PL226953B1

PL226953B1 - Method for preparation of fuel granulate using waste after extraction

Info

Publication number: PL226953B1
Application number: PL396624A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Szymkiewicz; Jan Józef Hycnar; Tomasz Marcin Józefiak; Andrzej Fraś; Andrzej Fras; Rafał Przystaś; Rafał Przystas; Ireneusz Baic
Original assignee: Inst Mech Budownictwa I Górnictwa Skalnego; Południowy Koncern Węglowy Spółka Akcyjna
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2017-10-31
Also published as: PL396624A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania granulatu opałowego z wykorzystaniem odpadów powydobywczych z zakładów górniczych, znajdującego zastosowanie jako paliwo w kotłach ze złożem fluidalnym i/lub jako paliwo ekologiczne w elektrociepłowniach.The subject of the invention is a method of obtaining fuel pellets with the use of post-mining waste from mining plants, used as fuel in fluidized bed boilers and / or as an ecological fuel in heat and power plants.

Większość powstających drobnoziarnistych odpadów w zakładach wydobywczych i wzbogacania węgla takich jak muły węglowe, odpady poflotacyjne, osady z chodników wodnych itp., nie znajduje zastosowania miedzy innymi ze względu na ich konsystencję. Obecność substancji iłowych i wysokie rozdrobnienie zawartego węgla powodują, że drobnoziarniste odpady węglowe, nazywane dalej mułami, zawierają stosunkowo duże ilości wody. Przykładowo muły z bieżącej produkcji zawierają powyżej 30% wody i posiadają konsystencję ciastowatą (mazistą), co stwarza olbrzymie problemy z ich składowaniem, dozowaniem i stosowaniem w energetyce i innych technologiach. Nie zagospodarowane muły, pozostawione w osadnikach i na składowiskach odpadów, zwałowiskach węgla i w bunkrach węglowych, silnie ujemnie oddziaływają na środowisko oraz oblepiają urządzenia technologiczne i transportowe, ograniczając ich wydajność i niezawodność. W zależności od warunków atmosferycznych muły pylą i zanieczyszczają nie tylko powietrze ale także zanieczyszczają wody i gleby, pod wpływem deszczy są wymywane i zanieczyszczają środowiska oraz ulegają dodatkowemu nawodnieniu i upłynnianiu, to jest następuje obniżenie ich wartości energetycznej oraz pogorszenie właściwości geostatycznych, a w okresie zimy ulegają zlodowaceniu, praktycznie uniemożliwiając ich bezpośrednie stosowanie.Most of the fine-grained waste generated in coal mining and enrichment plants, such as coal sludge, post-flotation tailings, sludge from waterways, etc., is not applicable, among others, due to its consistency. Due to the presence of clay substances and the high fragmentation of the carbon content, fine-grained coal waste, hereinafter referred to as sludge, contains relatively large amounts of water. For example, sludges from current production contain over 30% of water and have a pasty (pasty) consistency, which creates enormous problems with their storage, dosing and use in energy and other technologies. Undeveloped sludge, left in settling tanks and in landfills, coal dumps and coal bunkers, has a strong negative impact on the environment and sticks to technological and transport devices, limiting their efficiency and reliability. Depending on the weather conditions, sludges dusty and pollute not only the air, but also contaminate water and soil, wash away under the influence of rains and pollute the environment, and undergo additional irrigation and liquefaction, i.e. their energy value decreases and geostatic properties deteriorate, and in winter they undergo glaciation, making them practically impossible to apply directly.

Dla wyeliminowanie niektórych wymienionych ujemnych cech mułów węglowych i dla umożliwienie ich wykorzystanie niejednokrotnie, muły wydobywane z osadników są poddawane grawitacyjnemu odwodnieniu poprzez kilkutygodniowe sezonowanie w środowisku do częściowego odwodnienia, a następnie granulowane ze spoiwami w granulatorach talerzowych lub/i bębnowych.In order to eliminate some of the above-mentioned negative features of coal sludges and to enable their use many times, the sludge extracted from the settling tanks is subjected to gravity dewatering by seasoning in an environment for partial drainage for several weeks, and then granulated with binders in disc and / or drum granulator.

