MX2013005266A - Metodos y composiciones para secar finos de carbon. - Google Patents

Abstract

La presente descripción proporciona métodos, composiciones y sistemas para secar finos de carbón.

Description

METODOS Y COMPOSICIONES PARA SECAR FINOS DE CARBON Antecedentes de la Invención Varios métodos actuales de minería de carbón utilizan agua para extraer partículas finas de carbón (también I llamadas finos de carbón) . Tales partículas típicamente pueden tener diámetros de aproximadamente 100 a 800 micrones de diámetro, aunque los finos de carbón pueden tener diámetros más pequeños, por ejemplo, alrededor de 50 micrones o menos . Los métodos tradicionales para secar partículas de carbón, incluyendo tecnologías de centrifugado y de calentamiento, pueden secar fácilmente estos "finos" de carbón hasta aproximadamente 30% de humedad. Los métodos para secar finos de carbón más allá de este punto típicamente emplean secadores y calentadores que requieren una inversión intensiva de capital, requieren uso de energía sustancial y crean problemas y riesgos ambientales por el uso de; energía y por la aerosolización de los finos de carbón.

Breve descripción de la Invención Las modalidades de la presente descripción proporcionan métodos y composiciones para secar finos de carbón húmedos mediante el empleo de materiales recolectores de agua tales como tamices moleculares, agentes poliméricos hidroabsorbentes , desecantes, y similares que se separan fácilmente de los finos de carbón, por ejemplo, por Ref. 241191 tamización o cribado. Tales materiales pueden retirar toda o parte del agua de los finos húmedos por acción física y/o química. Por ejemplo, los materiales recolectores de agua pueden extraer agua de los finos húmedos mediante sorción, por ejemplo, adsorción o adsorción. En modalidades de los métodos y composiciones en la presente, los materiales utilizados para recolectar agua de los finos de carbón pueden ser reciclados y/o reutilizados para secar más finos de carbón luego de remover parte o toda el agua de los materiales recolectores de agua.

Breve descripción de las Figuras La Figura 1 muestra el peso de un lote de tamices moleculares utilizados para adsorber agua de seis, lotes de finos de carbón. El peso de los tamices moleculares se determina luego de secar cada lote de finos de carbón y a la hora indicada son pesados periódicamente a través del proceso de secado. ! Descripción Detallada de la Invención Las modalidades descritas en la presente utilizan materiales recolectores de agua tales como adsorbentes y absorbentes que pueden recolectar humedad de finos de carbón húmedos. De manera ventajosa, tales materiales pueden recolectar de manera eficiente la humedad de los finos de carbón y luego se pueden separar de los finos para reducir la cantidad de agua asociada con los finos de carbón. En algunas modalidades, los materiales recolectores de agua pueden entonces ser secados separados de los finos de ^carbón. El proceso puede proporcionar uno o más beneficios deseables tales como una reducción en uno o más de los siguientes: tiempo, energía, costo y/o impacto negativo en el medio ambiente, en comparación con otros procesos de secado de finos de carbono. Además, modalidades de la presente descripción pueden reducir sustancialmente la aerósolización de finos de carbono mediante secadores, que pueden plantear riesgos de salud, incendio y explosión.

Aunque modalidades descritas en la présente no requieren el secado y reuso de tales materiales recolectores 1 de agua, muchos de tales materiales pueden ser secados eficientemente en forma separada de los finos de carbón y ser reutilizados una o más veces. Las modalidades descritas en la presente por lo tanto emplean el secado y reuso de materiales recolectores de agua tales como absorbentes y adsorbentes. En otras modalidades, todo o parte del material recolector de agua puede ser desechado, por ejemplo, donde un adsorbente se ha degradado y no puede ser separado de manera efectiva de los finos de carbón. En una modalidad, se separan partículas de materiales recolectores de agua por tamización ó cribado para quitar partículas degradadas que pueden ser más grandes que las partículas de finos de carbón, pero son más pequeñas de lo deseado para procesar finos de carbón húmedos . En otras modalidades, algunos o todos los materiales absorbentes utilizados para quitar la humedad de finos de carbón pueden ser biodegradables .

El material recolector de agua también puede ; unirse con el agua para hacer que el agua se asocie con el material en vez de los finos de carbón. 1.0 Quitar la humedad de los finos de carbón Los finos de carbón pueden separarse del agua a granel (agua en exceso de la que se asocia con los finos: de carbón cuando se asientan o se filtran o se separan por centrifugado de una suspensión acuosa) utilizada en el proceso de minería/recuperación por una o más de una variedad de técnicas conocidas. Tales técnicas incluyen, de modo no taxativo, una o más de filtrado (por ejemplo, filtrado basada en gravedad, o filtración asistida por fuerza centrífuga, presión o vacío) , asentamiento, centrifugado y similares, que pueden ser utilizadas solas o en combinación. Se pueden quitar cantidades adicionales de agua de los finos de carbón mediante una segunda ronda de tales tratamientos .

