PL172524B1

PL172524B1 - Sposób wzbogacania wegla PL PL PL

Info

Publication number: PL172524B1
Application number: PL92303455A
Authority: PL
Inventors: James K Kindig
Original assignee: Genesis Res Corp; Genesis Research Corp
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1997-10-31
Also published as: AU662568B2; EP0608325A1; AU2863492A; EP0608325A4

Abstract

1 Sposób wzbogacania wegla, znamienny tym, ze (a) dzieli sie d oprowadzany wegiel na dwie zasadnicze frakcje w zaleznosci od rozmiaru czastek, (b) rozdziela sie pierwsza z dwóch frakcji, zawie- rajaca czastki o wiekszym rozmiarze, na trzy subfrakcje w zalezno- sci od gestosci, przy czym subfrakcja o najmniejszej gestosci zawiera glównie wegiel, subfrakcja o najwiekszej gestosci zawiera glównie material nieweglowy, zas subfrakcja posrednia zawiera ko mbinacje wegla 1 materialu nieweglowego, (c) rozdrabnia sie wy- mieniona posrednia subfrakcje, (d) rozdziela sie druga z zasadniczych dwóch frakcji, zawierajaca czastki mniejsze, na przy- najmniej trzy frakcje w zaleznosci od rozmiaru czastek, sposród któ- rych (e) odrzuca sie pierwszaz tych frakcji, zawierajaca najmniejsze czastki, jako odpad, (f) przeprowadza sie obrabianie pozostalych dwóch frakcji w zespolach rozdzielania z zastosowaniem gestego czynnika, gdzie ten czynnik gesty zawiera ciecz i zawieszone w niej czastki magnetyczne, aby rozdzielac kazda frakcje na produkt górny zawierajacy czysty wegiel i produkt dolny zawierajacy odpady, po czym (g) odbiera sie czastki magnetyczne zarówno z produktu gór- nego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem ge- stego czynnika drugiej z wymienionych trzech frakcji, zawierajacej wieksze czastki, przez suszenie i nastepnie plukanie woda na sicie, przy czym czastki magnetyczne odbiera sie ze splywajacej wody przez oddzielanie magnetyczne, a w koncu (h) odbiera sie czastki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gestego czynnika trzeciej z wy- mienionych frakcji, zawierajacej mniejsze czastki przez oddzielanie magnetyczne FIG. 1 A PL PL PL

Description

Urządzenia spalające węgiel o dużej zawartości siarki mają zazwyczaj możliwość przejścia na spalanie węgla o niskiej zawartości siarki lub przepuszczania spalin przez płuczkę w celu usunięcia dwutlenku siarki. Wypłukiwanie dwutlenku siarki wymaga znaczących nakładów ka6

172 524 pitałowych i jest drogie w eksploatacji. Dla wielu urządzeń przejście na węgiel o małej zawartości siarki byłoby bardzo kosztowne ze względu na koszty transportu przy dostarczaniu węgla z odległego źródła i na koszty kapitałowe związane z modyfikacją zakładu, by dostosować go do gatunków węgla o innych parametrach spalania. Znaczne ilości węgla o dużej zawartości siarki zasilająobecnie wiele elektrowni. Istnieje potrzeba ulepszenia procesów oczyszczania takich gatunków węgla z siarki przed spalaniem, tak by mogły być one skutecznie wykorzystywane bez wytwarzania nadmiernych ilości czynników zanieczyszczających.

Wzbogacanie węgla oznacza usuwanie materiału niewęglowego z surowca węglowego, by wytworzyć stosunkowo czysty produkt węglowy. Surowiec węglowy składa się z materiału węglowego o wysokiej czystości i z materiału niewęglowego. Materiał niewęglowy w węglu, zwykle nazywany popiołem, normalnie zawiera piryt, iły i inne materiały glinokrzemianowe. Obecność dużych ilości tych materiałów dających popiół może powodować problemy podczas spalania, takie jak zażużlowanie i zarastanie. Siarka występuje w surowcu węglowym pod dwiema postaciami, a mianowicie jako siarka organiczna i jako siarka nieorganiczna. Siarka organiczna jest chemicznie związana jako część osnowy węgla. Podstawową postacią siarki nieorganicznej jest siarka w pirycie. Innąpostacią siarki nieorganicznej jest siarka w siarczanach, związanaz materiałami dającymi popiół. Wzbogacanie fizyczne skutecznie usuwa tylko siarkę nieorganiczną. Procesy wzbogacania węgla są różne, ale zwykle stosuje się oddzielanie z zastosowaniem gęstego czynnika, wzbogacanie w osadzarkach lub flotację pianową do oddzielania czystego węgla od materiału niewęglowego. Ze względu na swą wszechstronność, wysoką skuteczność i łatwą obsługę oddzielanie z zastosowaniem gęstego czynnikajest w zasadzie preferowanym sposobem rozdzielania.

W rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika surowiec węglowy wprowadza się w czynnik mający ciężar właściwy pośredni pomiędzy ciężarem właściwym węgla a materiału niewęglowego. Czynnikiem gęstym może być jednorodna ciecz, ale częściej jest on złożony z wody i cząstek magnetycznych, takich jak cząstki ferromagnetyczne. Magnetyt jest powszechnie stosowanym materiałem na cząstki magnetyczne. Oddzielanie można przeprowadzać w kąpieli lub zbiorniku gęstego czynnika, albo w oddzielaczu cyklonowym z zastosowaniem gęstego czynnika. Gdy stosuje się oddzielacz cyklonowy, węgiel odbieranyjest zwykle jako produkt górny, natomiast odpad jest produktem dolnym. Po oddzieleniu węgla od odpadu korzystne jest odzyskanie cząstek magnetycznych z węgla i z odpadu do powtórnego użytku.

Doprowadzany surowiec węglowy, jako węgiel prosto z kopalni, jest mieszaniną trzech składników, a mianowicie materiału organicznego, skały i pirytu. W surowcu węglowym niektóre cząstki są swobodne, co oznacza, że stanowią one stosunkowo czyste składniki. Inne cząstki są zblokowane, co oznacza, że cząstki te zawierają dwa lub więcej z tych składników zblokowane ze sobą. Takie cząstki zblokowane nazywane są frakcją pośrednią.

Każdy ze składników surowca węglowego ma charakterystyczny ciężar właściwy. Dla przykładu materiał organiczny ma ciężar właściwy około 1,25, skała ma ciężar właściwy około 2,85, a piryt ma ciężar właściwy około 5,0. Doprowadzany surowiec węglowy zawiera cząstki o wielu ciężarach właściwych w wyniku różnicy ciężarów właściwych tych trzech oddzielnych składników i połączenia składników, które są zblokowane ze sobą.

Procesy wzbogacania z zastosowaniem gęstego czynnika są skuteczne dla cząstek doprowadzanego węgla o dużym rozmiarze, większym niż około 0,5 mm, i w zasadzie nie są stosowane dla mniejszych cząstek węgla. W związku z tym skuteczność rozdzielania dla doprowadzanego węgla drobnoziarnistego nie była wystarczająca. W wyniku tego małe cząstki węgla często sąodrzucane jako odpad.

Jednym ze sposobów polepszenia skuteczności oddzielania węgla od materiału niewęglowego jest rozkruszenie lub w inny sposób rozdrobnienie doprowadzanego surowca, aby uwolnić węgiel o wysokiej czystości i materiał niewęglowy we frakcjach pośrednich. Zwykle, gdy średni rozmiar cząstek w doprowadzanym surowcu węglowym maleje, uwalniane jest więcej węgla i materiału niewęglowego, a maleje procent cząstek tworzących frakcję pośrednią, co potencjalnie umożliwia pozyskiwanie większej ilości produktu węglowego. Kruszenie lub mielenie doprowa172 524 dzanego węgla w celu uwolnienia węgla zblokowanego z materiałem niewęglowym we frakcjach pośrednich nie jest praktycznie stosowane, ponieważ nie istnieją procesy obrabiania miału, w których skutecznie następowałoby oddzielanie węgla od materiału niewęglowego. Materiał frakcji pośrednich albo wchodzi w skład czystego węgla, co powoduje wprowadzenie pirytu i innych niepożądanych minerałów do paliwa, albo wchodzi w skład odpadu, co powoduje niepożądane straty węgla. Rozdrabnianie całości doprowadzanego węglajestjednak kosztowne i nie jest praktywowane na skalę przemysłową. Koszt rozdrobnienia jest znaczny i byłoby pożądane zmniejszyć te koszty.

Jak wskazano powyżej, aby odzyskiwać węgiel z frakcji pośrednich, trzeba rozdrobnić te frakcje pośrednie i następnie oddzielać węgiel od odpadu. Jeżeli frakcje pośrednie nie sąobrabiane dla dalszego pozyskiwania węgla, wówczas znaczna ilość użytecznego węgla zawartego we frakcjach pośrednich będzie odrzucana wraz z materiałem niewęglowym. Aby zwiększyć do maksimum pozyskiwanie czystego produktu węglowego, ważne jest opracowanie procesów wzbogacania przeznaczonych do obróbki doprowadzanego surowca węglowego zawierającego małe cząstki.

Z opisu patentowego USA nr 4 364 822jest znany proces oczyszczania węgla z zastosowaniem dwustopniowego oddzielania cyklonowego, w wyniku którego uzyskiwane są trzy produkty, a mianowicie czysty węgiel, odpad i frakcja pośrednia. Frakcja pośrednia jest następnie kruszona i zawracana do obiegu przez oddzielacze cyklonowe wraz z doprowadzanym surowcem węglowym. Jednakże w procesie tym wyraźnie odchodzi od możliwości jego przeprowadzenia z zastosowaniem gęstego czynnika z cząstkami magnetycznymi ze względu na problemy z odzyskiwaniem cząstek magnetycznych.

W procesie ujawnionym w opisie patentowym USA nr 3 908 912 materiał odpadowy jest najpierw oddzielany przy dużej gęstości, po czym następuje oddzielanie przy niskiej gęstości, aby uzyskać czysty węgiel i frakcję pośrednią. Frakcja pośredniajest następnie kruszona dla dalszego oczyszczania. W procesie tym drobnoziarnisty węgiel nie jest jednak usuwany z doprowadzanego węgla przed pierwotnym oddzielaniem przy wysokiej gęstości, co powoduj e pojawienie się dodatkowego odpadu w czystym produkcie węglowym. Ponadto, z opisu tego wynika, że oddzielanie cyklonowe drobnych miałów węglowych są nieskuteczne, ponieważ cząstki są często mylone przy rozdzielaniu, w związku z czym proponuje się stosowanie dodatkowych oddzielaczy cyklonowych po flotacji, aby wyeliminować odpad w węglu.

Czyniono wiele wysiłków dla oczyszczania drobnoziarnistego węgla z różnymi rezultatami. W oddzielaczach cyklonowych z zastosowaniem gęstego czynnika skuteczność oddzielania maleje zależnie od stopnia zmniejszania się wielkości cząstek doprowadzanego węgla. W szczególności znaczna trudność występuje przy oczyszczaniu doprowadzanego węgla złożonego z cząstek o rozmiarze mniejszym niż około 0,5 mm. Ponadto, odzyskiwanie cząstek magnetycznych z gęstego czynnika po wzbogacaniu staje się trudniejsze, gdy cząstki doprowadzanego węgla maleją.

Istnieje zatem niewątpliwe zapotrzebowanie na sprawne i skuteczne środki wzbogacania cząstek doprowadzanego węgla o rozmiarze mniejszym niż około 0,5 mm, przy których sprawność rozdzielania byłaby wystarczająca, tak aby produkt węglowy spełniał stawiane wymagania. Sprawność rozdzielania procesu oczyszczania węgla często ilustrowana jest krzywymi prawdopodobieństwa znanymi jako krzywe rozdzielania. Krzywe te opisują prawdopodobieństwo, że dana cząstka w doprowadzanym surowcu przejdzie raczej do czystego węgla, a nie do odpadu. Miarą nachylenia pionowej części krzywej rozdzielania jest prawdopodobny błąd rozdzielania lub Ep. Im bardziej pionowo przebiega środkowa część krzywej rozdzielania, tym skuteczniejsze jest rozdzielanie i tym mniejsza jest wartość prawdopodobnego błędu.

Aby uniknąć trudności związanych z oczyszczaniem cząstek o małych wymiarach, wiele sposobów obróbki cząstek miału węglowego przewiduje odrzucanie cząstek poniżej rozmiaru progowego przed wzbogacaniem, zwane typowo odmulaniem. Odmulanie tradycyjnie oparte jest na ograniczeniach procesu wzbogacania. Przykładowo, w opisie patentowym UsA nr 3 794 162 jest ujawniony proces wzbogacania z zastosowaniem ciężkiego czynnika dla cząstek w dół do nu8

172 524 meru sita 150 (0,105 mm). Cząstki mniejsze niż odpowiadające numerowi sita 150 sąodsiewane przed wzbogacaniem przez oddzielacz cyklonowy z zastosowaniem gęstego czynnika. Z kolei, z opisu patentowego USA nr 4 282 088 jest znany proces, w którym cząstki mniejsze niż 0,1 mm są oddzielane w klasyfikatorze cyklonowym i odrzucane przed wzbogacaniem przez oddzielacz cyklonowy z zastosowaniem gęstego czynnika. Kiedy wszystkie cząstki poniżej rozmiaru 0,1 mm lub 0,105 m sąodrzucane, czysty węgiel jest również odrzucany zarówno jako drobne cząstki węgla jak i jako węgiel zblokowany w małych cząstkach frakcji pośredniej.

Możliwość odmulania przez przesiewanie jest ograniczona przez konstrukcję dostępnych sit. Przesiewanie dużych ilości materiału poniżej rozmiaru odpowiadającego w przybliżeniu numerowi sita 150 nie zapewnia uzyskania pożądanej wydajności. Cyklonowe oddzielacze klasyfikujące, które oddzielają cząstki na podstawie różnych prędkości sedymentacji cząstek, stosowane są do klasyfikowania doprowadzanego węgla, ale nie są skuteczne przy klasyfikacji doprowadzanego węgla przy rozmiarze cząstek 0,015 mm. Odrzucanie tylko najmniejszych cząstek węgla zawartych w doprowadzanym surowcu węglowym, rzędu 0,015 mm i mniej szych, stanowi główny problem. Cząstki mniejsze niż ten rozmiar są głównie materiałem odpadowym, który należy odrzucić.

Parametrem konstrukcji oddzielacza cyklonowego, któremu poświęcono stosunkowo niewiele uwagi, jest wielkość dyszy wlotowej, poprzez którą materiał jest doprowadzany do wnętrza oddzielacza cyklonowego. W publikacji zatytułowanej “The Sizing of Hydrocyclones” (Krebbs Engineers 1976) stwierdza się, że dysze doprowadzające majązwykle pole powierzchni od 6 procent do 8 procent pola powierzchni komory zasilania oddzielacza cyklonowego. Zmiany średnic wlotu nie uznano za czynnik polepszający zdolność rozdzielania klasyfikującego oddzielacza cyklonowego.

Wiele klasyfikujących oddzielaczy cyklonowych umieszczonych w obwodzie przepływu przeciwprądowego zastosowano do klasyfikowania skrobi według wielkości. I tak opis patentowy USA nr 4 282 232 ujawnia przeciwprądowy obwód cyklonowy przeznaczony głównie do przepłukiwania skrobi, jednakże, o ile jest wiadome, tego rodzaju układ przeciwprądowy klasyfikujący oddzielaczy cyklonowych nie jest praktycznie stosowany w przemyśle oczyszczania węgla i nie był stosowany do oddzielania cząstek o wielkości 0,015 mm i mniejszych.

