NO854111L - Fremgangsmaate ved anriking av lavkvalitetskull. - Google Patents

Abstract

Et malt lavkvalitetskull under-kastes en overflatebehandling med en blanding inneholdende vann, en polymeriserbar monomer, en katalysator og en fra kull avledet olje. Det fåes et oppre-de t kull med lavt aske- og svovelinnhold.

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for oppredning av faste carbonbrenselmaterialer, nærmere bestemt en fremgangsmåte for oppredning av lavkvalitetskull.

Kjente forekomster av kull og andre faste carbonbrenselmaterialer er langt større enn de samlede kjente forekomster av petroleum og naturgass. Til trots for denne over-veldende mengde av kull og beslektede faste carbonmaterialer er utnyttelsen av disse forekomster, spesielt kull, som primære energikilder, stort sett blitt lite oppmuntret. Tilgjengeligheten av billigere, mer rentbrennende og lettere utvinnbare og transporterbare brensler, såsom petroleum og naturgass, har henvist kull til en birolle hva energitilførsel angår.

Verdensutviklingen har imidlertid tvunget frem en ny bevissthet om de globale energibehov og om tilgjengeligheten av de ressurser som på beste måte vil dekke disse behov. Den kjensgjerning at forekomstene av petroleum og naturgass raskt tømmes har, sammen med sterkt økende priser på petroleum og naturgass og uro i de områder av verden som har de største av disse ressurser, har skapt en ny interesse for å utnytte faste carbonmaterialer, spesielt kull, som primær energikilde.

Det er derfor blitt gjort enorme anstrengelser for å gjøre kull og beslektede faste carbonmaterialer til minst like gode energikilder som petroleum og naturgass. Hva for eksempel kull angår er en stor del av disse anstrengelser blitt rettet på å overvinne de miljøproblemer som er forbundet med dets utvinning, transport og forbrenning. Eksempelvis er den helse-og sikkerhetsrisiko som er forbundet med utvinning av kull, blitt vesentlig redusert gjennom ny lovgivning på området. Dessuten er det blitt undersøkt og utviklet tallrike metoder for å gjøre kull mer rentbrennende, bedre egnet for brenning og lettere å transportere.

Forgassing og forvæsking av kull er to slike kjente metoder. Detaljerte beskrivelser av forskjellige kullforgas-ningsprosesser og kullforvæskningsprosesser kan finnes for eksempel i Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer, tredje utgave (1980) Vol. 11, sider 410-422 og 449-473. Det er imidlertid typisk for disse metoder at de krever stor energitilførsel og at de krever bruk av høytemperatur- og høytrykksutstyr, hvilket reduserer deres anvendelighet og utbredelse.

Også fremgangsmåter for å gjøre kull lettere forvæskbart er blitt utviklet. En slik fremgangsmåte beskrives i US patentskrift nr. 4 033 852. Denne fremgangsmåte involverer kjemisk modifisering av kullets overflate, med den virkning at en del av kullet gjøres lettere forvæskbart enn de naturlige former av kull.

I tillegg til forgassing og forvæskning er det også kjent andre metoder for å overføre kull til former som er mer hensiktsmessige for brenning og transport. Eksempelvis er det i litteraturen beskrevet fremstilling av kull-olje-blandinger og kul 1-vann-blandinger. Slike væskeformige kullblandinger medfører betydelige fordeler. I tillegg til at de er mer transporterbare enn fast, tørt kull, er de lettere å lagre og mindre utsatt for risiko for eksplosjon ved spontan antennelse. Ved at kull bringes i en flytende form, blir det dessuten egnet for brenning i konvensjonelle anlegg som benyttes for brenning av brenselolje. Slike egenskaper kan i sterk grad lette overgangen fra brenselolje til kull som primær energikilde. Typiske kull-olje-blandinger og kull-vann-blandinger og deres fremstilling er beskrevet i US patentskrifter nr. 3 762 887, 3 617 095 og 4 217 109 og i britisk patentskrift nr. 1 523 193.

Uansett formen i hvilken kullet til slutt skal anvendes, må kullet renses, fordi det inneholder vesentlige mengder svovel, nitrogenforbindelser og mineralsk materiale, deriblant betydelige mengder metalliske forurensninger. Under forbrenningen blir disse materialer tilført omgivelsene i form av svoveldioxyder, nitrogenoxyder og forbindelser av metall-forurensninger. Dersom kull skal kunne aksepteres som en primær energikilde, må det renses for å hindre forurensning av miljøet, enten ved at forbrenningsproduktene renses eller ved at kullet renses før det brennes.

