RU2129470C1 - Method for processing of waste of heat electric power plants - Google Patents
Method for processing of waste of heat electric power plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2129470C1 RU2129470C1 RU97101778/03A RU97101778A RU2129470C1 RU 2129470 C1 RU2129470 C1 RU 2129470C1 RU 97101778/03 A RU97101778/03 A RU 97101778/03A RU 97101778 A RU97101778 A RU 97101778A RU 2129470 C1 RU2129470 C1 RU 2129470C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- upward flow
- waste
- laminar
- flow
- ashes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии утилизации техногенных отходов и может найти применение при комплексной переработке золы-уноса ТЭС. The invention relates to technology for the disposal of industrial waste and may find application in the complex processing of fly ash of TPPs.
Исследованиями, проведенными в нашей стране и за рубежом, показано, что в золе и шлаках ТЭС содержится ряд компонентов, обладающих ценными, а в ряде случаев и уникальными технологическими свойствами, позволяющими эффективно использовать их во многих современных технологиях. Так, полые микросферы представляют большую ценность как наполнители самых разнообразных материалов. Содержание полых микросфер в золе редко превышает 1%. Способы их выделения из зол основаны на малой плотности микросфер и способности к флотации. Так, способ [1] включает гидросепарацию водной суспензии, съем всплывших микросфер и их обезвоживание. При этом используется нисходящий поток суспензии при скорости 5-7 м/час. Studies conducted in our country and abroad showed that the ash and slag of TPPs contain a number of components that have valuable, and in some cases unique technological properties that can be effectively used in many modern technologies. So, hollow microspheres are of great value as fillers for a wide variety of materials. The content of hollow microspheres in the ash rarely exceeds 1%. The methods for their separation from evils are based on the low density of microspheres and the ability to flotation. So, the method [1] includes hydroseparation of an aqueous suspension, removal of the surfaced microspheres and their dehydration. In this case, a downward flow of the suspension is used at a speed of 5-7 m / h.
Магнетитовые микрошарики образуются в результате расплавления и термохимической трансформации железосодержащих минеральных компонентов углей. Технологические схемы выделения магнетитовых микрошариков основаны на магнитной сепарации [2] . Процесс осуществляют последовательно. Первая стадия - сепарация в сухом виде. На второй стадии используют процесс влажной магнитной сепарации. Плотность выделенного продукта составляет 3900 кг/м3. Содержание магнетитовых микрошариков редко превышает 10%. Однако промышленное извлечение магнетитовых микрошариков, по литературным данным, не реализовано. Одной из причин тому является то, что не обеспечивается комплексная переработка всей массы золы-уноса.Magnetite microspheres are formed as a result of the melting and thermochemical transformation of iron-containing mineral components of coal. Technological schemes for the isolation of magnetite microspheres are based on magnetic separation [2]. The process is carried out sequentially. The first stage is dry separation. In the second stage, a wet magnetic separation process is used. The density of the selected product is 3900 kg / m 3 . The content of magnetite microspheres rarely exceeds 10%. However, the industrial extraction of magnetite microspheres, according to published data, has not been implemented. One of the reasons for this is that complex processing of the entire mass of fly ash is not ensured.
Близким к заявляемому по сути технологических приемов является способ классификации порошкообразных материалов в восходящем потоке разделяющей среды, отличающийся тем, что разделяющую среду в процессе ее взаимодействия с материалом многократно подвергают пульсации, причем интервал между пульсациями равен времени осаждения крупной фракции [3]. Close to the claimed essentially technological methods is a method for classifying powdered materials in an upward flow of a separating medium, characterized in that the separating medium is repeatedly subjected to pulsations during its interaction with the material, and the interval between pulsations is equal to the deposition time of a large fraction [3].