W przemyśle węglowym czyniono usiłowania, by wyeliminować konieczność odmulania przy ulepszaniu procesu wzbogacania. Przykładowo, opis patentowy USA nr 4 802 976 dotyczy procesu, w którym zastosowano flotację pianową do odbierania cząstek węgla mniejszych niż numer sita 28 (0,595 mm) za oddzielaczem cyklonowym z gęstym czynnikiem. Jednakże proces ten nie nadaje się do wszystkich gatunków węgla. Doprowadzany surowiec węglowy często zawiera węgle utlenione, które nie unoszą się. Ponadto piryt ma tendencję do unoszenia się wraz z czystym węglem, przez co zanieczyszcza czysty produkt węglowy. Opracowanie procesu obróbki wszystkich gatunków drobnoziarnistego węgla i skutecznego usuwania pirytu z frakcji o najmniejszych rozmiarach cząstek jest problematyczne.

Oddzielacze cyklonowe do stosowania w połączeniu ze wzbogacaniem z zastosowaniem gęstego czynnika mająróżne parametry rozmiaru cząstek i mogą polegać różnym warunkom pracy. Na ogół oddzielacze cyklonowe nie pracujątak skutecznie, gdy są zastosowane do wzbogacania cząstek o małym rozmiarze. Problemem przy stosowaniu oddzielaczy cyklonowych do wzbogacania drobnych cząstek węglajest konieczność zapewnienia, że cząstki te będąwłaściwie wchodziły w skład produktu dolnego jako odpad lub produktu górnego jako węgiel. Niewielkie cząstki są często mylone, przez co pogarsza się skuteczność rozdzielania oddzielacza cyklonowego.

Jednym parametrem oddzielacza cyklonowego jest pole powierzchni przekroju dyszy wlotowej, poprzez którą doprowadzany surowiec węglowy wchodzi do oddzielacza cyklonowego. Opis patentowy USA nr 2 819 795 traktuje o konstrukcji oddzielacza cyklonowego, w którym pole powierzchni przekroju wlotu jest obliczone, aby było równe od 0,1 do 0,4 x pole powierzchni przekroju dostępnego dla produktu górnego. W opisie tym podana jest również średnica oddzielacza cyklonowego o wartości od 2 do 3 x średnic odpływu produktu górnego. Nie rozważa

172 524 się tu średnicy wlotowej w powiązaniu ze średnicą oddzielacza cyklonowego lub z prędkością cząstek. Opis patentowy USA nr 4 341 382 ujawnia konstrukcję oddzielacza cyklonowego o średnicy około 46 cm, w którym średnica rury wlotowej jest obliczona tak, aby była równa od 0,25 do 0,35 x średnicy oddzielacza cyklonowego.

Foune i in. w opracowaniu “The Beneficiation of Fine Coal by Dense-Medium Cyclones”, Journal of South African Institute of Mining and Metallurgy, stomy 357-361 (październik 1980) opisuje zastosowanie cząstek magnetytu przy wzbogacaniu węgla poniżej 0,5 mm przez oddzielanie cyklonowe z zastosowaniem gęstego czynnika, gdzie przynajmniej 50 procent magnetytu ma cząstki mniejsze niż 10 mikronów (0,010 mm). W przypadku magnetytu o mniejszych cząstkach jego odzyskiwanie z czystego węgla i odpadu jestjednak trudniejsze i bardziej kosztowne. W publikacji Fourie jest opisane odzyskiwanie magnetytu w układzie oczyszczającym złożonym z oddzielaczy magnetycznych z mokrym bębnem i wzmiankuje się z poważnych problemach związanych ze stratami magnetytu.

Istnieje zatem zapotrzebowanie na proces, który wykorzystuje cząstki magnetytu wystarczająco małe, by możliwe było skuteczne oddzielanie drobnoziarnistego węgla i odpadu, ale z wystarczającym odzyskiwaniem magnetytu po wzbogacaniu.

Magnetyt stosowany w procesie opisanym przez Fourie przygotowanyjest przez zmielenie rudy magnetytu. Jednakże mielenie rudy na bardzo małe cząstki jest bardzo kosztowne, a przy takim mieleniu istnieje niewielka możliwość kontrolowania rozkładu wielkości cząstek. Magnetyt przeznaczony do stosowania przy rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika może być również wytwarzany przez redukcję chemicznąhematytu. Przykładowo, opis patentowy USA nr 4 436 681 ujawnia proces, w którym hematyt przygotowany przez spiekanie rozpyleniowe chlorku żelaza jest redukowany do magnetytu. Jednakże opis ten nie traktuje o problemach związanych z wielkością cząstek magnetytu i ich rozpoznawaniem, które występują podczas odzyskiwania magnetytu po oddzielaniu przy zastosowaniu gęstego czynnika.

Opis patentowy USA nr 4 777 031 dotyczy procesu, w którym magnetyt wytwarzany jest przez pirohydrolizę chlorku żelaza przy temperaturach od 1000°C do 1600°C. Proces ten dotyczy jednak wytwarzania cząstek magnetytu o rozmiarze od 0,02 do 0,2 mikrona (0,00002 mm do 0,0002 mm), które nadają się do spoiw, takich jak stosowane w nośnikach zapisu magnetycznego. Proces daje w wyniku cząstki magnetytu za małe do skutecznego stosowania w oddzielaniu z użyciem gęstego czynnika w zastosowaniu do węgla, ze względu na problemy z odzyskiwaniem talach małych cząstek po oddzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika.

Magnetyt używany w oddzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika tradycyjnie jest odzyskiwany do powtórnego użycia przez przepuszczanie najpierw czynnika z oddzielonego produktu przez sita, a następnie przepłukiwanie produktu przez sita, by usunąć pozostały magnetyt. Następnie magnetyt jest oddzielany od ściekającej wody, czynnika rozcieńczającego, przez oddzielanie magnetyczne. Jednakże przy czyszczeniu cząstek drobnoziarnistego węgla sita nie zatrzymują skutecznie cząstek węgla i odpadu, by uniemożliwić im przechodzenie wraz z czynnikiem i ściekającą wodą. Te drobne cząstki węgla i materiału niewęglowego zanieczyszczają gęsty czynnik i są trudne do oddzielenia od magnetytu w konwencjonalnych magnetycznych oddzielaczach bębnowych.

Inny problem związany z odzyskiwaniem małych cząstek magnetytu polega na tym, że trudno jest oddzielać magnetyt od ściekającej wody przez oddzielanie magnetyczne. W opisie patentowym USA nr 4 802 976 proponuje się odzyskiwanie magnetytu jako frakcji dolnej z flotowników pianowych, przez co unika się problemu związanego z zabieraniem drobnych cząstek węgla i materiału niewęglowego z magnetytem podczas oddzielania magnetycznego. Systemy flotacji pianowej sąjednak skomplikowane i trudne w obsłudze. Można rozważać zastosowanie oddzielacza magnetycznego zawierającego magnes o dużym gradiencie gęstości w strukturze podłoża. Jednakże magnesy o dużym gradiencie gęstości są kosztowne, a oddzielacze z konstrukcją podłożową komplikują eksploatację w porównaniu z tradycyjnymi magnetycznymi oddzielaczami bębnowymi. Istnieje zapotrzebowanie na skuteczny proces oddzielania

172 524 wykorzystujące łatwiejsze do obsługi oddzielacze magnetyczne i bardziej opłacalne konstrukcje oddzielania magnetycznego.

Aby spełnić wymagania spalania w zakładach użyteczności publicznej, czysty produkt węglowy ze wzbogacania musi być odwodniony, by zmniejszyć w nim zawartość wilgoci. Węgiel drobnoziarnistyjest trudniejszy do odwodnienia niż węgiel o grubszych cząstkach, a to ze względu na jego większe pole powierzchni. W świetle powyższego wynika potrzebna opracowania ulepszonego procesu wzbogacania drobnoziarnistego węgla, tak aby można było spełnić żądane parametry, takie jak zawartość siarki. Istnieje zapotrzebowanie na proces, który zwiększy do maksimum pozyskiwanie węgla bez wydatków na rozdrabnianie całości doprowadzanego węgla. Ponadto wymagane są ulepszone sposoby klasyfikowania cząstek węgla w zależności od ich wielkości, zwłaszcza metody stosowania klasyfikujących oddzielaczy cyklonowych. Potrzebna jest lepsza skuteczność oddzielania drobnych cząstek węgla w mających dużąprzepustowość oddzielacza cyklonowych z zastosowaniem gęstego czynnika. Potrzebne są metody skutecznego odzyskiwania bardzo małych cząstek magnetycznych do powtórnego użytku po oddzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika, aby polepszyć żywotność oddzielania drobnoziarnistego węgla przy zastosowaniu gęstego czynnika. Potrzebne są również lepsze metody wytwarzania cząstek magnetycznych o optymalnej wielkości, by powodować dobre oddzielanie z zastosowaniem gęstego czynnika przy zwiększeniu do maksimum odzyskiwania cząstek magnetycznych.

Sposób wzbogacania węgla, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że (a) dzieli się doprowadzany węgiel na dwie zasadnicze frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, (b) rozdziela się pierwszą z dwóch frakcji, zawierającą cząstki o większym rozmiarze, na trzy subfrakcje w zależności od gęstości, przy czym subfrakcja o najmniejszej gęstości zawiera głównie węgiel, subfrakcja o największej gęstości zawiera głównie materiał niewęglowy, zaś subfrakcja pośrednia zawiera kombinację węgla i materiału niewęglowego, (c) rozdrabnia się wymienioną pośrednią subfrakcję, (d) rozdziela się drugą z zasadniczych dwóch frakcji, zawierającą cząstki mniejsze, na przynajmniej trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, spośród których (e) odrzuca się pierwsząz tych frakcji, zawierającą najmniejsze cząstki, jako odpad, (f) przeprowadza się obrabianie pozostałych dwóch frakcji w zespołach rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika, gdzie ten czynnik gęsty zawiera ciecz i zawieszone w niej cząstki magnetyczne, aby rozdzielać każdą frakcję na produkt górny zawierający czysty węgiel i produkt dolny zawierający odpady, po czym (g) odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika drugiej z wymienionych trzech frakcji, zawierającej większe cząstki, przez suszenie i następnie płukanie wodą na sicie, przy czym cząstki magnetyczne odbiera się ze spływającej wody przez oddzielanie magnetyczne, a w końcu (h) odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika trzeciej z wymienionych frakcji, zawierającej mniejsze cząstki przez oddzielanie magnetyczne.

W etapie (b) rozdzielania powoduje się uzyskanie subfrakcji o najmniejszej gęstości zawierającej przynajmniej 85% wagowych węgla.

Doprowadzany węgiel dzieli się na wymienione frakcje w etapie (a), przy czym pierwsza frakcja zawiera cząstki większe lub równe z góry założonym, a druga frakcja zawiera cząstki o mniejsze od z góry założonych, przy czym założona wielkość cząstek wynosi od 0,25 mm do 1 mm.

Subfrakcja o najmniejszej gęstości z etapu (b) zawiera produkt górny z rozdzielania w zależności od gęstości, które to rozdzielanie przeprowadza się przy ciężarze właściwym od 1,2 do 1,4.

Natomiast subfrakcja o największej gęstości z etapu (b) zawiera produkt dolny z rozdzielania w zależności od gęstości, przy czym rozdzielanie przeprowadza się przy ciężarze właściwym wynoszącym przynajmniej 0,5 jednostki ciężaru właściwego powyżej ciężaru właściwego obrabianego węgla.

Jako pierwszą frakcję z etapu (d) odrzucaną w etapie (e), stosuje się produkt górny z sortującego oddzielacza cyklonowego, a dostarczanie pierwszej frakcji poprzez otwór wlotowy, przez który cząstki wchodzą do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, przeprowadza się ze średnią prędkością wynoszącą przynajmniej 18 m/s.

172 524

Drugą frakcję z etapu (a), zawierającą mniejsze cząstki, dzieli się na trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, przy czym pierwsza z tych trzech frakcji ma maksymalny rozmiar cząstek od 0,4 mm do 0,6 mm, a minimalny rozmiar cząstek od 0,085 mm do 0,125 mm, druga z frakcji ma maksymalny rozmiar cząstek od około 0,085 mm do 0,125 mm, a minimalny rozmiar cząstek od 0,01 mm do 0,025 mm, natomiast trzecia z wymienionych frakcji ma maksymalny rozmiar cząstek od 0,01 mm do 0,025 mm.

Korzystnie, stosuje się zespoły rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika w etapie (f) zawierające oddzielacze cyklonowe z zastosowaniem gęstego czynnika, przy czym doprowadzanie materiału przepływającego poprzez otwór wlotowy, przez który cząstki dostają się do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, przeprowadza się ze średnią prędkością wynoszącą przynajmniej 18 m/s.

Również korzystnie, stosuje się przynajmniej około 75% wagowych cząstek magnetytu mających rozmiar od 2 mikronów do 10 mikronów.

W sposobie według wynalazku szczególnie korzystne jest stosowanie cząstek magnetytowych wytwarzanych przez redukcję hematytu, podczas której hematyt poddaje się działaniu maksymalnej temperatury w zakresie 900°C do 1000°C.

Trzecią frakcję z etapu (d), która jest obrabiana w etapie (h) jako produkt górny w celu wytworzenia czystego produktu węglowego, poddaje się odwadnianiu przez oddzielanie odśrodkowe, a do tego czystego produktu węglowego przed odwadnianiem dodaje się włókna papieru.

Trzecią frakcję z etapu (d), która jest obrabiana w etapie (h) jako produkt górny w celu wytworzenia czystego produktu węglowego, poddaje się zbrylaniu, a do tego czystego produktu węglowego przed zbrylaniem dodaje się włókna papieru.

Jako zespoły rozdzielania z zastosowaniem czynnika gęstego w etapie (f) stosuje się rozdzielacze cyklonowe z gęstym czynnikiem, za pomocą których oddziela się frakcje doprowadzanego węgla zawierające cząstki mniejsze niż od około 0,4 mm do 0,6 mm, a większe niż od 0,085 mm do 0,125 mm z tolerancją mniejszą niż 0,05.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku stosuje się dalsze wzbogacanie pozostałych cząstek węgla, by oddzielić węgiel od materiału niewęglowego, przy czym dobiera się średnią prędkość węgla doprowadzanego poprzez dyszę wlotową, przez którą cząstki dostają się do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynoszącą przynajmniej 18 m/s.

Również korzystne jest dzielenie frakcji większych cząstek z etapu (a) na trzy subfrakcje w zależności od gęstości, gdzie najmniej gęsta subfrakcja zawiera zasadniczo czysty węgiel, najbardziej gęsta subfrakcja zawiera zasadniczo materiał niewęglowy, a subfrakcja pośrednia zawiera kombinację węgla i materiału niewęglowego oraz (c) rozdrabnia się frakcję pośrednią z etapu (b) w celu dalszej obróbki wraz z frakcją mniej szych cząstek z etapu (a).

Najmniej gęstą subfrakcję z etapu (b) uzyskuje się z rozdzielania w zależności od gęstości, gdzie gęstość rozdzielania wynosi 0,1 jednostki ciężaru właściwego węgla.

Najmniej gęstą subfrakcję z etapu (b) uzyskuje się z rozdzielania w zależności od gęstości, gdzie gęstość rozdzielania jest przy ciężarze właściwym od 1,2 do 1,4.

Rozdzielanie z zastosowaniem gęstego czynnika w etapie (b) przeprowadza się w oddzielaczach cyklonowych z gęstym czynnikiem.

