FI77790C - Foerfarande foer separering av komponenterna i en uppslamning innehaollande partikelformigt kol genom flotation. - Google Patents

Description

1 77790

Menetelmä hiukkasina is ta hiiltä sisältävän lietteen komponenttien erottamiseksi vaahdottamalla.

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää hiukkasmaista 5 hiiltä sisältävän lietteen komponenttien erottamiseksi useita tuotevirtoja vaahdottamalla, jolloin suihkusuutti-mella aikaansaatua vaahtoa erotetaan siten, että jauhetut hiilipartikkelit voidaan erottaa niihin liittyvistä epäpuhtauksista, kuten tuhkasta ja rikistä.

10 Hiili on erittäin arvokas luonnonvara Yhdysvalloissa, koska sen esiintymät ovat suhteellisen runsaat. On arvioitu, että Yhdysvalloilla on enemmän energiaa käytettävissään hiilen muodossa kuin raakaöljyssä, maakaasussa, öljylius-keessa ja tervahiekassa yhteensä. Viimeaikojen energiapula 15 yhdessä sen seikan kanssa, että hiilivarantoja on runsaasti tarjolla ja raakaöljyn saatavuudessa esiintyy jatkuvaa epävarmuutta, on kannustanut kehittämään entistä parempia menetelmiä hiilen muuttamiseksi käyttökelpoisemmaksi energialähteeksi .

20 Monet ennestään tunnetut prosessit, joita on käytetty hiukkasainesta sisältävän lietteen vaahdotuserotuksessa, ovat perustuneet rakenteisiin, joissa ilmaa tuodaan nestemäiseen hiukkaslietteeseen esim. huokoisen kennopohjan tai onton juoksupyöräakselin kautta, jolloin saadaan syntymään 25 pintavaahtoa. Nämä tunnetut menetelmät ovat verrattain huonoja ratkaisuja tehokkuuden kannalta, erityisesti käsiteltäessä suuria hiukkasmääriä. Yleensä näillä menetelmillä ei kyetä saamaan riittävän suurta kosketuspintaa hiukkas-aineksen ja vaahdotusiIraan välille. Tästä syystä on tarvit-30 tu suuret määrät energiaa vaahdon kehittämiseen. Lisäksi vaahdotusmenetelmiä, joissa kuplat pääsevät kohoamaan lietteen sisällä, vaahtolietteeseen saattaa pyrkiä tarttumaan ja sen mukana kulkeutumaan epäpuhtauksia, kuten tuhkaa ja näin ollen syntyvässä rikastetussa hiukkastuotteessa on 35 usein tarpeettoman paljon epäpuhtauksia.

2 77790

On ehdotettu ja tutkittu erilaisia menetelmiä hiilen-rikastusta varten eli hiilen puhdistamiseksi epäpuhtauksista kuten tuhkasta ja rikistä, joko ennen hiilen polttamista tai sen jälkeen. Eräässä äskettäin kehitetyssä rikastusmene-5 telmässä, jota tässä kutsutaan kemiallisesti pintakäsittelyksi, raakahiili jauhetaan hienoiksi hiukkasiksi ja käsitellään sitten kemiallisesti. Tämän menetelmän mukaan käsitelty hiili erotetaan sitten tuhkasta ja rikistä ja rikastettu eli puhdistettu hiilituote otetaan talteen. Tarkemmin 10 sanottuna kivihiilestä poistetaan tässä kemiallisessa pin-takäsittelymenetelmässä aluksi kivet yms. ja se jauhetaan hienoksi n. 48-300 mesh raekokoon. Jauhettujen hiilipartik-keleiden kasvanut pinta muutetaan sitten vesipakoiseksi ja Ö1jyhakuiseksi polymerisaatioreaktion avulla. Hiilessä 15 olevat rikki- ja epäorgaaniset tuhkaepäpuhtaudet säilyvät vesihakuisina ja ne erotetaan käsitellystä hiilituotteesta vesipesuvaiheessa. Tässä vaiheessa käytetään öljyn ja veden erotusmenetelmiä ja vesipakoisiksi muutetut hiilipar-tikkelit pystyvät kellumaan talteenotossa vesihakuisia epä-20 puhtauksia sisältävän vesifaasin pinnalla.

Edelleen US-patentissa 4 347 126, McGary et ai. ja US-patentissa 4 347 121, Duttera et ai. on esitetty vastaa-vanlaiset järjestelmä hiilenrikastusta varten, joilla hiili-partikkelit erotetaan vaahdotuksen avulla niihin liittyvis-25 tä epäpuhtauksista, kuten tuhkasta ja rikistä. Näissä jär-‘V jestelmissä on ontto pääsuihkutussuutin sijoitettu vettä sisältävän vaahdotussäiliön päälle ja sillä suihkutetaan lietettä ilmastusvyöhykkeen lävitse veden pinnalle. Suihku-tusoperaatio synnyttää veden pinnalle vaahdon, jossa kelluu 30 huomattava määrä hiukkasainesta, kun taas lietteen muut komponentit uppoavat vesikylpyyn. Kuorintalaite kuorii vaah-: don veden pinnalta puhtaana eli rikastettuna tuotteena. Li- ·’ : säksi on järjestetty kierrätysmahdollisuus, jolloin pää- suihkusuuttimesta suihkutetut hiukkaset, jotka eivät jää . . 35 kellumaan, johdetaan toiseen onttoon kierrätyssuihkutus- suuttimeen, jotta saadaan toinen tilaisuus kierrätettyjen hiukkasten talteenottoa varten.

Il 3 77790

Eräs suihkutussuutintyyppi, jota käytetään nykyisin näissä patenteissa kuvatun kaltaisessa hiilenrikastuspro-sessissa on täyssuihkusuutin, jota myy Spraying Systems Co, Wheaton, Illinois, ja tällaista suutinta voidaan käyttää 5 esillä olevan keksinnön yhteydessä. Kierremäistä avovir-taussuuttimia suositellaan kuitenkin käytettäväksi keksinnön edullisessa sovellutusmuodoissa ja tällainen on esitetty US-patentissa 4 514 291 ja sitä on saatavana useilta eri valmistajilta monista eri materiaaleista valmistettuna, mm. 10 polypropyleenista ja wolframikarbidista.

