NL7807223A

NL7807223A - METHOD FOR AGGLOMERATING SOLIDS

Info

Publication number: NL7807223A
Application number: NL7807223A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1978-07-04
Filing date: 1978-07-04
Publication date: 1980-01-08
Also published as: CA1139532A; ZA793269B; BE877264A; DE2926696A1; FR2430256A1; SE7905779L; GB2024251B; GB2024251A; AU4858279A; JPS558897A

Description

s *s *

K 5456 NETK 5456 NET

Aanvrager: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.Applicant: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.

Carel van Bylandtlaan 30, 1s-GravenhageCarel van Bylandtlaan 30, 1s-Gravenhage

Korte aanduiding: Werkwijze voor het agglomereren van vaste stoffenShort designation: Process for agglomerating solids

De uitvinding betreft een werkwijze voor de agglomeratie van fijnverdeelde vaste stoffen, en in het bijzonder die in de vorm van een waterige suspensie.The invention relates to a process for the agglomeration of finely divided solids, and in particular those in the form of an aqueous suspension.

Over het algemeen wordt agglomeratie uitgevoerd door 5 de fijnverdeelde vaste stoffen, in aanwezigheid van een bindmiddel dat het oppervlak van de vaste stoffen kan bevochtigen, aan turbulentie te onderwerpen. Selectieve agglomeratie vindt plaats als het bindmiddel op zichzelf, of eventueel in aanwezigheid van een ander middel, het opper-10 vlak van de vaste stoffen preferentieel bevochtigt boven dat van enige aanwezige verontreiniging.Generally, agglomeration is performed by turbulence the finely divided solids in the presence of a binder which can wet the surface of the solids. Selective agglomeration occurs when the binder per se, or optionally in the presence of another agent, preferentially wets the surface of the solids over that of any contamination present.

Agglomeratie wordt toegepast voor de kwaliteitsverbetering van fijnverdeelde vaste stoffen, zoals ertsen, en in het bijzonder kool, en ook om ontwateren te vergemakkelijken.Agglomeration is used to improve the quality of finely divided solids, such as ores, and in particular coal, and also to facilitate dewatering.

15 Selectieve agglomeratie is nuttig voor de verrijking van ertsen en voor de afscheiding van kolen van ganggesteente.Selective agglomeration is useful for the enrichment of ores and for the separation of coal from gangue.

Koolwaterstofbindmiddelen, zoals bitumen, koolteer, vacuumresiduen en dergelijke, geven doorgaans goede agglomeraten. Het kiezen van een bindmiddel voor selectieve 20 agglomeratie moet veel zorgvuldiger geschieden. Over het algemeen plegen de meest selectieve bindmiddelen de lichtere koolwaterstoffen te zijn, maar deze geven niet altijd de beste agglomeraten.Hydrocarbon binders, such as bitumen, coal tar, vacuum residues and the like, usually give good agglomerates. Choosing a binder for selective agglomeration must be done much more carefully. In general, the most selective binders tend to be the lighter hydrocarbons, but these do not always yield the best agglomerates.

780 72 23 %- r r - 2 -780 72 23% - r r - 2 -

iKI

De onderhavige uitvinding beoogt niet alleen hardere agglomeraten te verschaffen, maar ook de energie te verminderen die nodig is voor de produktie ervan.The present invention aims not only to provide harder agglomerates, but also to reduce the energy required for their production.

Volgens de uitvinding omvat een werkwijze voor de agglo-5 meratie van fijnverdeelde vaste stoffen in een waterige sus-- pensie het leiden van de suspensie door een eerste zone waar de suspensie in aanwezigheid van een koolwaterstofbind-middel wordt onderworpen aan turbulentie waardoor losse agglomeraten worden gevormd, het scheiden van de agglomeraten 10 van het water en van niet-geagglomereerd materiaal, het leiden van de agglomeraten naar een tweede zone die water bevat met een temperatuur die boven het verwekingspunt van het bindmiddel ligt, waar zij aan turbulentie worden onderworpen in aanwezigheid van een koolwaterstof bindmiddel 15 (dat niet hetzelfde hoeft te zijn als het in de eerste zone gebruikte bindmiddel), en scheiden van de agglomeraten die daardoor ontstaan van het warme water en terugleiden hiervan naar de tweede zone.According to the invention, a method for the agglomeration of finely divided solids in an aqueous suspension comprises passing the suspension through a first zone where the suspension is subjected to turbulence in the presence of a hydrocarbon binder, thereby causing loose agglomerates formed, separating the agglomerates 10 from the water and from non-agglomerated material, passing the agglomerates to a second zone containing water at a temperature above the softening point of the binder, where they are subjected to turbulence in the presence of a hydrocarbon binder 15 (which need not be the same as the binder used in the first zone), and separating the resulting agglomerates from the hot water and returning it to the second zone.