Najmniej gęsta subfrakcja w etapie (b) zawiera przynajmniej 85% wagowych węgla.

W sposobie według wynalazku stosuje się przynajmniej 60% wagowych wymienionych cząstek magnetytowych mających rozmiar od 2 mikronów do 10 mikronów, przy czym odzyskuje się gęsty czynnik z zespołu odzyskiwania cząstek magnetytowych zawierającego separatory magnetyczne.

Korzystnie, cząstki magnetyczne zawierają magnetyt, a przynajmniej 75% wagowych tych cząstek magnetycznych ma rozmiar od 2 mikronów do 10 mikronów.

Stosuje się że średnią prędkość wejściową doprowadzania do komory zasilania oddzielacza cyklonowego wynoszącą przynajmniej 27 m/s.

W etapie (d) stosuje się wiele sortujących oddzielaczy cyklonowych połączonych szeregowo oraz doprowadza się do sortujących oddzielaczy cyklonowych produkt górny z bezpośrednio

172 524 następnego sortującego oddzielacza cyklonowego i produkt dolny z bezpośrednio poprzedniego oddzielacza cyklonowego, gdzie produkt gómy z pierwszego sortującego oddzielacza cyklonowego w szeregu i produkt dolny z ostatniego sortującego oddzielacza cyklonowego w szeregu stanowią strumienie produktów rozdzielonych, przy czym węgiel, poddawany rozdzielaniu, zawiera cząstki o rozmiarze mniejszym niż 0,5 mm.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się średniąprędkość doprowadzania poprzez dyszę wlotową, przez którą cząstki wchodzą do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynosząca przynajmniej około 9 m/s.

Korzystnie, stosuje się gęsty czynnik zawierający wodę i magnetyt, zaś średniąprędkość doprowadzania poprzez wymienioną dyszę wejściową, przez którą doprowadzane cząstki wchodzą do wymienionej komory zasilania oddzielacza cyklonowego, dobiera się w zakresie powyżej 18 m/s.

Stosuje się oddzielacze cyklonowe z zastosowaniem gęstego czynnika do oddzielania frakcji doprowadzanego węgla zawierającej cząstki o rozmiarze mniejszym niż od 0,4 mm do 0,6 mm i o rozmiarze większym niż od 0,085 mm do 0,125 mm z prawdopodobnym błędem mniejszym niż 0,035.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku tworzy się zawiesinę wodną zawierającą cząstki w stanie stałym, które mająbyć sortowane, oraz doprowadza się tę zawiesinę do sortującego oddzielacza cyklonowego, w którym stosuje się średnią prędkość doprowadzania poprzez dyszę wlotową, przez którą zawiesina dostaje się do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynoszącą przynajmniej 18 m/s.

W alternatywnym sposobie według wynalazku wzbogacanie węgla polega na tym, że (a) dzieli się doprowadzany węgiel na co najmniej trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, (b) odrzuca się pierwsząz wymienionych frakcji z etapu (a) jako odpad, gdzie ta pierwsza frakcja zawiera cząstki o najmniejszym rozmiarze, (c) oddzielnie obrabia się pozostałe frakcje z etapu (a) w zespołach rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika, który zawiera ciecz i cząstki magnetyczne, aby rozdzielić każdą frakcję na produktu górny zawierający czysty węgiel i produkt dolny stanowiący odpad, (d) oddzielnie odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika drugiej frakcji otrzymanej z etapu (a), która zawiera większe cząstki obrabiane w etapie (c), przez odwodnienie i następnie płukanie wodą na sicie, po czym oddziela się cząstki magnetyczne gęstego czynnika z płuczącej wody przez oddzielanie magnetyczne oraz (e) oddzielnie odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika trzeciej frakcji z etapu (a), która zawiera mniejsze cząstki obrabiane w etapie (c), przez oddzielanie magnetyczne.

W tym przypadku pierwsza frakcja z etapu (a), która jest odrzucana w etapie (b), stanowi produkt gómy z sortującego oddzielacza cyklonowego, przy czym stosuje się średniąprędkość doprowadzania pierwszej frakcji poprzez otwór wlotowy, przez który cząstki te wchodzą do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynoszącą przynajmniej 18 m/s.

Pierwsza frakcja z etapu (a), którajest odrzucana w etapie (b), stanowi produkt górny z sortującego oddzielacza cyklonowego, a cząstki stanowiące wymienioną pierwszą frakcję segreguje się w sortującym oddzielaczu cyklonowym w zależności od prędkości sedymentacji cząstek.

Doprowadzany węgiel dzieli się na trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, przy czym pierwsza frakcja ma maksymalny rozmiar cząstek 0,4 mm do 0,6 mm, a minimalny rozmiar cząstek od 0,085 mmdo0,125 mm, druga frakcja ma maksymalny rozmiar cząstek od 0,085 mm do 0,125 mm, a minimalny rozmiar cząstek od 0,01 mm do 0,025 mm, zaś trzecia frakcja ma maksymalny rozmiar cząstek od 0,01 mm do 0,025 mm.

Jako zespoły rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika w etapie (c) stosuje się oddzielacze cyklonowe z gęstym czynnikiem, przy czym stosuje się średniąprędkość doprowadzania poprzez otwór wlotowy, przez który cząstki dostają się do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynoszącą przynajmniej 18 m/s.

172 524

Czynnik gęsty w etapie (c) zawiera wodę i cząstki magnetytu, a wymienione cząstki magnetytowe wytwarza się przez redukcję hematytu, podczas której hematyt jest poddawany działaniu maksymalnej temperatury w zakresie od 900°C do 1000°C.

Korzystnie, czynnik gęsty w etapie (c) zawiera wodę i cząstki magnetytu, a wymienione cząstki magnetytowe wytwarza się przez redukcję hematytu, podczas której wzrost wytwarzanych kryształów magnetytu ogranicza się tak, że przynajmniej 75% wytwarzanych cząstek magnetytu ma rozmiar w zakresie od 2 mikronów do l0 mikronów.

Wymieniony gęsty czynnik zawiera wodę i cząstki magnetytu, a cząstki magnetytowe wytwarza się przez redukcję hematytu, podczas której wzrost kryształów wytwarzanego magnetytu ogranicza się tak, że przynajmniej 60% wytwarzanych cząstek magnetytu ma rozmiar w zakresie od 2 mikronów do 10 mikronów.

Korzystnie, wymieniony gęsty czynnik zawiera wodę i cząstki magnetytu, a cząstki magnetytowe wytwarza się przez redukcję hematytu, podczas której wzrost kryształów wytwarzanego magnetytu ogranicza się tak, że przynajmniej 60% wytwarzanych cząstek magnetytu ma rozmiar w zakresie od 2 mikronów do 10 mikronów.

Alternatywnie, wymieniony gęsty czynnik zawiera wodę i cząstki magnetytu, a cząstki magnetytowe wytwarza się przez spiekanie rozpyleniowe wodnego roztworu chlorku żelaza, podczas której wzrost kryształów wytwarzanego magnetytu ogranicza się tak, że przynajmniej 60% wagowych wytwarzanych cząstek magnetytu ma rozmiar w zakresie od 2 mikronów do 10 mikronów·'.

Trzeci, alternatywny sposób wzbogacania węgla, charakteryzuje się tym, że (a) dzieli się doprowadzany węgiel na dwie zasadnicze frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, (b) rozdziela się pierwszą z dwóch frakcji, zawierającą cząstki o większym rozmiarze, na trzy subfrakcje w zależności od gęstości, przy czym subfrakcja o najmniejszej gęstości zawiera głównie węgiel, subfrakcja o największej gęstości zawiera głównie materiał niewęglowy, zaś subfrakcja pośrednia zawiera kombinację węgla i materiału niewęglowego, (c) rozdrabnia się wymieni onąsubfrakcję pośrednią, (d) rozdziela się drugą z zasadniczych dwóch frakcji, zawierającą cząstki mniejsze, na dwie kolejne frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, (e) rozdziela się pierwszą z tych dwóch ostatnich frakcji, zawierającą cząstki o większym rozmiarze, na trzy kolejne subfrakcje w zależności od gęstości, przy czym subfrakcja o najmniejszej gęstości zawiera głównie węgiel, subfrakcja o największej gęstości zawiera głównie materiał niewęglowy, zaś subfrakcja pośrednia zawiera kombinację węgla i materiału niewęglowego, (f) rozdrabnia się tę ostatnią subfrakcję pośrednią, (g) rozdziela się drugą z dwóch frakcji otrzymanych w etapie (d), zawierającą cząstki mniejsze, na trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, z których (h) odrzuca się frakcję zawierającąnajmniejsze cząstki, jako odpad, oraz (i) przeprowadza się obrabianie pozostałych dwóch frakcji w zespołach rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika, gdzie ten czynnik gęsty zawiera ciecz i zawieszone w niej cząstki magnetyczne, aby rozdzielać każdą frakcję na produkt górny zawierający czysty węgiel i produkt dolny zawierający odpady, (j) odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika drugiej z wymienionych trzech frakcji, zawierającej większe cząstki, przez suszenie i następnie płukanie wodąna sicie, przy czym cząstki magnetyczne odbiera się z spływającej wody przez oddzielanie magnetyczne, a w końcu (k) odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika trzeciej z wymienionych frakcji, zawierającej mniejsze cząstki przez oddzielanie magnetyczne.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że stanowi on skuteczny proces wzbogacania cząstek węgla mniejszych niż 0,5 mm. Proces według wynalazku daje w wyniku wyjątkowo czysty produkt węglowy o dużej wartości opałowej, małej zawartości popiołu i małej zawartości nieorganicznej siarki. Proces według wynalazku jest stosowany do wytwarzania czystego produktu węglowego, który podczas spalania spełnia wszelkie wymagania dotyczące emisji zanieczyszczeń. Stwierdzono, że ulepszony produkt węglowy można wytwarzać przez zastosowanie każdego z wyżej podanych alternatywnych sposobów.

172 524

Przedmiot wynalazku zostanie dokładniej objaśniony na przykładach wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1A i 1B przedstawiają schematy technologiczne przykładu realizacji procesu według wynalazku, fig. 2 przedstawia schemat technologiczny rozdzielania surowca węglowego przy wysokiej gęstości i niskiej gęstości, aby otrzymać trzy produkty, fig. 3 schemat technologiczny rozdzielania doprowadzanego węgla na trzy frakcje w zależności od rozmiaru ziaren, fig. 4 - schemat obwodu odzyskiwania magnetytu dla frakcji o większym rozmiarze cząstek z doprowadzanego węgla poniżej 0,5 mm po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika, fig. 5 - schemat obwodu odzyskiwania magnetytu dla frakcji o mniejszej wielkości ziaren z doprowadzanego węgla poniżej 0,5 mm po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika, fig. 6 - wykres przedstawiający wpływ typu magnetytu na odzyskiwanie magnetytu, fig. 7 wykres ilustrujący wpływ prędkości na rozdzielanie doprowadzanego węgla w oddzielaczach cyklonowych z zastosowaniem gęstego czynnika, fig. 8 - wykres ilustrujący wpływ prędkości na jakość oczyszczonego produktu węglowego z oddzielania cyklonowego z zastosowaniem gęstego czynnika, fig. 9 - krzywą rozdzielania dla klasyfikacji frakcji doprowadzanego węgla numer sita 28 / numer sita 150, fig. 10 - wykresem ilustrujący wpływ rozkładu wielkości cząstek magnetytu na rozdzielanie doprowadzanego węgla w oddzielaczach cyklonowych z zastosowaniem gęstego czynnika, zaś fig. 11 przedstawia wykresem pokazujący wpływ rozkładu wielkości cząstek magnetytu na jakość czystego produktu węglowego z oddzielania cyklonowego przy zastosowaniu gęstego czynnika.

W przykładowej realizacji sposobu według wynalazku, przed wzbogacaniem, zasadniczo czysty węgiel i odpadki o dużej zawartości popiołu usuwa się z doprowadzanego surowca węglowego. Węgiel gruboziarnisty (węgiel, który ma wielkość cząstek przynajmniej 0,5 mm) jest stosunkowo łatwo oczyścić przy zastosowaniu powszechnie znanych w przemyśle procesów oczyszczania. Oczyszczanie drobnoziarnistego węgla (węgla, którego cząstki są mniejsze niż około 0,5 mm) jest bardziej skomplikowane. Przykładowo węgiel drobnoziarnisty jest znacznie trudniej oddzielać w oddzielaczach cyklonowych z gęstym czynnikiem, ponieważ małe cząstki mają duże pola powierzchni i doznają dużego oporu lepkościowego, a ponadto ciężka ciecz nie jest tradycyjnie przewidziana dla takich cząstek. Korzystne jest zatem usunięcie czystego węgla grubego przed wzbogacaniem miału węglowego.

Proces obróbki miału węglowego, obejmujący rozdrabnianie grubych frakcji pośrednich w celu uwolnienia węgla od materiału niewęglowego, jest korzystny. Potrzeba tajestjeszcze zwiększana przez obowiązujące wymagania ochrony środowiska i narzucone przepisy. Węgiel o dużej zawartości siarki nie będzie przyjmowany do wytwarzania energii elektrycznej bez kosztownego przepłukiwania. Rozdrabnianie jest jednak kosztowne. Ponadto kosztowne jest oczyszczanie uzyskiwanego miału. Rozdrabnianie należy zatem zmniejszyć do minimum.

W sposobie według wynalazku przewiduje się wydajne i skuteczne środki do usuwania zwłaszcza cząstek czystego węgla i odrzucania cząstek zasadniczo pozbawionych węgla z doprowadzanego węgla grubego. Dzięki usuwaniu czystego węgla grubego i odrzucaniu tylko frakcja średnia musi być rozdrabniana dla dalszej obróbki w postaci miału węglowego. Proces ten ma zatem tę zaletę, że zmniejsza się obciążenie urządzenia do oddzielania węgla drobnoziarnistego, zmniejsza się do minimum koszt rozdrabniania oraz zmniejsza się do minimum ilość miału w końcowym czystym produkcie węglowym.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku doprowadzany surowiec węglowyjest rozdzielany stosownie do wielkości na frakcję gruboziarnista i frakcję drobnoziarnista, w zasadzie dowolną metodą, korzystnie za pomocą sit. Rozdzielanie to korzystnie przeprowadza się przy wielkości cząstek od około 0,25 mm do około 1,0 mm, korzystnie od około 0,6 mm do około 0,4 mm, a najkorzystniej przy rozmiarze około 0,5 mm. Węgiel nadwymiarowy poddawany jest następnie rozdzielaniu z zastosowaniem ciężkiej cieczy, korzystnie w oddzielaczu cyklonowym z ciężką cieczą, przy małym ciężarze właściwym, tak że jako produkt górny odprowadzany jest wyjątkowo czysty węgiel. Korzystnie produkt górny zawiera przynajmniej około 95% węgla. Korzystnie gęstość rozdzielania nie jest wyższa niż około 0,1 jednostki ciężaru właściwego powyżej ciężaru właściwego obrabianego czystego węgla. Gęstość rozdzielania oznacza ciężar

172 524 właściwy, dla którego istnieje jednakowe prawdopodobieństwo, że cząstka doprowadzana, mająca gęstość odpowiadającą temu ciężarowi właściwemu, będzie zaliczona do produktu górnego lub do produktu dolnego. Przykładowo, dla węgla kamiennego o ciężarze właściwym 1,25 gęstość rozdzielania powinna być mniejsza niż około 1,35, korzystnie około 1,30, a dla węgla antracytowego o ciężarze właściwym 1,55 gęstość rozdzielania powinna być mniejsza niż około 1,65, korzystnie około 1,60.

