Opis patentowy opublikowano: 15. 01. 1981 108758 Int. Cl.2 C02B 1/20 B01D 21/01 CZ.* ltlNlAl ' 4o Patomom+go | ¦ ;.••- ^ «¦ - 1 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: American Minechem Corporation, Coraopolis (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób regulowanego odwadniania produktu dolnego obróbki wegla zwlaszcza odwadniania szlamu wodnego malych drobin Przedmioetm wynalazku jest sposób regulowa¬ nego odwadniania produktu dolnego obróbki wegla, zwlaszcza odwadniania szlamu wodnego malych drobin.Zmechanizowane uklady przygotowania wegla uzywaja wielkich ilosci wody dla oddzielenia drob¬ nych czastek wegla i innych materialów od kru¬ szywa wegla sortowanego. Produkt dolny z wy¬ plukania zawiera zwykle 5 do 15°/o kawalków wegla i popiolu, majacych rozmiar czastek w za¬ kresie mniejszym od 150 mikronów (tj. przyklado¬ wo 100 oczek sita Tylera). Zwykle produkt dolny jest stracany przez flokulacje przy dodaniu na przyklad skrobi lub amidu poliakrylowego w srod¬ ku zageszczajacym. Zawartosc kawalków w pro¬ dukcie dolnym jest zwiekszana zwykle do okolo 50% w zageszczaczu, a woda zostaje odzyskana do recyrkulacji w pluczce wegla.Zageszczony produkt dolny jest nastepnie prze¬ pompowywany do osadnika terenowego (albo „la¬ guny"), w którym kawalki osiadaja, a odzyskana woda zostaje doprowadzona do ponownego uzycia do pluczki weglowej. Jednakze takie osadniki te¬ renowe przedstawiaja stale zwiekszajace sie trud¬ nosci przy ich budowie i eksploatacji. Czesto jest dostepny jedynie ograniczony obszar terenu fab¬ ryki plukania wegla, co wymaga pompowania produktu dolnego na znaczna odleglosc przy istot¬ nych kosztach takiego transportu. Ponadto nawet w przypadku istnienia terenu sasiadujacego z fab¬ ryka plukania, przepisy o ochronie srodowiska utrudniaja budowe takich osadników terenowych i powoduja zwiekszenie kosztu budowy ze wzgle¬ du na koniecznosc zachowania warunków eksploa- 5 tacji zgodnych z przepisami. Stale uzywanie osad¬ ników terenowych stanowi takze problem oraz powoduje koszty, dotyczace usuwania osadu.Istnieje wiele sposobów i urzadzen wedlug zna¬ lo nego stanu techniki dla eliminowania potrzeby uzycia osadników terenowych, na przyklad prasy filtracyjne, filtry prózniowe, pompy odsrodkowe oraz urzadzenia aglomeracji wodnej, jak te opi¬ sane w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki 15 nr 3 606 947 i 3 630 893. Glówna niedogodnoscia tych sposobów jest ograniczona i zmienna wydaj¬ nosc, wysokie koszty inwestycyjne i operacyjne oraz wysokie wymagania zatrudnienia pracowni¬ ków. Prawie niezmienne sa uklady poprzedzone 20 zageszczaczem konwencjonalnym dla zwiekszenia koncentracji kawalków w zasilaniu. Ponadto prasa filtracyjna okresla typowo sposób o charakterze okresowym, przy czym cykl jego moze sie znacznie zmieniac, przykladowo od 1 do 4 godzin; konwen- 25 cjonalny filtr prózniowy ma szczególne trudnosci przy oddzielaniu drobnych czastek jakie znajduja sie w odpadach. Przemyslowe pompy odsrodkowe latwo rozrywaja i niszcza klaczki, wymagajac za¬ stosowania drogich, odpornych na scinanie, floku- 30 lantów. Wreszcie urzadzenie aglomeracji wodnei 108 758108 758 3 4 stanowi wyspecjalizowane kosztowne wyposazenie, potrzebujace wyszkolonego operatora.Innym wydajniejszym sposobem i urzadzeniem jest zageszczacz stozkowy, który umozliwia pomi¬ niecie potrzeby poprzedzajacej operacji zageszcza* nia, jak równiez nastepujacej operacji odwadnia¬ nia. Zageszczacz stozkowy ma ksztalt ogólnie cy- lindryczno-stozkowy ze znacznie mniejszym obsza- szarem osadzania i znacznie wieksza glebokoscia niz to ma miejsce w konwencjonalnym zageszcza¬ czu.Material zasilania, zmieszany wstepnie z floku- lantem zostaje zaladowany do srodkowej górnej czesci zageszczacza. Kawalki osadzaja sie poprzez zageszczacz, wspomagane lagodnym mieszaniem dla konsolidowania-klaczków i tworza czop w dolnym wierzcholku stozka. Oczyszczona woda przelewa sie poprzez obrzeze górnej czesci zageszczacza i zostaje odzyskana do. wykorzystania w fabryce plukania wegla.Glównym problemem przy uzywaniu zageszczacza stozkowego jest znaczna zmiana rodzaju, rozmiaru i procentowej zawartosci kawalków w produkcie dolnym nawet w przypadku, kiedy wegiel przecho¬ dzi z tego samego pokladu. Problem ten jest zla¬ czony przy najnowszych sposobach, które usuwaja drobiny wegla z produktu dolnego przez flotacje pianowa lub wzbogacanie weglowodorowe jak po¬ dano w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 3 665 066. Wedlug tych sposobów odzyskuje sie drobiny wegla, pozostawiajac odpady z kawalkami w ilosci na ogól