W niektórych przypadkach muły są granulowane w typowych betoniarniach, gdzie muły załadowane ze spoiwem podlegają okresowemu granulowaniu w cyklu: załadunek, mieszanie ze spoiwem, rozładunek i powtarzanie tego cyklu.In some cases, the sludge is granulated in typical concrete plants, where the silts loaded with binder are subject to periodic granulation in the cycle of loading, mixing with binder, unloading and repeating this cycle.

Zgodny z wynalazkiem sposób otrzymywania granulatu opałowego z wykorzystaniem odpadów powydobywczych z zakładów górniczych polega na tym, że odpady drobnoziarniste takie jak muły węglowe, odpady poflotacyjne i/lub osady z chodników wodnych stanowiące bezużyteczny odpad, mający najczęściej konsystencję placków mułowych, poddaje się granulacji w mieszalniku homogenizującym ciągłego działania. W pierwszym etapie rozluźnia się strukturę placków mułowych, po czym materiał o rozluźnionej strukturze kieruje się do mieszalnika intensywnego mieszania, w którym miesza się go ze spoiwem, korzystnie w postaci 4% wapna palonego w postaci pylistej lub z dodatkiem popiołów dennych w ilości 6% popiołów w stosunku do masy materiału odpadowego.The inventive method for obtaining fuel pellets with the use of post-mining waste from mining plants consists in granulating fine-grained waste such as coal sludge, flotation waste and / or sediment from water galleries constituting useless waste, most often having the consistency of sludge cakes, is subjected to granulation in a mixer continuous operation homogenizing. In the first stage, the structure of the mud cakes is loosened, after which the material with the loosened structure is directed to the intensive mixing mixer, where it is mixed with the binder, preferably in the form of 4% quick lime in the form of dust or with the addition of bottom ash in the amount of 6% ashes. in relation to the weight of the waste material.

W przypadku mieszaniny mułu węglowego z koncentratem flotacyjnym, do takiego składu dozuje się podczas jego mieszania w mieszalniku homogenizującym 6% wapna palonego w postaci pylistej lub wysoko wapniowe popioły fluidalne w ilości 9% w stosunku do masy mieszaniny. W wyniku intensywnego, ciągłego mieszania oraz zachodzących procesów adhezji ziaren i reakcji wapna z wodą z bezpostaciowej formy mułu tworzy się granulat, który może być stosowany jako dodatek do miału węglowego przeznaczonego do spalania w kotłach o złożu fluidalnym lub jako samodzielne paliwo do kotłów ze złożem fluidalnym i/lub w elektrociepłowniach.In the case of a mixture of coal sludge with a flotation concentrate, 6% of powdered quicklime or 9% of the mass of the mixture is dosed during its mixing in a homogenizing mixer. As a result of intensive, continuous mixing and the processes of grain adhesion and the reaction of lime with water, granules are formed from the amorphous form of silt, which can be used as an additive to coal dust intended for combustion in fluidized bed boilers or as an independent fuel for fluidized bed boilers. and / or in combined heat and power plants.

W jeszcze innym przykładzie realizacji wynalazku z pozyskiwanych z osadników mułów węglowych usuwa się ziarna o granulacji powyżej 20 mm, i taki substrat poddaje się napowietrzeniu i grawitacyjnemu odwodnieniu, po czym granuluje się go z 30% dodatkiem trocin i 6% dodatkiem wapna palonego jako spoiwa, z którego 2/3 dozuje się do mieszaniny przed mieszalnikiem, a 1/3 podaje się bezpośrednio do mieszalnika. Następnie granulat poddaje się sezonowaniu przez okres minimum 14 dni, do uzyskania 80% ostatecznej wytrzymałości mechanicznej.In yet another embodiment of the invention, grains with a granulation size greater than 20 mm are removed from the coal sludge obtained from the sedimentation tanks, and such a substrate is subjected to aeration and gravity drainage, and then it is granulated with 30% sawdust and 6% burnt lime as a binder, 2/3 of which is dosed to the mixture before the mixer, and 1/3 is fed directly to the mixer. Then the granulate is seasoned for a minimum period of 14 days, until it reaches 80% of its final mechanical strength.

Tak otrzymany granulat stanowi paliwo ekologiczne dla elektrociepłowni.The granulate obtained in this way is an ecological fuel for heat and power plants.