In de praktijk wordt het bindmiddel zodanig gekozen, 20 dat het bij de agglomeratietemperatuur geen hogere visco-siteit heeft dan 4000 mm /s. Als dit niet mogelijk is, kan het bindmiddel geëmulgeerd worden als een ontstabiele emulsie door het volgens bekende technieken bij verhoogde temperatuur krachtig met water te mengen. Gestabiliseerde emulsies kunnen 25 ook gebruikt worden, zoals hieronder vermeld.In practice, the binder is chosen such that at the agglomeration temperature it has no higher viscosity than 4000 mm / s. If this is not possible, the binder can be emulsified as an unstable emulsion by vigorously mixing it with water at known temperatures at elevated temperature. Stabilized emulsions can also be used, as mentioned below.

De werkwijze heeft het voordeel dat door de verhoogde temperatuur in de tweede zone tabletten worden gevormd die bij omgevingstemperatuur hard zijn, die veel gemakkelijker gehanteerd kunnen worden en daardoor een hogere marktwaarde 30 hebben, _The method has the advantage that due to the elevated temperature in the second zone, tablets are formed which are hard at ambient temperature, which are much easier to handle and therefore have a higher market value.

Het is voordelig als de temperatuur van het water tussen 60°C en 85°C ligt, zodat het vat niet onder druk hoeft te worden gebracht, maar als het, bijvoorbeeld in verband met het te gebruiken type bitumen, wenselijk zou zijn, bij een 780 72 2 3It is advantageous if the temperature of the water is between 60 ° C and 85 ° C, so that the vessel does not have to be pressurized, but if it is desirable, for example in connection with the type of bitumen to be used, at a 780 72 2 3

VV

- 3 - hogere temperatuur te werken, dan is het natuurlijk mogelijk het vat onder druk te brengen, zodat het water in de vloeibare fase blijft.- 3 - operating at a higher temperature, it is of course possible to pressurize the vessel so that the water remains in the liquid phase.

Door in de tweede zone een aparte charge water te ge-5 bruiken en het te recirculeren, blijft een belangrijk deel van de warmte-energie ervan behouden. Verder wordt een zeer belangrijke besparing bereikt doordat het niet nodig is de.gehele waterfase waarin de vaste stoffen in suspensie aanwezig zijn bij binnenkomst in de eerste zone te verwarmen.By using a separate charge of water in the second zone and recirculating it, an important part of its heat energy is preserved. Furthermore, a very important saving is achieved because it is not necessary to heat the entire water phase in which the solids are in suspension when entering the first zone.

10 Het maakt het ook desgewenst mogelijk een relatief vluchtiger bindmiddel in de eerste zone toe te passen, hetgeen de selectiviteit van het agglomeratieproces kan verbeteren. Zulk een vluchtiger bindmiddel kan gedeeltelijk of geheel in de tweede zone worden teruggewonnen, waar het 15 de neiging heeft te verdampen tengevolge van de daar heer sende hogere temperatuur.It also allows, if desired, to use a relatively more volatile binder in the first zone, which may improve the selectivity of the agglomeration process. Such a more volatile binder can be partially or completely recovered in the second zone, where it tends to evaporate due to the prevailing higher temperature.

Het bindmiddel kan een bitumen, koolteer ofvacuum-residu zijn, waarvan het verwekingspunt (R & K) tussen 30°C en 120°C ligt, maar aangezien zachtere bindmiddelen 20 (met verwekingspunt tussen 30°C en 60°C) effectiever zijn voor selectieve agglomeratie, hebben deze doorgaans de voorkeur indien een enkel bindmiddel wordt gebruikt.The binder can be a bitumen, coal tar or vacuum residue, whose softening point (R & K) is between 30 ° C and 120 ° C, but since softer binders (with softening point between 30 ° C and 60 ° C) are more effective for selective agglomeration, these are usually preferred when a single binder is used.

Doorgaans is een hoeveelheid van 6-12 gew.% (berekend op de af te scheiden vaste stoffen) bindmiddel voldoende.Usually an amount of 6-12% by weight (based on the solids to be separated) of binder is sufficient.

