NL7807223A - Werkwijze voor het agglomereren van vaste stoffen. - Google Patents

Description

s *

K 5456 NET

Aanvrager: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.

Carel van Bylandtlaan 30, 1s-Gravenhage

Korte aanduiding: Werkwijze voor het agglomereren van vaste stoffen

De uitvinding betreft een werkwijze voor de agglomeratie van fijnverdeelde vaste stoffen, en in het bijzonder die in de vorm van een waterige suspensie.

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.

Agglomeratie wordt toegepast voor de kwaliteitsverbetering van fijnverdeelde vaste stoffen, zoals ertsen, en in het bijzonder kool, en ook om ontwateren te vergemakkelijken.

15 Selectieve agglomeratie is nuttig voor de verrijking van ertsen en voor de afscheiding van kolen van ganggesteente.

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.

780 72 23 %- r r - 2 -

iK

De onderhavige uitvinding beoogt niet alleen hardere agglomeraten te verschaffen, maar ook de energie te verminderen die nodig is voor de produktie ervan.

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.

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.

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, _

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 3

V

- 3 - hogere temperatuur te werken, dan is het natuurlijk mogelijk het vat onder druk te brengen, zodat het water in de vloeibare fase blijft.

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.

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.

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.

Doorgaans is een hoeveelheid van 6-12 gew.% (berekend op de af te scheiden vaste stoffen) bindmiddel voldoende.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 .

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.

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).

De losse agglomeraten worden dan via leiding 24 naar 25 een tweede zone of vat 22 gevoerd dat warm water bevat.

De, agglomeraten worden opnieuw krachtig geroerd door middel van een door een motor 27 aangedreven roerder 26.

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.

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.

, 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.

25 Het gemiddelde watergehalte ervan was ongeveer 10Z en het asgehalte was gedaald tot 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.

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.

780 72 23

Claims (10)

1. Werkwijze voor de agglomeratie van £ijnverdeelde vaste stoffen in een waterige suspensie omvattende: aj het leiden van de suspensie door een eerste zone waar de suspensie in aanwezigheid van een koolwaterstofbindmiddel 5 wordt onderworpen aan turbulentie waardoor losse agglo meraten worden gevormd; b) het scheiden van de agglomeraten van het water en van niet geagglomereerd materiaal; c) het leiden van de agglomeraten naar een tweede zone die 10 warm water bevat, waar zij aan turbulentie worden onder worpen in aanwezigheid van een koolwaterstofbindmiddel; en d) het scheiden van de resulterende agglomeraten van de verwarmde vloeistof en recirculatie van deze vloeistof naar de tweede zone.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het bindmiddel de vaste stoffen preferentieel bevochtigt boven enige in de suspensie aanwezige verontreiniging..

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het koolwaterstofbindmiddel een verwekingspunt heeft tussen 30°C 20 en 120°C (R & K).

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij het koolwaterstofbindmiddel een verwekingspunt heeft tussen 30°C en 60°C (R & K).

5. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij het koolwater-25 stofbindmiddel in de vorm van een emulsie in de eerste zone wordt ingebracht.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de temperatuur van de verwarmde vloeistof in de tweede zone tussen 60°C en 85°C wordt gehouden.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij tussen de 6 en 12 gew.% (berekend op de af te scheiden vaste stoffen) van het koolwaterstofbindmiddel wordt toegevoegd. 780 72 23 5 - 9 - '»·

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een licht koolwaterstofbindmiddel in de eerste zone wordt ingevoerd ter verbetering van de selectiviteit van de agglomeratie van de vaste stoffen boven die voor enig verontreinigend 5 materiaal en dat dit bindmiddel tenminste gedeeltelijk wordt verwijderd uit de agglomeraten in de tweede zone vanwege de in die zone heersende hogere temperatuur.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, .war-bij in de tweede zone een hoeveelheid bitumen in poedervorm 10 als bindmiddel wordt toegevoegd.

10. Agglomeraten vervaardigd volgens een werkwijze volgens een der voorgaande conclusies. 780 72 23