Ujawniony proces technologiczny, będący procesem ciągłego działania w celu uszlachetniania, zestalania i granulowania mułów węglowych eliminuje niedostatki uprzednio stosowanych technologii przeróbki mułów węglowych oraz zwiększa możliwość ich racjonalnego zagospodarowania.The disclosed technological process, which is a continuous process for refining, solidifying and granulating coal sludge, eliminates the shortcomings of previously used technologies for processing coal sludges and increases the possibility of their rational management.

Otrzymywany granulat mułowy jest odporny na oddziaływanie środowiska atmosferycznego, w postaci słońca, opadów i ujemnych temperatur, przy tym spełnia wymogi transportu i procesów technologicznych. Ujawniona technologia pozwala także na uszlachetnianie mułów poprzez dodawanie do nich składników o wyższej kaloryczności, przykładowo biomasy i/lub komponentów o podobPL 226 953 B1 nych właściwościach. Dodatkową zaletą opisanej technologii jest możliwość przeróbki mułów z bieżącej ich produkcji, np. odwadnianych na filtrach, jak również zdeponowanych w osadnikach i na zwałach.The obtained sludge granulate is resistant to the effects of the weather, such as sun, precipitation and negative temperatures, and meets the requirements of transport and technological processes. The disclosed technology also allows the sludge to be refined by adding to it components with higher calorific value, for example biomass and / or components with similar properties. An additional advantage of the described technology is the possibility of processing sludges from their current production, e.g. drained on filters, as well as deposited in settling tanks and on dumps.