Nämä aikaisemmat rikastusjärjestelmät koskevat yleensä yhden tuotevirran tuottamista, vaikkakin niissä käsiteltävää lietettä voidaan käsitellä useissa eri vaiheissa, kuten esim. sarjaan järjestetyissä kennoissa tai säiliöissä. 15 Yhden tuotevirran tuotantoon sisältyy luonnostaan sellainen rajoitus, että järjestelmällä saavutetaan tietty saantoprosentti, jota vastaa tietty epäorgaanisten epäpuhtauksien, kuten tuhkan ja rikin pitoisuusprosentti. Yleensä tuotteen suurempi saantoprosentti johtaa suurempaan epäpuh-20 tauspitoisuuteen ja päinvastoin. Niinpä nämä aikaisemmat rikastusjärjestelmät eivät tarjoa suurta joustavuutta siten, että saataisiin useita eri tuotelaatuja, joilla on erilaiset epäpuhtauspatoisuudet.

Näin ollen keksinnön päätarkoituksena on saada aikaan 25 parannettu monivaiheinen monen tuotteen menetelmä ja järjestelmä hiukkasmaista ainesta sisältävän lietteen vaahdo-tuserotusta varten useamman kuin yhden tuotevirran tuottamiseksi. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu monivaiheinen monen tuotteen menetelmä ja 30 järjestelmä hiilenrikastusta varten, joka tapahtuu erottamalla jauhetut hiilipartikkelit vaahdotuksen avulla niihin liittyvistä epäpuhtauksista käyttämällä useampaa kuin yhtä tuotteen talteenottovirtaa, mikä tarjoaa mahdollisuuden huomattavaan monipuolisuuteen ja joustavuuteen valittaessa 35 sekä saantoprosenttia että epäpuhtausprosenttia kussakin yksittäisessä tuotteen talteenottovirrassa. Monivaiheinen 4 77790 monen tuotteen järjestelmä antaa mahdollisuuden ottaa ensimmäisestä tuotevirrasta talteen korkealaatuista tuotetta, mutta silti on mahdollista ottaa jäljelle jäävää tuotetta talteen alhaisemmalla tuhkapitoisuudella kuin järjestelmään 5 alunperin tuodaan.

Edellä esitettyihin tavoitteisiin päästään esillä olevan keksinnön avulla.

Keksintö koskee menetelmää hiukkasmaista hiiltä sisältävän lietteen komponenttien erottamiseksi useita tuote-10 virtoja vaahdottamalla. Menetelmälle on tunnusomaista, että se käsittää a) ensimmäisen tuotevirran, jonka yhteydessä kemiallisia reagensseja sekoitetaan hiukkasmaista hiiltä sisältävään lietteeseen, jolloin kemialliset reagenssit käsittävät 15 monomeerin katalysaattorin ja juoksevan hiilivedyn; hiukkasmaista hiiltä ja mainittuja kemiallisia reagensseja sisältävä liete suihkutetaan nesteen pinnalle kelluvan vaahto-faasin muodostamiseksi, jolloin vaahtofaasi sisältää ensimmäisen määrän hiukkasmaista hiiltä; jäljellä olevan, hiuk-20 kasmaista hiiltä sisältävän lietteen annetaan erottua vaah-tofaasista laskeutumalla nesteeseen ja vaahtofaasi erotetaan ensimmäisenä tuotteena; ja b) toisen jälkituotevirran, jonka yhteydessä lisämää-rä mainittuja kemiallisia reagensseja sekoitetaan jäljellä 25 olevaan, erotettuun, hiukkasmaista hiiltä sisältävään liet-teeseen; liete suihkutetaan nesteen pinnalle kelluvan vaah-tofaasin muodostamiseksi, jolloin vaahtofaasi sisältää toisen määrän hiukkasmaista hiiltä; jäljellä olevan, hiukkasmaista hiiltä sisältävän lietteen annetaan erottua vaahto-30 faasista laskeutumalla nesteeseen ja vaahtofaasi erotetaan toisena tuotteena, jolloin syötetystä lietteestä on erotettu ensimmäinen ja toinen erillinen tuotevirta; ja jolloin ensimmäiseen tuotevirtaan lisättävän juoksevan hiilivedyn määrää on rajoitettu niin, että saadun ensimmäisen tuotteen • ; 35 määrä on pienempi ja puhtausaste korkeampi kuin toisen tuot teen, ja jolloin toisen jälkituotevirtaan lisättävän juok- 5 77790 sevan hiilivedyn määrä on riittävä niin, että saadun toisen tuotteen määrä on suurempi ja puhtausaste alempi kuin ensimmäisen tuotteen, jolloin kuitenkin toisen tuotteen puhtausaste on korkeampi kuin syötetyssä lietteessä olevan 5 hiukkasmaisen hiilen.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käsittelyä voidaan kontrolloida kussakin yksittäisessä tuotevirrassa erikseen, jolloin säädellään sekä tuotteen saantoprosenttia että tämän virran tuottaman tuotteen epäpuhtauspitoisuutta. Voi-10 daan esim. säätää ensimmäinen tuotevirta kehittämään erittäin puhdasta ensimmäistä tuotetta, jonka epäpuhtauspitoi-suus on erittäin alhainen, kun taas toinen tuotevirta voidaan säätää ottamaan talteen suuren osuuden jäljelle jäävästä tuotteesta epäpuhtauspitoisuudella, joka on kuitenkin 15 alhaisempi kuin prosessiin tuotavassa alkuperäisessä materiaalissa. On myös mahdollista järjestää lisää tuotevirto-ja, jotta saadaan lisää haluttuja tuotteita.