Способ позволяет в промышленном масштабе подвергать классификации порошкообразные материалы с однородными физико-химическими свойствами. Его возможности использования для порошкообразных материалов, включающих фазы с различными физико-химическими свойствами, крайне ограничены. Пыли ТЭЦ содержат наборы фаз с различными физико-химическими свойствами (плотность и удельная поверхность частиц зол равного размера, относящихся к различным фазам, отличаются в 2 и более раз). The method allows on an industrial scale to classify powder materials with homogeneous physicochemical properties. Its use for powder materials, including phases with different physicochemical properties, is extremely limited. The dust of a thermal power plant contains sets of phases with different physicochemical properties (the density and specific surface of particles of equal-sized ash belonging to different phases differ by 2 or more times).
Наиболее близким к заявляемому является способ переработки золошлаковых смесей тепловых электростанций, включающий разделение смеси на легкую и тяжелую фракции и последующий вывод легкой фракции, отличающийся тем, что с целью повышения качества продуктов переработки за счет выделения полых микросфер из легкой фракции, легкую фракцию подвергают в герметическом сосуде давлению жидкости с последующим сбросом полых стеклянных микросфер в верхней части сосуда, а несгоревших органических остатков в нижней части сосуда [4]. Способ принят в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков. К недостаткам способа следует отнести малую производительность, обусловленную периодичностью процесса под давлением. Closest to the claimed is a method of processing ash-slag mixtures of thermal power plants, including the separation of the mixture into light and heavy fractions and the subsequent withdrawal of the light fraction, characterized in that in order to improve the quality of the processing products by isolating hollow microspheres from the light fraction, the light fraction is subjected to a hermetic vessel pressure liquid followed by the discharge of hollow glass microspheres in the upper part of the vessel, and unburnt organic residues in the lower part of the vessel [4]. The method is adopted as a prototype for the maximum coincidence of essential features. The disadvantages of the method include low productivity due to the frequency of the process under pressure.
Целью заявляемого технического решения является высокая удельная производительность процесса комплексной переработки зол-уноса ТЭЦ. The purpose of the proposed technical solution is the high specific productivity of the process of complex processing of fly ash of thermal power plants.
Поставленная цель достигается тем, что ввод исходного продукта относительно уровня столба восходящего потока жидкости осуществляется на расстоянии 0,2-1,5 м, а весь восходящий поток разбивают по высоте на чередующиеся участки с резкопеременными гидродинамическими режимами ламинарного и турбулентного течений. Интервал между пульсациями устанавливают исходя из времени осаждения фракции с максимальным соотношением плотности к удельной поверхности частиц в участках с ламинарным течением. Кроме того, в сечении восходящего потока накладывается одно или более магнитное поле напряженностью 800-1200 Гс. The goal is achieved in that the input of the initial product relative to the level of the column of the ascending fluid flow is carried out at a distance of 0.2-1.5 m, and the entire ascending flow is divided in height into alternating sections with sharply alternating hydrodynamic regimes of laminar and turbulent flows. The interval between pulsations is set based on the time of deposition of the fraction with the maximum ratio of density to the specific surface of the particles in areas with a laminar flow. In addition, one or more magnetic fields with a strength of 800-1200 G are superimposed in the section of the upward flow.
Сущность заявляемого способа состоит в том, что при наличии двух или более фаз с различными физико-химическими свойствами в исходных порошкообразных продуктах в режиме Стокса, определяемого малыми числами Рейнольдса, быстрее будут осаждаться частицы, имеющие максимальное соотношение плотность/удельная поверхность, а не крупность, как это имеет место для однородных продуктов. Как правило, реальные порошкообразные материалы склонны к образованию агрегатов, что не позволяет реализовать благоприятный для классификации режим Стокса. Турбулизация восходящего потока периодически по его высоте позволяет разбить агрегаты на их составляющие. Количество турбулентных зон обусловлено прочностью образованных агрегатов и определяется для каждого конкретного продукта. Ввод исходного питания на определенной высоте пульсирующего столба жидкости с переменным гидродинамическим режимом обеспечивает полную сегрегацию полых микросфер от сопутствующих продуктов. The essence of the proposed method is that in the presence of two or more phases with different physicochemical properties in the initial powder products in the Stokes mode, determined by small Reynolds numbers, particles having a maximum density / specific surface ratio rather than coarseness will precipitate faster as is the case for homogeneous products. As a rule, real powdery materials tend to form aggregates, which does not allow the Stokes regime to be favorable for classification. Turbulization of the upward flow periodically by its height allows to break the aggregates into their components. The number of turbulent zones is due to the strength of the formed aggregates and is determined for each specific product. Entering the source power at a certain height of the pulsating column of liquid with a variable hydrodynamic regime ensures complete segregation of hollow microspheres from related products.