tylko 1 do 5§/o. Chociaz istnieja sposoby automatycznej regulacji zasilania i zmiany dodawanego flokulanta wzgledem zawartosci ka¬ walków, to jednak te uklady automatycznej regu¬ lacji nie ograniczaja zadowalajaco wspomnianych zmian koncentracji kawalków w odpadach.Cisnienie maksymalne kawalków (bryl) ma zna¬ czenie podstawowe dla usuwania duzych koncen¬ tracji bryl. Dlatego stozek jest zwykle wykorzysty¬ wany przy najwiekszej glebokosci lub zblizonej do najwiekszej wartosci tej glebokosci zageszczonych bryl, przy czym ta wartosc jest dostosowana do czystej wody z przelewu. W idealnym przypadku, zawartosc bryl wyplywu zachowuje sie zasadniczo stala, przy predkosci wyplywu sterowanej gestoscia koncentracji brylowej w wyplywie, lecz koncentra¬ cje bryl w wyplywie nie byly dotad bezposrednio mierzone, ani sterowane. Mierzy sie raczej zwykle cisnienie róznicowe pionowo w stozku, tworzone przez bryly zawieszone, a po wystapieniu okreslonej wartosci cisnienia róznicowego, zawór sterowany pneumatycznie w dnie stozka zostaje samoczynnie otwarty i pozostaje otwarty dotad, az nastapi spa¬ dek wartosci cisnienia ponizej wartosci zadanej, poczym zostaje automatycznie zamkniety. Tenuklad jest uwrazliwiony na zmiany koncentracji bryl i dlatego nie okazal sie zadowalajacy.Propozycja alternatywna bylo stale pobieranie próbki w poblizu punktu wyplywu w stozku i przepompowanie próbki poprzez urzadzenie po¬ miarowe ciezaru wlasciwego, nieczule na zmiany wartosci przeplywu i cisnienia, doprowadzajace ponownie próbke do stozka na wyzszym poziomie, przy czym pomiar ciezaru wlasciwego jest wyko¬ rzystywany do ciaglej regulacji wyplywu poprzez: zawór u wierzcholka stozka. Takie wykonanie- alternatywne jest powolne w odpowiedzi, wobec czego wystepuje zwloka czasowa, a nastepnie zmia¬ na w koncentracjach bryl wyplywu.Sposób wedlug wynalazku usuwa wyzej wspom¬ niane niedogodnosci i przezwycieza trudnosci przez, bezposrednie wykonywanie pomiaru gestosci kon¬ centracji brylowej w wyplywie i przez sterowanie predkosci wyplywu bez istotnej zwloki czasowej.Zawartosc bryl w wyplywie jest zwiekszona i bar¬ dziej ustabilizowana. Mozna wedlug wynalazku bezposrednio sterowac koncentracja brylowa, jaka wyplywa z uzupelniajacych urzadzen odwadniania,, które mozna wykorzystywac z zageszczaczami ta¬ kimi jak urzadzenie opisane w opisie patentowym St. Zjedn. Am. nr 3 423 313, oraz umozliwia sie wedlug wynalazku zastosowanie prostego taniega sposobu dalszego odwadniania sterowanego po wy¬ plywie z zageszczacza.Sposób wedlug wynalazku ma zastosowanie da odwadniania szlamu wodnego drobnych bryl,, a szczególnie odpadów produktu dolnego obróbki wegla. Drobne bryly wegla jest korzystnie naj¬ pierw oddzielic od produktu dolnego przez flota¬ cje pianowa, albo przez wzbogacanie, przy czym zaleca sie uzyskanie zawartosci odpadów z bryl¬ kami nieweglowymi przykladowo miedzy 2 do 10Vt^ Nastepnie dodaje sie flokulant, który jest liofo- bowy wzgledem wody i liofilowy wzgledem drob¬ nych brylek, do odpadów dla uformowania mie¬ szaniny. Wspomniany flokulant ma duzy ciezar czasteczkowy, wiekszy od 100 000, a zalecane jest, aby byl wiekszy od 1 000 000, a najlepiej jest, jezeli zawiera sie miedzy 3 000 000 a 15 000 000.Mieszanina jest ladowana do zageszczacza, zwy¬ kle zageszczacza stozkowego lub z nachylona plyta^. w którym bryly flokulowane sa osadzane z mie¬ szaniny, a woda zostaje oddzielona od mieszaniny.Jednoczesnie przy wystepowaniu osadzania, bryly flokulowane sa najkorzystniej poddawane zwiek¬ szonemu obszarowi osadzania i zmianie kierunku przeplywu plynu dla zwiekszania predkosci osa¬ dzania flokulowanych bryl.Wiazka promieniowania ze zródla promieniowa¬ nia, zwykle promieniowanie gamma, pada na flo¬ kulowane bryly (tj. stracane bryly) poprzecznie do kierunku przemieszczania sie bryl przy zesta¬ wie wyplywowym dla odwodnionych bryl z zage¬ szczacza. Padajaca wiazka promieniowania jest wykrywana przez uklad detekcyjny dla ciaglego pomiaru gestosci stracanych bryl, na które pada wiazka promieniowania. Chociaz mozna mierzyc za. pomoca wykrywania rozpraszania wstecznego pro* mieniowania elektronowego, jednak jest zalecane wykonywac pomiar przez prowadzenie wiazki pro¬ mieniowania gamma poprzez stracane bryly po* przecznie do kierunku przemieszczania sie bryl stracanych oraz miecenie stopnia pochlaniania promieniowania przez stracane bryly, wykrywanego ukladem detekcyjnym.Nastepnie uklad detekcyjny wytwarza sygnal elektryczny, proporcjonalny do promieniowania padajacego jokie jest wykrywane oraz do gestosci bryl stracanych. Ten sygnal elektryczny