Keksinnöllä on erityisesti käyttöä hiilenrikastukses-sa, jolloin järjestelmään tuotava liete on hiilipartikkelei-20 ta ja niiden epäpuhtauksia, kuten tuhkaa, sisältävää lietettä ja kemialliset reagenssit ovat hiilipartikkeleille tarkoitettuja pintakäsittelykemikaaleja.

Eräässä edullisessa sovellutusmuodossa sekä ensimmäiseen että jälkituotevirtaan on sijoitettu sarja vaahdotus-25 säiliöitä ja niihin liittyviä suihkutussuuttimia lietteen peräkkäistä puhdistusta varten ja kierremäinen avovirtaus-tyyppinen suihkutussuutin on osoittautunut erittäin tehokkaaksi. Lisäksi eräässä edullisessa sovellutusmuodossa ensimmäinen kemiallinen reagenssimäärä on riittävän pieni tai 30 tehoton ja toinen kemiallinen reagenssilisäys on riittävän suuri tai tehokas, jotta jälkituotevirran saanto on suurempi kuin ensimmäisen tuotevirran saanto, minkä johdosta saadaan suhteellisen puhdas ensimmäinen tuotevirta.

Esillä oleva keksintö käsittää prosessin, jossa lie-35 tettä suihkutetaan ilmastusvyöhykkeen lävitse siten, että 6 77790 suihkutettaviin lietepisaroihin imeytyy huomattavasti ilmaa. Näin ollen vaahtoon tuodaan huomattava määrä ilmaa tavalla, joka on aivan erilainen ja edullisempi verrattuna moniin aikaisempiin ratkaisuihin. Tämän tapaisen vaahdonmuodostuk-5 sen edut tekevät nämä periaatteet erittäin soveliaiksi sel-lasiten lietteiden vaahdotuserotukseen, jotka sisältävät huomattavan osuuden hiukkasainesta.

Keksinnön mukaisen menetelmän edut ilmenevät seuraa-vasta keksinnön edullisen sovellutusmuodon yksityiskohtai-10 sesta kuvauksesta ja oheisista piirustuksista, joissa vastaavat rakenneosat on merkitty kaikissa kuvioissa samoilla viitenumeroilla ja joissa: kuvio 1 esittää kaaviomaista pystykuvantoa vaahdotus-järjestelmän esimerkinomaisesta sovellutusmuodosta, jota 15 voidaan käyttää keksinnön yhteydessä.

Kuvio 2 esittää pystykuvantoa kierretyyppisen suihku-tussuuttimen eräästä sovellutusmuodosta, jota voidaan edullisesti käyttää keksinnön yhteydessä.

Kuvio 3 esittää virtauskaaviona perusmuotoa keksinnön 20 mukaisesta monivaiheisesta monen tuotteen rikastusjärjestelmästä.

Kuvio 4 esittää virtauskaaviona monivaiheista monen tuotteen rikastusjärjestelmää, jossa kumpaankin virtaan sisältyy sarja vaahdotuskennoja.

25 Kuviot 5 ja 6 ovat tuhkapitoisuutta hiilen saantopro sentin funktiona esittäviä käyriä Eastern- ja Darby-tyyppi-selle hiilelle ja ne kuvaavat keksintöön liittyviä monen tuotteen saantokäyriä.

Taulukot 1 ja 2 sisältävät tuotteita kuvaavia tieto-30 ja Eastern- ja Darby-tyyppisille hiilille, joita on käsitelty keksinnön mukaisella monivaiheisella monen tuotteen järjestelmällä, ja niissä on myös kuvioissa 5 ja 6 esitet-| tyjen käyrin piirtämiseen tarvitut tiedot.

7 77790

Keksinnön mukaista järjestelmää ja menetelmää voidaan soveltaa hyvin monenlaisten kiintoainesta ja nestettä sisältävien massavirtojen erotukseen synnyttämällä kiintoainesta sisältävä vaahtofaasi ja niitä voidaan käyttää monen-5 tyyppisen hiukkasaineksen erotukseen. Keksintöä kuvataan tässä kuitenkin hiilenrikastusoperaation yhteydessä. Seuraa-vaksi tarkastellaan yksityiskohtaisemmin piirustuksia, jois-< ta kuvio 1 esittää ensimmäistä sovellutsmuotoa 10, johon kuuluu vaahdotussäiliö 12, joka on täytetty vedellä tasol-10 le 14 asti. Järjestelmän toimiessa suihkutetaan hienoksi jauhettuja hiilipartikkeleita, niihin liittyviä epäpuhtauksia ja lisäaineita, kuten monomeerisia kemiallisia reakti-onkäynnistysaineita,kemiallisia katalyyttejä ja nestemäisiä hiilivetyjä, sisältävää lietettä ainakin yhden kierremäisen 15 avovirtaussuuttimen 16 lävitse, joka sijaitsee tietyllä korkeudella säiliön 12 vedenpinnan yläpuolella. Vaihtoehtoisissa sovellutusmuodoissa voidaan käyttää kahta tai useampaa suutinta lietteen ja/tai jonkin muun halutun aineen suihkut-tamiseksi säiliöön.