Såvel fysikalske som kjemiske fremgangsmåter for rensing (oppredning) av kull er blitt viet stor forsknings-innsats. Vanligvis involverer fysikalske kullrensningsprosesser maling av kullet for frigjøring av forurensningene, og finheten av kullet vil vanligvis bestemme graden i hvilken forurensningene frigjøres. Da imidlertid kostnadene for fremstilling av kullet øker eksponensielt med graden av finhet, gies det et økonomisk optimum for størrelsesreduksjonen. Dessuten vil maling av kull selv til meget liten partikkelstørrelse ikke være effektivt for fjerning av alle forurensninger.

På grunnlag av de fysikalske egenskaper som bestemmer utskillelsen av kullet fra forurensningene inndeles de fysikalske kullrensningsmetoder i fire generelle metoder, nemlig gravitetsmetoden, fIotasjonsmetoden, den magnetiske metode og den elektriske metode.

I motsetning til fysikalske kullrensningsteknikker befinner de kjemiske kullrensningsteknikker seg på et meget tidlig utviklingstrinn. Kjente kjemiske kullrensningsteknikker innbefatter for eksempel oxydativ desulfurering av kull (svovel overføres til en vannoppløselig form ved luftoxydasjon) , utlutning med ferrisalt (oxydasjon av pyrittisk svovel med ferrisulfat) og utlutning med hydrogenperoxyd-svovelsyre. Andre metoder er beskrevet i ovennevnte Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 6, sider 314-322.

En ny og lovende utvikling på området kjemisk kull-oppredning er beskrevet i US patentskrifter nr. 4 332 593 og 4 304 573 samt i United States Government Report No. 2694 med tittel "Fuel Extension by Dispersion of Clean Coal in Fuel Oil". Sammenfatningsvis blir kullet ved denne kulloppredningsprosess først befridd for bergart og lignende og malt til liten partikkelstørrelse. Det finmalte kull, nu i form av en polymeriserbar monomer, polymerisasjonskatalysatorer og brenselolje. Det resulterende overflatebehandlede kull er sterkt hydrofobt og oleofilt og kan således lett skilles ut fra uønsket aske og svovel under anvendelse av olje-vann-separa-sjonsmetoder. Videre kan det hydrofobe kull lett avvannes ytterligere til meget lavt vannivå uten at det er nødvendig å gjøre bruk av kostbar varmeenergi. Det rene kull med meget lavt vanninnhold som fåes ved denne prosess, kan så benyttes i denne form, dvs. som et tørt, fast materiale, eller det kan benyttes for fremstilling av fordelaktige kull-olje-blandinger eller kull-vann-blandinger.

Som en følge av varierende kjemisk oppbygning av de kjente klasser av kull, såsom f.eks. lignitt, anthracitt, bituminøse materialer, osv., reagerer hver klasse ulikt på oppredningen. De såkalte lavkvalitetskull, dvs. bituminøse materialer av lav kvalitet, sub-bituminøse materialer, lignitt og torv, inneholder hydratvann hvilket hemmer og av og til fullstendig hindrer oppredning ved hjelp av konvensjonelle skumfIotasjonsprosesser. Eksempelvis er disse kullsorter ikke anvendelige ved konvensjonell olj eagglomerering, og de gir heller ikke tilfredsstillende resultat ved den såkalte Otiska-prosess. Følgelig er utbyttene som oppnås ved disse prosesser, meget dårlige. Skjønt disse lavkvalitetskull kan oppredes i henhold til fremgangsmåten beskrevet i de nevnte US patentskrifter nr. 4 332 593 og 4 304 573, har resultatene som oppnås ved bruk av denne prosess, heller ikke vært fullt ut tilfredsstillende.

Da de totale forekomster av lavkvalitetskull utgjør en meget vesentlig andel av de totale kullforekomster, vil det være sterkt ønskelig med en forbedret fremgangsmåte for oppredning av disse former for kull.

Det er følgelig et siktemål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for oppredning av lavkvalitetskull.

Videre er det et siktemål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for oppredning av lavkvalitetskull som gir et oppredet produkt med lavt fuktighetsinnhold og lavt aske- og svovelinnhold.

Det er ytterligere et siktemål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for oppredning av lavkvalitetskull som gir et oppredet produkt velegnet for fremstilling av kull-vann-blandinger og kull-olj e-blandinger.

Videre er det et siktemål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for oppredning av lavkvalitetskull som gir et høyt utbytte av det oppredede produkt.