25 Als het bindmiddel wordt ingebracht zonder voorzorgs maatregelen te nemen, is het mogelijk dat het niet gelijkelijk verdeeld wordt over het gehele volume van de zone waarin het wordt ingebracht, of dat de verdeling te traag verloopt. Het is daarom voordelig dit te doen in de vorm van een emulsie 30 die snel verdunt onder de heersende turbulentiecondities.If the binder is introduced without taking precautionary measures, it may not be evenly distributed over the entire volume of the zone into which it is introduced, or the distribution may be too slow. It is therefore advantageous to do this in the form of an emulsion 30 which dilutes quickly under the prevailing turbulence conditions.

Als er een emulgator aanwezig is, kan dit een snellere agglomeratie van de vaste stoffen bevorderen, misschien doordat de emulgator de bevochtigingseigenschappen van het bindmiddel op de vaste stoffen verbetert of de samenpersing van de 7807223 j - 4 - deeltjes.If an emulsifier is present it may promote faster agglomeration of the solids, perhaps because the emulsifier improves the wetting properties of the binder on the solids or the compaction of the 7807223-4 particles.

Voor bitumenenmlsi.es toegepaste emulgatoren omvatten in wezen vaak alkalizepen van hogere vetzuren, maar het kan zijn dat deze slechts in beperkte mate voor dit doe geschikt 5 zijn. Betere resultaten kunnen soms verkregen worden met een speciale emulsie bereid met ongeveer 3 gew.Z (berekend op het bitumen), alkalinaftenaat. Het zal duidelijk zijn dat indien snellere agglomeratie plaatsvindt, dit kan resulteren in extra besparing aan energie en koeten.Emulsifiers used for bitumen mixtures often essentially comprise alkali soaps of higher fatty acids, but they may be suitable only to a limited extent for this purpose. Better results can sometimes be obtained with a special emulsion prepared with about 3 wt.% (Based on the bitumen), alkaline naphthenate. It will be clear that if faster agglomeration takes place, this can result in additional savings in energy and coots.

10 Waar een deel van het bindmiddel slechts moet worden toegevoegd in de tweede zone, kan het in poedervorm worden ingebracht, zoals poedertiturnen, waarvan het verwekings-punt (R & K) beneden de in de tweede zone heersende temperatuur ligt.Where part of the binder is to be added only in the second zone, it may be introduced in powder form, such as powder tarturising, whose softening point (R & K) is below the temperature prevailing in the second zone.

15 De uitvinding is bij uitstek geschikt voor kwaliteits verbetering en het ontwateren van koolsuspensies, hetzij na transport door een pijpleiding of van fijnkool uit de mijn. In dergelijke suspensies heeft de fijnkool gewoonlijk een maximale afmeting van ongeveer 1 of 2 mm, en als zodanig 20 is ze moeilijk te verwerken; ze moet ook betrekkelijk vochtig blijven om stuiven te voorkomen. Na behandeling volgens de uitvinding is de kool aanwezig in de vorm van betrekkelijk harde pillen met een diameter tot 20 mm - hoe groter de gewenste pillen, hoe langer zij aan de turbulentie moeten 25 worden onderworpen, en hoe duurder zij dus worden. De.pillen hebben ook een geringer watergehalte, hetgeen aanvaardbaar is.voor klanten die ze willen gebruiken voor conventionele toepassingen waarbij kolen worden verbrand.The invention is eminently suitable for quality improvement and dewatering of coal suspensions, either after transport through a pipeline or from fine coal from the mine. In such suspensions, the fine coal usually has a maximum size of about 1 or 2 mm, and as such it is difficult to process; it must also remain relatively moist to prevent dusting. After treatment according to the invention, the carbon is in the form of relatively hard pills with a diameter of up to 20 mm - the larger the desired pills, the longer they have to be subjected to turbulence, and thus the more expensive they become. The pills also have a lower water content, which is acceptable for customers who wish to use them for conventional coal burning applications.

Bovendien, waar de vaste stoffen met verontreinigend 30 materiaal in het agglomeratieproces komen, zullen de daaruit > resulterende pillen gewoonlijk een beduidend lagere hoeveelheid verontreinigend materiaal bevatten, dank zij de selectiviteit van de eerste agglomeratiestap. Indien nog meer selectiviteit wordt vereist, kan na de eerste zone als tussen- 780 72 23 - 5 - stap een vermaling worden ingelast, waarbij de losse agglomeraten nogmaals worden vermalen. Zij worden dan naar een tussenzone geleid, of zelfs naar de bovengenoemde tweede zone voor een selectievere re-agglomeratie om een 5 deel van de verontreinigingen te verwijderen.In addition, where the contaminant solids enter the agglomeration process, the resulting pellets will usually contain a significantly lower amount of contaminant due to the selectivity of the first agglomeration step. If even more selectivity is required, after the first zone, a grinding can be introduced as an intermediate step, whereby the loose agglomerates are again ground. They are then directed to an intermediate zone, or even to the above second zone for more selective re-agglomeration to remove some of the impurities.