zostaje 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 108 758 6 -wykorzystany do automatycznej regulacji i stero¬ wania zaworu przyleglego do zestawu wyplywo- "wego, a nastepnie dto regulowania predkosci wy¬ plywu stracanych bryl z zageszczacza. W ten spo¬ sób predkosc wyplywu stracanych bryl z zage¬ szczacza jest bezposrednio regulowana pomiarem gestosci koncentracji brylowej wyplywu bez zad¬ nej zwloki czasowej o istotnym znaczeniu.Korzystnym jest, aby przy wyplywie z zage¬ szczacza, stracane bryly byly dalej odwadniane przez prowadzenie straconych bryl poprzez perfo¬ rowana sekcje rurowania, w której bryly stracane sa poddane wibracjom dla usuwania z nich wody.Najkorzystniej wykonuje sie te wibracje przez wibrowanie perforowanej sekcji rurowania, albo -za pomoca ultradzwieków. W obydwu przypad¬ kach woda jaka pozostala na straconych brylach, zostaje Usunieta poprzez perforowana sekcje ruro¬ wania, a dodatkowo odwodnione stracone bryly -zostaja usuniete z sekcji.Jest zalecane, aby stracane bryly byly jeszcze 'dalej odwadniane przez gniecenie stracanych bryl po wyjsciu z zageszczacza. Jest to wykorzystywane przez wyplyw straconych bryl do zbiornika stu- dzienkowegó sruby nachylonej odwadniajacej, po #zym prowadzenie straconych bryl poprzez te na¬ chylona srube odwadniajaca. Odwadniajaca sruba ma nachylenie i kat srubowy takie, ze bryly sa odwracane i zderzaja sie z soba, przy czym reali¬ zuje sie ugniatanie i odwadnianie. Odwadniajaca •sruba ma czesci przelewowe, poprzez które wy¬ ciskana woda z bryl straconych przy ich ugniata¬ niu, moze uchodzic ze sruby i byc usuwana z bryl -straconych. Nastepnie stracone bryly, odwodnione •dodatkowo, sa wyprowadzane z podniesionego za¬ konczenia sruby odwadniajacej dla uzytkowania ^bezposredniego albo dla uzycia jako wyrób dla produkcji ubocznej.' Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny uklad sposobu wedlug wynalazku dla odwadniania szlamu wodnego drob¬ nych bryl z produktu dolnego obróbki wegla, lig. 2 .—. czesc wedlug fig. Iw powiekszeniu, &Z 3 — widok w przekroju, wykonany wzdluz linii III—III jak na fig/ 1, fig. 4 — schematyczny uklad drugiego, alternatywnego sposobu odwad¬ niania szlamu wodnego drobnych bryl z produktu -dolnego obróbki wegla, oraz fig. 5 — schematycz¬ ny uklad, trzeciego alternatywnego sposobu dla odwadniania szlamu wodnego drobnych bryl z pro¬ duktu dolnego obróbki wegla.Na fig. 1 pokazano sposób odwadniania szlamu wodnego drobnych bryl, korzystnie z wegla, koksu lub innego materialu weglowego oraz typowych •odpadów produktu dolnego obróbki wegla z za¬ kladu plukania wegla. Chociaz produkt dolny mo¬ ce byc odwadniany bezposrednio, korzystnie jest jednak najpierw oddzielac drobne bryly wegla z produktu dolnego przy pomocy flotacji pianowej lub przez wzbogacanie weglowodorem takim jak -olej opalowy lub nafta. Sposoby te sa okreslone znanym stanem techniki i wobec tego nie trzeba ich tu opisywac. Dla przykladu mozna zapoznac $ie z opisem patentowym St, Zjedn. Ameryki nr 3 665 066 dotyczacym sposobu wzbogacania, któ¬ ry jest w tym patencie szczególowo opisany. Od¬ pady, z drobnymi brylami wegla uprzednio usu¬ nietymi, stanowia zwykle kompozycje z zawarto- 5 scia gliny i wody oraz !•/• do 5f/t. bryl.Odpady 10 znajduja sie w obiegu poprzez od¬ powiedni uklad rurowy lub przewód z doprowa¬ dzeniem do miksera 11 czynnika klaczkujacegó (flokulanta), w którym odpady zostaja rozproszone io w roztworze 12 czynnika klaczkujacegp. Korzyst¬ nie jest, kiedy odpady sa szlamem wodnym, z któ¬ rego usunieto zasadniczo brylki wegla, zawieraja¬ cym wagowo 2°/o do 10°/* bryl, zwykle w wiekT szósci bryl z gliny. Roztwór czynnika klaczkujacegó 15 (flokulanta) jest rozcienczonym roztworem wody i flokulanta, przy czym flokulant jest materialem o duzym ciezarze czasteczkowym, liofobowym wzgledem wody i liofiliowym wzgledem drobnych jbryl. ; 20 : w rozumieniu niniejszego opisu „liofobowy" oznacza, ze w ukladzie dyspersyjnym wystepuje znaczne powinowactwo (zwilzalnosc) miedzy sklad¬ nikiem dyspersyjnym, a srodkiem dyspersyjnym i/lub innym skladnikiem dyspersyjnym. Przyklad 28 dem tego sa klej | i woda, guma i benzen. Nato¬ miast „liofilowy" jest rozumiany w systemie dys* ipersyjnym tak, ze zasadniczo nie wystepuje po¬ winowactwo (zwilzalnosc) miedzy skladnikiem dys¬ persyjnym, a srodkiem dyspersyjnym i/lub innym 30 skladnikiem dyspersyjnym. Przykladem tego sa „roztwory" koloidalne metali.Fiokulantami przydatnymi do tego celu sa ami- idy poliakrylowe oi duzym ciezarze czasteczkowym 35 iminy polietylenowe (CH2CHjNH)n, poliwinylopiro* Jidyna ((^H^NOW