Индивидуальная частица, движущаяся в гравитационном поле и преодолевающая восходящий поток жидкости, обладает определенной инерцией, которой должно быть достаточно для преодоления запирающего эффекта турбулентного слоя. При увеличении высоты турбулентного слоя эффект классификации резко падает. An individual particle moving in a gravitational field and overcoming an upward flow of liquid has a certain inertia, which should be sufficient to overcome the blocking effect of the turbulent layer. With increasing height of the turbulent layer, the classification effect decreases sharply.
Магнитные частицы, содержащиеся в золе, могут быть трех типов: повышенной плотности - магнетитовые шарики, дефектные неидеальной формы и полые магнитные микросферы с более низкой плотностью. Магнитное поле в зоне осаждения плотных частиц позволяет отделить последние от крупнокристаллической массы оксидов кремния. Магнитное поле в зоне выноса легкой фракции обеспечивает выделение из общего потока дефектных и полых магнитных частиц. The magnetic particles contained in the ash can be of three types: high density - magnetite balls, defective non-ideal shapes and hollow magnetic microspheres with a lower density. The magnetic field in the zone of deposition of dense particles allows you to separate the latter from the coarse-grained mass of silicon oxides. The magnetic field in the zone of removal of the light fraction ensures the selection of defective and hollow magnetic particles from the total flow.
Способ может быть осуществлен, например, в пульсационной колонне с завихряющей насадкой, расположенной по высоте колонны на определенном расстоянии при непрерывной подаче исходного материала в среднюю часть колонны. Возможность реализации заявленного способа подтверждается следующими примерами. The method can be carried out, for example, in a pulsating column with a swirl nozzle located at a certain distance along the height of the column with continuous supply of the source material to the middle part of the column. The possibility of implementing the inventive method is confirmed by the following examples.
Пример 1. Классификации подвергали смесь, содержащую в равных весовых частях кварцевый песок ρ = 2,3 г/см3, Sуд = 0,9 м2/г, фракционный состав: < 0,063 мм - 5%; 0,1 - 0,063 мм - 20%; 0,2 - 0,1 мм - 50%; 0,4 - 0,2 мм - 25%), γ- Al2O3( ρ = 4,0 г/см3, Sуд = 240 м2/г, фракционный состав: < 0,063 мм - 7%; 0,1 - 0,063 мм - 31%; 0,2 - 0,1 мм - 45%; 0,4 - 0,2 мм - 15%) и магнетитовые микрошарики( ρ = 4,8 г/см3, Sуд = 0,5 м2/г, фракционный состав: < 0,063 мм - 70%; 0,1 - 0,063 мм - 21%; 0,2 - 0,1 мм - 4%; 0,4 - 0,2 мм - 5%).Example 1. Classification was subjected to a mixture containing equal parts by weight of silica sand ρ = 2.3 g / cm 3 , S beats = 0.9 m 2 / g, fractional composition: <0.063 mm - 5%; 0.1 - 0.063 mm - 20%; 0.2 - 0.1 mm - 50%; 0.4 - 0.2 mm - 25%), γ-Al 2 O 3 (ρ = 4.0 g / cm 3 , S beats = 240 m 2 / g, fractional composition: <0.063 mm - 7%; 0 , 1 - 0.063 mm - 31%; 0.2 - 0.1 mm - 45%; 0.4 - 0.2 mm - 15%) and magnetite microspheres (ρ = 4.8 g / cm 3 , S beats = 0.5 m 2 / g, fractional composition: <0.063 mm - 70%; 0.1 - 0.063 mm - 21%; 0.2 - 0.1 mm - 4%; 0.4 - 0.2 mm - 5 %).