Produkt dolny tego początkowego rozdzielania jest korzystnie poddawany dodatkowemu rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika, korzystnie w oddzielaczu cyklonowym z gęstym czynnikiem, przy dużym ciężarze właściwym, tak że materiał niewęglowy może być usuwany jako produkt dolny. Korzystnie, ciężar właściwy rozdzielania przy tym drugim rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika wynosi przynajmniej około 0,5 jednostki ciężaru właściwego powyżej ciężaru właściwego czystego węgla, a jeszcze korzystniej przynajmniej około 0,75 jednostki ciężaru właściwego powyżej ciężaru właściwego czystego węgla. Produkt dolny jest zasadniczo pozbawiony węgla i jest usuwany jako odpad. Korzystnie produkt dolny zawiera mniej niż około 25% węgla, jeszcze korzystniej mniej niż około 15% węgla. Alternatywnie, doprowadzany węgiel można poddawać rozdzielaniu przy dużym ciężarze właściwym po czym następuje rozdzielenie przy małym ciężarze właściwym.

Produkt górny rozdzielania przy dużym ciężarze właściwym składa się z frakcji pośrednich zawierających połączenie materiałów węglowych i niewęglowych, takich jak piryt i inne minerały dające popiół. Te materiały węglowe i niewęglowe są zblokowane razem w tej frakcji pośredniej. W celu uwolnienia węgla od materiału niewęglowego we frakcji pośredniej trzeba rozkruszyć, zmielić lub w inny sposób rozdrobnić frakcje pośrednie do małych rozmiarów ziaren, korzystnie do rozmiaru mniejszego niż około 0,5 mm. Po rozdrobnieniu uwolnione frakcje pośrednie są obrabiane wraz z drobnoziarnistym węglem początkowo oddzielonym od grubszych frakcji.

Aby zapewnić, że grube cząstki nie przejdą z rozdrobnionymi frakcjami pośrednimi do przeróbki z węglem drobnoziarnistym, rozdrobnione frakcje pośrednie można zawracać do obiegu do strumienia doprowadzanego surowca węglowego, tak aby z powrotem przechodziły przez etap wstępnego sortowania. Produkt dolny z etapu sortowania, zawierający rozdrobnione frakcje pośrednie jest następnie obrabiany w zespole rozdzielania przeznaczonym specjalnie do obróbki węgla drobnoziarnistego. Jeśli trzeba, przed rozdzielaniami przy małej i przy dużej gęstości węgiel gruboziarnisty można podzielić na kilka frakcji przez sortowanie, a każda z tych frakcji jest oddzielnie poddawana rozdzielaniu przy małej i przy dużej gęstości, aby uwolnić węgiel od materiału niewęglowego. Przez obróbkę oddzielnie węgla gruboziarnistego i drobnoziarnistego oraz przez rozdrabnianie tylko frakcji pośredniej osiąga się wspomniane wyżej zalety.

Jak pokazano na fig. 2, w tak zwanym procesie uwalniania, czysty węgiel i odpady są oddzielane od doprowadzanego surowca węglowego. Drogi przepływu poszczególnych materiałów będą umownie nazwane liniami. Doprowadzany linią 80 surowiec węglowy jest sortowany w urządzeniu sortującym 82 według granicznego rozmiaru 0,5 mm. Produkt dolny odprowadzany linią 84 jest dostarczany do obwodu 85 cyklonowego rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika dla węgla drobnoziarnistego. Produkt górny kierowany linią86, składający się z cząstek większych niż 0,5 mm, jest poddawany pierwszemu rozdzielaniu w urządzeniu 88 z gęstym czynnikiem przy małym ciężarze właściwym około 1,3. Czysty węgiel jest odprowadzany linią 90 jako produkt wzbogacony z urządzenia 88 pierwszego rozdzielania z gęstym czynnikiem. Produkt dolny odprowadzany linią 92 z urządzenia 88 pierwszego rozdzielania z gęstym czynnikiem poddawany jest drugiemu rozdzielaniu w urządzeniu 94 drugiego rozdzielania z gęstym czynnikiem przy większym ciężarze właściwym około 2,0. Produkt dolny o dużym ciężarze właściwym, odprowadzany linią 100, jest odrzucany jako odpad. Natomiast produkt górny z gęstym czynnikiem, odprowadzany lmią96 z urządzenia 94 drugiego rozdzielania, jest poddawany rozdrabnianiu w urządzeniu rozdrabniaj ącym 9 8. Rozdrobniony produkt linią. 102 jest przekazywany do urządzenia sortującego 82, w którym poddawany jest dodatkowemu sortowaniu, aż cała ilość doprowadzanego węgla będzie mieć rozmiar cząstek mniejszy niż około 0,5 i odpowiadać

172 524 będzie parametrom obwodu 85 rozdzielania cyklonowego z gęstym czynnikiem dla węgla drobnoziarnistego.

W innym przykładzie realizacji sposobu według wynalazku doprowadzany węgiel drobnoziarnisty rozdzielany jest na frakcje o różnej wielkości cząstek przed oczyszczaniem. Skuteczność oczyszczaniajest polepszana w procesach opartych na rozdzielaniu w zależności od ciężaru właściwego, takich jak rozdzielanie cyklonowe z gęstym czynnikiem, gdy obrabiana jest część doprowadzanego węgla zawierająca cząstki o małych wymiarach. Skuteczne środki rozdzielania drobnoziarnistego węgla do frakcji o skrajnie drobnych cząstkach umożliwia wydajniejsze rozdzielanie węgla drobnoziarnistego.

Przed rozdzielaniem doprowadzany węgiel składa się z węgla drobnoziarnistego. Doprowadzany węgiel drobnoziarnistych jest korzystnie sortowany tak, aby miał cząstki mniejsze niż około 0,25 mm 1 mm, korzystniej mniejsze niż około 0,4 0,6 mm, a najkorzystniej mniejsze niż około 0,5 mm. Korzystnie doprowadzany węgieljest produktem dolnym opisanego wyżej procesu uwalniania.

W sposobie według wynalazku węgiel dzieli się na przynajmniej trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, a korzystnie na trzy frakcje, aby ułatwić późniejsze odzyskiwanie magnetytu i polepszyć wydajność oczyszczania cyklonowego. W szczególności węgiel jest korzystnie klasyfikowany przy rozmiarze cząstek około 0,044 mm 0,150 mm, korzystniej przy rozmiarze cząstek od około 0,085 mm do około 0,125 mm, a najkorzystniej przy rozmiarze cząstek około 0,105 mm (sito nr 150) dowolnym odpowiednim sposobem, np. przez zastosowanie sita o małych otworach, korzystnie Krebs Varisieve™. Węgiel o cząstkach mających rozmiary mniejsze niż podano powyżej, najkorzystniej mniejsze niż około 0,105 mm, jest dalej segregowany przy rozmiarze cząstek, który umożliwia odrzucanie frakcji o najmniejszych rozmiarach cząstek, takich że można pozyskiwać lepiej oczyszczony produkt węglowy. Segregowanie przy rozmiarze korzystnie od około 0,037 mm do około 0,005 mm, korzystniej od około 0,025 mm do około 0,01 mm, a najkorzystniej około 0,015 mm będzie zwykle powodowało usuwanie gliniastych szlamów, które są szkodliwe, jeżeli występująw wystarczających ilościach w czystym produkcie węglowym.

Zazwyczaj, cząstki o pewnym małym rozmiarze są usuwane z doprowadzanego węgla przed wzbogacaniem ze względu na ograniczenia procesu, takie jak pogorszenie skuteczności czyszczenia cyklonowego z gęstym czynnikiem przy doprowadzaniu drobnych cząstek. Oddzielanie frakcji o najmniejszym rozmiarze cząstek dotyczy oddzielania cząstek o stosunkowo dużym rozmiarze w porównaniu z przedmiotowym wynalazkiem. Według wynalazku odrzucana jest tylko frakcja węgla o skrajnie małej wielkości cząstek, na przykład szlamy zawierające cząstki mniejsze niż około 0,015 mm.

Na ogół szlamy o wielkości cząstek mniejszej niż około 0,015 mm trudno jest oddzielić przez rozdzielanie z gęstym czynnikiem i są one zwykle produktem odpadowym podczas wzbogacania. Oddzielenie tych szlamów przed oddzielaniem z zastosowaniem gęstego czynnika ma zaletę polegającąna usuwaniu cząstek o dużej zawartości popiołu w stosunkowo nieskomplikowanym procesie wraz z zaletą polegającą na zmniejszeniu obciążenia urządzenia do oddzielania z zastosowaniem gęstego czynnika. Ponadto, gliniaste szlamy w niepożądany sposób zwiększają ilość wody zawartej w oczyszczonym węglu, przeszkadzają w odzyskiwaniu magnetytu z gęstego czynnika, a przy spalaniu powodują zażużlanie kotła.

W przykładowej realizacji sposobu według wynalazku oddzielanie cząstek mniejszych niż około 0,015 mm od drobnoziarnistego doprowadzanego węgla odbywa się przez zastosowanie segregującego oddzielacza cyklonowego. Korzystnie obwód segregujący składa się z szeregu segregujących oddzielaczy cyklonowych, a jeszcze korzystniej segregujące oddzielacze cyklonowe są zestawione w obwodzie przeciwprądowym. Uzyskuje się przez to korzystną właściwość sposobu według wynalazku, a mianowicie to, że oddzielanie skrajnie małych cząstek przez segregowanie w segregujących oddzielaczach cyklonowych może być prowadzone z dużą przepustowością raczej w oddzielaczach cyklonowych o średnicy ok. 25 cm, a nie w mniejszych

172 524 oddzielaczach cyklonowych, takich jak oddzielacze cyklonowe o średnicy ok. 2,5 cm lub ok. 5 cm, tradycyjnie używane do segregowania bardzo małych cząstek.

Gdy segregujący oddzielacz cyklonowy stosowany jest do segregowania bardzo małych cząstek węgla, takich jak cząstki o rozmiarze 0,015 mm, większość cząstek większych niż rozmiar segregowania przechodzi do produktu dolnego, a większość mniejszych cząstek rozdziela się w takiej samej proporcji jak woda technologiczna. Jeśli stosuje się wiele segregujących oddzielaczy cyklonowych, korzystnie przynajmniej trzy szeregowo, korzystne jest również połączenie segregujących oddzielaczy cyklonowych w układzie przeciwprądowym, tak aby woda technologiczna przepływała w kierunku przeciwnym do kierunku przemieszczania cząstek surowca węglowego. Przykładowo, produkt dolny z głównego segregującego oddzielacza cyklonowego, zawierający grube cząstki węgla, przemieszcza się do drugiego segregującego oddzielacza cyklonowego, a produkt dolny z tego drugiego segregującego oddzielacza cyklonowego, zawierający grube cząstki węgla, przemieszcza się do trzeciego segregującego oddzielacza cyklonowego. Produkt górny z segregujących oddzielaczy cyklonowych, zawierający wodę i gliniaste szlamy jest skierowany przeciwnie, a mianowicie produkt górny z trzeciego segregującego oddzielacza cyklonowego przepływa do drugiego segregującego oddzielacza cyklonowego, produkt górny z drugiego segregującego oddzielacza cyklonowego przepływa do pierwszego segregującego oddzielacza cyklonowego, a produkt górny z pierwszego segregującego oddzielacza cyklonowego kierowanyjest do urządzenia zagęszczającego odpady przed wyrzuceniem. W ten sposób najczyściejszą wodę wykorzystuje się w segregujących oddzielaczach cyklonowych z węglem zawierającym najdrobniejsze gliniaste szlamy, a najbrudniejszą wodę stosuje się do oddzielania najcięższych gliniastych szlamów.

Jak pokazano na fig. 3, węglowy surowiec 110 podawany jest na pierwsze sito VariSieve™ 112 dla sortowania poprzez sito nr 150 (0,105 mm). Produkt dolny 114 z pierwszego sita podawany jest do pierwszego zbiornika 116. Produkt górny 118 z pierwszego sita podawanyjest na drugie sito 120 w celu dalszego sortowania przez sito nr 150. Produkt dolny 122 z drugiego sita podawany jest również do pierwszego zbiornika 116, który zawiera teraz surowiec węglowy z cząstkami przechodzącymi przez sito nr 150. Produkt górny 126 z drugiego sita jest odbierany i przekazywany do obwodu 128 rozdzielania cyklonowego z ciężkąciecządla węgla zawierającego większe cząstki.

Surowiec węglowy zawierający cząstki przechodzące przez sito nr 150 z pierwszego zbiornika 116 przekazywany jest do pierwszej pompy 130, która pompuje pierwszy strumień 132 do pierwszego sortującego oddzielacza cyklonowego 134 dla dalszego sortowania przy 0,015 mm. Produkt górny 136 z pierwszego sortującego oddzielacza cyklonowego 134, który zawiera teraz gliniaste szlamy, jest usuwany jako odpad. Produkt dolny 138 z pierwszego segregującego oddzielacza cyklonowego 134 podawany jest do drugiego zbiornika 140, obsługiwanego przez drugą pompę 142, Strumień 144 drugiej pompy podawany jest na drugi segregujący oddzielacz cyklonowy 146 dla dalszego rozdzielania przy 0,015mm. Produkt górny 148 drugiego segregującego oddzielacza cyklonowego 146 jest rozdzielany. Część łączy się z produktem górnym 118 pierwszego sita VanSieve™ 112 dla dalszego sortowania przez drugie sito 120. Reszta drugiego produktu górnego 148 łączy się z produktem dolnym 122, a zatem doprowadzana jest do pierwszego zbiornika 116. Produkt dolny 150 drugiego segregującego oddzielacza cyklonowego 146 podawany jest do trzeciego zbiornika 152 obsługiwanego przez trzecią pompę 154. Sklarowana woda 156 dodawanajest do trzeciego zbiornika 152. Strumień 156 trzeciej pompy podawany jest do trzeciego segregującego oddzielacza cyklonowego 160 dla dalszego segregowania przy rozmiarze 0,015 mm.

Produkt górny 162 trzeciego segregującego oddzielacza cyklonowego 160 łączy się z produktem dolnym 138 pierwszego segregującego oddzielacza cyklonowego 134 dla dalszej obróbki. Produkt dolny 164 trzeciego segregującego oddzielacza cyklonowego 160, który składa się z cząstek nr sita 150x15 mikronów, jest obierany i przesyłany do obwodu 166 rozdzielania cyklonowego przy użyciu gęstego czynnika dla węgla o mniejszych cząstkach.

W rozdzielaniu cyklonowym z gęstym czynnikiem istotne są parametry konstrukcji oddzielacza cyklonowego.

172 524

Według kolejnym przykładzie realizacji sposobu według wynalazku węgiel o rozmiarze cząstek mniejszym niż 0,5 mm jest wzbogacany w oddzielaczu cyklonowym z zastosowaniem gęstego czynnika, zawierającym specjalne modyfikacje konstrukcji oddzielacza cyklonowego, aby przezwyciężyć problemy związane z oczyszczaniem cząstek drobnoziarnistego węgla. Problem z konwencjonalnymi oddzielaczami cyklonowymi polega na tym, że przyspieszanie masy węgla i odrzucanie cząstek wewnątrz oddzielacza cyklonowego jest za słabe, by nadawać odpowiednią prędkość drobnym cząstkom, a w wyniku cząstki te przechodzą w nieodpowiedni sposób albo do produktu dolnego, albo do produktu górnego. Wada rozdzielania przeprowadzanego w konwencjonalnych oddzielaczach cyklonowych polega na tym, że mniejsze cząstki węgla i odpadków mają większe opory w cieczy lub opory hydrauliczne niż większe cząstki. Problem ten występuje również przy sortowaniu bardzo małych cząstek w sortujących oddzielaczach cyklonowych w zależności od rozmiaru. Aby uzyskać właściwe rozdzielanie, cząstkom musi być nadawana większa siła przyspieszenia, aby przezwyciężyć wzrastający opór.