polisacharydy (C6H10O5)m oraz kopolimery (polimery mieszane) i mieszaniny tycfy polimerów ze zmiennymi grupami bocznymi i konT cowymi o ciezarze czasteczkowym wiekszym od 40 100 000. Takie polimery o duzym ciezarze czastecz-* kowym jest korzystne aby mialy .ciezar czastecz-i jkowy wiekszy od [ 1 000 000, a najkorzystniej mie-r dzy wartoscia ciezaru czasteczkowego 3 000 000f ja 15404000, pr^y czym ?ciezar czasteczkowi 49 9 000 000 uwaza sie za optymalny. Mozna - takze (wykorzystywac polimery o wiekszym ciezarze cza-^ steczkowym do 20 000 000 i wiecej, jednakie takie nadmiernie duze ciezary czasteczkowe nie sa zale¬ cane, poniewaz sa one niepotrzebnie droeie dla M wyprodukowania i nie stwarzaja czasów przeby¬ wania podczas flokulacji pozwalajacych na odzysk wody o dusej czystosci. Przemyslowo wytwarzane flokulanty, nadajace sie do przygotowania roztwo¬ ru flokulanta sa podane ponizej w tabeli. 99 Takie flokulanty liofobowe sa przewaznie anio¬ nowe. Jednakze dostepne sa takze flokulanty ka¬ tionowe, przy czym sa one korzystniejsze w niey których przypadkach zastosowan jako alternatywa lub uzupelnienie dla flókulantów anionowych. 9$ Szczególnie flokulanty anionowe sa na ogól nie skuteczne przy flokulacji bardzo malych brylek, które zwykle maja ujemny ladunek powierzchnio¬ wy, natomiast flokulanty kationowe lub dodatnio naladowane moga zobojetniac ladunek powierzch- K niowy takich malych drobin i powodowac szybsze108758 7 8 Tabela Producent Allied Colloids (Y.C.L.Grade) Allied Colloids (Y.C.L. Grade) Allied Colloids (Y.C.L. Grade) Allied Colloids (Y.C.L. Grade) Allied Colloids (Y.C.L. Grade) Allied Colloids Allied Colloids Allied Colloids Allied Colloids Allied Colloids Allied Colloids Allied Colloids Allied Colloids Allied Colloids Badische-Anilin and Soda Fabrik, AG Badische-Anilin and Soda Fabrik, AG Badische-Anilin and Soda Fabrik, AG Stockhausen Stockhausen Stockhausen Stockhausen Hercules Ppwder Hercules Powder Hercules Powder 1 Nalco Nalco Nalco 1 Nalco Nalco j Nalco Nalco American Cyanamid American Cyanamid American Cyanamid American Cyanamid Dow Chemical Dow Chemical Dow Chemical B.T.I.B.T.I.B.T.I.B.T.I.B.T.I.B.T.I.B.T.L B.T.I, B.T.I.Znak towarowy | flokulanta Polyflok 91APA Polyflok 93APA Polyflok 95APA Polyflok 63AP/W Polyflok 13CL Filtaflok 25AP Magnaflok R155 Magnaflok R156 Magnafloc R270 Magnafloc R140 Magnafloc LT22 Magnafloc LT24 Magnafloc LT25 Magnafloc LT26 Sedipur TF Sedipur LK4011 Sedipur LK4034 Praestol 444K Praestol 114 Praestol 115 Praestol 2850 Hercofloc 810 Hercofloc 813 Hercofloc 817v Nalfloc N603 Nalfloc N610 Nalfloc N671 Nalfloc N672 Nalfloc A373 Nalfloc A375 Nalfloc A378 Superfloc 500 Series Superfloc 800 Series Superfloc 992 Superfloc 521 Purifloc C31 Purifloc C32 Separan AP273 cno A.110 A.130 A.150 A.100 (PWG) A.110 (PWG) A.130 (PWG) A.150 {PWG) A.100 (PWG) osiadanie i wytwarzac wode o duzej czystosci.Jednakze flokulanty kationowe wykazuja tenden- w cje zwiekszonego kosztu, poniewaz potrzebne ma¬ terialy dla wyprodukowania kationowego polimeru maja zwykle wyzsza cene.Ponadto flokulanty kationowe nie sa tak sku¬ teczne przy flokulacji duzych drobin, poniewaz # flokulanty kationowe maja mniejszy ciezar czaste¬ czkowy od flokulantów anionowych. Flokulanty kationowe trudniej takze poddaja sie rozpuszcza¬ niu i dlatego powoduja zmniejszenie szybkosci 5 i latwosci przygotowania roztworu flokulanta. Po¬ nadto flokulanty niejonowe o duzym ciezarze cza¬ steczkowym moga byc uzywane w niektórych za¬ stosowaniach, gdzie pozwala na to kompozycja, i rodzaj drobin. 10 Roztwór 12 flokulanta jest korzystnie przygo¬ towac w rozcienczalniku za pomoca znanych spo¬ sobów. Przedmiotem przygotowania jest rozpró¬ szenie liofobowego flokulanta, który ma postad suchego proszku, w wodzie bez wytworzenia aglo- 15 meratów (skupien) proszku oraz bez degradacji polimerów o duzym ciezarze czasteczkowym, które sa wrazliwe na sily tnace. Nie jest zwykle zale¬ cane mieszanie reczne ze wzgledu na uzywany czas^ i potrzebna uwage dla unikania tworzenia sie 20 zelatynowych bryl lub aglomeratów, które sa nie¬ skuteczne i powoduja straty. Korzystnie jest przy¬ gotowac roztwór flokulanta automatycznie sposo¬ bem dozowania porcji przez wykorzystanie duzych, zbiorników mieszalnikowych i zasobnikowych. 