20 Käsiteltyä hiiltä sisältävä massavirta pumpataan paineella kokoojaputken kautta suihkutussuuttimelle 16, jossa syntyvät leikkausvoimat piaskottavat hiilihöytäleliet-teen hienoiksi pisaroiksi siten, että ne syöksyvät voimalla säiliössä 12 olevaan jatkuvaan vesikylpyyn muodostaen vaah-25 toa 17. Suuttimessa 16 syntyy suuria leikkausvoimia ja irtonaiset partikkelit läpäisevät tehokkaasti vedenpinnan ja hajottavat hiilen, öljyn ja veden muodostamat höytäleet, jolloin ne kostuvat vedestä ja tuhkaa vapautuu hiilihöytä-leiden välisistä tiloista ja hiilihöytäleet hajoavat siten, 30 että vedelle altistuva tuhka irtoaa kelluvista hiilipartik-keleistaja uppoaa vesikylpyyn. Hienojakoisten hiilipartikke-leiden pinnassa on ilmaa, joka on imeytynyt pirskotettuihin partikkeleihin ja josta suuri osa on siirtynyt niihin, kun liete on suihkutettu ilmastusvyöhykkeen 19 lävitse, jossa 35 ilmaa imeytyy suihkutettavaan lietteeseen. Nämä käsiteltyyn hiileen kohdistuvat vaikutukset yhdessä pienentävät höytä- s 77790 leisen hiilen nimellistiheyttä ja saavat sen kellumaan vaahtona 17 vesikylvyn pinnalla. Vesihakuinen tuhka pysyy massiivisessa vesifaasissa ja pyrkii laskeutumaan säiliössä 12 maan vetovoiman vaikutuksesta. Säiliö 12 kuviossa 1 voi 5 olla tavanomainen vaahdotussäiliö, jota myy KOM-LINE-San- derson Engineering Co, Peapack, New Uork, ja johon on tehty jäljempänä selostettavat muutokset. Vaahdotussäiliöön voi kuulua myös joitakin standardivarusteita, joita ei ole kuvattu piirustuksissa, kuten nesteen pinnankorkeuden anturi ja 10 säätö-järjestelmä sekä lämpötilan mittaus- ja säätöjärjes telmä.

Keksintö toimii vaahdotusperiaatteella, jolloin lietettä suihkutetaan ilmastusvyöhykkeen lävitse siten, että pirskotettuihin hienoihin lietepisaroihin imeytyy huo-15 mättäviä määriä ilmaa. Näin ollen ilma tuodaan lietteeseen ainutlaatuisella tavalla, jotta saadaan syntymään vaahtoa. Tämäntapaiseen vaahdotukseen liittyvien etujen vuoksi keksinnön mukaista periaatetta voidaan erityisesti soveltaa sellaisten lietteiden vaahdotuserotukseen, jotka sisältävät 20 huomattavan osuuden hiukkasainesta.

Suuttimella 16 synnytetyssä kelluvassa vaahdossa olevat partikkelit voidaan poistaa veden pinnalta esim. kuorin-talaitteella 28, jossa päättymätön kuljetinhihna 30 kuljettaa useita tietyin välein siitä riippuvia kuorintalevyjä 32. 25 Levyt on kiinnitetty nivelletysti kuljetinhihnaan siten, että ne pääsevät kääntymään kahteen suuntaan hihnan suhteen, ja hihnan alajuoksu on sijoitettu säiliössä olevan veden pinnan yläpuolelle ja sen suuntaisesti. Levyt 32 kuorivat veden pinnalle syntyvää vaahtoa nuolen 34 osoittamaan ensim-30 mäiseen suuntaan kohti pintaa 36, joka on sopivimmin ylöspäin kallistettu ja ulottuu veden pinnasta keruusäiliölle 38, joka on sijoitettu vaahdotussäiliön yhdelle sivulle si-: ten, että kuorintalevyt 32 kuorivat vaahtoa veden pinnalta 1 ylös pintaa 36 pitkin ja keruusäiliöön 38.

9 77790 Tämän sovellutusmuodon mukaisessa järjestelmässä jätteiden poisto säiliön pohjalta tapahtuu suuntaan 40 virtauksen kulkiessa tulovirran 42 puolelta poistovirran 26 suuntaan, kun taas säiliön päällä oleva kuorintalaite toi-5 mii päinvastaiseen suuntaan 34 kuin jätteenpoisto. Vaikka kuvatussa järjestelmässä on esitetty vastavirtajärjestely.

aihtoehtoiset sovellutusmuodot ovat mahdollisia keksinnön puitteissa ja niissä voidaan käyttää esim. risti- ja myötä -virtaperiaatetta.

10 Kuten jäljempänä tarkemmin selostetaan, voitaisiin keksinnön yhteydessä käyttää myös sellaista kierrätysjärjestelmää, joka on kuvattu US-patenteissa 4 347 127 ja 4 347 217, jolloin kierrätystä käytetään tehokkuuden parantamiseksi entisestään aiempiin järjestelmiin verrattuna.

15 Kierrätysmenetelmässä hiilipartikkelit, jotka eivät kellu, kun ne on suihkutettu suihkutussuuttimesta 16, jota nimitetään tämän sovellutusmuodon yhteydessä pääsuuttimeksi, palautetaan toiselle kierrätyssuuttimelle, jolloin tarjoutuu toinen talteenottomahdollisuus hiilipartikkeleille.

20 Keksinnön mukainen rikastusprosessi noudattaa ylei sesti ottaen US-patentissa 4 304 573, Burgess et ai., esitettyjä periaatteita. Keksinnön yhteydessä voidaan sopivia kemikaaleja, kutenraskasöljyä#6 polttoöljyä, ff2 polttoöljyä tai näiden seosta, kuparinitraattisoolia, 3a soPi“ 25 via vaahdotuskemikaalireagensseja, kuten 2-etylheksanolia, butoksietoksipropanolia (BEP) tai metyyli-isobutyylikarbino-lia (MIBC).

Kuvio 2 esittää pystykuvantona erästä kierretyyppisen avovirtaussuihkusuuttimen 16 sovellutusrauotoa, joka on esi-30 tetty US-patentissa 4 514 291 ja jota voidaan edullisesti käyttää keksinnön yhteydessä. Kierremäisessä suuttimessa on ylempi kierteinen osa 46 ja alempi kierreosa 48. Ylempi osa on kiinnitetty kierteillä sopivaan syöttöjohtoon, josta hiukkasliete pumpataan ylemmän lieriöporauksen 50 kautta 35 alempaan kierreosaan 48, jossa kierteen halkaisija pienenee progressiivisesti alaspäin mentäessä. Tätä havainnollistavat 10 77790 suurempi ylähalkaisija Dl sen yläosassa ja pienempi halkaisija D2 sen alaosassa.