Disse og andre siktemål nåes ved hjelp av en fremgangsmåte omfattende de følgende trinn: a) et finmalt lavkvalitetskull blandes med en fra kull avledet olje og en overflatebehandlingsblanding omfattende

vann, en polymeriserbar monomer og en katalysator, og

b) det resulterende oppredede overflatebehandlede kullprodukt utvinnes.

I US patentskrifter nr. 4 332 593 og 4 304 573 er det beskrevet en kulloppredningsprosess hvor en vandig oppslemning av finmalt kull blandes og overflatebehandles med en blanding omfattende en polymeriserbar monomer, en polymerisasjonskatalysator og en mindre mengde brenselolje. Det formodes at denne overflatebehandling medfører dannelse av et polymert organisk belegg på overflaten av kullet gjennom en molekylær poding av polymere sidekjeder på kullmolekylene.

Det har nu overraskende vist seg at dersom det istedenfor eller i kombinasjon med den brenselolje eller annen væskeformig organisk bærer som vanligvis benyttes ved de ovenfor beskrevne oppredningsprosesser, benyttes oljer avledet fra kull, også kjent som kulltjæreoljer og/eller kulltjærederivater, oppnås forbedrede oppredningsresultater ved anvendelse av lavkvalitetskull. Skjønt man ikke ønsker å binde seg til noen teori, antas det at blanding av disse lavkvalitetskull med en fra kull avledet olje bryter ned og frigjør hydratvannet som inneholdes i disse lavkvalitetskull, spesielt i lignitt og sub-bituminøse kull. Derved gjøres kullet mer hydrofobt og oleofilt og følgelig letter oppredbart.

Videre antas det at overflatebehandlingen ifølge oppfinnelsen også medfører dannelse av et polymert belegg på overflaten av kullet gjennom molekylær podning av polymere sidekjeder på kullmolekylene.

Ved utførelsen av den foreliggende oppfinnelse foretrekkes det således at man først reduserer det ubearbeidede, utvundne lavkvalitetskull til liten partikkeldiameter og fjerner uønsket bergart, tung aske og lignende materialer oppsamlet under brytingen eller utvinningen. Vanligvis blir det urene kull knust og malt i nærvær av vann, under anvendelse av konvensjonelt utstyr, såsom f.eks. kulemøller, stavmøller, slagmøller og lignende.

Det er vanligvis ønskelig, skjønt ikke nødvendig, å benytte visse vannkondisjonerings- eller -behandlingsadditiver under maleoperas j onen. Disse additiver bidrar til å gjøre asken mer hydrofil, hvilket letter fraskillelsen av denne. I typiske tilfeller kan disse additiver innbefatte konvensjonelle uorganiske og organiske dispergeringsmidler, overflateaktive midler og/eller fuktemidler. Foretrukne additiver for dette formål innbefatter natriumcarbonat, natriumpyrofosfat o.l.

Den kull-vann-oppslemning som dannes ved maleopera-sjonen, er vanligvis en med et vektforhold mellom kull og vann på ca. 1:3. Dersom de ovennevnte vannkondisjoneringsaddi-tiver benyttes, benyttes de vanligvis i små mengder på fra 0,25 til 5%, beregnet på vekten av tørt kull. Skjønt det er vanlig kjent at det frigjøres desto større mengder forurensninger jo mer kullets partikkelstørrelse reduseres, vil loven om avtagende lønnsomhet gjøre seg gjeldende, slik at det vil gies et økonomisk optimum som bestemmer malegraden. For oppfinnelsens formål vil det vanligvis være ønskelig å knuse og male kullet til en partikkelstørrelse på fra 48 til 300 mesh, idet fortrinnsvis ca. 80% av partiklene har en størrelse på ca. 200 mesh.

Den vandige oppslemning av finmalt kull blir så bragt i kontakt med og blandet med en overflatebehandlingsblanding omfattende en av kull avledet olje, en polymeriserbar monomer, en polymerisasjonskatalysator og eventuelt ytterligere en organisk væskeformig bærer, såsom brenselolje. For oppfinnelsens formål kan den fra kull avledede olje blandes med kullet før, samtidig med eller etter at de øvrige overflate-behandlingsbestanddeler er blitt bragt i kontakt med og blandet med kullet.