Luego de una o más etapas de separación para quitar el agua a granel, los finos de carbón húmedos se mezclan con partículas de un material recolector de agua. o una combinación de diferentes tipos de materiales recolectores de agua, por ejemplo, partículas de absorbente o adsorbente, para reducir adicionalmente la cantidad de agua asociada con los finos. En una modalidad, las partículas de material recolector de agua son lo suficientemente grandes para ser separadas de los finos de carbón por tamaño (por ejemplo, cribar con un filtro o malla de tamaño apropiado) . En varias modalidades, para facilitar su secado, los finos de carbón húmedos son mezclados con uno o más tipos de materiales recolectores de agua que incluyen, de modo no taxativo, tamices moleculares, partículas de polímeros hidratables (por ejemplo, partículas de poliacrilato o carboximetil celulosa/poliéster) o desecantes (por ejemplo, silicatos) . La velocidad en la que varios materiales recolectores de agua adsorben, absorben o reaccionan con agua presente en finos de carbón puede ser afectada por la temperatura. Cada tipo de material recolector de agua puede tener temperaturas óptimas diferentes para la velocidad en que acumulan agua a partir de los finos de carbón. En algunas instancias, como con los tamices moleculares, calentar/entibiar los tamices moleculares con los finos de carbón, o calentar/entibiar los tamices moleculares inmediatamente antes de mezclarlos con finos de carbón, puede aumentar la velocidad en la que el agua se asocia con los tamices moleculares. ¡En otras modalidades, los materiales tales como partículas de alúmina pueden acumular agua de finos de carbón a una velocidad apropiada a temperatura ambiente (por ejemplo, 20-25, °C) . Los materiales recolectores de agua que contienen agua anteriormente asociados con los finos de carbón pueden posteriormente ser quitados de los finos de carbón a través de una variedad de medios . - 1.1 El uso de tamices moleculares como adsorbentes para reducir el contenido de humedad de finos de carbón Los tamices moleculares son materiales que contienen poros de un tamaño preciso y uniforme (los tamaños de poros son típicamente de alrededor de 3 a alrededor de 10 Angstroms) que son utilizados como adsorbente para gases y líquidos. Sin la intención de limitarse a ninguna teoría, generalmente las moléculas que son los suficientemente pequeñas para pasar por los poros son adsorbidas mientras que las moléculas más grandes no pueden entrar en los poros . Los tamices moleculares son diferentes de un filtro común ya que operan a un nivel molecular. Por ejemplo, una molécula de agua puede que no sea lo suficientemente pequeña para pasar mientras que las moléculas más pequeñas en el gas sí pasan. Por este motivo, generalmente sirven como un desecante. Algunos tamices moleculares pueden adsorber agua hasta un 22% de su peso seco. Los tamices moleculares generalmente consisten en minerales de aluminosilicato, arcillas, vidrios porosos, carbones vegetales microporosos , zeolitas, carbonos activos (carbón vegetal activado o carbono activado) , o compuestos sintéticos que tienen estructuras abiertas a través de o dentro de las cuales pueden difundirse moléculas pequeñas tales como nitrógeno y agua. En algunas modalidades, los tamices moleculares son un mineral aluminosilicato (por ejemplo, andalusita, kianita, silimanita o mullita) . En otras modalidades, los tamices moleculares comprenden alrededor de 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más (en base al peso) de mineral aluminosilicato. En algunas modalidades, incluyendo aquellas modalidades donde los tamices moleculares comprenden un mineral aluminosilicato, las partículas de tamices moleculares pueden contener otros minerales, tales como óxidos de zirconio o titanio para aumentar propiedades tales como resistencia y desgaste (por ejemplo, la zirconia hizo más resistentes a los aluminosilicatos o los compuestos de alúmina-titanato-mullita) . En algunas modalidades, los tamices moleculares son tamices moleculares de 3, angstrom (por ejemplo, tamices moleculares MS3A4825 con tamaño de perlas de 2.5 - 4.5 mm y resistencia de compresión de 14 Ib de Delta Enterprises, Roselle, Illinois) o* tamices moleculares de 4 angstrom (por ejemplo, tamices moleculares MS4A4810 con tamaños de perlas de 2.5 - 4.5 mm y résistencia de compresión de 18 Ib de Delta Enterprises, ; Roselle, Illinois) .