25 Roztwór flokulanta jest przygotowywany w zbior¬ niku mieszalnikowym, wykorzystujacym dispersje; przedmieszkowa. Przygotowanie zaczyna sie od do¬ prowadzenia wody do zbiornika mieszalnikowego dotad, az wirnik zostanie przykryty woda. Nastep* 30 nie woda i proszek flokulantowy sa jednoczesnie dyspergowane i wprowadzane do zbiornika mieszal¬ nikowego poprzez zespól dyspersyjny taki jak ze¬ spól dyspersyjny firmy Bretby Autex, który roz¬ prasza proszek flokulanta w strumieniu wody, cien- 35 kim, o duzej predkosci. Kiedy odmierzona ilos6 proszku flokulanta zostala doprowadzona do zbior¬ nika poprzez zespól dyspersyjny, zbiornik mieszal- nikowy jest nastepnie napelniany woda do pozioma odpowiadajacego potrzebnemu rozcienczeniu floku- 40 lanta w roztworze.Potem nastepuje mieszanie wirnikiem az dc* chwili, kiedy proszek flokulanta zostanie wystar¬ czajaco rozpuszczony w wodzie. W przypadku otrzymania ze zbiornika zasobnikowego sygnalu^ 43 wskazujacego na niski poziom w tym zbiorniku,, przygotowana porcja zostaje przeniesiona ze zbior¬ nika mieszalnikowego do zbiornika zasobnikowe¬ go, po czym cykl przygotowania zaczyna sie po^ nownie w zbiorniku mieszalnikowym. Rozciencze- w nie flokulanta w roztworze jest przy tym kontro¬ lowane automatycznie, a jedyna czynnosc wyma^ gajaca uwagi, to dodawanie sproszkowanego flo¬ kulanta do odpowiedniego leja samowyladowczego* w zbiorniku mieszalnikowym.B5 Roztwór 12 flokulanta jest nastepnie dodawany do odpadów 10 w odmierzonych ilosciach wagowa mniej od 0,2°/o, a korzystnie miedzy 0,001 a 0,lf/» wagowo zawartosci bryl (ciezar na sucho) w od¬ padach 10. Dokladne mieszanie roztworu floku¬ je lanta z odpadami stanowi istotny czynnik przy skutecznym osiadaniu flokulowanych drobin, ale- mieszanie wymaga zwykle przylozenia sil tnacych, do molekul polimeru* pochodzacych od wirnika, które rozrywaja i degraduja polimer. Stosownie w do tego roztwór 12 flokulanta dodaje sie korzystr 15 20 25 30 35 40 45 Hercules Powder 1 Nalco Nalco Nalco 1 Nalco Nalco j Nalco Nalco American Cyanamid American Cyanamid American Cyanamid American Cyanamid Dow Chemical Dow Chemical Dow Chemical : B.T.I.B.T.I.B.T.I.B.T.I. ' B.T.I.B.T.I.B.T.I.B.T.I, B.T.I.Hercofloc 817v Nalfloc N603 Nalfloc N610 Nalfloc N671 Nalfloc N672 Nalfloc A373 Nalfloc A375 Nalfloc A378 Superfloc 500 Series Superfloc 800 Series Superfloc 992 Superfloc 521 Purifloc C31 Purifloc C32 Separan AP273 cno A.110 A.130 A.150 A.100 (PWG) A.110 (PWG) A.130 (PWG) A.150 {PWG) A.100 (PWG)108 758 9 10 nie do odpadów 10 w mieszalniku 11 na wlocie do zageszczacza 13, w którym wytwarza sie duza turbulencje bez uzycia wirnika. Warunki turbulen¬ cyjne przyczyniaja sie do lepszego rozprowadzania flokulanta w objetosci odpadów i wytwarzaja maksymalny styk powierzchniowy z drobinami w odpadach.Dokladne mieszanie flokulanta mozna uzyskac przez dodanie roztworu flokulanta poprzez rózne wloty wokól wlotu odpadów 10 do mieszalnika 11 oraz jezeli to mozliwe poprzez rózne punkty wzdluz mieszalnika 11, poprzez które sa prowa¬ dzone odpady do zageszczacza 13. Alternatywnie uzyskuje sie dokladne mieszanie przez natryski¬ wanie roztworu flokulanta do kaskady odpadów albo wtryskiwanie roztworu flokulanta do odpa¬ dów w kilku miejscach jak odpady sa przesuwane poprzez pluczke korytowa z deflektorann.Ilosc roztworu 12 flokulanta dodawana do odpa¬ dów 10 jest regulowana przez: rozcienczanie pro¬ szku w roztworze, dodawanie roztworu do szlamu.Roztwór flokulanta musi byc dodawany do odpa¬ dów z wystarczajaca predkoscia dla wytwarzania liofbbowych klaczków, bez tworzenia nadmiaru i strat jakie towarzysza nadmiernemu dozowaniu.Dodawanie z wlasciwa predkoscia jest bezposred¬ nio zalezne od koncentracji bryl w odpadach 10, przy czym ta koncentracja zmienia sie znacznie podczas przebiegu dzialania. Stosownie do powyz¬ szego zaleca sie, aby flokulant byl przygotowywa¬ ny w roztworach mocno, rozcienczonych w wodzie (zwykle 0,05#/t wagowo) i byly duze objetosci roz¬ tworu flokulanta doprowadzone do szlamu (0,4 litra na tone obrabianych bryl — ciezar na sucho) tak, ze dozowanie moze byc kontrolowane i zmieniane z dokladnoscia odpowiadajaca zmianie koncentracji bryl w odpadach 10.Dla wlasciwego regulowania dodawania floku- lantu ^rzeba mierzyc predkosc przeplywu i kon¬ centracje bryl odpadów 10, oraz obliczac stale wartosc zasilania brylami doprowadzanymi do za¬ geszczacza 13.Korzystnie jest wykonywac pomiary przeplywu odpadów automatycznie i ciagle przy pomocy kon¬ wencjonalnego przeplywomierza magnetycznego, natomiast koncentracja bryl w odpadach powinna byc mierzona automatycznie i ciagle za pomoca miernika gestosci z dwiema jednakowymi rurkami wibrujacymi, .który stale mierzy ciezar wlasciwy odpadów. Przy zalozeniu stalej wartosci ciezaru wlasciwego wody i bryl, koncentracja bryl w od¬ padach, a nastepnie wartosc przeplywu bryl do zageszczacza 13 daja sie obliczyc. Nastepnie roz¬ twór 12 flokulanta moze byc automatycznie od¬ mierzany do odpadów 10 ze zmienna predkoscia przez wykorzystywanie pompy o zmiennej pred¬ kosci, sterowane} sygnalem elektrycznym, propor¬ cjonalnym do obliczanego przeplywu bryl, albo za pomoca otwierania i zamykania servo-zaworu, sterowanego sygnalem elektrycznym, proporcjonal¬ nym do róznicy miedzy mierzonym przeplywem roztworu flokulanta, a potrzebna wartoscia prze¬ plywu dla obliczanej wartosci przeplywu bryl.Po uzyskaniu rozprowadzenia roztworu 12 flo¬ kulanta poprzez odpady 10 dla utworzenia mie¬ szaniny 14, ta mieszanina 14 zostaje zaladowana do konwencjonalnego zageszczacza 13 w sposób cen¬ tralny jak przykladowo przedstawiono na fig. 1* Flokulowane bryly osiadaja na dnie zageszczacza 13, przy czym czastki flokulowane jako liofobowe wzgledem wody, stale wydzielaja wode. Skutecz¬ nosc i predkosc osiadania jest przede wszystkim zalezna od ciezaru wlasciwego polimeru flokulan-- towego oraz od procentu udzialu flokulanta wzgle¬ dem bryl jak wyzej podano. Jest zalecane, aby mieszanina byla lagodnie mieszana za pomoca silnika napedzajacego mieszadlo 15, na przyklad, z predkoscia 1 lub 2 obrotów na minute dla zwol¬ nienia okludowanej wody wokól i z pomiedzy bryl flokulowanych, a takze ulatwienia uwolnienia wody z liofobowych klaczków przez zwiekszanie cisnienia, wywieranego przez klaczki na siebie wzajemnie. W ten sposób tworzy sie zasadniczo czysta warstwa wody na górnej czesci zageszcza¬ cza 13, która jst oddzielana od mieszaniny za pomoca przelewu 16.Nastepnie odzyskana wode 17 wprowadza sie w obieg poprzez odpowiedni przewód lub rure i doprowadza sie do zakladu plukania wegla dla ponownego uzycia. Chociaz woda moze byc w nie¬ których przypadkach metna, to jednak woda 17 jest wystarczajaco czysta dla ponownego zastoso¬ wania jako woda technologiczna w zakladzie plu¬ kania we^la, tj. ma iraniej niz l§/» bryl.Liofobowe bryly flokulowane osiadaja na dnie zageszczacza 13, skad sa usuwane jako flokulo¬ wane bryly 18, zawierajace zwykle 35f/t do 70§/t bryl, przy czym najbardziej typowe jest ich 55Vt do 65f/o. Flokulowane bryly 18 sa brylami z za* wartoscia wody, która moze bys w tej postaci usuwalna. Jednakze flokulowane bryly 18 moga miec postac szlamu. W kazdym przypadku zawar¬ tosc bryl we flokulowanych brylach 18 jest bez¬ posrednio zalezna od cisnienia bryl ponad i wokól klaczków, kiedy sa one usuwane przy dnie zage¬ szczacza 13, a takze wtórnie od innych zmiennych.Wobec tego zawartosc bryl we flokulowanych bry¬ lach 18 moze byc utrzymywana zasadniczo jako wartosc stala przez regulacje wyladowania u dolu zageszczacza 13 po bezposrednim pomiarze gestosci koncentracji bryl w spuscie.Gestosc usuwanych bryl flokulowanych 18 mie¬ rzy sie za pomoca padajacej wiazki 19 promienio¬ wania, która pada na flokulowane bryly poprzecz¬ nie do kierunku przemieszczania bryl. Wiazka 10 ma polozenie przy spuscie z zageszczacza 13, ko¬ rzystnie zewnatrz zageszczacza jak przedstawiono na fig. 1. Alternatywnie wiazka 19 moze miec polozenie przy spuscie z zageszczacza, wewnatrz niego albo zewnatrz, w odstepie od wylotu spusto¬ wego i poprzecznie do przewodu spustowego.Wiazka 19 jest zwykle promieniowaniem gammar wytwarzanym w zródle promieniowania, znajdu¬ jacym sie w obudowie 30f ustawionej wzdluz prze¬ wodu spustowego 21 obok zageszczacza 13. NaJ«- bardziej korzystnym zródlem promieniowania jest cez 137 z okresem polownicznego rozpadu równym 33 lata. Obudowa 20 oslania zródlo promieniowania dla zapobiegania napromieniowaniu otoczenia. Wy¬ bór wlasciwych materialów dla obudowy zalezy od 10 15 20 29 30 35 40 45 W 98 8011 108 758 12 kompozycji zródla, siljr zródla oraz potrzebnego natezenia wiazki 19 promieniowania. Na ogól zró¬ dlo promieniowania jest umieszczane w srodku cylindrycznej stalowej obudowy wypelnionej olo¬ wiem. Wiazka 19 jest formowana odpowiednim otworem przelotowym, okraglym lub uksztaltowa¬ nym klinowo w obudowie zródla, poprzez który promieniowanie moze byc kierowane na flokulo¬ wane bryly. Zaleca sie zalozenie mechanizmu prze- slonowego na otwór, aby umozliwic przerwanie wiazki promieniowania, kiedy nie jest ona uzy¬ wana.Wiazka promieniowania jest pochlaniana przez flokulowane bryly proporcjonalnie do gestosci materialu, na który wiazka promieniowania pada.Nie pochloniete promieniowanie, pochodzace z" wia¬ zki, przechodzi poprzez flokulowane bryly i jest wykrywane detektorem 22, umieszczonym na prze¬ ciw obudowy 20 przy spustowym przewodzie 21.Detektor 22 wykrywa promieniowanie przechodza¬ ce poprzez flokulowane bryly i tworzy elektryczny sygnal wyjsciowy