De uitvinding zal nader worden toegelicht met een voorbeeld onder verwijzing naar bijgaande tekening, zijnde een schema van een agglomeratieproces volgens de uitvinding voor een koolsuspensie bestaande uit een waterige suspensie 10 van fijnkool en wat ganggesteente .The invention will be further elucidated with an example with reference to the accompanying drawing, which is a diagram of an agglomeration process according to the invention for a coal suspension consisting of an aqueous suspension of fine coal and some gangue.

De suspensie met een evenredig deel koolwaterstofbind-middel komt een eerste zone of vat 10 binnen via leidingen 12 en 13 en wordt onderworpen aan turbulentie door middel van een roerder 14 die wordt aangedreven door motor 16.The proportion of hydrocarbon binder slurry enters a first zone or vessel 10 through lines 12 and 13 and is subjected to turbulence by a stirrer 14 driven by motor 16.

25 Losse agglomeraten die op deze wijze worden gevormd, verlaten samen met enig niet-geagglomereerd materiaal en een overeenkomstige hoeveelheid water het eerste vat via : leiding 18 en worden afgescheiden door middel van een bewegende zeef 20. Het water en het niet-geagglomereerde 20 materiaal worden verwijderd door leiding 21 en kunnen gere-circuleerd worden naar het eerste vat 10 na bezinking en afgieten van het overtollige water en ganggesteente (deze stap is niet aangegeven in het schema).Loose agglomerates formed in this manner, along with some non-agglomerated material and a corresponding amount of water, leave the first vessel through line 18 and are separated by a moving sieve 20. The water and the non-agglomerated material are removed through line 21 and can be recycled to the first vessel 10 after settling and pouring off the excess water and gangue (this step is not shown in the scheme).

De losse agglomeraten worden dan via leiding 24 naar 25 een tweede zone of vat 22 gevoerd dat warm water bevat.The loose agglomerates are then fed via line 24 to a second zone or vessel 22 containing warm water.

De, agglomeraten worden opnieuw krachtig geroerd door middel van een door een motor 27 aangedreven roerder 26.The agglomerates are again vigorously stirred by means of a stirrer 26 driven by a motor 27.

Na de gewenste verblijftijd in het tweede vat verlaten de groter en harder geworden agglomeraten in pilvorm 30 het vat via leiding 28 met een overeenkomstige hoeveelheid water en worden over een zeef 30 geleid. Ontwaterde agglomeraten kunnen dan worden opgeslagen in hopen, bakken of bunkers.After the desired residence time in the second vessel, the larger and hardened pellet agglomerates 30 exit the vessel through line 28 with a corresponding amount of water and pass through a sieve 30. Dehydrated agglomerates can then be stored in heaps, bins or bunkers.

Het warme water dat uit de agglomeraten is weg- 780 72 23 * J “ 6 “ gelopen wordt via leiding 31 naar reservoir 32 geleid, vanwaar het wordt gerecirculeerd door pomp 34 via warmte-uitwisselaar 36 waarin het weer verwarmd wordt tot de gewenste werktemperatuur van het tweede vat 22. As wordt 5 verwijderd uit reservoir 32 via leiding 40 en kan worden gerecirculeerd naar het eerste vat. Niet-geagglomereerde deeltjes worden met het water naar het tweede vat gerecirculeerd.The hot water that has drained from the agglomerates 780 72 23 * J “6” is led via pipe 31 to reservoir 32, from where it is recirculated by pump 34 via heat exchanger 36 where it is heated again to the desired operating temperature of the second vessel 22. Ash is removed from reservoir 32 via line 40 and can be recycled to the first vessel. Non-agglomerated particles are recycled with the water to the second vessel.