I henhold til oppfinnelsen blandes kullet med over-flatebehandlingsblandingen, inklusive den fra kull avledede olje, under hvilke som helst polymerisasjonsbetingelser, f. eks. ved temperaturer i området fra 20 til 70°C og trykk ved eller omkring atmosfæretrykk i et tidsrom av fra 1 sekund til 30 minutter, fortrinnsvis i et tidsrom av fra 1 sekund til 3 minutter. Det resulterende overflatebehandlede kull er ekstremt hydrofobt og oleofilt, og det fåes følgelig en kull skumfase som lett lar seg fjerne fra den gjenværende vandige askeholdige fase.

En hvilken som helst polymeriserbar monomer kan benyttes i det anvendte polymerisasjonsreaksjonsmedium. Skjønt det er mer hensiktsmessig å benytte monomerer som er væskeformige ved omgivelsenes temperatur og trykk, kan det også benyttes gassformige monomerer som inneholder olefinisk umettethet som muliggjør polymerisering med de samme molekyler eller anderledes molekyler. Monomerer for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan således representeres ved formelen XHC=CHX', hvor X og X' hver for seg kan betegne hydrogen eller en hvil-kensom helst av et stort utvalg av organiske grupper eller uorganiske substituenter. Eksempler på slike monomerer er ethylen, propylen, butylen, tetrapropylen, isopren, butadien, såsom 1 ,4-butadien, pentadien, dicyclopentadien, octadien, olefiniske petroleumfraksjoner, styren, vinyltoluen, vinyl-klorid, vinylbromid, acrylonitril, methacrylonitril, acrylamid, methacrylamid, N-methylolacrylamid, acrolein, maleinsyre, maleinsyreanhydrid, fumarsyre, abietinsyre o.l.

En foretrukken klasse av monomerer for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er umettede carboxylsyrer og estere og salter derav, spesielt de som omfattes av formelen

0

RcLoR' hvor R er et olefinisk umettet organisk radikal, fortrinnsvis inneholdende fra 2 til 30 carbonatomer, og R<1>er hydrogen, et saltdannende kation, såsom et alkalimetall-, jordalkalimetall- eller ammoniumkation, eller et mettet eller ethylenisk umettet hydrocarbylradikal, fortrinnsvis inneholdende fra 1 til 30 carbonatomer, som enten kan være usubstituert eller er substituert med 1 eller flere halogenatomer, carboxylsyregrupper og/eller hydroxylgrupper, idet hydroxylhydrogen-atomer kan være erstattet med mettede og/eller umettede acylgrupper, hvilke sistnevnte fortrinnsvis innholder fra 8 til 30 carbonatomer. Spesifikke monomerer svarende til den ovenstående strukturformel innbefatter umettede fettsyrer, såsom oljesyre, linoljesyre, linolensyre, ricinusoljesyre, mono-, di- og triglycerider og andre estere av umettede syrer, acryl- syre, methacrylsyre, methylacrylat, ethylacrylat, ethylhexyl-acrylat, tert-butylacrylat, oleylacrylat, methylmethacrylat, oleylmethacrylat, stearylacrylat, stearylmethacrylat, lauryl-methacrylat, vinylstearat, vinylmyristat, vinyllaurat, soya-bønneolje, dehydratisert ricinusolje, tallolje, maisolje o.l. Tallolje og maisolje har vist seg å gi særlig fordelaktige resultater. Spesielt foretrekkes maisolje. Det vil således forstås at også blandinger som inneholder forbindelser av den ovenstående formel og som i tillegg inneholder f.eks. mettede fettsyrer, såsom palmitinsyre, stearinsyre, osv., likeledes er anvendelige.

Mengden av polymeriserbar monomer vil avhenge av resultatene som ønskes oppnådd. Vanligvis vil imidlertid mengden av monomer være fra 0,005 til 1,0 vekt%, fortrinnsvis fra 0,02 til 0,1 vekt%, beregnet på mengden av tørt kull.

Katalysatorene som benyttes ved kulloverflatebehand-lingsreaksjonen som utføres ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er hvilke som helst katalysatorer som det er vanlig å benytte ved polymerisasjonsreaksjoner. Vanligvis foretrekkes en katalytisk mengde av de katalysatorer som vanligvis betegnes som fri-radikal-katalysatorer eller -katalysatorsystemer (som også kan betegnes som addisjonspolymerisasjonskatalysatorer, vinylpolymerisasjonskatalysatorer, eller polymerisasjonsini-tiatorer). Eksempler på anvendbare katalysatorer er benzoyl-peroxyd, methylethylketonperoxyd, tert-butylhydroperoxyd, hydrogenperoxyd, ammoniumpersulfat, di-tert-butylperoxyd, tert-butylperbenzoat, pereddiksyre, og likeledes slike fri-radikal-initiatorer av ikke-peroxy-typen, som diazof orbindelser, f.eks. 1,1'bis-azoisobutyronitril, o.l.