Una variedad de tamices moleculares pueden ser empleados solos o en combinación para quitar agua o humedad de finos de carbón. En una modalidad, los tamices moleculares se pueden seleccionar de minerales de aluminosilicato, arcillas, vidrios porosos, carbones vegetales microporosos , zeolitas, carbonos activos o compuestos sintéticos que tienen estructuras abiertas a través de o dentro de las cuales pueden difundirse moléculas pequeñas tales como nitrógeno y agua. En otras modalidades, los tamices moleculares pueden seleccionarse de minerales de aluminosilicato, : arcillas, vidrios porosos o zeolitas.

Los tamices moleculares con poros lo suficientemente grandes para extraer moléculas de agua, pero lo suficientemente pequeños para prevenir que cualquiera de los finos de carbón entre en las partículas del tamiz, puede ser empleados ventajosamente. Tamices moleculares endurecidos o tamices moleculares, o aquellos con una carcasa especialmente dura son útiles en los métodos descritos en la presente, dado que tales tamices no se desgastarán fácilmente y pueden ser reutilizados luego de quitar la humedad.

En algunas modalidades, las partículas del tamiz molecular son mayores que 1, 1.25, 1.5, 1.75, 2.0, 2.25 o 2.5 mm de diámetro y menos que alrededor de 5 mm o 10 mm. En otras modalidades, las partículas del tamiz molecular son mayores que alrededor de 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 o 26 mm de diámetro y menos que alrededor de 28, 30 o 32 mm de diámetro. Los tamices moleculares rápidamente extraen la humedad de los finos de carbón cuando se mezclan: con los finos de carbón mojados que tienen exceso de humedad (finos de carbón húmedos) . Dado que los tamices son más grandes que los finos de carbón (por ejemplo, más de un milímetro de diámetro) , la mezcla de tamices y finos de carbón pueden hacerse rebotar en un malla de red fina, donde los finos de carbón secos se pueden separar de los tamices moleculares . Los tamices moleculares separados pueden estar un poco polvorientos y pueden llevar una pequeña cantidad de finos de carbón con ellos luego de que han absorbido el agua. Una vez separados, los tamices moleculares se pueden pasar a un calentador donde se pueden secar y se quita la suficiente humedad para permitir su reuso si se desea. Por lo tanto, los tamices moleculares pueden ser empleados en un sistema de lazo cerrado, donde se mezclan con los finos de carbón, y luego de quitar el agua/humedad (secado) se separan de los finos de carbón y pasan a través de un calentador y son reutilizados . Solo se requiere una agitación mínima durante el secado de los tamices. 1.2 El uso de materiales poliméricos hidratables para reducir el contenido de humedad de finos de carbón 'Se pueden emplear materiales o composiciones poliméricas hidratables que comprenden uno o más polímeros para reducir el contenido de humedad de finos de carbón (por ejemplo, poliacrilato o partículas/perlas de carboximetilcelulosa/poliéster) .

En una modalidad, los materiales poliméricos hidratables son poliacrilato (por ejemplo, una sal sódica de ácido poliacrílico) . Los polímeros de poliacrilato son los superabsorbentes empleados en una variedad de productos comerciales tal como pañales para bebés, dado que tienen la capacidad de absorber hasta 400% de su peso en ; agua. Los poliacrilatos pueden adquirirse comercialmente como un gel traslúcido o en forma de partículas de color blanco nieve. Las cantidades adecuadas de polímeros de ácido poliacrílico (poliacrilatos) suficientes para adsorber las cantidades deseadas de agua a partir de finos de carbón pueden mezclarse con los finos, para secar rápidamente el carbón. El poliacrilato, que se hincha para formar partículas b "bolas", puede separarse de los finos de carbón en filtros o tamices de tamaño adecuado. Las partículas o "bolas" pueden descartarse o reciclarse mediante secado usando un método adecuado (calentamiento directo, calentamiento por exposición a energía de microondas y similares) .

Las propiedades de los polímeros hidratables, incluyendo los polímeros de poliacrilato, pueden variar, dependiendo de las características específicas del proceso que se emplea para secar las partículas finas de carbón. Un experto en la técnica reconocerá que las propiedades (fuerza de gel, capacidad de absorber agua, biodegradabilidad, etc.) son controladas en gran medida por el tipo y alcance del reticulado que se emplea en la preparación de los polímeros hidratables . Un experto en la técnica también reconocerá que puede ser deseable hacer coincidir el grado del reticulado con la fuerza mecánica del proceso usado para secar los finos de carbón y el número de veces, si las hay, que se pretende reusar las partículas en lotes de secado de finos de carbón. Típicamente, el uso de polímeros más reticulados, que son comúnmente más estables/rígidos mecánicamente, permitirá el uso de procesos mecánicamente más fuertes y la posible reuso de las partículas.

