpeesta.

5 Raakaturve kentältä korjattuna sisältää usein 85 - 90 paino-% vettä. Tätä vettä ei voi poistaa mekaanisesti esimerkiksi painesuodattamalla. Osa vedestä voidaan kuitenkin poistaa^lämpökäsittelyn avulla. On tunnettua kuumentaa raakaturvetta esimerkiksi 150-300°C:ssa paineessa, joka on 10 vähintään yhtä suuri kuin autogeeninen paine. Tämä menetelmä tunnetaan nimellä "märkähiillytys" ja se tunnettiin jo noin 80 vuotta sitten. Siihen sisältyy raakaturpeen kemiallinen hajoaminen kun turpeen runsaasti vetysidoksinen molekyylirakenne, joka vastaa turpeen suuresta veden pidättä-15 misestä, purkautuu. Samanaikaisesti vettä vapautuu nestemäisenä ja hiilidioksidia ja orgaanisia yhdisteitä vapautuu.

Märkähiillytys antaa kiinteän aineen suspension vesipitoisessa nesteessä; tästä suspensiosta voidaan vesi poistaa mekaanisesti, esimerkiksi suodattamalla ja puristamalla. 20 Näin saatu kiinteä aine voi sisältää esimerkiksi 37-60 paino-% vettä ja sen lämpöarvo on suurempi kuin märässä turpeessa olevan kiinteän aineen.

Kiinteä aine, joka saatiin märällä hiillytyksellä, voidaan agglomeroida briketeiksi, mutta tämä vaatii hyvin 25 suuren paineen, tai se voidaan kuivata saattamalla koste-tukseen kuuman kaasun kanssa, kunnes on saatu kuivattu aine, joka sisältää esimerkiksi noin 10 paino-% vettä. Kuivattu aine voidaan puristaa agglomeraatteja muodostavassa suulakepuristimessa, jolloin agglomeraatteja voidaan käyt-30 tää polttoaineena energiantuotannossa. Suulakepuristimessa kuivattuun aineeseen kohdistetaan tarkka leikkausvoima ja sekoitus lujitettaessa ainetta suulakkeen läpi puristettaessa.

Edellä kuvatun agglomeraatin valmistusmenetelmän hait-35 toja ovat, että puristus on kallista, erityisesti varaosien kustannukset, puristimen kulumisnopeuden ollessa hyvin suuri ja se, että puristamiseen tarvitaan hyvin suuri paine.

2 76110

Nyt on keksitty menetelmä, jossa agglomeraatin muodostus voidaan suorittaa painelaitteessa, jossa käytetään paljon pienempää painetta, ja jonka kulumisnopeus on pienempi ja joka menetelmällä saadaan agglomeraatteja, joilla on 5 edullisia ominaisuuksia.

Keksinnön kohteena on tarkemmin sanottuna menetelmä palavien agglomeraattien valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää seuraavat peräkkäiset vaiheet: a) raakaturvetta kuumennetaan paineessa, joka on vä-10 hintään yhtä suuri kuin veden kyllästyspaine vallitsevassa lämpötilassa, kunnes saadaan nestemäisen veden ja kiinteän aineen seos, b) ainakin osa vedestä erotetaan mekaanisesti vaiheessa a) saadusta kiinteästä aineesta. Keksinnölle on tunnus- 15 omaista, että menetelmä lisäksi käsittää seuraavat vaiheet: c) muodostetaan perinpohjainen seos vaiheesta b) saadusta kiinteästä aineesta, vedestä ja bitumista, d) muodostetaan agglomeraatteja vaiheesta c) saadusta seoksesta.

20 Raakaturvetta kuumennetaan vaiheessa a) 180°C - 220°C:ssa. Vaiheessa a) saadun kiinteän aineen vesipitoisuus on yleensä alueella 41-55 % ja edullisesti alueella 50-55 paino-%.

Keksintö sallii sellaisen suljetun puristuslaitteen 25 käytön, jossa hiukkasten sisäinen liike ja leikkausvoima ovat sattumanvaraisia hiukkasten suljetuissa muoteissa tai kahden pinnan välissä tapahtuvaan lujittumiseen nähden. Tällaista laitetta voidaan käyttää paineilla, jotka ovat huomattavasti pienempiä kuin ne, joita käytetään suulake-30 puristimessa. Suljettu puristuslaite on suhteellisen yksinkertainen ja siinä on huomattu tapahtuvan hyvin vähän kulumista .