Dla realizacji sposobu według wynalazku kształt geometryczny oddzielacza cyklonowego, zwłaszcza obszar wlotu do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, zmodyfikowano w stosunku do konwencjonalnych oddzielaczy cyklonowych tak, że jest mniejszy niż około 0,01 x kwadrat średnicy wewnętrznej tej komory. Korzystnie, pole powierzchni wlotu dla przepływu jest nie większe niż 0,0096 x kwadrat wewnętrznej średnicy komory zasilania oddzielacza cyklonowego, ajest nie mniejszy niż 0,0048 x kwadrat wewnętrznej średnicy komory zasilania oddzielacza cyklonowego. Zmniejszenie średnicy wlotu przy utrzymywaniu takiego samego natężenia przepływu jak przed zmniejszeniem średnicy wlotu powoduje zwiększenie prędkości wlotowej dopływu, co z kolei zwiększa siłę przyspieszenia doznawanąprzez cząstki wewnątrz oddzielacza cyklonowego. Zwiększanie przyspieszenia cząstek w oddzielaczu cyklonowym polepsza sprawność oddzielania. W korzystnym przykładzie realizacji wzbogacanie następuje w oddzielaczu cyklonowym, gdzie średnica wewnętrzna komory zasilania oddzielacza cyklonowego wynosi około 25 cm, a pole powierzchni wlotu dla przepływu jest nie większe niż około 0,96 cm² i nie mniejsze niż około 3 cm2.

Podobne zależności pomiędzy polem powierzchni wlotu dla przepływu a średnicą komory zasilania oddzielacza cyklonowego polepszają, jak stwierdzono, parametry sortowania w oddzielaczach cyklonowych sortujących bardzo małe cząstki w zależności od rozmiaru. Podobnie jak w przypadku rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika węgla i materiału niewęglowego sprawność systemów sortowania cyklonowego użytych do rozdzielania cząstek o różnych rozmiarach wzrasta wraz ze wzrostem przyspieszenia cząstek, podczas gdy inne parametry są jednakowe.

Istotną właściwością sposobu według wynalazku jest to, że drobnoziarnisty węgiel może być skutecznie oczyszczany przy zastosowaniu procesu wzbogacania z użyciem gęstego czynnika bez używania instalacji dla flotacji pianowej, które są trudne w konserwacji. W porównaniu z flotacją pianową oddzielanie cyklonowe z zastosowaniem gęstego czynnika ma zalety, jeśli chodzi o skuteczność oddzielania, ponieważ nie cały węgiel unosi się podczas flotacji pianowej. Ponadto w trakcie flotacji pianowej piryt ma tendencję do unoszenia się wraz z czystym węglem, zanieczyszczając przez to czysty produkt węglowy siarką zawartą w pirycie.

Na ogół zwiększenie przyspieszenia cząstek polepsza skuteczność oddzielania węgla drobnoziarnistego, j ednakże wzrastaj ące przyspieszenie cząstek bez zmniej szenia pola powierzchni wlotu wykazuje również tendencję do zmniejszania czasu przebywania cząstek w oddzielaczu cyklonowym. Nadmiernie krótkie czasy przebywania zmniejszająskuteczność rozdzielania. W korzystnym przykładzie realizacji przedmiotowego wynalazku prędkość wlotowa wynosi przynajmniej 9 m na sekundę, korzystniej 18 m na sekundę, a najkorzystniej 36 m na sekundę. Przepustowość oddzielacza cyklonowego wybiera się tak, aby zapewnić wystarczający czas przebywania, by uzyskać skuteczne rozdzielanie. Korzystnie przepustowość ta jest w przybliżeniu równa przepustowości standardów konstrukcji przemysłowych dla danego oddzielacza cyklonowego. Po wybraniu odpowiedniej prędkości wlotowej i przepustowości można określić pole powierzchni wlotu na podstawie zależności: przepustowość = pole powierzchni wlotu razy

172 524 prędkość wlotowa. Podczas rzeczywistego działania oddzielacza cyklonowego, jak na to zwrócą uwagę fachowcy, przepustowość jest często obliczana w oparciu o pomiary ciśnienia przepływu przy zastosowaniu znanych zależności.

W procesach wzbogacania z zastosowaniem gęstego czynnika korzystne jest wybieranie do stosowania w charakterze gęstego czynnika materiałów, które łatwo jest oddzielić od węgla lub odpadu po wzbogacaniu. W ten sposób materiały gęstego czynnika można zawracać do obiegu i wykorzystywać wiele razy. Jeżeli do stosowania w charakterze gęstego czynnika wybierze się cząstki magnetyczne, to po wzbogacaniu cząstki te można odzyskać do ponownego wykorzystania stosując proces, który wykorzystuje ich niewielkie wymiary i wrażliwość magnetyczną Używane tu cząstki magnetyczne to cząstki, które można skutecznie oddzielać sposobami magnetycznymi. Obejmująone cząstki ferromagnetyczne lub ferrimagnetyczne, takie jak magnetyt, żelazokrzem i maghemit.

Jak zauważono, gęsty czynnik stosowany w procesach rozdzielania zawiera zwykle cząstki magnetyczne w zawiesinie w wodzie. Zawiesina cząstek magnetycznych powoduje wypływanie cząstek stałych, które mająbyć oddzielone, podobnie jak gęsty płyn jednorodny, dopóki rozmiar cząstek, które mająbyć oddzielane, jest znacznie większy niż rozmiar cząstek magnetycznych w gęstym czynniku.

Problemem w przypadku oczyszczania z zastosowaniem gęstego czynnika cząstek o małych rozmiarach była tendencja cząstek czystego węgla do niewłaściwego przechodzenia do odpadowego produktu dolnego z oddzielacza cyklonowego. Problem ten spowodowany jest zmniejszoną różnicą rozmiaru pomiędzy cząstkami węgla, które mająbyć oddzielane, a cząstkami gęstego czynnika. Gdy cząstki węgla stają się mniejsze w porównaniu z cząstkami gęstego czynnika, wówczas cząstki węgla, które mająbyć oddzielane, majątendencję do tracenia pływalności i dlatego opadają. Gęsty czynnik przestaje powodować wypływanie cząstek, które mają być oddzielane, w sposób podobny jak jednorodna gęsta ciecz. Dla skutecznego oddzielania drobnoziarnistego węgla od odpadu, konieczne sącząstki gęstego czynnika o bardzo małych rozmiarach.

Nieoczekiwanym wynikiem realizacji sposobu według wynalazku jest to, że oddzielanie drobnoziarnistego węgla przy zastosowaniu gęstego czynnika jest również polepszane przez utrzymywanie rozkładu wielkości bardzo drobnych cząstek magnetytu w wąskim zakresie rozmiarów. Taki wąski rozkład rozmiarów cząstek magnetycznych polepsza również odzyskiwanie cząstek magnetycznych po oddzielaniu przy zastosowaniu gęstego czynnika.

W jednej realizacji przedmiotowego wynalazku gęsty czynnik utworzony jest z wody i zawiesiny bardzo drobnych cząstek magnetycznych, korzystnie cząstek magnetytu. Korzystnie przynajmniej około 60 procent wagowych cząstek magnetycznych ma rozmiar od około 2 mikronów do około 10 mikronów, a nie więcej niż około 10 procent wagowych tych cząstek magnetycznych ma rozmiar mniejszy od około 2 mikronów. Jeszcze korzystniej przynajmniej około 75 procent wagowych cząstek magnetycznych ma rozmiar od około 2 mikronów do około 10 mikronów, a nie więcej niż około 10 procent wagowych tych cząstek magnetycznych ma rozmiar mniejszy niż około 2 mikrony, a nie więcej niż około 25 procent wagowych cząstek magnetycznych ma rozmiar mniejszy od około 3 mikronów, a przynajmniej około 10 procent wagowych cząstek magnetycznych ma rozmiar większy niż około 7 mikronów.

W realizacji sposobu według przedmiotowego wynalazku bardzo drobnoziarnisty magnetyt wytwarza się do użycia w połączeniu ze wzbogacanym przy użyciu gęstego czynnika doprowadzanego węgla mającego cząstki o rozmiarach mniejszych niż około 0,5 mm. Przemysłowo wytwarzany magnetyt jest zbyt gruboziarnisty, by skutecznie oddzielać węgiel o małych cząstkach i odpad. Aby skutecznie oddzielać węgiel w dół do około 0,015 mm, cząstki magnetytu są korzystnie mniejsze niż około 0,010 mm, a korzystnie przynajmniej około 50 procent tych cząstek jest mniejszych niż około 0,005 mm. Stwierdzono, że bardziej przydatną postać magnetytu, mającego większość cząstek mniejszych niż około 0,010 mm, a korzystnie przynajmniej około 90 procent poniżej około 0,010 mm, można wytworzyć sposobem według przedmiotowego wynalazku.

172 524

Dwie procedury wytwarzania bardzo ziarnistego magnetytu są następujące:

1) spiekanie rozpyleniowe roztworu chlorku żelazowego w powietrzu w celu wytworzenia hematytu przez pirohydrolizę, po czym hematyt redukuje się chemicznie do magnetytu. Reakcje chemiczne tego procesu są następujące:

(a) Wytwarzanie hematytu przez pirohydrolizę chlorku żelaza:

FeCh + H₂O + 1/4 O₂ -1 1/F Fe₂O₃ 2 2 HC1 (b) Redukcja hematytu do magnetytu przez zastosowanie wodoru i/lub tlenku węgla:

3Fe2O3 + H —> 2Fe₃O4 + H2O

3Fe₂O₃ + CO — 2Fe₃O4 + CO2

2) Spiekanie rozpyleniowe roztworu chlorku żelazawego przy ograniczonym dopływie powietrza bezpośrednio do magnetytu przez pirohydrolizę.

Reakcja chemiczna tego procesu jest następująca

FeCl2 + H2O + 1/6 O2 -> 1/3 Fe^ + 2 HC1

Pożądane jest by stosunki stężenia wytwarzanego gazu do gazowego reagentubyły ograniczone tak, aby redukcja hematytu do magnetytu nie przebiegała poza magnetyt do tlenku żelazowego, FeO lub nawet do metalicznego żelaza.

Korzystnie cząstki magnetytu wytwarzane są przez redukcję hematytu lub bezpośrednią pirohydrolizę do magnetytu w warunkach redukcyjnych, obejmujących czas przebywania i temperaturę, przewidzianych dla kontrolowania wzrostu kryształów magnetytu, który jest wytwarzany. Uzyskiwane cząstki magnetytu korzystnie mająwąski rozkład wielkości podany powyżej.

W przykładowej realizacji sposobu według wynalazku chlorek żelazowyjest spiekany rozpyleniowo w powietrzu, by wytworzyć hematyt przez pirohydrolizę. Hematyt wytwarzany przez spiekanie rozpyleniowe jest następnie redukowany do magnetytu przy temperaturze i przez czas wystarczający do ograniczenia wzrostu kryształów magnetytu. Korzystnie redukcja magnetytu zachodzi przy temperaturze od około 900°C do około 1000°C, a jeszcze korzystniej od około 980°C do około 1000°C, przez taki czas, aby powodować wzrost kryształów magnetytu, który daje wąski zakres wielkości cząstek magnetytowych bez zmniejszenia skuteczności rozdzielania procesu rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika, który wykorzystuje magnetyt. Korzystne rozkłady wielkości cząstek podano powyżej w punkcie B.

Można stosować każdy odpowiedni reaktor dla redukcji hematytu do magnetytu, taki jak reaktory z obrotowymi piecami. Korzystnie, hematyt spiekany rozpyleniowo jest granulowany przed redukcją do magnetytu. Granulowanie zapobiega problemom związanym z wydmuchiwaniem hematytu z reaktora przed redukcją od magnetytu.

Korzystnie hematyt jest redukowany do magnetytu tlenkiem węgla i wodorem z przepływem gazów redukujących w kierunku przeciwnym do przepływu granulek hematytu, które są doprowadzane do reaktora naprzeciw płomienia palnika i które są ogrzewane do wyższych temperatur, gdy granulki przemieszczają się przez komorę reaktora, osiągając maksymalną temperaturę w pobliżu wylotu produktu. Warunki redukcyjne są korzystnie utrzymywane w cały reaktorze, np. przez wprowadzanie dodatkowego gazu redukującego do reaktora w pobliżu końca wylotu produktu.

Korzystnie, granulki magnetytowe są rozdrabniane przez proszkowanie lub ścieranie z przepłukiwaniem, aby uzyskać cząstki magnetytu o rozmiarze rzędu naturalnego rozmiaru ziarna magnetytu po redukcji. Jak się okazuje, korzystnymi rozkładami rozmiarów cząstek magnetytowych podanymi w punkcie B powyżej są rozmiary cząstek rozdrobnionych. Korzystne jest również usunięcie wszelkich rozpuszczalnych chlorków, zwłaszcza chlorków metali ziem alkalicznych, które nie są lotne, z magnetytu, przykładowo przez przemywanie przeciwprądowe lub przez przemywanie podczas ścierania z przepłukiwaniem.

Magnetyt wytwarzany na użytek realizacji sposobu według wynalazku ma kilka zalet, jeśli jest stosowany w związku ze wzbogacaniem drobnoziarnistego węgla. W szczególności magnetyt wytworzony według tego procesu można łatwiej odzyskiwać magnetycznie, przez co zmniejsza się koszt wzbogacania przez zmniejszenie strat magnetytu i ilości potrzebnego sprzętu do oddzielania magnetycznego. Ponadto, na skutek łatwego odzyskiwania magnetytu zmniejszają

172 524 się koszty eksploatacyjne, a przy tym cząstki magnetytu mają ponadto wąski rozkład wielkości (rozmiar większości cząstek jest bliski medialnemu rozmiarowi cząstek, a stosunkowo niewiele cząstek jest znacznie mniejszych lub większych niż średni rozmiar cząstek). Ten wąski rozkład wielkości cząstek daje w wyniku lepszą skuteczność rozdzielania w procesie wzbogacania z zastosowaniem gęstego czynnika.

Cząstki magnetyczne, korzystnie magnetytowe, są odzyskiwane oddzielnie z czystego węgla i z odpadu po wzbogacaniu. Korzystnie, w stosunku do oczyszczonych frakcji złożonych z cząstek o różnych zakresach rozmiarów stosuje się różne podejścia do odzyskiwania cząstek magnetycznych.

Podejście ociekowe po rozdzielaniu magnetycznym, stosuje się do odzyskiwanie cząstek magnetycznych z wody spływającej z frakcji zawierającej dużego rozmiaru cząstki węgla lub odpadu, takie jak frakcja zawierająca cząstki mniejsze niż około 0,4 mm do około 0,6 mm i większe niż około 0,085 mm do około 0,125 mm. Większość magnetytu odzyskuje się z tej frakcji zawierającej większe cząstki, gdy przepływa ona przez sita, korzystnie przez szereg przynajmniej dwóch sit, a najkorzystniej przez szereg trzech sit. Po odwodnieniu stosuje się płukanie czystą wodątechnologiczną, korzystnie w systemie przeciwprądowym, gdzie przepływ wody płuczącej skierowany jest przeciwnie do przepływu cząstek węgla lub odpadu. Korzystnie dodatkowy magnetyt i wilgoć usuwane są z węgla na końcowym sicie wibracyjnym, po czym następuje odzyskiwanie materiału magnetycznego z rozcieńczonego lub płukanego strumienia. Korzystne jest, że węgiel i odpad, z których usunięto ciecz, sąz powrotem zamieniane w zawiesinę przez dodanie wody i przekazywane na następne sito, gdzie większość wody przechodzi przez sito, zabierając większość magnetytu. Czynnik odprowadzany z pierwszego sita, zawierający magnetyt i wodę, może być zawracany do obiegu bezpośrednio do zbiornika gęstego czynnika lub wykorzystywany jako gęsty czynnik w oddzielaczach cyklonowych.