proporcjonalny do wartosci pro¬ mieniowania, jakie przenika poprzez flokulowane kryly, a odwrotnie proporcjonalny do gestosci flo¬ kulowanych bryl. Detektor 22 zawiera zwykle gaz jonizujacy w komorze uszczelnionej pneumatycz¬ nie i elektrycznie uziemionej. Kiedy wiazka detek¬ torowa zostanie napromieniowana, wytwarza sie prad elektryczny staly, którego natezenie jest wprost proporcjonalne do wartosci promieniowania wejsciowego detektora.Parametry detektora sa dobierane i utrzymywa¬ ne dla zapewnienia duzego stosunku sygnalu do szumu oraz wysokiej czulosci pradowej na zmiany poziomu promieniowania wejsciowego. Prad elek¬ tryczny z detektora jest wzmacniany i przetwa¬ rzany przez odpowiednie wzmacniacze elektronicz¬ ne, oraz inne uklady, wobec czego uklad detek¬ torowy wykonuje dokladny pomiar gestosci floku¬ lowanych bryl, na które wiazka promieniowania jest skierowana, przy czym wytwarza sygnal elek¬ tryczny proporcjonalny do niej.Sygnal elektryczny z detektora 22 zostaje prze¬ niesiony poprzez przewód elektryczny 23 do servo- -zaworu 24, umieszczonego w przewodzie spusto¬ wym 21. Servo-zawór 24 reguluje automatycznie i kontroluje wartosc przeplywu spustowego floku- lowanych bryl z zageszczacza 13 za pomoca syg¬ nalu elektrycznego, doprowadzonego do niego z de¬ tektora 22. Wobec tego zawartosc bryl w brylach ilokulowanych 18 moze byc utrzymywana jako stala, poniewaz spust jest regulowany i kontro- lowany na podstawie wartosci gestosci bryl floku- Jowanych, wyprowadzanych z zageszczacza 13.Dla dalszego odwodnienia flokulowanych bryl, sa one po pobraniu z zageszczacza 13, poddawane obróbce w urzadzeniu odwadniajacym 25. Urzadze¬ nie odwadniajace 25 zawiera perforowana sekcje przewodowa 26 spustowego przewodu 21, poprzez który przemieszczane sa flokulowane bryly. Perfo¬ rowana sekcja przewodowa 26 jest wykonana z do¬ wolnego odpowiedniego materialu o wzmocnionej porowatej strukturze takiego jak siatka drutowa, tkanina, metal perforowany lub plastyk.Perforowana sekcja przewodowa 26 jest otoczo¬ na pierscieniowa komora 27, do której moze byc wprowadzana i gromadzona woda z przelewu, a nastepnie wprowadzana rura spustowa 28 do pluczki wegla, albo zageszczacza zaleznie od met- 5 nósci wody. Porowatosc materialu, tworzacego per¬ forowana sekcje przewodowa 26, jest tak dobiera¬ na, aby umozliwic drenowanie maksymalnej ilosci wody, a minimalnej ilosci bryl do pierscieniowej komory 27. Urzadzenie odwadniajace 26 ma takze wibrator 26A, który wibruje posrednio flokulo¬ wane bryly za pomoca mechanicznego wibrowania perforowanej sekcji przewodowej 26, albo bezpo¬ srednio wibruje brylami flokulowanymi za pomoca ultradzwieków. Urzadzenie odwadniajace 25 jest szczególnie skuteczne przy usuwaniu porwanej wo¬ dy z liofobowych klaczków i wody okludowanej z przestrzeni wokól bryl flokulowanych oraz z por miedzy tych bryl. Bryly flokulowane sa usuwane z urzadzenia odwadniajacego 25 poprzez servo- -zawór 24 i przedluzenie spustowego przewodu 21, przy czym maja one zawartosc bryl najkorzystniej okolo 50°/o do 60°/«.Na ogól flokulowane bryly 18 przy wyjsciu z urzadzenia odwadniajacego 25 sa mieszanina bryl o podobnej kompozycji i moga byc uzyte w tej postaci. Alternatywnie flokulowane bryly moga byc. wprowadzone w obieg i doprowadzane do drugiego zageszczacza podobnego do zageszczacza 13, w którym bryly moga byc tialej flokulowane i odwadniane jak wyzej opisano. Jednakze zaleca sie, aby flokulowane bryly odwadniac nastepnie za pomoca przeniesienia ich poprzez wylotowy przewód 21 do zbiornika sciekowego 30 z nachy¬ lona sruba ukladu odwadniajacego 29. Srubowy uklad odwadniajacy 29 zawiera slimak 31 z osia¬ mi umocowanymi w nachylonym zbiorniku cylin¬ drycznym 32 otwartym od góry, wysunietym ze zbiornika sciekowego 30. Slimak 31 jest nape¬ dzany ukladem napedowym 33, umieszczonym przy wzniesionym" zakonczeniu 34 ukladu odwadniaja¬ cego 29. Zbiornik 32 ma takze przelewowe kory¬ ta 35, wysuniete wzdluz slimaka 31, po kazdej stronie, do której moze plynac woda przelewowa.Flokulowane bryly 18 wyprowadzone do ukladu odwadniajacego 29 sa ugniatane przy przejsciu przez slimak 31. Ugniatanie jest powodowane dzia¬ laniem bebnowania lub rolkowania bryl miedzy soba wzajemnie pod wplywem ich wlasnego cie¬ zaru, podczas ich przemieszczania sie w góre sli¬ maka 31. Dzialanie ugniatajace okresla sie jako lagodne, jezeli nie rozcina sie klaczków z powodu nachylenia oraz kata wzniosu linii srubowej sli¬ maka 31 i mala wartosc predkosci obrotu slima¬ ka 31, na przyklad, 1 do 20 obrotów na minute.Kat wzniosu slimaka 31 zawiera sie zwykle