En otra modalidad la composición de polímero hidratable empleada es una combinación de carboximetilcelulosa (CMC) y poliéster (por ejemplo, goma de CMC disponible de Texas Terra Ceramic Supply, Mount Vernon, TX) . Las composiciones, u otras sustancias poliméricas hidratables superadsorbentes, pueden usarse para retirar el agua de finos de carbón en una manera similar a la descrita anteriormente para los tamices moleculares o composiciones de polímero de poliacrilato . 1.3 Uso de desecantes para reducir el contenido de humedad de los finos de carbón En otras modalidades, los desecantes se usan como materiales recolectores de agua para secar finos de carbón. Puede emplearse una variedad de agentes de desecado (desecantes) para reducir el contenido de humedad de finos de carbón, incluyendo, de modo no taxativo, sílice, alúmina y sulfato de calcio (Drierite, W.A. Hamraond Drierite Col Ltd Xenia, OH) y materiales similares. Los desecantes, como las composiciones descritas anteriormente, pueden usarse para retirar el agua de finos de carbón en una manera similar a la descrita anteriormente para los tamices moleculares o composiciones de polímero de poliacrilato .

En algunas modalidades, el material desecante comprende alúmina activada, un material que es eficaz para absorber el agua. Sin pretender limitarse a ninguna teoría, la eficiencia de la alúmina activada como desecante se basa en él área de superficie amplia y altamente hidrofílica de la alúmina activada (en el orden de 200 m2/g) y en la atracción del agua (unión) a la superficie de la alúmina activada. Se contemplan otros materiales que tienen áreas de superficie amplia que son hidrofílieos , por ejemplo, materiales que tienen superficies hidrofílicas y áreas de superficie mayores de 50 m2/g, 100 m2/g o 150 m2/g. En algunas modalidades el material desecante comprende alrededor de 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% o más (en base al peso) de alúmina.

La alúmina activada es una cerámica muy rígida y duradera, capaz de resistir abrasión y desgaste significativos, sin embargo, la resistencia al desgaste y las propiedades mecánicas de la alúmina activada pueden ,mejorarse mediante la introducción de otros materiales en partículas de materiales recolectores de agua que comprenden alúmina. En algunas modalidades, los desecantes que comprenden alúmina pueden contener alrededor de 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% o 90% o más de otros minerales, tales como óxidos de circonio o titanio, para mejorar las propiedades, tales como la resistencia y el desgaste (por ejemplo, alúmina de .zirconia o alúmina de zirconia endurecida ZTA) . 1.4 Partículas de materiales recolectores de agua Como se describió anteriormente, pueden emplearse una variedad de materiales recolectores de agua en los sistemas para retirar el agua de finos de carbón húmedos (o humedecidos) . Los materiales recolectores de agua incluyen aquellos que absorben agua, aquellos que adsorben agua, y los que se unen o reaccionan con el agua. Típicamente, los materiales recolectores de agua estarán presentes en forma de partículas que pueden ser de cualquier forma adecuada para formar una mezcla con los finos de carbón húmedos (o humedecidos) y que son capaces de ser recuperados. Las partículas pueden ser de forma irregular o tener una forma regular. Cuando las partículas no son irregulares, estas pueden ser prácticamente de cualquier forma. En una modalidad, pueden emplearse partículas que son general o sustancialmente esféricas, o general o sustaricialmente esferoides u oblongas. Las formas de partículas adecuadas también incluyen partículas cilindricas o cónicas, además de polígonos regulares, tal como partículas icosaédricas , partículas cúbicas y similares. Durante el uso y la reuso, las partículas pueden sufrir abrasión que altere su forma.

Las partículas para el uso en los métodos y sistemas para retirar agua (por ejemplo, reducir el contenido de humedad) de finos de carbón descritos en la presente pueden ser de una variedad de tamaños. En una modalidad, cuando los materiales recolectores de agua se presentan en forma de partículas, las partículas tienen un tamaño promedio que es al menos: 2, 3, 4, 6, 7·, 8; 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25 o 30 veces mayor que el tamaño medio de los finos de carbón, que se encuentran típicamente en el intervalo de 100 a 800 micrones . En una modalidad, la diferencia de tamaño se basa en la diferencia en el tamaño promedio de la dimensión más grande de las partículas y los finos de carbón.