Odzyskiwanie przez podejście ociekowe cząstek magnetycznych mniejszych niż około 0,01 mm z frakcji węgla lub odpadu zawierającej mniejszego rozmiaru cząstki węgla lub odpadu, takiej jak frakcja zawierająca cząstki mniejsze niż około 0,085 mm do około 0,125 mm i większe niż około 0,01 mm do 0,02 mm, jest trudniejsze, ponieważ sita powodujące rozdzielanie w zależności od rozmiaru cząstek dla ilości przemysłowej w zakresie rozmiarów 0,01 mm do 0,07 mm nie są powszechnie dostępne.

Według przykładu realizacji przedmiotowego wynalazku cząstki magnetyczne, korzystnie cząstki magnetytowe, odzyskiwane sąz zawierającej cząstki o mniejszym rozmiarze frakcji odpadu i węgla w szeregu separatorów magnetycznych specjalnie dostosowanych do odzyskiwania bardzo drobnoziarnistego materiału magnetycznego. Ten schemat odzyskiwania nazywany jest trzystopniowym obwodem oczyszczania. Pierwszy stopień oczyszczania zawiera jeden lub więcej rozdzielaczy magnetycznych z mokrym bębnem, korzystnie szeregowo trzy oddzielacze z mokrym bębnem, posiadające magnesy o normalnej sile, takiejak magnesy z ferrytu barowego.

Strumień węgla lub odpadu jest początkowo kierowany poprzez separatory magnetyczne stanowiące pierwszy stopień oczyszczania. Węgiel lub odpad doprowadzany do pierwszego stopnia oczyszczania jest korzystnie rozcieńczany zawracanym do obiegu strumieniem cząstek niemagnetycznych z oddzielacza drugiego stopnia oczyszczania. Rozcieńczanie polepsza odzyskiwanie magnetytu z frakcji węgla lub odpadu zawierających cząstki o mniejszym rozmiarze.

Niemagnetyczna woda odpływająca z procesu odzyskiwania cząstek magnetycznych dla frakcji węgla lub odpadu zawierającej cząstki o większym rozmiarze zawiera jeszcze niewielkie ilości zarówno cząstek węgla jak i cząstek magnetycznych, które można usunąć przez połączenie tej wody odpływającej ze strumieniem technologicznym zawierającym cząstki o mniejszym rozmiarze przed odzyskiwaniem magnetycznym, korzystnie przed rozdzielaniem strumienia zawierającego mniejsze cząstki z zastosowaniem gęstego czynnika.

Koncentrat magnetyczny oddzielony przez magnesy pierwszego stopnia oczyszczania jest rozcieńczany wodą i przekazywany do drugiego stopnia oczyszczania, który składa się z oddzielaczy magnetycznych z mokrym bębnem, które zawierają typowe magnesy, takie jak magnesy z ferrytu barowego. Koncentrat magnetyczny oddzielony w drugim stopniu oczyszczania jest za22

172 524 wracany do obiegu dla wzbogacenia gęstego czynnika, który ma być stosowany w operacji rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika. Niemagnetyczna ciecz odpływająca z drugiego stopnia oczyszczania może być zawracana do obiegu jako woda służąca do rozcieńczania materiału doprowadzanego do pierwszego stopnia oczyszczania.

Wreszcie niemagnetyczna ciecz odpływająca z pierwszego i drugiego stopnia oczyszczania, zawierająca cząstki węgla lub odpadu i jeszcze zawierająca niewielkąilość cząstek magnetycznych jest podawana na trzeci stopień oczyszczania. Ten trzeci stopień oczyszczania zawiera oddzielacze magnetyczne z mokrym bębnem, zawierające magnesy silniejsze niż zastosowane w dwóch pierwszych stopniach oczyszczania. Korzystnie magnesy użyte w trzecim stopniu oczyszczania stanowią magnesy wykonane z lantanowców. Również korzystnie bęben oddzielacza trzeciego stopnia oczyszczania jest umieszczony tak, aby doprowadzać cząstki magnetyczne bliżej magnesu przez zwężenie szczeliny w oddzielaczu magnetycznym.

Proces odzyskiwania magnetytu na użytek realizacji sposobu wzbogacania węgla jest korzystny, ponieważ tam gdzie to możliwe zastosowano najtańszy sposób odzyskiwania, mianowicie odwadnianie i płukanie, podczas gdy droższy obwód trójstopniowego oczyszczania służy do odzyskiwania tylko najdrobniejszych cząstek magnetytu.

Figura 4 przedstawia układ odzyskiwania magnetytu po oddzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika frakcji węgla lub odpadu z cząstkami o większych rozmiarach. Przykładowo, za pomocątego układu można obrabiać frakcję węgla lub odpadu 0,5 mm x nr sita 150 (0,105 mm). Układ zawiera szereg sił płuczących, przy czym woda technologiczna przepływa pomiędzy sitami przeciwprądowo w stosunku do ruchu węgla lub odpadu. Jak pokazano na fig. 4 frakcja węgla lub odpadu z oddzielacza cyklonowego 200 z zastosowaniem gęstego czynnika doprowadzana jest do pierwszego sita 202, gdzie gęsty czynnik odpływa z węgla lub odpadu. Usunięty czynnik 204 powraca do zbiornika gęstego czynnika do ponownego użycia. Węgiel lub odpad 206 zaliczany do produktu górnego doprowadzany jest następnie do zbiornika 208, w którym ten węgiel lub odpad przetwarza się z powrotem w zawiesinę 210, pompowaną do pierwszego sita płuczącego 212, gdzie woda i cząstki magnetytowe 214 odpływają z węgla lub odpadu. Można również zastosować płukanie rozpyleniowe, by usuwać dodatkowy magnetyt. Odprowadzona woda i magnetyt 214 podawane są do oddzielacza magnetycznego 216 z mokrym bębnem, gdzie koncentrat magnetytu 218 jest odbierany i przekazywany do zbiornika czynnika o zwiększonej gęstości do powtórnego użycia. Oczyszczona ciecz odpływająca 220 z oddzielacza magnetycznego, która nadal zawiera pewną niewielką ilość magnetytu, może być mieszana z frakcjądoprowadzanego węgla zawierającą cząstki o mniejszych rozmiarach, takąjak przykładowo frakcja nr sita 150 (0,105mm) x 15 mikronów (0,015 mm), korzystnie podawana jest do zagęszczacza (nie pokazano) i następnie do rozdzielania tej frakcji z zastosowaniem gęstego czynnika. Pozostały magnetyt jest więc odzyskiwany z tej frakcji zawierającej cząstki o mniejszych rozmiarach.

Z pierwszego sita płuczącego 212 górny produkt węgla lub odpadu 222jest następnie z powrotem przetwarzany w zawiesinę za pomocą wody w zbiorniku 224, a uzyskana zawiesina 226 jest pompowana do drugiego sita płuczącego 228, gdzie woda i magnetyt 230 są odprowadzane z węgla lub odpadu. Odprowadzaną wodę i magnetyt 230 wykorzystuje się do wytwarzania z powrotem zawiesiny w pierwszym zbiorniku 208.

Z drugiego sita płuczącego 228 górny produkt węgla lub odpadu 232 podawany jest do zbiornika 234 i zamieniany jest z powrotem w zawiesinę za pomocą czystej wody technologicznej 236, a uzyskana zawiesina 238 jest następnie pompowana do trzeciego sita płuczącego 240, gdzie następuje odprowadzenie magnetytu i wody 242 do zbiornika 224 w charakterze cieczy służącej do ponownego tworzenia zawiesiny.

Z trzeciego sita płuczącego 240 górny produkt węgla lub odpadu 243 idzie na sito odwadniające 244, gdzie czystą wodę technologiczną 236 natryskuje się na sito, aby odłączyć i wypłukać resztę magnetytu. Woda płucząca zawierająca magnetyt 246 jest następnie wykorzystywana jako ciecz do tworzenia z powrotem zawiesiny w trzecim zbiorniku 235. Produkt 248 z węgla lub odpadu zabierany jest jako produkt górny z sita odwadniającego 244.

172 524

Na figurze 5 przedstawiono z kolei układ odzyskiwania magnetytu następującego po oddzielaniu przy użyciu gęstego czynnika frakcji węgla lub odpadu zawierających cząstki o mniejszych rozmiarach. Przykładowo, w układzie tym można obrabiać frakcję węgla lub odpadu numer sita 150 (0,105 mm) x 15 mikronów (0,015 mm). Jak pokazano na fig. 5 zawierający cząstki mniejszych rozmiarów węgiel lub odpad 300 z oddzielacza cyklonowego z zastosowaniem gęstego czynnika jest rozcieńczany wodą rozcieńczającą 302. Woda rozcieńczająca 302 może pochodzić z pewnej liczby źródeł, na przykład z niemagnetycznej cieczy odpływającej 306 z drugiego stopnia oczyszczania 308 przedmiotowego procesu lub też może być to świeża woda lub woda zawracana do obiegu (nie pokazano).

Rozcieńczony produkt górny oddzielacza cyklonowego z gęstym czynnikiem (węgiel) lub produkt dolny (odpad) 310 podawany jest na pierwszy stopień oczyszczania 312 i przechodzi przez trzy oddzielacze z mokrym bębnem 314,316,318. Korzystnie oddzielacze z mokrym bębnem mająmagnesy o normalnej sile, takie jak magnesy z ferrytu baru. Cząstki magnetyczne 320 są rozcieńczone wodą 322 i przekazywane do drugiego stopnia oczyszczania 308 do obróbki w oddzielaczu z mokrym bębnem 324. Oddzielacz z mokrym bębnem 324 zawiera korzystnie magnes o normalnej sile. Koncentrat magnetyczny 326 przesyłany jest do zbiornika koncentratu magnetycznego o zwiększonej gęstości, wyposażonego w pompę, gdzie może być zawracany do obiegu do użycia w późniejszych operacjach oddzielania z zastosowaniem gęstego czynnika. Jak już poprzednio podano niemagnetyczna ciecz 306 odpływająca z drugiego stopnia oczyszczania 308 może być wykorzystywanajako woda rozcieńczająca 302 dla produktu górnego (węgla) lub produktu dolnego (odpadu) 300 z oddzielacza cyklonowego z gęstym czynnikiem. Nadmiar niepotrzebny do rozcieńczania 322 może być wysyłany do trzeciego stopnia oczyszczania 334 wraz z niemagnetyczną cieczą 330 odpływającą z pierwszego stopnia oczyszczania 312. W trzecim stopniu oczyszczania 334 zastosowany jest oddzielacz z mokrym bębnem 338 z silnym magnesem, takimjak magnes z lantanowców, aby oddzielać pozostałe cząstki magnetyczne 340 od czystego węgla lub odpadu 342. Cząstki magnetyczne 340 z trzeciego stopnia oczyszczania 334 mogą być zawracane do obiegu 328 do użycia w operacjach oddzielania z zastosowaniem gęstego czynnika. Czysty węgiel lub odpad 342 można przesyłać do zagęszczacza 344.

W sposobie według wynalazku po odzyskaniu magnetytu z czystego produktu węglowego węgiel jest odwadniany przy użyciu konwencjonalnych metod, takich jak filtrowanie odśrodkowe lub podciśnieniowe. Odwadnianie jest korzystne przed spalaniem węgla, aby zmniejszyć zawartość wilgoci w węglu. Korzystnie, do zawiesiny węgla i wody przed odwadnianiem frakcji czystego węgla dodaje się włókna papierowe, korzystnie włókna gazetowe. Preferowany rozmiar cząstek węgla w tej frakcji jest mniejszy niż od około 0,085 do 0,125 mm, a większy niż od około 0,010 do 0,020 mm. Dodanie włókien papierowych daje w efekcie kilka ulepszeń procesu odwadniania, które w szczególności obejmują: (1) zwiększoną redukcję wilgotności podczas odwadniania, (2) lepszą wytrzymałość granulek węgla wytwarzanych przez zbrylanie ze spoiwem lub taką samą wytrzymałość granulek węgla przy mniejszej ilości spoiwa (3) lepszy zapłon węgla, (4) zwiększenie wartości opałowej oraz (5) korzyści dla środowiska wynikające z wykorzystania odpadów papierowych.

W sposobie według wynalazku czysty produkt węglowy, zwłaszcza frakcję zawierającą cząstki o niniejszych rozmiarach, poddaje się zbrylaniu przy użyciu odpowiednich technik zbrylania.

Na łącznie rozważanych fig. 1A i 1B został zilustrowany przebieg przykładowej pełnej realizacji sposobu według wynalazku. Doprowadzany surowiec węglowy 1 jest klasyfikowany w pierwszym zespole klasyfikującym 2 przez przesiewanie przez sita lub za pomocą innych odpowiednich metod. Cząstki nadwymiarowe 4, na przykład o rozmiarze większym niż 0,5 mm, sąnastępnie przekazywane do zespołu oddzielania 5 przy dużym ciężarze właściwym, który to zespół realizuje oddzielanie w zależności od gęstości przy zastosowaniu osadzarek, gęstego czynnika lub innymi odpowiednimi metodami. Opadające grawitacyjnie cząstki o wysokim ciężarze właściwym są z zespołu oddzielania 5 odprowadzane jako odpad 6. Produkt górny 7 przechodzi następnie do zespołu oddzielania 8 przy małej gęstości, gdzie następuje oddzielenie gęstego czynnika. Produkt górny wypływajako czysty produkt węglowy 9, ajeśli potrzeba dodawany jest

172 424 bardzo drobnoziarnisty magnetyt poprzez przewód 62. Produkt dolny z zespołu oddzielania 8 przy małym ciężarze właściwym stanowią frakcje pośrednie 10, które sąprzekazywane do zespołu rozdrabniania 11, gdzie te frakcje pośrednie są kruszone, mielone lub w inny sposób rozdrabniane, a rozdrobnione frakcje pośrednie 71 sąnastępnie łączone z doprowadzanym surowcem węglowym 1 w celu dalszego przetwarzania.

Magnetyt odzyskiwany jest dowolną metodą po oddzielaniu przy małym ciężarze właściwym, a odzyskany magnetyt i woda sąprzekazywane przewodem 12 do zagęszczacza 13, z którego woda jest odprowadzana przewodem 14. Zagęszczony magnetyt i pewna ilość wody podawane są następnie przewodem 15 do zbiornika 16 gęstego czynnika.