Videre er det i fri-radikal-polymerisasjonssystemer vanlig å benytte fri-radikal-initiatorer som tjener til å initiere fri-radikal-reaksjonen. For de foreliggende formål kan hvilke som helst av de i faget tidligere benyttede fri-radikal-initiatorer benyttes. Eksempler på slike initiatorer er natriumperklorat og -perborat, natriumpersulfat, kaliumper-sulfat, ammoniumpersulfat, sølvnitrat, vannoppløselige salter av edelmetaller, såsom platina og gull, vannoppløselige salter av jern, zink, arsen, antimon, tinn og kadmium og blandinger derav. Særlig foretrukne initiatorer er de vannoppløselige kobbersalter, dvs. cupro- og cuprisalter, såsom kobberacetat, kobbersulfat og kobbernitrat. Meget fordelaktige resultater er blitt oppnådd med cuprinitrat, Cu(N03)2- Andre initiatorer som er anvendelige ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er beskrevet i US patentsøknad nr. 230 063, inngitt 29. januar 1 981 . Disse initiatorer innbefatter metallsalter av nafthenater, tallater, octanoater, osv., hvor metallene innbefatter kobber, kobolt, mangan, nikkel, tinn, bly, zink, jern, sjeldne jordmetaller, blandinger av sjeldne jordmetaller og blandinger av de nevnte metaller. Katalysatorene kan benyttes i hvilke som helst katalyserende mengder og anvendes vanligvis i mengder svarende til en mengde av initiatorens metalldel på 10-1000 ppm (deler pr. million deler), fortrinnsvis 10-200 ppm, beregnet på mengden av tørt kull.

Som ovenfor angitt skyldes de fordeler som oppnås ved hjelp av oppfinnelsen, hovedsakelig bruken av olje avledet fra kull, dvs. kulltjære eller et kulltjærederivat, ved opp-redningsprosessen.

De fra kull avledede oljer som skal anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er de væskeprodukter som fåes ved tørrdestillasjon eller carbonisering (forkoksning) av kull, og som vanligvis er produkter med et kokepunkt i området fra 100 til 500°C. Tørrdestillasjon eller carbonisering av kull gir således et væskeformig kondensat som for det meste består av kulltjære. Skjønt også rå kulltjære kan anvendes som en fra kull avledet olje foretrekkes det å benytte kull-t j ærederivater som fremstilles kommersielt ved destillasjon eller topping av den rå kulltjære. Destillatet fra denne prosedyre, dvs. kjemisk olje, har vanligvis et øvre kokepunkt på ca. 250°C og inneholder: 1) fenoler, cresoler, xylenoler, tjæresyrer (tjære-syrene utgjør vanligvis fra 15 til 30% av kulltjæren), 2) nafthaien (den i størst mengde forekommende enkeltbestanddel av kulltjære; inneholdes vanligvis i en mengde av 6-10%), og 3) primære baser av pyridintypen, såsom kinolin, isokinolin, picoliner, lutidiner, kinaldin, osv. (tjærebaser).

Følgelig faller dette destillat eller hvilke som helst av destillatets komponenter innenfor rammen av de fra kull avledede oljer som er anvendelige ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Videre kan det høyerekokende, mer viskøse tjærebestanddelresi-duum fra destillasjonen av rå tjære også anvendes-for oppfinnelsens formål. Således innbefatter fra kull avledede oljer for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for eksempel kommersielt tilgjengelig rå kulltjære, tjæresyre, tjærebase, naftha, toppet tjære (residuet som fåes ved destillasjon av rå tjære), kreosot, bek o.l.

Vanligvis er mengden av fra kull avledet olje som anvendes ved den foreliggende fremgangsmåte, liten, og den kan f.eks. være fra 0,5 til 5 vekt%, fortrinnsvis fra 2 til 3 vekt%, av mengden av tørt kull. Dersom den fra kull avledede olje anvendes sammen med ytterligere en væskeformig organisk bærer, såsom brenselolje, f.eks. brenselolje nr. 2, kan mengden av fra kull avledet olje være mindre, idet det totale innhold av fra kull avledet olje og brenselolje som benyttes, fortrinnsvis er 2,5 vekt%, beregnet på mengden av tørt kull.