Процесс осуществляли в колонном пульсационном аппарате диаметром 50 мм с пневматическими пульсаторами и завихряющими перегородками. Расстояние между перегородками составляло 80 мм, а площадь живого сечения насадки - 30%. Скорость восходящего потока воды составляла 0,005 м/с. Амплитуду пульсации выдерживали в пределах 5 мм. Частоту пульсации варьировали в пределах отношений: плотность/ удельная поверхность, присущих двум немагнитным продуктам (кварцевый песок и γ -Al2O3). В данном случае 0,2-5,0 имп/мин. В нижней части колонны расположили кольцевой электромагнит, обеспечивающий требуемый диапазон напряженности магнитного поля в сечении восходящего потока (1000 Гс). Эффективность процесса оценивали по результатам рентгенофазового анализа и визуальным контролем за качеством выделенных продуктов с использованием микроскопа. Результаты устоявшихся режимов классификации характеризовались резким максимумом разделяющей способности при частоте пульсации близкой отношению плотности песка к его удельной поверхности 3 имп/мин. Магнитное поле в зоне осаждения плотных частиц позволило отделить магнетитовые микрошарики от крупнокристаллической массы оксидов кремния. В этих условиях были получены 3 типа продуктов: верхний продукт (содержит 92% γ -Al2O3 и 8% кварцевого песка), нижний немагнитный продукт (содержит 8% γ -Al2O3 и 92% кварцевого песка) и нижний магнитный продукт, состоящий из магнетитовых микрошариков.The process was carried out in a column pulsation apparatus with a diameter of 50 mm with pneumatic pulsators and swirling partitions. The distance between the partitions was 80 mm, and the live section area of the nozzle was 30%. The velocity of the upward flow of water was 0.005 m / s. The ripple amplitude was kept within 5 mm. The pulsation frequency varied within the limits of the ratios: density / specific surface inherent in two non-magnetic products (silica sand and γ-Al 2 O 3 ). In this case, 0.2-5.0 imp / min. A ring electromagnet was located at the bottom of the column, providing the required range of magnetic field strength in the section of the upward flow (1000 G). The effectiveness of the process was evaluated by the results of x-ray phase analysis and visual control of the quality of the selected products using a microscope. The results of established classification regimes were characterized by a sharp maximum of separation ability at a pulsation frequency close to the ratio of the density of sand to its specific surface of 3 imp / min. The magnetic field in the zone of deposition of dense particles made it possible to separate magnetite microspheres from the coarse-grained mass of silicon oxides. Under these conditions, 3 types of products were obtained: the upper product (contains 92% γ-Al 2 O 3 and 8% silica sand), the lower non-magnetic product (contains 8% γ-Al 2 O 3 and 92% silica sand) and the lower magnetic product consisting of magnetite microspheres.