Produkt dolny 3 z pierwszego zespołu klasyfikowania 2 przekazywanyjest do drugiego zespołu klasyfikowania 18, gdzie cząstki są klasyfikowane przez przesiewanie przez sita lub innymi znanymi sposobami. Produkt dolny 20, na przykład cząstki minus nr sita 150 (0,0105 mm) przechodzą następnie do obwodu 21 sortującego oddzielacza cyklonowego, który jest przeznaczony do sortowania przy bardzo małym rozmiarze cząstek, na przykład przy 15 mikronach (0,015). Szlamy odbierane z produktem górnym 22 są odrzucane jako odpad. Do obwodu 21 sortującego oddzielacza cyklonowego, który pracuje z przepływem przeciwprądowym, doprowadzana jest przewodem 23 woda technologiczna 23. Produkt dolny 24 jest przesyłany do zagęszczacza 13, w którym ten produkt dolny jest zagęszczany wraz z magnetytem z zespołu oddzielania 8 przy małej gęstości. Zagęszczona zawiesina 15 przechodzi następnie do zbiornika 16 gęstego czynnika, gdzie dodawany jest według potrzeby bardzo drobnoziarnisty magnetyt 61. Zawiesina 17 ze zbiornika 16gęstego czynnika podawanajest do oddzielaczy cyklonowych 25 z gęstym czynnikiem w celu oddzielania z zastosowaniem gęstego czynnika. Produkt górny 26 zawierający czysty węgiel podawany jest następnie do zespołu 58 oddzielania magnetycznego, gdzie magnetytjest usuwany w oddzielaczach magnetycznych z mokrym bębnem w trójstopniowym układzie oczyszczania z magnesem z lantanowców umieszczonym w oddzielaczu trzeciego stopnia, aby wspomóc odzyskiwanie magnetytu. Czysty węgiel 64 podawany jest następnie do zespołu odwadniania 56, gdzie do węgla przed odwadnianiem odśrodkowym dodaje się włókna papierowe 66. Odwodniony węgiel 67 podawany jest następnie do zespołu zbrylania 68, gdzie węgiel jest granulowany przy użyciu spoiwa 69, jeśli trzeba. Jako produkt końcowy otrzymuje się granulki 70 czystego węgla. Produkt dolny 27 z oddzielaczy cyklonowych 25 z gęstym czynnikiem, zawierający odpad, podawany jest do zespołu oddzielania magnetycznego 28, który działa tak samo jak zespół oddzielania magnetycznego 58 opisany poprzednio dla produktu górnego. Pozbawiony magnetytu odpad 29, wychodzący z zespołu oddzielania magnetycznego 28, przeznaczony jest do odrzucenia.

Koncentraty magnetytu 30 i 59 z zespołów oddzielania magnetycznego 28 i 58 są łączone w przewodzie 60 i przekazywane do zbiornika 46 czynnika o podwyższonej gęstości. Czynnik 47 o podwyższonej gęstości z tego zbiornika podawany jest do zbiornika 31 gęstego czynnika. Czynnik 63 o zwiększonej gęstości jest również przekazywany do zespołu 8 oddzielania przy małym ciężarze właściwym oraz do zbiornika 16 gęstego czynnika według potrzeby.

Produkt górny 19 z drugiego zespołu klasyfikującego 18, na przykład cząstki 0,5 mm x numer sita 150 (0,105 mm), podawany jest do zbiornika 31 gęstego czynnika, gdzie dodawana jest woda technologiczna doprowadzana przewodem 72 i czynnik 47 o zwiększonej gęstości, aby osiągnąć właściwą gęstość zawiesiny. Magnetyt używany w zbiorniku 31 gęstego czynnika zawiera cząstki o bardzo małych rozmiarach, przy czym ponad 60 procent cząstek ma rozmiar od 10 mikronów do 2 mikronów.

Zawiesina 32 ze zbiornika 31 gęstego czynnika poda'^ί^mjjest do oddzielaczy cyklonowych 33 dla oddzielania z zastosowaniem gęstego czynnika. Produkt górny 34 jest najpierw odwadniany w zespole odwadniającym 36 na sicie, a następnie czysty węgiel 37, będący produktem górnym z sita, jest przepłukiwany w płuczce 39 przez sita z dodawaniem wody technologicznej poprzez przewód 40. Z płuczki 39 wychodzi zatem czysty produkt węglowy 41.

172 524

Woda płucząca, zawierająca cząstki magnetytu 42, jest następnie obrabiana w zespole oddzielania magnetycznego 43 zawierającym jeden lub kilka oddzielaczy magnetycznych z mokrym bębnem, gdzie magnetyt jest oddzielany od wody.

Magnetyt z produktu dolnego 35 z oddzielaczy cyklonowych 33 z zastosowaniem gęstego czynnika jest odzyskiwany podobnie jak w przypadku odzyskiwania magnetytu z produktu górnego 34, co opisano powyżej. Magnetyt i wodę poddaje się odwadnianiu w zespole odwadniającym 49, przy czym ciecz 55 z odwadniania jest łączona z cieczą z odwadniania produktu górnego 38, a następnie jest przesyłana do zbiornika 31 gęstego czynnika. Odpad 50 (produkt gómy) jest przepłukiwany 51 wodą technologiczną 52. Odpad 53 (produkt górny), wypływający z obwodu płukania, przeznaczony jest do odrzucenia. Woda płucząca zawierająca magnetyt jest przewodem 54 doprowadzana do zespołu 56 oddzielania magnetycznego, który zawiera jeden lub kilka oddzielaczy magnetycznych z mokrym bębnem. Woda z zespołów oddzielania magnetycznego przepływająca przewodami 58 i 45, która nadal zawiera niewielkie ilości magnetytu, podlega łączeniu w przewodzie 48 i przekazaniu do zagęszczacza 13, skąd magnetyt przepływa w sposób ciągły w procesie technologicznym opisanym powyżej i jest ostatecznie odzyskiwany.

Przykład I. Wytwarzanie magnetytu

Magnetyt na użytek realizacji sposobu wzbogacania węgla wytwarzano przez redukcję hematytu w reaktorach piecowych przy dwóch różnych temperaturach. Doprowadzany hematyt wytworzono uprzednio przez spiekanie rozpyleniowe chlorku żelaza w reakcji pirohydrolizy. Hematyt doprowadzany był do jednego końca pieca, a produkt magnetytowy odbierany był z przeciwnego końca pieca. Hematyt był podgrzewany w trakcie przechodzenia przez piec i osiągał maksymalną temperaturę przy końcu wylotowym. Do pieca wprowadzano albo wodór, albo gaz ziemny, aby zapewnić środowisko redukcyjne w piecu. Produkt magnetytowy rozdrabniano do naturalnego rozmiaru ziaren przez kruszenie i ścieranie z przepłukiwaniem, według potrzeby. Następnie zmierzono rozmiar cząstek.

Najpierw magnetyt wytwarzano przy maksymalnej temperaturze w reaktorze w przybliżeniu 750°C. Następnie magnetyt wytwarzano przy maksymalnej temperaturze w reaktorze w przybliżeniu 1000°C. Tabela 1 przedstawia porównanie analizy wielkości cząstek obu tych produktów magnetytowych. Magnetyt wytwarzany przy temperaturze w przybliżeniu 750°C oznaczono przez M1, a magnetyt wytwarzany przy temperaturze w przybliżeniu 1000°C oznaczono przez M2.

Niespodziewanie M2 ma znacznie węższy rozkład wielkości cząstek, gdzie w przybliżeniu 80 procent wagowych cząstek magnetytu ma rozmiar od około 2 mikronów do około 10 mikronów. Magnetyt Ml ma znacznie szerszy rozkład wielkości cząstek i tylko około 50 procent cząstek magnetytu ma rozmiar od 2 do 10 mikronów. Chociaż dokładna przyczyna takiej różnicy w rozkładzie wielkości cząstek nie jest całkowicie zrozumiała, to jednak przy braku chęci do ograniczania się jakąkolwiek teorią istnieje odczucie, że ograniczona rekrystalizacja magnetytu w reakcji przy 1000°C wystarczyła dla zwężenia rozkładu wielkości cząstek, ale rekrystalizacja ta nie przebiegała do takiego stopnia, by wystąpił nadmierny wzrost cząstek.

Względny brak cząstek większych niż 10 mikronów i cząstek mniejszych niż 2 mikrony w magnetycie M2 jest korzystny dla oddzielania cyklonowego z zastosowaniem gęstego czynnika, jak pokazano w przykładzie 4. Wąski rozkład wielkości cząstek magnetytu M2 jest również korzystny dla lepszego odzyskiwania magnetytu przez oddzielanie magnetyczne po oddzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika.

Na fig. 6 pokazano wykres reakcji magnetytu na różne natężenia pola magnetycznego. Wykres ten pokazuje ilość magnetytu odzyskanego w oddzielaczu z rurąDavisa w funkcji natężenia pola magnetycznego wyrażonego jako natężenia prądu płynącego przez uzwojenie elektromagnesu. Magnetyt M2 ma większą reakcję na słabsze pola magnetyczne i dlatego jest łatwiejszy do odzyskiwania w oddzielaczach magnetycznych po oddzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika.

172 524

Tabela 1

Rozkład wielkości cząstek magnetytu

Rozmiar	Procent wagowy	Mniej niż
	M1	M2
44,0 mikronów	99,9%	98,0
31,1	98,9	97,2
22,0	93,7	95,2
15,6	86,2	92,1
11,0	75,4	91,4
7,78	67,5	85,9
5,50	59,8	70,0
3,89	51,6	41,1
2,75	38,2	19,8
1,94	21,8	8,2
1,38	11,5	3,2
0,97	3,7	0,5

Przykład II. Wydajność sortującego oddzielacza cyklonowego

Próbki węgla minus numer sita 150 (0,105 mm) z pokładu Sewickley klasyfikowano w oddzielaczu cyklonowym przy różnych polach powierzchni przekroju wlotu. Próby przeprowadzono w oddzielaczu cyklonowym o średnicy ok. 25 cm. Ciśnienie wlotowe zmieniano tak, aby utrzymywać dla każdej próby w przybliżeniu takie same natężenia dopływu. Natężenia dopływu były w normalnym zakresie dla standardów konstrukcji przemysłowych dla określonej konstrukcji oddzielacza cyklonowego. Wpływ zwiększenia przyspieszenia na oddzielanie cząstek można było zatem ocenić w funkcji prędkości nie zwiększając objętościowego natężenia przepływu poza standardy konstrukcji przemysłowych dla określonego oddzielacza cyklonowego.

Badane pola powierzchni przekroju wlotu wynosiły 20 cm²,6,2 cm² 3,1 cm², przy prędkościach wynoszących odpowiednio około 5 m na sekundę, 17 m na sekundę i 32 m na sekundę.

Tabela 2 przedstawia rozmiar cząstek, z którym 50 procent cząstek o tym rozmiarze przechodzi do produktu górnego, a 50 procent przechodzi do produktu dolnego dla każdej próby. Te wyniki prób wykazują, że sortowanie przebiega przy mniejszym rozmiarze cząstek, gdy prędkość wlotowa rośnie przy stałym objętościowym natężeniu przepływu doprowadzania.

Tabela 2

Wydajność sortującego oddzielacza cyklonowego

Średnica oddzielacza cyklonowego	— Pole powierzchni przekroju wlotu	— Prędkość wlotowa	Rozmiar sortowania (punkt odcięcia 50 procent)
25 cm	7,8 cm	4,9 m na sekundę	31,8 mikrona
25 cm	2,4 cm	17,0 m na sekundę	11,3 mikrona
25 cm	1,2 cm	31,7 m na sekundę	5,5 mikrona

Przykład III. Przeprowadzono trzy próby, aby ocenić wpływ zmiany pola powierzchni przekroju wlotu i w konsekwencji prędkości wlotowej na oddzielanie w oddzielaczu cyklonowym z gęstym czynnikiem przy stałym w przybliżeniu wolumetrycznym natężeniu przepływu. Węgiel z pokładu Sewickley o rozmiarze cząstek numer sita 150(0,106 mm) x 15 mikronów (0,015 mm) rozdzielano w oddzielaczach cyklonowych o średnicy 25 cm. Ciśnienie wlotowe zmieniano tak, by utrzymywać w przybliżeniu jednakowe natężenia przepływu doprowadzania we wlocie w ramach standardów konstrukcji przemysłowych dla określonego oddzielacza cyklonowego dla wszystkich prób, tak że wpływ przyspieszenia na oddzielanie można było oceniać

172 524 jako funkcję prędkości wlotowej. Badane pola powierzchni przekroju wlotu wynosiły 7,8 cm, 2,4 cm, 1,2 cm, przy odpowiadaj ących prędkościach 6,3 cm na sekundę, 19 cm na sekundę i 38 cm na sekundę. Gęsty czynnik zawierał magnetyt M2 z tabeli 1 dla wszystkich prób.

Wyniki tych prób zilustrowano na fig. 7 i 8. Fig. 7 pokazuje, że ilość uzyskiwanego czysty produkt węglowy zwiększa się znacznie ze wzrostem prędkości wlotowej oddzielacza cyklonowego. Fig. 7 pokazuje również, że przy większych prędkościach odzyskuje się w czystym produkcie węglowym większy procent wartości opałowej doprowadzanego węgla. Fig. 8 pokazuje, że czysty produkt węglowy był dla wszystkich prób wysokiej jakości. Zwiększenie prędkości wlotowej przy utrzymaniu stałego objętościowego natężenia dopływu dało w wyniku znaczne zwiększenie otrzymywanego czystego węgla bez kompromisu, jeśli chodzi o jakość czystego produktu węglowego.

Inną próbę przeprowadzono przy polu powierzchni przekroju wlotu 1,2 cm2 i przy prędkości wlotowej 40,5 m na sekundę w odniesieniu do surowca węglowego numer sita 28 (0,596 mm) x numer sita 150 (0,105 mm).

Figura 9 pokazuje krzywą rozdziału dla tej próby i prawdopodobny błąd 0,032. Duże prędkości wlotu do oddzielaczy cyklonowych przy standardach konstrukcji przemysłowych dla wolumetrycznych natężeń dopływu dały w wyniku dobre oddzielanie węgla i materiału niewęglowego z doprowadzanego miału węglowego.

Przykład IV. Wpływ rodzajów magnetytu na rozdzielanie gęstego czynnika

Przeprowadzono dwie próby, aby ocenić skuteczność rozdzielania przy zastosowaniu dwóch różnych typów magnetytu M1 i M2. Rozkład wielkości cząstek magnetytów M1 i M2 podano w tabeli 1. Obie próby przeprowadzono w odniesieniu do węgla z pokładu Sewickley o rozmiarze cząstek numer sita 150 (0,105 mm) x 15 mikronów (0,015 mm). Obie próby przeprowadzono w oddzielaczach cyklonowych 25 cm z jednakowymi w przybliżeniu natężeniami dopływu.