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan agglomeraatte ja, joilla on edullisia ominaisuuksia, joka huomioon ot-35 taen niiden suhteellisen suuren vesipitoisuuden on hämmästyttävää. Esimerkiksi niiden murskauslujuus on yli 12,0 daN, 3 76110 niillä on hyvä kulumisenkestävyys, ne antavat hyvät tulokset tiputuskokeessa ja niillä on hyvä veteen upotuskestä-vyys. Esimerkkejä suljetuista puristuslaitteista ovat muo-vauspuristimet, tabletointipuristimet ja valssipuristimet.

5 Erittäin hyviä tuloksia on saatu kakspyöräisillä valsseilla; tällainen valssi voi käyttää kahta pyörivää pyörää, joissa on useita valssien pintaan leikattuja uria.

Agglomeraatit muodostetaan edullisesti vaiheessa d) lämpötilassa, joka on vähintään yhtä suuri kuin bitumin 10 rengas- ja kuulalämpötila miinus 40°C.

Jos vain osa vedestä erotetaan mekaanisesti vaiheessa a) saadusta kiinteästä aineesta, niin loput vaiheessa a) vapautuvasta vedestä, ja haluttaessa myös muusta lähteestä tuleva lisävesimäärä käytetään perinpohjaisen seoksen muo-15 dostamiseen vaiheessa c). Vaihtoehtoisesti kaikki vesi erotetaan mekaanisesti vaiheessa a) saadusta kiinteästä aineesta ja sopivasta lähteestä saatu vesi johdetaan vaiheeseen c) .

Mekaaninen erotus vaiheessa b) voi tapahtua esimerkik-20 si dekantoimalla, suodattamalla ja/tai sentrifugoimalla.

Määrät, joissa kiinteää ainetta, vettä ja bitumia käytetään vaiheessa c), eivät ole kriittisiä ja voivat vaihdella laajalla alueella. Edullisesti vettä on läsnä vaiheen c) alussa 5-35 paino-% laskettuna vaiheessa c) käytetystä kiin-25 teästä aineesta. Bitumia käytetään edullisesti vaiheessa c) 1-15 paino-% ja erityisesti 2-7 paino-%, laskettuna vaiheessa c) käytetystä kiinteästä aineesta.

Sopivin painosuhde, jossa vesi ja bitumi ovat läsnä vaiheen c) lopussa, on kulloinkin helposti määritettävissä 30 yksinkertaisilla kokeilla. Esimerkiksi bitumia voi olla läsnä 40-75 paino-% laskettuna bitumin ja veden määrien summasta. Vaiheen c) lopussa läsnä olevan veden määrä voidaan säätää sopivaksi toteuttamalla tämä vaihe kuumennetussa sekoit-timessa haihduttamalla vettä samalla, kun perinpohjainen 35 seos muodostuu. On mahdollista toteuttaa vaihe c) haihduttamatta vettä. Sekoittaminen vaiheessa c) tapahtuu sopivasti 4 76110 50°C:n ja läsnäolevan veden kiehumispisteen välisessä lämpötilassa ilmakehän paineessa ja edullisesti alueella 70°C-95°C. Perinpohjainen seos vaiheessa c) on paljon helpommin muodostettavissa pehmeän bitumin kuin kovan bitumin kanssa.

5 Sen vuoksi bitumin penetraatio 25°C:ssa on edullisesti vähintään 1,5 mm mitattuna ASTM menetelmällä D-5. Tavallisesti penetraatio 25°C:ssa on alle 600 dmn. Bitumin Rengas ja Kuula- lämpötila on sopivasti ASTM menetelmällä D-36 mitattuna alueella 20°C - 80°C .