Kun kierremäinen suihkutussuutin on toiminnassa, hiukkaslietettä pumpataan ylemmän lieriöporauksen 50 kautta 5 alempaan kierreosaan 48, jossa sisähalkaisijän D pienentyessä kierteen terävä sisä- ja yläreuna 52 leikkaa lieriön muotoisen lietevirran ulkohalkaisijän alueelta ja ohjaa sen pitkin ylempää kierrepintaa 54 säteittäisesti ulos- ja alaspäin. Tämä keskeisen lietevirran leikkautuminen tapah-10 tuu progressiivisesti koko suuttimen pituudella sisähalkai-sijan D pienentyessä progressiivisesti kohti sen alapäätä.

Suuttimen läpäisevä keskeinen lietevirta on avoin siten, että tukkeutumismahdollisuus on huomattavasti aiempaa pienempi ja keskeinen virtaus ja alaspäin laajenevan kar-15 tion muotoinen, jonka kärki osuu lähelle suuttimen alapäätä. Syntyvä suihku on muodoltaan ontto kartio jonka kaltevuus-kulma esitetyssä sovellutusmuodossa on 50°. Vaihtoehtoisissa sovellutusmuodoissa on luonnollisesti mahdollista käyttää kapeampaa ja leveämpää suihkun muotoa. Lisäksi avovirtaus-20 kierresuutin pienentää painehäviötä suuttimen ylitse verrattuna aiempiin suutintyyppeihin, joissa on useitapieniä rei-; kiä, minkä johdosta tietyllä toimintapaineella suuttimessa saavutetaan suurempi massavirta ja tehokkaampi lietteen ilmastus. Avovirtauskierresuutintä voidaan vaihtoehtoisesti 25 käyttää pienemmällä paineella ja kuitenkin päästäisiin samaan massavirtaan suuttimen lävitse kuin aiemmilla suut-timilla.

Jokainen suutin voidaan kallistaa tiettyyn kulmaan pystytasoon nähden (eli suuttimen asento nesteen pinnan 30 tasoon nähden) siten, että se ohjaa vaahtovirtauksen kohti kuorintalaitetta 28. Kohtauskulma ei ole kuitenkaan kriittinen ja kuviossa 1 esitettyä pystysuoraa asentoa voidaan pitää edullisena siinä mielessä, että sillä saadaan aikaan voimakasta veden sekoittumista ja vaahdon muodostusta ve-. · 35 den pinnalle. On havaittu tärkeäksi, että suutinsuihkujan synnyttämä sekoittuminen aikaansaa tietylle rajoitetulle 11 77790 syvyydelle vedenpinnan alapuolelle ulottuvan turbulenssi-vyöhykkeen. Turbulenssivyöhykkeen syvyyttä voidaan säätää mm. muuttamalla lietteen syöttöpainetta kokoojaputkissa ja suuttimien etäisyyttä vedenpinnasta. Eräässä kokeillussa 5 sovellutusmuodossa saavutettiin turbulenssivyöhykkeellä, joka ulottui 1-2 tuuman syvyydelle vedenpinnan alapuolelle, erittäin hyvä sekoittuminen ja vaahdon muodostus, vaikkakin etäisyys riippuu monista tekijöistä, kuten säiliön koosta, säiliössä olevasta aineesta jne. ja voi siten vaihdella 10 huomattavasti eri sovellutusmuodoissa.

Kuvio 3 esittää erästä sovellutusmuotoa keksinnön mukaisesta monivaiheisesta monen tuotteen vaahdotuserotus-järjestelmästä. Sen ollessa toiminnassa valmistetaan hienoksi jauhetuista hiilipartikkeleista, niiden epäpuhtauksista ja 15 kemiallisista reagensseista lietettä jauhamalla aluksi hiiltä kohdassa 60 ja sekoittamalla kohdassa 62 hiileen ensimmäinen tietty määrä kemiallisia reagensseja. Syntyvää lietettä rikastetaan sitten ensimmäisessä vaiheessa 64 edellä selostetuilla suihkutus- ja kuorintaoperaatioilla 20 ensimmäisen tuotteen valmistamiseksi.

Jäljelle jäävän hiukkasaineksen muodostama jäteaines, joka erottuu vaahtofaasista uppoamalla ensimmäiseen vaahdo-tussäiliöön tai säiliöihin, johdetaan sitten jälkimmäiseen käsittelyvaiheeseen. Lisää kemiallisia reagensseja sekoi-25 tetaan kohdassa 66 jäljellä olevaan hiukkasainekseen liet teen valmistamiseksi, jota rikastetaan jälkituotevirrassa kohdassa 68 edellä selostettujen suihkutus- ja kuorintaope-raatioiden avulla toisen tuotteen valmistamiseksi.

Keksintö toimii sillä periaatteella, että ensimmäi-30 sessä vaiheessa käytettävän pienen reagenssimäärän ansiosta siinä otetaan talteen ainoastaan sellaista hiukkasainesta, jonka hiilipitoisuus on suurin (pienin tuhkapitoisuus). Jäl-kituotevirtaan sekoitettavan reagenssilisäyksen ansiosta siitä saadaan talteen vähemmän puhdasta tuotetta. Jälkituote-35 virrasta erotettu jäämäaines voidaan hävittää jätteenä tai vaihtoehtoisesti johtaa edelleen hyödynnettäväksi ylimääräisissä käsittelyvaiheissa.

12 77790

Valituista parametreista riippuen ensimmäisen ja jälkituotevirran kokonaissaanto voidaan säätää pienemmäksi, yhtä suureksi tai suuremmaksi kuin normaalilla yhden tuo-tevirran ratkaisulla saavutettava saanto, joka noudattaa 5 yksivaiheisen prosessin saantokäyrää. Eräs keksinnön erittäin arvokas etu on siinä, dttä toiminta ensimmäisessä ja jälkituotevirrassa voidaan valita noudattamaan haluttuja eri saantokäyriä, jotta voidaan valmistaa tuotteita, jotka ovat hyvin puhtaita tai vähemmän puhtaita tai halutun mieli-10 valtaisen tuhkapitoisuuden omaavia. Näin ollen keksinnön mukainen ratkaisu on erittäin monipuolinen, koska käsittelyä kussakin eri tuotevirrassa voidaan kontrolloida erikseen sekä tuotteen saantoprosentin että tuotteen epäpuhtauspitoi-suuden säätämiseksi. Ensimmäinen tuotevirta voidaan esim.