Las partículas de materiales recolectores ¦ de agua, incluyendo aquellas que son esféricas o sustañcialmente esféricas, pueden tener un diámetro promedio (o ' dimensión mayor) que es al menos: 1, al menos 1.25, al menos 1.5, al menos 1.75, al menos 2.0, al menos 2.25, al menos 2.5 mm o al menos 4 mm donde el diámetro promedio (o dimensión mayor) es menor que alrededor de 5 mm, 7.5 mm, 10 mm o 15 mm. En otra modalidad, los sistemas pueden emplear partículas que tienen un diámetro promedio (o dimensión mayor) que es mayor de alrededor de 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 o 26 mm y menor de alrededor de 28, 30 o 32 nira.

En modalidades donde las partículas tienen forma irregular, o no son esféricas o sustancialmente esféricas, pueden tener una dimensión mayor que es al menos: 1, al menos 1.25, al menos 1.5, al menos 1.75, al menos 2.0, al menos 2.25, al menos 2.5 mm o al menos 4 mm y menos que alrededor de 5 mm, 7.5 mm, 10 mm o 15 mm. En otra modalidad, los métodos y sistemas descritos en la presente pueden emplear partículas irregulares o no esféricas que tienen una dimensión mayor que es mayor de alrededor de uno dé 4 , 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 o 26 mm y menor de alrededor de uno de 28, 30 o 32 mm.

En una modalidad, los materiales recolectores de agua son desecantes, tales como desecantes de alúmina activada, que son fabricados en múltiples formas. En algunas modalidades, las partículas desecantes usadas para los materiales recolectores de agua, que pueden ser esféricas o sustancialmente esféricas, tienen más de alrededor de 1, 1.25, 1.5, 1.75, 2.0, 2.25 o 2.5 mm de diámetro yi menos de alrededor de 5 mm o 10 mm de diámetro. En otras modalidades, las partículas desecantes tienen un diámetro promedio o dimensión mayor que es mayor que alrededor de 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 o 26 mm y menor que alrededor de 28, 30 o 32 mm. En un conjunto de modalidades las partículas desecantes son esferas (o sustancialmente esféricas) con diámetros (por ejemplo, diámetros promedio) en esos intervalos de tamaño. En otras modalidades, las partículas desecantes son esferas (o sustancialmente esféricas) en tamaños de hasta o alrededor de 6 mm de diámetro. En otras modalidades los desecantes son partículas esféricas o sustancialmente esféricas que comprenden alúmina y tienen un tamaño en el intervalo seleccionado de: alrededor ' de 2 mm a alrededor de 4 mm, alrededor de 4 mm a alrededor de 8 mm, alrededor de 8 mm a alrededor de 16 mm, alrededor de 16 mm a alrededor de 32 mm, alrededor de 5 mm a alrededor de 10 mm, alrededor de 8 mm a alrededor de 20 mm y alrededor de 16 mm a alrededor de 26 mm. En todavía otras modalidades, los materiales recolectores de agua son partículas de alúmina esféricas o sustancialmente esféricas que tienen un diámetro promedio de alrededor de: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 o 32 mm. 2.0 Separación por tamaño y/o por medios magnéticos Los materiales recolectores de agua pueden separarse de los finos de carbón mediante cualquier técnica adecuada, incluyendo filtrado, tamizado o cribado, o el u'so de un corriente de gas para separar los finos de carbón de las partículas de materiales recolectores de agua más grandes y/o pesadas .

La separación de todos los tipos de materiales recolectores de agua (por ejemplo, tamices moleculares, desecantes o polímeros hidratables) pueden también lograrse mediante equipos de separación magnética, donde los materiales recolectores de agua comprenden un material capaz o susceptible de ser atraído por un imán. Los materiales que hacen que los materiales recolectores de agua sean capaces de ser atraídos por un imán incluyen materiales magnéticos y materiales ferromagnéticos (por ejemplo, hierro,1 acero o neodimio-hierro-boro) . Los materiales recolectores de agua solo necesitan comprender una cantidad suficiente de materiales magnéticos para permitir la separación de los finos de carbón. La cantidad de material magnéticó empleado que permite la separación de las partículas que recolectan agua de los finos de carbón variará dependiendo de, entre otras cosas, la resistencia del ' imán, el tamaño de las partículas y la profundidad del lecho de finos de carbón del cual se quieren recolectar las partículas . La cantidad de material magnético puede ser mayor que alrededor de ,10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85% o 90% del peso total del material recolector de agua en base al peso en seco. En algunas modalidades, los materiales magnéticos serán hierro o un material que contiene hierro tal como acero.