Przedmiot wynalazku objaśniono w poniższych przykładach wykonania.The subject matter of the invention is explained in the following examples.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Muł węglowy z pras filtracyjnych w formie placków, o zawartości wody 38% poddano granulowaniu w poziomym mieszalniku homogenizującym ciągłego działania. W tym celu placki mułu na przesypach pomiędzy przenośnikami taśmowymi zostały rozdrobnione za pomocą obracającego się wałka z osadzonymi prętami. Muł o rozluźnionej strukturze skierowano do mieszalnika intensywnego mieszania, dodając do niego wcześniej 4% pylistego wapna palonego. W wyniku mieszania oraz zachodzących procesów adhezji ziaren i reakcji wapna z wodą tworzy się z bezpostaciowej formy mułu granulat. Otrzymany granulat częściowo przekazano do elektrowni, gdzie został z pozytywnym wynikiem spalony z miałem w kotle pyłowym. Pozostałą ilość granulatu mułowego pozostawiono na wolnostojącym zwałowisku, na dłuższy okres kilku miesięcy, do oceny trwałości granulatu na działanie słońca, deszcze i ujemnych temperatur. Użytkownicy pozytywnie ocenili odporność granulowanych mułów na warunki atmosferyczne, długotrwałe składowanie i warunki ich transportu.The coal mud from the filter presses in the form of cakes, with a water content of 38%, was granulated in a horizontal, continuous homogenizing mixer. For this purpose, the sludge cakes at the transfer points between the belt conveyors were crushed by a rotating roller with embedded bars. The loosely structured mud was directed to the vigorous mixing mixer, previously adding 4% of quicklime dust to it. As a result of mixing and the processes of grain adhesion and the reaction of lime with water, granules are formed from the amorphous form of mud. The obtained granulate was partially transferred to the power plant, where it was successfully burned with dust in a pulverized coal boiler. The remaining amount of silt granulate was left in a free-standing dump for a longer period of several months to evaluate the durability of the granulate to sun, rain and negative temperatures. Users positively assessed the resistance of granulated mud to weather conditions, long-term storage and transport conditions.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Opisaną próbę nr 1 powtórzono zastępując 4% wapna palonego popiołem dennym w ilości 6%. Otrzymany granulat był bezpośrednio dozowany do miału węglowego transportowanego przenośnikiem taśmowym do wagonów.The described test no. 1 was repeated, replacing 4% of burnt lime with bottom ash in the amount of 6%. The obtained granulate was directly dosed into the pulverized coal transported by a belt conveyor to the wagons.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Dla spełnienia wymagań odbiorcy dostawy granulatu o podwyższonej wartości opałowej do mułów o wartości opałowej 9,5 MJ/kg dodawano 45% koncentratu flotacyjnego o wartości opałowej 24 MJ/kg, uzyskując granulat o wartości opałowej 17 MJ/kg. Zgodnie z opracowaną technologią placki mułu węglowego wraz z flotokoncentratem podawano do rozdrabniacza, w którym placki mułu podlegały nie tylko rozdrobnieniu ale także mieszaniu z flotokoncentratem. Następnie do wytworzonej mieszaniny, transportowanej do mieszalnika dozowano spoiwo; w zależności od wymogów odbiorcy podawano 6% wapna palonego lub 9% wysokowapniowych popiołów fluidalnych. Otrzymywany granulat uzyskał maksymalną wytrzymałość mechaniczną po 14 dniach. Tak otrzymany granulat jest przeznaczony miedzy innymi jako samodzielne paliwo do kotłów fluidalnych.In order to meet the requirements of the recipient of the supply of pellets with increased calorific value, 45% flotation concentrate with a calorific value of 24 MJ / kg was added to sludges with a calorific value of 9.5 MJ / kg, obtaining pellets with a calorific value of 17 MJ / kg. In accordance with the developed technology, the coal sludge cakes with the flotoconcentrate were fed to a crusher, in which the mud cakes were not only crushed but also mixed with the flotoconcentrate. Then, the binder was dosed into the mixture, which was transported to the mixer; depending on the recipient's requirements, 6% of burnt lime or 9% of high-calcium fluidized ashes were given. The obtained granulate obtained its maximum mechanical strength after 14 days. The granulate obtained in this way is intended, inter alia, as an independent fuel for fluidized bed boilers.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Muły węglowe wydobywane z osadników, po napowietrzeniu i grawitacyjnym odwodnieniu, granulowano z dodatkiem podsuszonych trocin i spoiwa w dwuwałowym mieszalniku łopatkowym. Z mułu węglowego odsiano zanieczyszczenia o wielkości ziarna powyżej 20 mm, podziarno podawane taśmociągiem mieszano z 30% trocin i następnie przed mieszalnikiem dozowano 4% wapna palonego, by pozostałą ilość 2% spoiwa dodawać bezpośrednio do mieszalnika. Otrzymany granulat po 2 tygodniach sezonowania uzyskał ok. 80% ostatecznej wytrzymałości mechanicznej i został dostarczony do elektrociepłowni do spalenia jako paliwo ekologiczne.Coal sludge extracted from the settling tanks, after aeration and gravity drainage, was granulated with the addition of dried sawdust and a binder in a two-shaft blade mixer. From the coal sludge, impurities with a grain size greater than 20 mm were screened, the sub-grains fed by a conveyor were mixed with 30% of sawdust and then 4% of quick lime was dosed in front of the mixer, so that the remaining 2% of the binder was added directly to the mixer. The obtained granulate after 2 weeks of seasoning obtained about 80% of its final mechanical strength and was delivered to the combined heat and power plant for combustion as ecological fuel.

Claims

Patent claims

1. The method of obtaining fuel pellets with the use of pre-dewatered post-mining waste from mining plants, using the addition of burnt lime in the amount of 4% in relation to the weight of the product and 6% of bottom ash, in which the waste containing hydrated coal sludge is mixed and granulated, characterized by in the fact that fine-grained waste in the form of coal sludge, flotation waste and / or sediment from water pavements with the consistency of mud cakes is granulated in a continuous homogenizing mixer, where in the first stage the structure of the sludge is loosened, and then the material with a loosened structure is directed to the intensive mixing mixer, in which it is mixed with the binder, which is quicklime in the powdery form and / or with the addition of bottom ash, while in the case of a mixture of coal sludge with flotation concentrate, this composition is dosed during its mixing in a homogenizing mixer 6% quicklime it in the form of a dusty or high-calcium fluidized ash in the amount of 9% in relation to the mass of the mixture.

2. The method according to p. 1, characterized in that grains with a grain size greater than 20 mm are removed from coal sludge waste obtained from settling tanks of coal sludge,

The substrate is then subjected to aeration and gravity dehydration, and then granulated in an intensive mixing mixer with 30% sawdust and 6% quicklime as a binder, 2/3 of which are dosed into the mixture before the mixer, and 1/3 is fed directly to the mixer, and then the granulate obtained in this way is seasoned for a minimum period of 14 days, until 80% of the final mechanical strength is obtained.