miedzy 50, a 80 stopniami, zaleznie od srednicy slimaka.Dzialanie ugniatajace uwalnia wode z liofobowych klaczków przez zwiekszenie nacisku klaczków przez zwiekszanie nacisku klaczków na siebie wza¬ jemnie, a takze zwalnia wode z przestrzeni wokól, oraz miedzy flokulowanymi brylami.Jednoczesnie flokulowane bryly osiadaja na dnie zbiornika 32, przy czym sa odwadniane podczas przenoszenia poprzez slimak nad poziomem okre¬ slonym linia wody zbiornika sciekowego 30. W ten 20 25 30 35 40 45 50 55 60108 758 13 14 sposób odwodnione flokulowane bryly, zawierajace miedzy 55, a 80°/o wagowo bryl, zostaja wypro¬ wadzone z nachylonego zakonczenia 34 ukladu od¬ wadniajacego 29. Nastepnie stosunkowo czysta wo- - da gromadzi sie nad poziomem linii wodnej i prze¬ lewa sie do koryt 35. Woda gromadzona w kory¬ tach 35 zostaje wyprowadzona z ukladu odwad¬ niajacego 29 poprzez wylot 36, skad woda zostaje wprowadzona w obieg do zakladu plukania wegla dla uzycia, albo do zageszczacza, zaleznie od met¬ nosci wody.Na fig. 4 przedstawiono drugi alternatywny spo¬ sób odwadniania szlamu wodnego drobin, a szcze¬ gólnie produktu dolnego obróbki wegla. Etapy po¬ stepowania, kompozycje i wyposazenie sprzetowe sa podobne jak wyzej opisane w nawiazaniu do fig. 1, z wyjatkiem zageszczacza. Stosownie do tego oznaczone liczbami cechy i skladniki odpowiednio jak na fig. 1, ale wstawiono przed kazdym odpo¬ wiednim oznaczeniem liczbowym przedrostek „1".Zageszczacz 113 jest stozkowym zageszczaczem, o ksztalcie cylindryczno-stozkowym, z wieksza osiowa glebokoscia i mniejsza srednica od tych jakie ma zageszczacz 13 na fig. 1. Te parametry korzystnie wraz z mieszadlem 115 umozliwiaja skuteczniejsze odwadnianie flokulowanych bryl w zageszczaczu. Ponadto mieszanina 114 jest wpro¬ wadzana do studzienki 113A przy górnej srodkowej czesci zageszczacza 113. Przy tym flokulowane bryly, podczas ich osiadania przez zageszczacz, sa poddane zwiekszeniu obszaru osiadania i zmianie kierunku przeplywu plynu jak na fig. 4 strzalki 137, kiedy wychodza z dolnej czesci studzienki 113A. Dzialanie to zwieksza szybkosc osiadania flokulowanych bryl i odpowiednio powieksza sku¬ tecznosc odwadniania w zageszczaczu, a wraz z mieszadlem 115, moze usuwac potrzebe uzywania odwadniajacego urzadzenia 125.Na fig. 5 jest przedstawiony drugi alternatywny sposób odwadniania szlamu wodnego malych dro¬ bin, a szczególnie produktu dolnego obróbki wegla.Etapy postepowania, kompozycje i wyposazenie sprzetowe sa podobne do tych jak opisane na fig. 1. Stosownie do tego cechy i skladniki sa oznaczane odpowiednio do cech i skladników przedstawionych na fig. 1 z przedrostkiem cyfro¬ wym „2" przed kazda liczba oznaczenia.W tym sposobie uzywa sie nachylonego zage¬ szczacza plytowego, takiego jak osadnik grawita¬ cyjny „Lamella", produkowany przez firme Park- son Corporation, Fort Lauderdale, Floryda. W za¬ geszczaczu 213 doprowadza sie mieszanine 214 do niego poprzez górna boczna czesc, gdzie jest ona wprowadzona w obieg do spodu nachylonych plyt 213A. Mieszanina przeplywa do nachylonych plyt 213A w góre i wyplywa na szczycie plyt 213A poprzez otwory 213B rozdzialu przeplywu. Otwo¬ ry 213B sa wymiarowo dobrane dla tworzenia obliczonego spadku cisnienia, który wymusza rów¬ nomierny rozklad mieszaniny na wszystkich na¬ chylonych plytach 213A. Flokulowane bryly osia¬ daja na powierzchniach nachylonych plyt 213A i zeslizguja sie w dól do dna zageszczacza 213.Dalsze zageszczanie osadzonych bryl jest wykony¬ wane za pomoca dociskania wzajemnego na siebie tych bryl na dnie zageszczacza. Ponadto wibrator (nie pokazany) mozna ustawiac na dnie zagesz¬ czacza 213 dla wspomagania przy odwadnianiu i zageszczaniu bryl. Flokulowane bryly 218 sa na+ 5 stepnie usuwane poprzez wylotowy przewód 221, jak wyzej opisano w nawiazaniu do fig. 1, po czym sa dalej odwadniane jak wyzej opisano w nawiazaniu do fig. 1.Zawartosc bryl w brylach flokulowanych 218 kiedy sa one usuwane z zageszczacza 213 z na¬ chylonymi plytami wynosi zwykle 50°/o do 60% wagowo. Sprawnosc tego zageszczacza jest wielo¬ krotnie wieksza od sprawnosci innych zageszcza¬ czy, poniewaz calkowita powierzchnia osiadania wynika efektywnie z poziomo wystajacego obszaru kazdej plyty wzgledem 213A. Nastepnie odzyskana woda 217, przelewajaca sie z zageszczacza 213 jest takze czystsza od wody z przelewu w zageszcza* czu 13 pokazanym na fig. 1.Podajac wyzej przyklady wykonania wedlug wy¬ nalazku, rozumie sie jednak, ze mozna wyrazic istote wynalazku róznymi innymi przykladami wy¬ konania przy zachowaniu zakresu przedlozonych zastrzezen patentowych. PL