Sin importar qué material magnético se emplea para lograr que los materiales recolectores de agua sé vuelvan susceptibles de recolección magnética, los materiales magnéticos pueden disponerse en el material recolector de agua como un núcleo sólido o como partículas o capas dispersas dentro de los materiales recolectores de agua. Cuando se emplean partículas dispersas, estas pueden dispersarse de manera uniforme a través del! material recolector de agua. En una modalidad, el material magnético comprende partículas que contienen hierro que se mezclan con materiales recolectores de agua, tal como alúmina o mullíta, antes de formar gránulos que serán lanzados en un material de tipo cerámico. En todavía otras modalidades, los materiales que recolocan agua pueden contener capas de materiales que hacen que las partículas sean susceptibles de ser atraídas por un imán (por ejemplo, hierro o acero) . Pueden encontrarse ejemplos de partículas magnéticas de alúmina qüe pueden usarse como materiales recolectores de agua en la patente estadounidense N° 4,438,161 concedida a Pollock,' titulada Iron-containing refractory balls for retorting oil shale. 3.0 Sistemas y métodos de separación 1 La presente descripción también incluye y proporciona sistemas y métodos para eliminar el agua de finos de carbón húmedos. Los sistemas y métodos descritos en la presente pueden emplear cualquiera de los materiales recolectores de agua o las partículas de materiales recolectores de agua descritos anteriormente para eliminar el agua de : finos de carbón. Como se describe anteriormente, los materiales recolectores de agua pueden comprender tamiz molecular, polímeros hidratables o desecantes. Y como también se describió anteriormente, sin importar el tipo, tamaño y forma de las partículas del material recolector de 1 agua, las partículas pueden incluir materiales que vuelven a las partículas susceptibles a la atracción mediante un imán para facilitar la separación magnética de las partículas de los finos de carbón.

En una modalidad los sistemas y métodos comprenden: una primera ubicación en la que los finos de carbón húmedos se mezclan con al menos un material recolector de agua para formar una mezcla de finos de carbón húmedos y el material recolector de agua, y una segunda ubicación donde al menos una parte de el material recolector de agua se retira de la mezcla.

En una modalidad, la segunda ubicación está configurada para proporcionar separación basada en el tamaño1. En otra modalidad, la segunda ubicación está configurada para proporcionar un tratamiento que se selecciona del grupo que consiste en filtrado, tamizado o cribado y el uso de una corriente de gas para separar los finos de carbón de los materiales recolectores de agua más grandes y/o más pesados.

La segunda ubicación está configurada para proporcionar la separación magnética de materiales recolectores de agua de los finos de carbón. La separación magnética puede emplearse sola o en combinación con cualquiera de uno o más de filtrado, tamizado o cribado y el uso de una corriente de gas para separar los finos de carbón de los 1 materiales recolectores de agua.

Los sistemas y métodos para recolectar agua á partir de finos de carbón pueden comprender adicionalmente una tercera ubicación donde se retira al menos una parte del agua del material recolector de agua. Además, los sistemas pueden comprender adicionalmente un transportador para transportar al menos una parte del material recolector de agua obtenido a partir de la tercera ubicación de vuelta hacia la primera ubicación para mezclarlo con los finos de carbón húmedos. Cuando se usan partículas que tienen materiales que son susceptibles a la atracción magnética, los sistema de transporte también pueden incluir un equipo de transporte magnético.

En una modalidad, después del paso de formar una mezcla i de los finos de carbón con el material recolector de agua, al menos 25% del agua (en peso) en la composición está asociado al material recolector de agua. En otras modalidades, la cantidad de agua en peso que está asociada al ; material recolector de agua es de al menos 30%, al menos 35%,; al menos 40%, al menos 45%, al menos 50%, al menos 55%, al menos 60%, al menos 65%, al menos 70%, al menos 75%, al menos 80%, al menos 85% o al menos 90%.

Ejemplo 1 Los finos de carbón (15 g) con un contenido de humedad de 30% en peso se mezclan con tamices moleculares con tamaños de poro de 3 angstroms (15 g, producto MS3A4825 con 2.5-4.5 mm de tamaño de perla, de Delta Adsorbents, que es una división de Delta Enterprises, Inc., Roselle, Illinois) durante alrededor de 60 minutos secando de esta manera los finos de carbón hasta <5% de humedad en peso. Luego de separar los finos de carbón de los tamices mediante cribado, los tamices moleculares se pesan y se secan en un horno a 100 °C. Los finos de carbón se pesaron periódicamente para determinar el tiempo necesario para eliminar el agua absorbida por el carbón. Los datos se grafican en la Figura 1 para el primer lote de carbón. El proceso se repite usando los mismos tamices moleculares del segundo al sexto lote de finos de carbón. La gráfica en la Figura 1 muestra las medidas de peso para los tamices moleculares a través del proceso de secado, luego de secar del primer al sexto lote de finos de carbón. La Figura 1 muestra que los tamices moleculares pueden volver a utilizarse de manera eficaz.