Figury 10 i 11 podsumowują wyniki tych prób i przedstawiają lepszą skuteczność rozdzielania z magnetytem M2. Figura 10 przedstawia, że magnetyt M2 polepsza wydajność uzyskiwania czystego produktu węglowego i odzyskiwania wartości opałowej. Figura 11 pokazuje, że zastosowanie magnetytu M2 niespodziewanie polepszyło również jakość czystego produktu węglowego przez zmniejszenie zawartości popiołu i zawartości siarki oraz zwiększenie wartości opałowej czystego produktu węglowego. Magnetyt M2 wykazał lepszą skuteczność oddzielania, chociaż ma większy średni rozmiar cząstek niż magnetyt M1. Rozkład wielkości cząstek magnetytu, a nie tylko sama wielkość cząstek, ma wpływ zarówno na skuteczność oddzielania węgla, jak i na skuteczność odzyskiwania magnetytu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wzbogacania węgla, znamienny tym, że (a) dzieli się doprowadzany węgiel na dwie zasadnicze frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, (b) rozdziela się pierwszą z dwóch frakcji, zawierającą cząstki o większym rozmiarze, na trzy subfrakcje w zależności od gęstości, przy czym subfrakcja o najmniejszej gęstości zawiera głównie węgiel, subfrakcja o największej gęstości zawiera głównie materiał niewęglowy, zaś subfrakcja pośrednia zawiera kombinację węgla i materiału niewęglowego, (c) rozdrabnia się wymienioną pośrednią subfrakcję, (d) rozdziela się drugą z zasadniczych dwóch frakcji, zawierającą cząstki mniejsze, na przynajmniej trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, spośród których (e) odrzuca się pierwszą z tych frakcji, zawierającą najmniejsze cząstki, jako odpad, (f) przeprowadza się obrabianie pozostałych dwóch frakcji w zespołach rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika, gdzie ten czynnik gęsty zawiera ciecz i zawieszone w niej cząstki magnetyczne, aby rozdzielać każdą frakcję na produkt górny zawierający czysty węgiel i produkt dolny zawierający odpady, po czym (g) odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnegojak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika drugiej z wymienionych trzech frakcji, zawierającej większe cząstki, przez suszenie i następnie płukanie wodą na sicie, przy czym cząstki magnetyczne odbiera się ze spływającej wody przez oddzielanie magnetyczne, a w końcu (h) odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnegojak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika trzeciej z wymienionych frakcji, zawierającej mniejsze cząstki przez oddzielanie magnetyczne.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie (b) rozdzielania powoduje się uzyskanie subfrakcji o najmniejszej gęstości zawierającej przynajmniej 85% wagowych węgla
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadzany węgiel dzieli się na wymienione frakcje w etapie (a), przy czym pierwsza frakcja zawiera cząstki większe lub równe z góry założonym, a druga frakcja zawiera cząstki o mniejszej od z góry założonych, przy czym założona wielkość cząstek wynosi od 0,25 mm do 1 mm.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że subfrakcja o najmniejszej gęstości z etapu (b) zawiera produkt górny z rozdzielania w zależności od gęstości, które to rozdzielanie przeprowadza się przy ciężarze właściwym od 1,2 do 1,4,
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że subfrakcja o największej gęstości z etapu (b) zawiera produkt dolny z rozdzielania w zależności od gęstości, przy czym rozdzielanie przeprowadza się przy ciężarze właściwym wynoszącym przynajmniej 0,5 jednostki ciężaru właściwego powyżej ciężaru właściwego obrabianego węgla.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako pierwszą frakcję z etapu (d) odrzucaną w etapie (e), stosuje się produkt górny z sortującego oddzielacza cyklonowego, a dostarczanie pierwszej frakcji poprzez otwór wlotowy, przez który cząstki wchodzą do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, przeprowadza się ze średnią prędkością wynoszącą przynajmniej 18 m/s.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drugą frakcję z etapu (a), zawierającą mniejsze cząstki, dzieli się na trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, przy czym pierwsza z tych trzech frakcji ma maksymalny rozmiar cząstek od 0,4 mm do 0,6 mm, a minimalny rozmiar cząstek od 0,085 mm do 0,125 mm, druga z frakcji ma maksymalny rozmiar cząstek od około 0,085 mm do 0,125 mm, a minimalny rozmiar cząstek od 0,01 mm do 0,025 mm, natomiast trzecia z wymienionych frakcji ma maksymalny rozmiar cząstek od 0,01 mm do 0,025 mm.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zespoły rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika w etapie (f) zawierające oddzielacze cyklonowe z zastosowaniem gęstego czynnika, przy czym doprowadzanie materiału przepływającego poprzez otwór wlotowy,

172 524 przez który cząstki dostają się do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, przeprowadza się ze średnią prędkością wynoszącą przynajmniej 18 m/s.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się przynajmniej około 75% wagowych cząstek magnetytu mających rozmiar od 2 mikronów do 10 mikronów.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się cząstki magnetytowe wytwarzane przez redukcję hematytu, podczas której hematyt poddaje się działaniu maksymalnej temperatury w zakresie 900°C do 1000°C.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że trzeciąfrakcję z etapu (d), która jest obrabiana w etapie (h) jako produkt górny w celu wytworzenia czystego produktu węglowego, poddaje się odwadnianiu przez oddzielanie odśrodkowe, a do tego czystego produktu węglowego przed odwadnianiem dodaje się włókna papieru.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że trzeciąfrakcję z etapu (d), która jest obrabiana w etapie (h) jako produkt górny w celu wytworzenia czystego produktu węglowego, poddaje się zbrylaniu, a do tego czystego produktu węglowego przed zbrylaniem dodaje się włókna papieru.
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako zespoły rozdzielania z zastosowaniem czynnika gęstego w etapie (f) stosuje się rozdzielacze cyklonowe z gęstym czynnikiem, za pomocąktórych oddziela się frakcje doprowadzanego węgla zawierające cząstki mniejsze niż od około 0,4 mm do 0,6 mm, a większe niż od 0,085 mm do 0,125 mm z tolerancjąmniejsząniż 0,05.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się dalsze wzbogacanie pozostałych cząstek węgła, by oddzielić węgiel od materiału niewęglowego, przy czym dobiera się średnią prędkość węgla doprowadzanego poprzez dysze wlotową, przez którą cząstki dostająsię do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynoszącą przynajmniej 18 m/s.
15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dzieli się frakcje większych cząstek z etapu (a) na trzy subfrakcje w zależności od gęstości, gdzie najmniej gęsta subfrakcja zawiera zasadniczo czysty węgiel, najbardziej gęsta subfrakcja zawiera zasadniczo materiał niewęglowy, a subfrakcja pośrednia zawiera kombinację węgla i materiału niewęglowego oraz (c) rozdrabnia się frakcję pośrednią z etapu (b) w celu dalszej obróbki wraz z frakcją mniejszych cząstek z etapu (a).
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że najmniej gęstą subfrakcję z etapu (b) uzyskuje się z rozdzielania w zależności od gęstości, gdzie gęstość rozdzielania wynosi 0,1 jednostki ciężaru właściwego węgla.
17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że najmniej gęstą subfrakcję z etapu (b) uzyskuj e się z rozdzielania w zależności od gęstości, gdzie gęstość rozdzielaniajest przy ciężarze właściwym od 1,2 do 1,4.
18. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że rozdzielanie z zastosowaniem gęstego czynnika w etapie (b) przeprowadza się w oddzielaczach cyklonowych z gęstym czynnikiem.
19. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że najmniej gęsta subfrakcja w etapie (b) zawiera przynajmniej 85% wagowych węgla.
20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się przynajmniej 60% wagowych wymienionych cząstek magnetytowych mających rozmiar od 2 mikronów do 10 mikronów, przy czym odzyskuje się gęsty czynnik z zespołu odzyskiwania cząstek magnetycznych zawierającego separatory magnetyczne.
21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że cząstki magnetyczne zawierają magnetyt, a przynajmniej 75% wagowych tych cząstek magnetycznych ma rozmiar od 2 mikronów do 10 mikronów.
22. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się średnią prędkość wejściową doprowadzania do komory zasilania oddzielacza cyklonowego wynoszącąprzynajmniej 27 m/s.
23. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie (d) stosuje się wiele sortujących oddzielaczy cyklonowych połączonych szeregowo oraz doprowadza się do sortujących oddzielaczy cyklonowych produkt górny z bezpośrednio następnego sortującego oddzielacza cyklonowego i produkt dolny z bezpośrednio poprzedniego oddzielacza cyklonowego, gdzie produkt górny z pierwszego sortującego oddzielacza cyklonowego w szeregu i produkt dolny z ostatnie4

172 524 go sortującego oddzielacza cyklonowego w szeregu stanowią strumienie produktów rozdzielonych, przy czym węgiel, poddawany rozdzielaniu, zawiera cząstki o rozmiarze mniejszym niż 0,5 mm.
24. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się średniąprędkość doprowadzania poprzez dyszę wlotową, przez którą cząstki wchodzą do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynosząca przynajmniej około 9 m/s.
25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że stosuje się gęsty czynnik zawierający wodę i magnetyt, zaś średniąprędkość doprowadzania poprzez wymienioną dyszę wejściową, przez którą doprowadzane cząstki wchodzą do wymienionej komory zasilania oddzielacza cyklonowego, dobiera się w zakresie powyżej 18 m/s.
26. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że stosuje się oddzielacze cyklonowe z zastosowaniem gęstego czynnika do oddzielania frakcji doprowadzanego węgla zawierającej cząstki o rozmiarze mniejszym niż od 0,4 mm do 0,6 mm i o rozmiarze większym niż od 0,085 mm do 0,125 mm z prawdopodobnym błędem mniejszym niż 0,035.
27. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tworzy się zawiesiną wodną zawierającą cząstki w stanie stałym, które mają być sortowane, oraz doprowadza się tę zawiesinę do sortującego oddzielacza cyklonowego, w którym stosuje się średniąprędkość doprowadzania poprzez dyszę wlotową, przez którą zawiesina dostaje się do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynoszącą przynajmniej 18 m/s.
28. Sposób wzbogacania węgla, znamienny tym, że (a) dzieli się doprowadzany węgiel na co najmniej trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, (b) odrzuca się pierwsząz wymienionych frakcji z etapu (a) jako odpad, gdzie ta pierwsza frakcja zawiera cząstki o najmniejszym rozmiarze, (c) oddzielnie obrabia się pozostałe frakcje z etapu (a) w zespołach rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika, który zawiera ciecz i cząstki magnetyczne, aby rozdzielić każdą frakcję na produkt górny zawierający czysty węgiel i produkt dolny stanowiący odpad, (d) oddzielnie odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika drugiej frakcji otrzymanej z etapu (a), która zawiera większe cząstki obrabiane w etapie (c), przez odwodnienie i następnie płukanie wodąna sicie, po czym oddziela się cząstki magnetyczne gęstego czynnika z płuczącej wody przez oddzielanie magnetyczne oraz (e) oddzielnie odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika trzeciej frakcji z etapu (a), która zawiera mniejsze cząstki obrabiane w etapie (c), przez oddzielanie magnetyczne.
29. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że pierwsza frakcja z etapu (a), która jest odrzucana w etapie (b), stanowi produkt górny z sortującego oddzielacza cyklonowego, przy czym stosuje się średnią prędkość doprowadzania pierwszej frakcji poprzez otwór wlotowy, przez który cząstki te wchodzą do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynoszącą przynajmniej 18 m/s.
30. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że pierwsza frakcja z etapu (a), która jest odrzucana w etapie (b), stanowi produkt górny z sortującego oddzielacza cyklonowego, a cząstki stanowiące wymienioną pierwszą frakcję segreguje się w sortującym oddzielaczu cyklonowym w zależności od prędkości sedymentacji cząstek.
31. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że doprowadzany węgiel dzieli się na trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, przy czym pierwsza frakcja ma maksymalny rozmiar cząstek 0,4 mm do 0,6 mm, a minimalny rozmiar cząstek od 0,085 mm do 0,125 mm, druga frakcja ma maksymalny rozmiar cząstek od 0,085 mm do 0,125 mm, a minimalny rozmiar cząstek od 0,01 mm do 0,025 mm, zaś trzecia frakcja ma maksymalny rozmiar cząstek od 0,01 mm do 0,025 mm.
32. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że jako zespoły rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika w etapie (c) stosuje się oddzielacze cyklonowe z gęstym czynnikiem, przy czym stosuje się średniąprędkość doprowadzania poprzez otwór wlotowy, przez który cząstki dostają się do komory zasilania oddzielacza cyklonowego, wynoszącą przynajmniej 18 m/s.

172 524
33. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że czynnik gęsty w etapie (c) zawiera wodę i cząstki magnetytu, a wymienione cząstki magnetytowe wytwarza się przez redukcję hematytu, podczas której hematytjest poddawany działaniu maksymalnej temperatury w zakresie od 900°C do 1000°C.
34. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że czynnik gęsty w etapie (c) zawiera wodę i cząstki magnetytu, a wymienione cząstki magnetytowe wytwarza się przez redukcję hematytu, podczas której wzrost wytwarzanych kryształów magnetytu ogranicza się tak, że przynajmniej 75% wytwarzanych cząstek magnetytu ma rozmiar w zakresie od 2 mikronów do 10 mikronów.
35. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że wymieniony gęsty czynnik zawiera wodę i cząstki magnetytu, a cząstki magnetytowe wytwarza się przez redukcję hematytu, podczas której wzrost kryształów wytwarzanego magnetytu ogranicza się tak, że przynajmniej 60% wytwarzanych cząstek magnetytu ma rozmiar w zakresie od 2 mikronów do 10 mikronów.
36. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że wymieniony gęsty czynnik zawiera wodę i cząstki magnetytu, a cząstki magnetytowe wytwarza się przez spiekanie rozpyleniowe wodnego roztworu chlorku żelaza, podczas której wzrost kryształów wytwarzanego magnetytu ogranicza się tak, że przynajmniej 60% wagowych wytwarzanych cząstek magnetytu ma rozmiar w zakresie od 2 mikronów do 10 mikronów.
37. Sposób wzbogacania węgla, znamienny tym, że (a) dzieli się doprowadzany węgiel na dwie zasadnicze frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, (b) rozdziela się pierwszą z dwóch frakcji, zawierającą cząstki o większym rozmiarze, na trzy subfrakcje w zależności od gęstości, przy czym subfrakcja o najmniejszej gęstości zawiera głównie węgiel, subfrakcja o największej gęstości zawiera głównie materiał niewęglowy, zaś subfrakcja pośrednia zawiera kombinację węgla i materiału niewęglowego, (c) rozdrabnia się wymienioną subfrakcję pośrednią, (d) rozdziela się drugąz zasadniczych dwóch frakcji, zawierającą cząstki mniejsze, na dwie kolejne frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, (e) rozdziela się pierwszą z tych dwóch ostatnich frakcji, zawierającą cząstki o większym rozmiarze, na trzy kolejne subfrakcje w zależności od gęstości, przy czym subfrakcja o najmniejszej gęstości zawiera głównie węgiel, subfrakcja o największej gęstości zawiera głównie materiał niewęglowy, zaś subfrakcja pośrednia zawiera kombinację węgla i materiału niewęglowego, (f) rozdrabnia się tę ostatnią subfrakcję pośrednią, (g) rozdziela się drugąz dwóch frakcji otrzymanych w etapie (d), zawierającą cząstki mniejsze, na trzy frakcje w zależności od rozmiaru cząstek, z których (h) odrzuca się frakcję zawierającą najmniejsze cząstki, jako odpad, oraz (i) przeprowadza się obrabianie pozostałych dwóch frakcji w zespołach rozdzielania z zastosowaniem gęstego czynnika, gdzie ten czynnik gęsty zawiera ciecz i zawieszone w niej cząstki magnetyczne, aby rozdzielać każdą frakcję na produkt górny zawierający czysty węgiel i produkt dolny zawierający odpady, (j) odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika drugiej z wymienionych trzech frakcji, zawierającej większe cząstki, przez suszenie i następnie płukanie wodą na sicie, przy czym cząstki magnetyczne odbiera się ze spływającej wody przez oddzielanie magnetyczne, a w końcu (k) odbiera się cząstki magnetyczne zarówno z produktu górnego jak i z produktu dolnego po rozdzielaniu z zastosowaniem gęstego czynnika trzeciej z wymienionych frakcji, zawierającej mniejsze cząstki przez oddzielanie magnetyczne.

Wynalazek dotyczy sposobu wzbogacania węgla, w szczególności przez oddzielanie z cząstek miału węglowego odpadów, takich jak minerały zawierające siarkę.

Węgiel jest szeroko stosowanym, ale ograniczonym paliwem do wytwarzania energii elektrycznej . Jednakże podczas spalania węgiel może emitować znaczne ilości zanieczyszczeń, które stanowią problemy dla środowiska.