Etter blanding og reaksjon med overflatebehandlings-blandingen, dvs. blandingen av fra kull avledet olje, polymeriserbar monomer og katalysator, blir det resulterende lavkvalitetskull i motsetning til kull fra tidligere kjente prosesser ekstremt hydrofobt og oleofilt, og følgelig floterer det lett og skilles lett fra den vandige fase. Det floterende hydrofobe, oleofile kull kan således lett fjernes fra den vandige fase, f.eks. ved avskumming, og det kan derfor, om ønskes, lett videreføres for ytterligere behandling, f.eks. tørres og anvendes som sådant, eller ytterligere vaskes og/eller overflatebehandles, eller blandes med olje eller vann for fremstilling av ønskelige kull-olj e-blandinger eller kull-vann-blandinger .

Som ovenfor angitt kan overf latebehandlingsreaksjons-blandingen som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, også eventuelt inneholde en ytterligere væskeformig organisk bærer. Denne væskeformige organiske bærer benyttes for ytterligere å lette kontakten mellom overflaten av kullpartiklene og polymerisasj onsreaks j onsmediet. Eventuelle væskeformige organiske bærere for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er f.eks. brenselolje, f.eks. nr. 2 eller nr. 6, andre hydrocarboner innbefattende benzen, toluen, xylen, hydrocarbonfraksjoner, såsom naftha og petroleumfraksjoner med middels kokeområde (100-180°C), dimethylformamid, tetra-hydrofuran, tetrahydrofurfurylalkohol, dimethylsulfoxyd, methanol, ethanol, isopropylalkohol, aceton, methylethylketon, ethylacetat o.l., samt blandinger derav. En foretrukken slik valgfri bærer er brenselolje.

Dersom en slik væskeformig organisk bærer, såsom brenselolje, benyttes, anvendes den vanligvis i en mengde av fra 0,5 til 5 vekt%, beregnet på mengden av tørt kull.

Vann er en ytterligere bestanddel som benyttes i overflatebehandlingsreaksjonsblandingen som her benyttes. De vannmengder som er aktuelle, er mengder av fra 65 til 95 vekt%, beregnet på mengden av det tørre kull.

Lavkvalitetskullet som fåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, har et meget lavt innhold av aske, svovel og fuktighet. I typiske tilfeller har det oppredede lavkvalitetskull som fåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, et askeinnhold på fra 5 til 10%, et svovelinnhold på fra 0,5 til 1,0% og et vanninnhold på fra 15 til 30%, beregnet på vekten av det tørre kull. Dessuten er utbyttet av oppredet produkt erholdt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen meget godt, idet det vanligvis er fra 50 til 60%.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres som her beskrevet og likeledes i henhold til en hvilken som helst av de prosessvarianter som er beskrevet i de ovennevnte US patentskrifter nr. 4 332 593 og 4 304 573. Dessuten kan den foreliggende fremgangsmåte lett tilpasses til fremgangsmåten beskrevet i US patentsøknad nr. 510 993, inngitt 5. juli 1 983 , hvor det redegjøres for en kontinuerlig og integrert prosess for oppredning av kull og utvinning av dette i høyt utbytte.

En særlig effektiv teknikk for utskillelse av de behandlede kullpartikler fra uønsket aske og svovel i vannfasen er en innsprøytningsteknikk hvor en kullskumfase dannes ved innsprøyting eller injisering av den behandlede kull-vann- oppslemning i overflaten av rensevann slik som beskrevet i US patentskrifter nr. 4 347 126 og 4 347 127. Som der beskrevet injiseres kulloppslemningen ved et trykk på fra 1,05 til 1,41 kg/cm^ gjennom minst én sprøytedyse, anordnet i en gitt avstand over vannflaten, inn i vannflaten, hvorved det oppnås lufting og skumdannelse som omfatter kullpartiklene, slik at disse partikler flyter opp til vannets overflate, fra hvilken de kan avskummes.

Kullskumfasen som fåes ved det innledende overflate-behandlingstrinn kan ytterligere vaskes og/eller overflatebehandles ved at det blandes med ytterligere et vandig medium som kan utgjøres ganske enkelt av rent vann eller av vann med vannkondisjoneringsmidler eller vann med enkelte av eller samtlige av de bestanddeler som utgjør den opprinnelige overflatebehandlingsblanding, inklusive den fra kull avledede olje. Dessuten kan et hvilket som helst antall av disse ytterligere vaskeoperasjoner og/eller overflatebehandlinger anvendes for oppfinnelsens formål, før det oppredede kullprodukt oppsamles. Videre faller det innenfor oppfinnelsens ramme å behandle på tilsvarende måte de vandige faser som dannes samtidig med kullskumfåsene som fåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Således kan disse vandige faser overflatebehandles og/eller vaskes som ovenfor beskrevet, og de ytterligere mengder oppredet kull kan oppsamles for å oppnå økt utbytte.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1