Ejemplo 2 Los finos de carbón (15 g) con un contenido de humedad de 30% en peso se mezclan con un polímero de poliacrilato (0.5 g Online Science Malí, Birmingham, Alabama)' durante alrededor de 1 minuto, secando de esta manera los¦ finos de carbón hasta <5% de humedad en peso. Luego de separar los finos de carbono del polímero cribando suavemente ! la mezcla, se recuperan las partículas del polímero de poliacrilato para reutilizarlas luego del secado.

Ejemplo 3 Los finos de carbón (100 g) con un contenido de humedad de 21% en peso se mezclan con perlas de alúmina activada (6 mm de diámetro, AGM Container Controls, Inc, Tucson, AZ) durante alrededor de 10 minutos, secando de esta manera los finos de carbón hasta alrededor de 7% de humedad en peso. Luego de separar los finos de carbono del polímero cribando suavemente la mezcla, se recuperan las perlas de alúmina activadas para reutilizarlas luego del secado.

No se pretende que las modalidades descritas en la presente limiten el alcance de la o las invenciones tal como se define/n por las reivindicaciones adjuntas. De hecho, diversas modificaciones de las modalidades se muestran y describen en la presente serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la descripción que antecede y, por lo tanto, se considerarán dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Se hace constar que con relación a esta fecha,, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método para reducir el agua asociada a finos de carbón húmedos caracterizado porque comprende poner en contacto los finos de carbón con al menos un material recolector de agua en forma de partículas de alúmina activada para formar una mezcla de material recolector de agua y finos de carbón, y separar al menos una parte del material recolector de agua de los finos de carbón, donde al menos una parte del agua presente en los finos de carbón húmedos se asocia al material recolector de agua. 2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material recolector de ag a; recolecta agua mediante adsorción y/o adsorción. 3. Un método de conformidad con la reivindicación 1, i caracterizado porque el agua reacciona químicamente con el material recolector de agua. 4. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque los finos de carbón se someten a un tratamiento para retirar el água antes de la etapa de poner en contacto los finos de carbón húmedos con el material recolector de agua. 5. Un método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el tratamiento se selecciona del grupo que consiste en tratamiento con aire u otro gas,' filtrado, asentamiento, centrifugado o combinaciones de estos. 6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el tratamiento se selecciona; del grupo que consiste en filtrado basado en la gravedad, filtrado asistido por fuerza centrífuga, filtrado asistido por presión y filtrado asistido por vacío. 7. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas tienen un tamaño promedio es al menos dos veces el tamaño promedio de los finos de carbón. 8. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de material recolector de agua tienen un diámetro promedio que es de al menos 4 mm y es menor de alrededor de 15 mm. 9. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7-8, caracterizado porque las partículas tienen un diámetro promedio que es de al menos 1 mm y es menor de alrededor de 10 mm. 10. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas tienen un ; diámetro promedio que es mayor que alrededor de 4 mm. 11. Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el diámetro promedio es menor de alrededor 32 mm. 12. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la separación comprende una separación basada en el tamaño. 13. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la separación basada en el tamaño comprende uno o más procedimientos que se seleccionan del grupo que consiste en filtrado, tamizado o cribado y el uso de una corriente de gas para separar los finos de( carbón de los materiales recolectores de agua más grandes y/o más pesados. : 14. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente retirar el agua del material recolector de agua después de la separación. 15. Un método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el material recolector de¡ agua es reutilizado para recolectar agua de los finos de carbón húmedos después de la eliminación de agua del' material recolector de agua. 16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los finos de carbón húmedos comprenden una cantidad de agua en peso de alrededor de 10% a alrededor de 35%. 17. El método de conformidad con la reivindicación 1-11, caracterizado porque después de la recolección de agua a partir del material recolector de agua, la cantidad de agua asociada a los finos de carbón en peso es menor qué alrededor de 10%. 18. Una composición caracterizada porque , comprende finos de carbón húmedos y al menos un material recolector de agua, en forma de partículas de alúmina activada, que puede separarse de los finos de carbón, donde al menos 25% del agua (en peso) en la composición está asociado al material recolector de agua. 19. Una composición de conformidad ! con la reivindicación 18, caracterizada porque la cantidad de agua en peso que está asociada al material recolector de agua es de al menos 30%. j 20. Una composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el material recolector de agua comprende un material que absorbe agua. 21. Una composición de conformidad ¡ con la reivindicación 18, caracterizada porque el ; material recolector de agua comprende un material que adsorbe agua. 22. Una composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el ; material recolector de agua comprende un material que reacciona químicamente con el material recolector de agua. 23. La composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque las partículas de material recolector de agua tienen un diámetro promedio que es de al menos 4 mm y es menor de alrededor de 15 mm. 24. Una composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el material recolector de agua se encuentra en forma de partículas con un tamaño medio que es al menos el doble del tamaño promedio de los finos de carbono. 