10 Erittäin hyviä tuloksia on saatu lisäämällä bitumi sellaisenaan, esimerkiksi sulana bitumina edullisesti annoksittain sekoittamisen aikana esimerkiksi suihkuttamalla tai kaatamalla sula bitumi vaiheessa b) saadulle kiinteälle aineelle ja vedelle. Sekoittaminen vaiheessa c) voi tapah-15 tua anionisen, kationisen tai ionittoman emulgaattorin läsnäollessa. Toisen menettelyn mukaan bitumi voidaan lisätä vesiemulsiossaan suihkuttamalla tai kaatamalla vaiheessa b) saadulle kiinteälle aineelle emulsion veden toimiessa vaiheessa c) tarvittavana vetenä. Sekoittaminen vaiheessa 20 c) voi tapahtua anionisen, kationisen ja/tai ionittoman emulgaattorin läsnäollessa; tällaista emulgaattoria tai sen seosta voi myös olla läsnä mainitussa bitumin vesiemulsios-sa.

Vaiheessa d) saatuja agglomeraatteja voidaan käyttää 25 sellaisenaan polttoaineena. Vaihtoehtoisesti agglomeraatit voidaan kuivata saattamalla ne kosketukseen kuuman kaasun kanssa, kunnes ne sisältävät esimerkiksi 0,5-20 %, sopivasti 5-15 paino-% ja sopivimmin 8-12 paino-% vettä. Edullisesti vesi haihdutetaan agglomeraateista niiden sisuksen läm-30 pötilassa 100°C - 350°C aikana, jota on 1 min ja 24 h välillä. Kuuma kaasu voi olla hapettava, neutraali tai pelkästä-vä. Kuivaaminen voidaan suorittaa hapettavasti ilmakehässä ja agglomeraattien sisuksen lämpötila voi olla alueella 230°C - 350°C, edullisesti 20 min ja 2 h välisen ajan bitu-35 min hapettamiseksi ja kovettamiseksi.

5 76110

Vaiheessa d) muodostetut agglomeraatit ja kuivaamalla vaiheesta d) saadut agglomeraatit ovat uusia aineoseoksia.

Keksintöä kuvataan edelleen seuraavien esimerkkien avulla.

5 Esimerkki 1

Raakaturvetta, joka sisälsi 90 paino-% vettä, kuumennettiin autoklaavissa yhden tunnin ajan lämpötilassa 210°C autogeenisessä paineessa. Kaikki autoklaavissa oleva vesi erotettiin suodattamalla lämpötilassa alle 100°C kiin-10 teästä aineesta, joka sisälsi 53 paino-% vettä. Tämän aineen seula-analyysi käyttäen seulaa, jossa oli neliömäiset aukot, antoi seuraavat tulokset:

Koko alle, mm paino-% koko alle, mm paino-% 10 7,22 1 34 15 5 58,6 0,4 22,8 3,15 50,2 0,16 13,2 2 43,0 0,08 7,7 Tähän kiinteään aineeseen (3000 g) lisättiin erikseen 20 bitumia (141 g, penetraatio 25°C:ssa 2,5 mm, rengas- ja kuu-lalämpötila 55°C) ja vettä (634 g) ja nämä kolme komponenttia sekoitettiin perusteellisesti 10 min ajan Z-teräsekoit-timessa. Sekoitinta kuumennettiin kuumaöljykierrolla ja sekoittaminen tapahtui lämpötilassa 85°C vettä haihduttaen 25 (475 g), kunnes saatiin tahmea pasta. Bitumia oli läsnä tässä pastassa 4,7 % laskettuna märkähiillytyksessä saadusta kiinteästä aineesta. Saatu seos puristettiin lämpötilassa 85°C kaksipyöräisellä kiertopuristimella, joka sisälsi kaksi metallipyörää, jotka melkein koskettivat toisiaan, 30 molemmat niistä rei'in varustetut. Kiertopuristimessa käytetty paine oli välillä 10 ja 40 kN/cm. Näin saatujen bri-kettien tilavuus oli 13 cm (paino 8,3 g), ne sisälsivät 53,0 paino-% vettä, 4,3 paino-% bitumia ja 42,7 paino-% kiinteätä ainetta ja niiden murskauslujuus oli 16 daN. Bri-35 ketointimenettely kesti 0,5 s ja tässä ajassa pastan tilavuus puoliintui. Briketeillä oli sileä pinta, joka tarkasti vastaisi puristimen pyörien urien muotoa.

6 761 1 O

Briketeille tehtiin kulumislujuuskoe rummussa, joka pyöri nopeudella 25 r/min. 100 kierroksen jälkeen 8,6 pai-no-% brikettien painosta oli hajonnut hiukkasiksi, joiden koko oli alle 5 mm.