15 säätää tuottamaan erittäin puhtasta ensimmäistä tuotetta, jonka epäpuhtauspitoisuus on erittäin alhainen ja samoin saantoprosentti on pieni, kun taas toinen tuotevirta voidaan säätää ottamaan jäljellä olevasta tuotteesta talteen huomattava osa epäpuhtauspitoisuudella, joka on kuitenkin 20 alhaisempi kuin järjestelmään tuotavassa materiaalissa.

Kuvio 4 esittää lisää yksityiskohtia keksinnön mukaisen sovellutusmuodon edullisesta sovellutusmuodosta, jossa ensimmäisessä tuotevirrassa sekoitussäiliössä 70 valmistettu liete johdetaan vaahdotussäiliö- tai vaahdotuskenno-25 sarjan 72, 74, 76 lävitse. Toistuva suihkutus kussakin säiliössä hajottaa höytäleet tehokaammin kuin yhden säiliön järjestelmällä on mahdollista ja näin voidaan erottaa enemmän tuhkaepäpuhtauksia.

Kaikki jäämäaines, joka uppoaa vaahtofaaseista säili-30 öihin 72, 74 ja 76, johdetaan sekoitussäiliöön 78, johon tuodaan lisää kemiallisia reagensseja lietteen valmistamiseksi jälkituotevirtaa varten, johon sisältyy sarja vaahdotus-säiliöitä tai kennoja 80, 82, 84, joissa suoritetaan sarja suihkutus- ja kuorintaoperaatioita. Vaahdofaaseista säili-35 öihin 80, 82 ja 84 uppoava jäämäaines voidaan hävittää jätteenä tai johtaa ylimääräiseen jälkituotevirtaan.

13 77790 Näissä sarjaan kytketyissä vaahdotussäiliöissä on edullista järjestää veden virtaus säiliöstä toiseen vastakkaissuuntaiseen kuin hiiliaineksen virtaus tapahtuu. Näin ollen hiiliaineksen liikkuessa eteenpäin säiliöiden lävitse 5 peräkkäisiin puhdistusoperaatioihin, vesi kulkee vastakkaiseen suuntaan. Ensimmäisessä puhdistusoperaatiossa käytetään vähiten puhdasta vettä ja viimeisessä puhdistueoperaatios-sa käytetään puhtainta vettä. Käyttämällä suhteellisen syviä säiliöitä on mahdollista soveltaa vastavirtaperiaatetta 10 hiilihävikin vastavirtaan tai puhtaan hiilen saastumisen epäorgaanisesta aineksesta ollessa minimaalista. Edelleen vaäta/irtaperiaatteen avulla on mahdollista pitää lisäveden tarve pienenä ja minimoida vedenkulutus. Tämä viimeksi mainittu seikka on muodostumassa erittäin tärkeäksi alueilla, 15 joilla on pulaa vedestä tai vesi on verrattain kallista.

Vastavirtapuhdistuksen toinen etu on siinä, että jotkin hiili-laadut tai hiilijakeet sisältävät luonnostaan hyvin vähän hienojakoista tai luontaista epäorgaanista ainesta. Tämä hiiliaines voidaan tehokkaasti erottaa kontrolloidun hiilen 20 talteenoton avulla runsaammin epäorgaanista ainesta sisältävästä hiilestä.

Kemialliset reagenssit voivat poiketa ensimmäisessä V ja jälkituotevirrassa tai -virroissa esim. määränsä puo lesta ,kuten polttoöljyn määrä kussakin virrassa, tai ne voivat 25 poiketa laadultaan. Voidaan esim. lisätä ensimmäiseen tuote-virtaan tietty mä-ärä polttoöljyä ja jälkituotevirtaan tai -virtoihin voidaan sitten lisätä vaahdotusainetta, kuten BEP:tä, MIBCstä tai 2-etyyliheksanolia. Vaihtoehtoisesti voidaan ensimmäisessä ja jälkituotevirrassa vaihdella sekä 30 kemiallisten reagenssien määrää että tyyppiä.

Taulukossa 1 ja kuviossa 5 on esitetty Eastern-tyyppi-sellä hiilellä suoritetun keksinnön mukaisen esimerkkiajon tuloksia. Näitä ajoja suoritettaessa Eastern-tyyppiselle hiilelle tehtiin seuraavat käsittelyoperaatiot: 14 77790 1. jauhettiin laboratoriokäyttöön tarkoitetulla tan-komyllyllä 40 minuuttia, 2. lisättiin kemiallisia reagensseja, jotka on mainittu jäljempänä, ja lietettä sekoitettiin ja hiutaloitiin 5 30 sekuntia, 3. kelluva vaahto kuorittiin tuotteen A erottamiseksi, 4. sekoitettiin BEP:tä jäämäainekseen, 5. kelluva vaahto kuorittiin tuotteen B erottamiseksi, 6. jäljelle jäävää ainesta nimitetään tuotteeksi C, 10 7. tuotteet A, B ja C suodatetaan ja analysoidaan.