25. Una composición de conformidad ; con la reivindicación 18, caracterizada porque las partículas tienen un diámetro promedio que es de al menos 1 mm y es menor de alrededor de 10 mm. 25. Una composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque las partículas tienen un diámetro promedio que es mayor que alrededor de 4 mm. 27. Una composición de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque el diámetro promedio es menor de alrededor 32 mm. 28. Una combinación caracterizada porque comprende una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18-27, y un aparato para separar al menos una parte del material recolector de agua de la composición. 29. Una combinación de conformidad con la reivindicación 28, caracterizada porque el aparato es un aparato que está configurado para separar los materiales recolectores de agua de los finos de carbón mediante un proceso de separación basado en el tamaño. 30. Una combinación de conformidad ' con la reivindicación 29, caracterizada porque el aparato está configurado para proporcionar al menos un tratamiento que se selecciona del grupo que consiste en filtrado, tamizado o cribado y el uso de una corriente de gas para separar los finos de carbón de los materiales recolectores dé agua más grandes y más pesados . 31. Un sistema para eliminar el agua de los finos de carbón húmedos caracterizado porque comprende una primera ubicación en la que los finos i de carbón húmedos se mezclan con al menos un material recolector de de agua en forma de partículas de alúmina activada, para formar una mezcla de material recolector de agua y finos de carbón, donde al menos una parte del agua presente en los finos de carbón húmedos se asocia con el material recolector de agua, y una segunda ubicación donde al menos una parte de el material recolector de agua se retira de la mezcla. ; 32. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque luego de la etapa de formación de la i mezcla, al menos 25% del agua (en peso) en la composición se asocia con el material recolector de agua. 33. Un sistema de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la cantidad de agua en peso que está asociada al material recolector de agua es de al menos 30%. 34. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el material recolector de agua comprende un material que absorbe agua. 35. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el material recolector de agua comprende un material que adsorbe agua. 36. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el material recolector de agua comprende un material que se une con el agua. 37. El sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque las partículas de materiales recolectores de de agua son esféricas o sustancialmente esféricas, pueden tener un diámetro promedio que es de al menos 4 mm, donde el diámetro promedio es menos de alrededor de 15 mm. 38. El sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el material recolector de: agua se encuentra en forma de partículas que tienen un tamaño promedio que es al menos el doble del tamaño promedio de los finos de carbono. 39. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31-38, caracterizado porque el tamaño promedio de las partículas tienen un diámetro promedio que es de al menos 1 mm y es menor de alrededor de 10 mm. 40. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque las partículas tienen uri diámetro promedio que es mayor que alrededor de 4 mm. 41. Un sistema de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el diámetro promedio es 1 menor de alrededor 32 mm. 42. Un sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 31-41, caracterizado porque el material recolector de agua comprende un material que se selecciona del grupo que consiste en un tamiz molecular, un polímero hidratable y un desecante. 43. Un sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 31-41, caracterizado porque el! material recolector de agua comprende un material polimérico hidratable que se selecciona del grupo que consiste en un poliacrilato y una carboximetilcelulos . 4 . Un sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 31-41, caracterizado porque el; material recolector de agua comprende un desecante que se selecciona del grupo que consiste en sílice, alúmina y sulfato de calcio. 45. Un sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 31-41, caracterizado porque la segunda ubicación se configura para que proporcione una separación basada en el tamaño. 46. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque la segunda ubicación está configurado para proporcionar un tratamiento que se selecciona del grupo que consiste en filtrado, tamizado o cribado y el uso de una corriente de gas para separar los finos de carbón de los materiales recolectores de agua más grandes y/o más: pesados. 47. Un sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 31-41, caracterizado porque comprende adicionalmente una tercera ubicación donde se retira al menos una parte del agua del material recolector de agua. 48. Un sistema de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque comprende adicionalmente un transportador para transportar al menos una parte del material recolector de agua obtenido de una tercera' ubicación de vuelta hacia la primera ubicación para que se mezcle con finos de carbón húmedos.