, In een typisch geval wordt een verdunde koolsuspensie 3 10 welke 9 m water bevat op 3 ton harde fijnkool met een maximum afmeting van 1 mm en een asgehalte van 17Z in een eerste vat 10 ingebracht samen met 20 gew.Z (berekend op de kool) van een niet-gestabiliseerde 50%-ige emulsie van bitumen met een penetratie bij 25°C van 50-60 pen (verwekings-15 punt ongeveer 50°C). Na een gemiddelde verblijftijd van 15 minuten wordt de overeenkomstige hoeveelheid losse agglomeraten en water en as over zeef 20 geleid. Een hoeveelheid van 8.3 ton water vloeit weg samen met de niet-geagglomereerde as. De overblijvende 3 ton koolagglomeraten 20 (nu met 8.2Z as) en 1 ton water komen in het tweede vat 22 en.worden gemengd met 8 ton water van 95°C om een mengsel van 80°C op te leveren. Na een verblijftijd van 20 minuten worden de hieruit resulterende pillen met een diameter van 5 tot 20 mm op zeef 30 van het warme water gescheiden.In a typical case, a dilute coal suspension 3 10 containing 9 m of water on 3 tons of hard fine coal with a maximum size of 1 mm and an ash content of 17Z is introduced into a first vessel 10 together with 20 wt. Z (calculated on the carbon ) of an unstabilized 50% bitumen emulsion with a penetration at 25 ° C of 50-60 pen (softening point about 50 ° C). After an average residence time of 15 minutes, the corresponding amount of loose agglomerates and water and ash are passed over sieve 20. 8.3 tons of water flows out together with the non-agglomerated ash. The remaining 3 tons of coal agglomerates 20 (now with 8.2Z ash) and 1 ton of water enter the second vessel 22 and are mixed with 8 tons of water at 95 ° C to yield a mixture of 80 ° C. After a residence time of 20 minutes, the resulting pills with a diameter of 5 to 20 mm on screen 30 are separated from the warm water.

25 Het gemiddelde watergehalte ervan was ongeveer 10Z en het asgehalte was gedaald tot 7Z.Its average water content was about 10Z and the ash content had dropped to 7Z.

Een meer effectieve wijze van ontassen had uitgevoerd kunnen worden, door een kleine hoeveelheid bindmiddel.van lichte koolwaterstoffen, zoals butaan, in het eerste vat 10 3Q in te voeren, hetgeen vereist dat de vaste stoffen tussen het eerste en het tweede vat van de buitenlucht afgesloten zijn. Al het bindmiddel van lichte koolwaterstoffen dat in de agglomeraten achterblijft, wordt afgedampt tengevolge van de hogere temperatuur die in het tweede vat heerst, en 780 72 23 - 7 - * * kan worden teruggewonnen. Het kan worden vervangen door een overeenkomstige hoeveelheid bitumen in poedervorm in het tweede vat toe te voegen.A more effective de-ashing could have been carried out by introducing a small amount of binder of light hydrocarbons, such as butane, into the first vessel 10 3Q, requiring the solids to be between the first and second outside air vessels. are closed. All the light hydrocarbon binder remaining in the agglomerates is evaporated due to the higher temperature prevailing in the second vessel, and 780 72 23-7 * * can be recovered. It can be replaced by adding a corresponding amount of powdered bitumen into the second vessel.

Een verbeterde wijze van ontassen van de kool kan ook 5 worden verkregen door de kool tussen het eerste en tweede vat opnieuw te malen.An improved manner of deashing the coal can also be obtained by regrinding the coal between the first and second vessels.

780 72 23780 72 23

Claims

A method for the agglomeration of particulate solids in an aqueous slurry comprising: passing the slurry through a first zone where the slurry is subjected to turbulence in the presence of a hydrocarbon binder to form loose agglomerates; b) separating the agglomerates from the water and from non-agglomerated material; c) passing the agglomerates to a second zone containing hot water, where they are subjected to turbulence in the presence of a hydrocarbon binder; and d) separating the resulting agglomerates from the heated liquid and recirculating this liquid to the second zone.

The method of claim 1, wherein the binder preferentially wets the solids over any contamination present in the suspension.

The method of claim 1 or 2, wherein the hydrocarbon binder has a softening point between 30 ° C and 120 ° C (R & K).

The method of claim 3, wherein the hydrocarbon binder has a softening point between 30 ° C and 60 ° C (R & K).

The method of claim 3, wherein the hydrocarbon binder is introduced into the first zone in the form of an emulsion.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the temperature of the heated liquid in the second zone is kept between 60 ° C and 85 ° C.

A method according to any one of the preceding claims, wherein between 6 and 12% by weight (based on the solids to be separated) of the hydrocarbon binder is added. 780 72 23 5 - 9 - '»

8. A method according to any one of the preceding claims, wherein a light hydrocarbon binder is introduced into the first zone to improve the selectivity of the agglomeration of the solids over that for any contaminant material and that this binder is at least partially removed from the agglomerates in the second zone because of the higher temperature prevailing in that zone.

9. A method according to any one of the preceding claims, wherein an amount of powdered bitumen 10 is added as a binder in the second zone.

Agglomerates manufactured according to a method according to any one of the preceding claims. 780 72 23