Ainemäärät näissä Eastern-tyyppisellä hiilellä suoritetuissa ajoissa olivat seuraavat:

Komponentti Ajo 1/2 % Ajo 1/4 % Ajo 1(8 %

Eastern-hiili 500 g (kuiva) sama sama 15 polttoöljy #2 2,5 g = J % 1,25 g = 1/4 % 0,625 g = 1/8 %

= 10#/T = 5*/T = 2,5#/T

raskasöljy 50 mg = 0,2#/T sama sama

Cu(N02>2 5 ml = 1,0# /T sama sama H2°2f 5 % 2,5an3 = 0,5# /T sama sama 20 BEP(annostelu 20 tippaa = sama sama

#26 neulalla) 0,51#/T

(tuote A) 10 tippaa= sama sama

0,25#/T

25 (tuote B)

Kuviossa 5 on esitetty lopullista tuhkapitoisuutta osoittavat pisteet tuotteiden A ja B saantoprosentin funktiona ja nämä tiedot ovat peräisin taulukon 1 asinomaisista sarakkeista. Taulukossa 1 on esitetty myös yhteenlaskettu saan-30 toprosentti tuotteilla A ja B. 1/8 % esimerkki on erittäin mielenkiintoinen siinä suhteessa, että tuote A on erittäin puhdata, lopullisen tuhkapitoisuuden ollessa 1,3 % ja saantoprosentin 26,6 % samalla kun kokonaissaantokin on hyvin korkea 98,53 %.

is 77790

Taulukko 2 ja kuivo 6 sisältävät tietoja Darby-tyyppisellä hiilellä suoritetuista keksinnön mukaisista ajoista. Näitä esimerkkejä varten Darby-hiilelle suoritettiin samat em. toimenpiteet (operaatiot 1-7) kuin Eastern-5 hiilelle. Ainemäärät näissä Darby-hiilellä suorite issa ajoissa olivat seuraavat:

Komponentti Ajo 1/2 % Ajo 1/4 % Ajo 1/8 %

Darby-hiili 500 g (kuiva) sama sama 10 polttoöljy # 2 5 g = 1% = 20^/T 2,5g = 1/2 % l,25g = 1/4 %

= 10# /T = 5# /T

raskasöljy 50 mg = 0,2X//T sama sama

CuiNO^^ 5 ml = 1,0 #/T sama sama

HjOj (5 %) 2,5 cm^=0,5# /T sama sama 15 BEP(annosteltu 20 tippaa = sama sama

# 26 neulalla) 0,51*/T

(tuote A) 10 tippaa = sama sama

0,25 tf/T

20 (tuote B)

Kuvio 6 esittää lopullista tuhkapitoisuutta osoittavat pisteet tuotteiden A ja B saantoprosentin funktiona ja nämä tiedot ovat peräisin taulukon 2 asianomaisista sarakkeista. Taulukossa 2 on esitetty myös yhteenlaskettu saantopro-25 sentti tuotteilla A ja B.

16 77790

e S Ξ 5 E

® Φ - * 0) X σ> CD r- 4-) (Π ΟΧ Οχ 9χ X ί0 ^4 Η4 < λ ^ CDOfM © r* m

I t; Λ v n v n v ^ ♦ n (N

U c Ur-^oo ►*».·· — P Φ 'P p* ► ► OCD«-4 u0 -4 rs CU >rtxAO qo-4 m r» <0 0 P OS <0 P *P x co a 4J w »H _, σ>Γ»\ο <r» tn xo r- m r-

CG VfMVO h 00 n XOCDO

Q-l Φ ^ * — » r ». #.

SC O O O 0 0—4 o O

•P-H

& * £ £ *C r- «n —P Ph r- —1 Οχ

»H — I I - I I »- I I

«C o o o Λ ^ p 5p -h

Cu ztc 1—l λ n Μ o in n rs o o

Q ^ »-»Γ-ΙΛ O «Λ »n r— —4 CO

hP r-KO in Φ W ΙΛ 01 H VD —l • φ ω in h ie tn n V0%om Λ 4-> CO o l/> P C ui r- r- M ·* JT 1 1 - 1 1 ·“ 1 1 ^ , **> 04 rs •"“1 ·π VO tn e «

-P

•iH a) pj m ex r* sr \o r** m co-hoo , »-H f^OON v in tn cxrso

>ΡΊ 1C —. ^· ·— ^ w M

f—4 »H i—IC *H fHoxco rs o cr\ —* »-h —< rf C(UiTJ mrs*H n n h n n n O I cue

Λί 55 0·Η +J

* OS eM (0 3 W . > m o r* rH H CU 3 M . o « 3 [Λ 3 u - I » ·- I » — il

^ VJ P P -4 M (M

(υ rt; X Λ n en n

E-· W Ή -H

rt! f)

K

r~l C

P Q) Λ H ΙΛ m N XT . o O 00 7* D^C © rn tn ^ tn to mr-co 0 ·Ρ [7\ rt en co rs σχ cd —< -s* xo* J H »-« *λ m ^ • fö o CU M‘* - . 2 .C s£ cx<yxo\ —♦ #-« «-* rs rs rs »irtP fSNN ΙΛ«ΛΙΛ Iftiftin P £ ·- - — ·-·.«> -4 &* "W m in in tn tn tn in in λ < I o •H D> m oo n *-< «y r*· ^x « nJ02 rtrlO ^rcors 00 n s r^ooo ^Ctn rs r*> ex -4 rs tn rs m r-i en

* 2 m S

o «e · •r-> a *7 « » · rt! >t «· *m . v m •n ^ h m! # H — —

OP

Q) p § <OCJ<e<J«icau

M

i7 7 7790 w o v _ r-·

I P k V

C p e\ go m φ 4J ON Ov 9s 0) φ P *

Λ M

>4 <d

rH

*H

4J <X) O

I ij v a co a vo h r» a 0 c o“I * ^ " Ί ' » Ί +J « -hJ- pT 0- pT ^ ,w o , 5 3 gw rt γμ r» «03 «ha: W D. “ _J oo _j p- go O' od m ot © σ% r- ^ t-» r* vo r- co ·«· ό © r- 5 ^ ^ ^ » o » ·. v A ooo oo ooo

S *H

• * A

CL

Γ7 'Λ ^ ·τ *r ο» σ\ -c ooo co cd o v v k. r*· r·* r** '“J ^ ^ 0* ^ o %*.·»* *»» < ooo oo ooo 1 - £ pH C ·Η p· d QJ .-i O m 00 pm r-» © pm cm ^ Λ I, H O VO O PM 00 ·* h ® C' ftG ** m* m + r* ^ pm k. h. ».