200 g Indianhead lignittkull med et opprinnelig aske- og svovelinnhold på henholdsvis 9,77% og 1,00% knuses til 28 mesh partikkelstørrelse og males i 15 minutter i en stålkulemølle i nærvær av 500 g vann. Den malte kull-vann-oppslemning settes til en beholder til hvilken de følgende reagenser tilsettes: 10 ml Na4P2C>7 (50 mg/ml), 1 ml H2O2(5%), 2 ml cuprinitrat (50 mg/ml), 50 mg maisolje, 10 g flota-sjonsolje nr. 634 ("Flotation Oil No. 634"; en fra kull avledet olje som produseres av Allied Chemical Company), 8 ml "Aerofroth-65" (5 mg/ml) (et propylenoxyd-reaksjonsprodukt med ethylenglycol; molvekt 400-450; produseres av American Cynamid

Company) og 1 ml furunålsolje. Den resulterende blanding tillates å reagere ved 30°C og atmosfæretrykk i ca. 5 minutter. Den erholdte kullskumfase fraskilles og innføres i en annen beholder som inneholder et vandig medium bestående av 500 g rent vann. Den resulterende kullskumfase blir på ny fjernet og innført i et andre vandig medium bestående av 500 g rent vann. Kullskumfasen fjernes, og det oppredede kull utvinnes. Produktet viser seg å ha et redusert askeinnhold på 6,22% og et redusert svovelinnhold på 0,76%. Utbyttet er utmerket og bestemmes til 58,3%.

I dette eksempel og i eksemplene som følger benyttes furunålsoljen og "Aerofroth-65" som skumningsmidler. Bruken av disse og andre skumningsmidler i lignende prosesser er beskrevet i US patentsøknad nr. 230 061 inngitt 29. januar 1981 .

EKSKEMPEL 2

200 g Indianhead lignittkull med et opprinnelig aske- og svovelinnhold på henholdsvis 11,9% og 0,91% knuses og males i nærvær av 500 g vann til en partikkelstørrelse på 200 mesh. Kull-vann-oppslemningen anbringes i en skilletrakt inneholdende 5000 g vann ved 30°C. Oppslemningen omrøres, og 0,5 g natriumpyrofosfat, 1,0 g 5% H2O2og 0,1 g cuprinitrat tilsettes, hvoretter oppslemningen omrøres i ytterligere ca. 1 minutt. 0,05 g maisolje, 10 g Cooper's Creek Dark Neutral Oil (en fra kull avleded olje som produseres av Cooper's Creek Chemical Corp. West Conshohocken, Pa.) og 1 ml furunålsolje settes til blandingen, og blandingen tillates å reagere ved omgivelsenes temperatur og trykk i ca. 3 minutter. Den resulterende kullskumfase fjernes med en sil, og den gjenværende vandige fase omrøres. Det settes ytterligere 0,034 vekt% Cooper's Creek Dark Neutral Oil (beregnet på mengden av tørt kull) til den vandige fase, men intet ytterligere kullskum dannes. Denne vandige fase hives.

Den frasilte kullskumfase anbringes på ny i skilletrakten inneholdende 5000 g rent vann ved 30°C og omrøres. Det tilsettes 0,034 vekt% Cooper's Creek Dark Neutral Oil (beregnet på mengden av tørt kull) og 0,034 vekt% furunålsolje (beregnet på mengden av tørt kull), og det foretas blanding. Det resulterende kullskum fraskilles, og den vandige fase hives. Kullskummet anbringes på ny i skilletrakten inneholdende 5000 g rent vann ved 30°C og omrøres. Det tilsettes ytterligere 0,034 vekt% Cooper<1>s Creek Dark Neutral Oil (beregnet på mengden av tørt kull) og 0,034 vekt% furunålsolje (beregnet på mengden av tørt kull), som innblandes, og det resulterende kullskum fjernes. Den vandige fase omrøres, 0,034% vekt% Cooper's Creek Dark Neutral Oil (beregnet på mengden av tørt kull) og 0,034 vekt% furunålsolje (beregnet på mengden av tørt kull) tilsettes. Det fåes et skum som inneholder flotert kull, og som fjernes. Det tilsettes ytterligere mengder Cooper's Creek Dark Neutral Oil til den vandige fase, men ingen ytterligere mengder kull floteres. Vannet hives, og skummet filtre-res. Kullskumfåsene slåes sammen, og de følgende fysikalske resultater bestemmes.