5 Briketit säilyttivät muotonsa 7 päivän veteen upot tamisen jälkeen.

Esimerkki 2

Kiinteään aineeseen (3000 g), joka oli saatu märkä-hiillyttämällä kuten esimerkissä 1 on kuvattu, lisättiin 10 erikseen bitumia (211,5 g, samat ominaisuudet kuin esimerkissä 1) ja vettä (710,5 g) ja nämä kolme komponenttia sekoitettiin perusteellisesti esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Sekoitinta kuumennettiin kuumaöljykierrolla ja sekoitus tapahtui lämpötilassa 85°C vettä haihduttaen (672,5 g), kun-15 nes saatiin tahmea pasta. Bitumia oli läsnä tässä pastassa 7,0 % laskettuna märkähiillytyksessä saadusta kiinteästä aineesta.

Saatu seos puristettiin kuten esimerkissä 1 on kuvattu lämpötilassa 85°C briketeiksi, joiden tilavuus oli 13 20 cm , jotka sisälsivät 50,1 paino-% vettä, 6,5 paino-% bitumia ja 43,4 paino-% kiinteätä ainetta ja joiden murskauslu-juus oli 12,5 daN.

Vertailuesimerkki A

Kiinteään aineeseen (3000 g), joka oli saatu märkä-25 hiillyttämällä kuten esimerkissä 1 on kuvattu, lisättiin bitumia (211,5 g, samat ominaisuudet kuin esimerkissä 1) ja nämä kaksi komponenttia sekoitettiin perusteellisesti. Sekoitinta kuumennettiin kuumaöljykierrolla ja sekoittaminen tapahtui lämpötilassa 85°C vettä haihduttaen (458,5 g). Bi-30 tumi ei peittänyt kiinteän aineen hiukkasia.

Saatu seos syötettiin lämpötilassa 85°C esimerkissä 1 käytettyyn kiertopuristimeen. Vain muutamia brikettejä saatiin, ja nämä olivat hyvin huonon näköisiä.

Claims (10)

1. Menetelmä palavien agglomeraattien valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää seuraavat peräkkäiset vaiheet: 5 a) raakaturvetta kuumennetaan paineessa, joka on vä hintään yhtä suuri kuin veden kyllästyspaine vallitsevassa lämpötilassa, kunnes saadaan nestemäisen veden ja kiinteän aineen seos, b) ainakin osa vedestä erotetaan mekaanisesti vaihees-10 sa a) saadusta kiinteästä aineesta, tunnettu siitä, että menetelmä lisäksi käsittää seuraavat vaiheet: c) muodostetaan perinpohjainen seos vaiheesta b) saadusta kiinteästä aineesta, vedestä ja bitumista, d) muodostetaan agglomeraatteja vaiheesta c) saadusta 15 seoksesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raakaturvetta kuumennetaan vaiheessa a) lämpötilassa alueella 150-300°C.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, t u n -20 n e t t u siitä, että raakaturvetta kuumennetaan lämpötilassa alueella 180-220°C.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen c) alussa on läsnä 5-35 paino-% vettä laskettuna vaiheessa c) käytetyn 25 kiinteän aineen määrästä.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perinpohjainen seos vaiheessa c) muodostetaan käyttämällä 1-15 paino-% bitumia laskettuna vaiheessa c) käytetyn kiinteän aineen määrästä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että perinpohjainen seos muodostetaan käyttämällä 2-7 paino-% bitumia laskettuna vaiheessa c) käytetyn aineen määrästä.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen me-35 netelmä, tunnettu siitä, että perinpohjainen seos vaiheessa c) muodostetaan käyttämällä bitumia, jonka pene-traatio 25°C:ssa on vähintään 1,5 mm. e 76110

7 76110

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että agglomeraatit vaiheessa d) muodostetaan suljetussa puristuslaitteessa.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen mene-5 telmä, tunnettu siitä, että valmistetaan kuivattuja agglomeraatteja haihduttamalla vettä vaiheessa d) saaduista agglomeraateista.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että haihdutetaan agglomeraattien sisuk- 10 sen lämpötilan ollessa 100-350°C:ssa 1 min ja 24 h välisen ajan. 9 76110