Ο Ή «Ö »h no a in n m σ', r- >JH O)'0 ^ m vo m n

. P

I CL G~* T vo I—I d *h° ff' I f·*

\L rj ^ ~ » I ·* I - I I

«* X Ή ον ov CD

*H in m CM H +j •Η ς) 0 *H qi y, f-t * sov m in n v co awn »* ^ ^ σι <d so so o ^ r* m © M I pH fi-H *- - *- — p* >3 d φ <0 Ό «e cd a h n in vc vo

ft β n n H nmcM

2 2 0 -Hp rd < ij ή EH PQ > • do cd n n, ij o m I ο

3 Ϊ - I I - I - I I

^ ^a in vo .

X ·ρ| O r> r> rH <d < ffi

VO

I ^ IN O CD 00 O rH PM PM <T

pH dvo Omen « H ·, r-t Οι O

„ n n « *-Hp-m fi n a ft C > rH r~ n Ο -H 3 • wd>ov0v mmm co cd go q, (rt o o o r- r-“ r- γμρμρμ «H vJ * · ► »· ^ P *“ p «w.

" p? m m m τ τ m· mmm .* λ rH 3 < f.

<D

^<ηυ<β>υ<αυ 0 3

EH

I «o EH o >i U \ S «> •n «0 at o « Η «β ^ ? C * o a # i ^ -

Claims (7)

18 77790

1. Menetelmä hiukkasmaista hiiltä sisältävän lietteen komponenttien erottamiseksi useita tuotevirtoja vaah-5 dottamalla, tunnettu siitä, että se käsittää a) ensimmäisen tuotevirran, jonka yhteydessä kemiallisia reagensseja sekoitetaan hiukkasmaista hiiltä sisältävään lietteeseen, jolloin kemialliset reagenssit käsittävät monomeerin katalysaattorin ja juoksevan hiilivedyn; 10 hiukkasmaista hiiltä ja mainittuja kemiallisia reagensseja sisältävä liete suihkutetaan nesteen pinnalle kelluvan vaahtofaasin muodostamiseksi, jolloin vaahtofaasi sisältää ensimmäisen määrän hiukkasmaista hiiltä; jäljellä olevan, hiukkasmaista hiiltä sisältävän lietteen annetaan erottua 15 vaahtofaasista laskeutumalla nesteeseen ja vaahtofaasi erotetaan ensimmäisenä tuotteena; ja b) toisen jälkituotevirran, jonka yhteydessä lisämäärä mainittuja kemiallisia reagensseja sekoitetaan jäljellä olevaan, erotettuun, hiukkasmaista hiiltä sisältävään liet- 20 teeseen; liete suihkutetaan nesteen pinnalle kelluvan vaahtofaasin muodostamiseksi, jolloin vaahtofaasi sisältää toisen määrän hiukkasmaista hiiltä; jäljellä olevan, hiukkasmaista hiiltä sisältävän lietteen annetaan erottua vaah-tofaasista laskeutumalla nesteeseen ja vaahtofaasi erote-25 taan toisena tuotteena, jolloin syötetystä lietteestä on erotettu ensimmäinen ja toinen erillinen tuotevirta; ja jolloin ensimmäiseen tuotevirtaan lisättävän juoksevan hiilivedyn määrää on rajoitettu niin, että saadun ensimmäisen tuotteen määrä on pienempi ja puhtausaste korkeampi kuin 30 toisen tuotteen, ja jolloin toisen jälkituotevirtaan lisättävän juoksevan hiilivedyn määrä on riittävä niin, että saadun toisen tuotteen määrä on suurempi ja puhtausaste alempi kuin ensimmäisen tuotteen, jolloin kuitenkin toisen tuotteen puhtausaste on korkeampi kuin syötetyssä liettees-35 sä olevan hiukkasmaisen hiilen. i9 77790

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kussakin suihkutusvaiheessa käytetään kierremäistä avovirtaussuihkusuutinta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -5 n e t t u siitä, että juokseva hiilivety on polttoöljy.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekä ensimmäisen tuotevirran että jälkituotevirran yhteydessä suoritetaan sarja suihkutus-ja erotusvaiheita.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että kussakin suihkutusvaiheessa käytetään kierremäistä avovirtaussuihkutussuutinta. 77790 20

1. Förfarande för separering av komponenterna i en uppslamning innehällande partikelformigt koi genom flota-5 tion av flera produktströmmar, kännetecknat där-av, att det omfattar a) en första produktström i samband med vilken kemis-ka reagenser blandas med uppslamningen innehällande partikelformigt koi, varvid de kemiska reagenserna omfattar en 10 monomer, en katalysator och ett flytande kolväte; uppslamningen innehällande partikelformigt koi och nämnda kemiska reagenser sprutas pä ytan av en vätska för att bilda en flytande skumfas, varvid skumfasen innehäller en första mängd partikelformigt koi; den äterstäende uppslamningen 15 innehällande partikelformigt koi fär separera frän skumfasen genom att sjunka i vätskan och skumfasen separeras som en första produkt; och b) en andra efterproduktström i samband med vilken en ytterligare mängd nämnda kemiska reagenser blandas med 20 den äterstäende separerade uppslamningen innehällande partikelformigt koi; uppslamningen sprutas pä ytan av en väts-ka för att bilda en flytande skumfas, varvid skumfasen in-nehäller en andra mängd partikelformigt koi; den äterstäen-1’·’ de uppslamningen innehällande partikelformigt koi fär sepa- ' 25 rera frän skumfasen genom att sjunka i vätskan och skumfa- * · sen separeras som en andra produkt, varvid frän den matade uppslamningen separerats en första och en andra separat produktström; och varvid mängden flytande kolväte, som sätts tili den första produktströmmen, är begränsad sä, att 30 den erhällna första produktens mängd är mindre och renhets-graden högre än den andra produktens, och varvid mängden Y; flytande kolväte, som sätts tili den andra efterprodukt- strömmen, är tillräcklig sä, att den erhällna andra produktens mängd är större och renhetsgraden lägre än den • · 35 första produktens, varvid emellertid den andra produkten har en högre renhetsgrad än det partikelformiga kolet i den matade uppslamningen. Il