Utvinning = 25,6%

Endelig askeinnhold = 6,91%

Endelig svovelinnhold = 0,83%

EKSEMPEL 3

200 g Indianhead lignittkull med et opprinnelig aske- og svovelinnhold på henholdsvis 9,06% og 0,83% males i 15 minutter i nærvær av 500 ml vann i en kulemølle med kuler av stål. Det benyttes samme fremgangsmåte for oppredning av kullet som den beskrevet i eksempel 2 (bortsett fra at "Flotation Oil No. 634", produsert av Allied Chemical benyttes istedenfor Cooper's Creek Dark Neutral Oil. De følgende bestanddeler benyttes:

De følgende resultater oppnås for det resulterende kullprodukt:

Claims (19)

1. Fremgangsmåte for oppredning av lavkvalitetskull, karakterisert ved at man: a) blander malt lavkvalitetskull med en overflatebehandlingsblanding inneholdende vann, en polymeriserbar monomer,- en katalysator og en fra kull avledet olje, og b) utvinner det resulterende oppredede kull.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det malte lavkvalitetskull foreligger i en vandig oppslemning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes et lavkvalitetskull valgt blant bituminøse materialer av lav kvalitet, sub-bituminøse materialer, lignitt og torv.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den fra kull avledede olje anvendes i en mengde av fra 2 til 3 vekt%, beregnet på vekten av tørt, ikke oppredet kull.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den fra kull avledede olje er valgt blant rå kulltjære, tjæresyrer, tjærebaser, naftha, kreosot, bek og blandinger derav.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den polymeriserbare monomer har den generelle formel

0 RcLoR' hvor R er et olefinisk umettet organisk radikal og R' er valgt blant hydrogen, saltdannende kationer, mettede hydrocarbylradikaler og umettede hydrocarbylradikaler, idet de mettede eller umettede hydrocarbylradikaler er usubstituerte eller er substituert med med én eller flere substituenter valgt blant halogen, carboxylsyregrupper, hydroxyl og hydroxylgrupper hvor hydroxylhydrogenatomene er erstattet med mettede eller umettede acylgrupper eller en kombinasjon av mettede og umettede acylgrupper, og ved at katalysatoren omfatter en fri-radikal-katalysator og en fri-radikal-initiator.

7.F remgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den polymeriserbare monomer er maisolje.

8.F remgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den polymeriserbare monomer er maisolje, at den fri-radikal-katalysator omfatter hydrogenperoxyd og at fri-radikal-initiatoren omfatter cuprinitrat.

9.F remgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den vandige oppslemning av malt kull inneholder et vannkondisjoneringsmiddel valgt blant dispergeringsmidler, overflateaktive midler, fuktemidler og blandinger derav.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at lavkvalitetskullet er valgt blant lignitt og sub-bituminøse materialer.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at vannkondis j oneringsmidlet er valgt blant natriumcarbonat, natriumpyrofosfat og blandinger derav.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at vannkondis j oneringsmidlet er valgt blant natriumcarbonat, natriumpyrofosfat og blandinger av derav.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at overflatebehandlings-blandingen også inneholder ytterligere en væskeformig organisk bærer.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at den væskeformige organiske bærer er brenselolje.

15. Fremgangsmåte for oppredning av et lavkvalitetskull, karakterisert ved at man: (a) blander en vandig oppslemning av malt lavkvalitetskull med en overflatebehandlingsblanding bestående av en polymeriserbar monomer, en katalysator og en fra kull avledet olje, hvorved det fåes en kullskumfase og en vandig fase, (b) fjerner kullskumfasen fra den vandige fase og blander kullskumfasen med et vandig medium, hvilket resulterer i en ytterligere kullskumfase, og (c) fjerner det resulterende oppredede kullprodukt fra kullskumfasen.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det vandige medium fra trinn (b) utgjøres av vann eller av vann og et vannkondisjo-nerende additiv valgt blant dispergeringsmidler, overf lateaktive midler, fuktemidler og blandinger derav.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det vandige medium i trinn (b) utgjøres av vann og en ytterligere mengde av en fra kull avledet olje.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at den polymeriserbare monomer er maisolje.

19.F remgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at kullskumfasen som fåes fra trinn (b) blandes med minst ett annet vandig medium før det oppredede kullprodukt utvinnes.