Пример 2. Классификации подвергали летучую золу от сжигания угля. Для проведения процесса использовали колонный аппарат, описанный в примере 1. Высота рабочей зоны восходящего потока составляла 2 м. Ввод суспензии золы-уноса осуществляли через воронку на уровень 0,1; 0,2; 1,0; 1,5; 1,6 м по высоте восходящего потока. Промывную воду подавали через нижний патрубок колонного аппарата в зоне пульсационной камеры. Скорость восходящего потока составляла 0,038 м/с. Частота пульсации, исходя из соотношения плотность/удельная поверхность магнетитовых микрошариков, составляла 10 имп/мин. Амплитуда - 5 мм. В верхней и нижней частях колонны расположили кольцевые электромагниты, обеспечивающие требуемый диапазон напряженности магнитного поля в сечении восходящего потока (1000 Гс). Эффективность процесса определяли визуальным контролем за качеством выделенных продуктов с использованием микроскопа. Параллельные пробы выборочно подвергали рентгенофазовому анализу. Выход полых микросфер определяли после осаждения суспензии верхнего слива колонны в отстойнике. В зависимости уровня ввода исходной суспензии выход полых микросфер составил соответственно 51, 82, 84, 88, 89 и 88%. Example 2. Classifications were subjected to fly ash from coal combustion. To carry out the process, the column apparatus described in Example 1 was used. The height of the working zone of the upward flow was 2 m. The suspension of fly ash was introduced through a funnel to the level of 0.1; 0.2; 1.0; 1.5; 1.6 m in height. Wash water was supplied through the lower nozzle of the column apparatus in the zone of the pulsation chamber. The upward velocity was 0.038 m / s. The pulsation frequency, based on the ratio density / specific surface of magnetite microspheres, was 10 pulses / min. Amplitude - 5 mm. Ring electromagnets are located in the upper and lower parts of the column, providing the required range of magnetic field strength in the upward flow section (1000 G). The efficiency of the process was determined by visual monitoring the quality of the selected products using a microscope. Parallel samples were selectively subjected to x-ray phase analysis. The yield of hollow microspheres was determined after sedimentation of the suspension of the upper discharge of the column in the sump. Depending on the input level of the initial suspension, the yield of hollow microspheres was 51, 82, 84, 88, 89, and 88%, respectively.
Пример 3. Переработке в пульсационном аппарате подвергали 5 кг золы. Процесс проводили как в примере 2. Эффективность процесса определяли по конечному выходу магнитного продукта (см. таблицу в конце описания). По результатам проведенных испытаний установлено, что для полного качественного выделения магнитного продукта необходимо одно или более магнитное поле напряженностью 800-1200 Гс. Example 3. Processing in a pulsating apparatus was subjected to 5 kg of ash. The process was carried out as in example 2. The efficiency of the process was determined by the final yield of the magnetic product (see table at the end of the description). According to the results of tests, it was found that for the full high-quality separation of the magnetic product, one or more magnetic fields with a strength of 800-1200 G are needed.
Пример 4. Переработке в пульсационном аппарате подвергали 10 кг золы Ирша-Бородинского бассейна. Процесс проводили как в примере 3 при напряженности магнитного поля 1000 Гс. В результате получено 6 видов продуктов, кг:
Полые микросферы - 0,051
Магнетитовые шарики - 0,19
Магнитные частицы дефектные - 0,07
Полые магнитные микросферы - 0,004
Кварцевый песок - 1,2
Отстой верхнего слива - 8,4
Отстой верхнего слива колонны использовали для тестовых испытаний на пригодность для производства цемента по традиционной технологии Красноярского цементного завода. Результат положительный.Example 4. Processing in a pulsating apparatus was subjected to 10 kg of ash from the Irsha-Borodino basin. The process was carried out as in example 3 at a magnetic field strength of 1000 G. As a result, 6 types of products were obtained, kg:
Hollow Microspheres - 0.051
Magnetite balls - 0.19
Defective magnetic particles - 0.07
Hollow Magnetic Microspheres - 0.004
Quartz sand - 1.2
Sludge of the upper discharge - 8.4
The sludge of the upper discharge of the column was used for testing the suitability for cement production using the traditional technology of the Krasnoyarsk cement plant. The result is positive.
Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает комплексную переработку золы-уноса ТЭЦ. Удельные нагрузки, которые по результатам пилотных испытаний составили 1,2 т/ч•м2, позволяют утверждать о возможности создания высокоэффективных производств, обеспечивающих комплексную переработку золы-уноса ТЭЦ.Thus, the claimed technical solution provides for the integrated processing of fly ash of the TPP. Unit loads, which according to the results of pilot tests amounted to 1.2 t / h • m 2 , allow us to argue about the possibility of creating highly efficient industries that provide integrated processing of fly ash of thermal power plants.
Источники информации
1. Пат. РФ 2013410, C 04 B 18/10. Способ получения микросфер из водной суспензии летучей золы ТЭС.- БИ N 10, 1994.Sources of information
1. Pat. RF 2013410, C 04 B 18/10. A method of obtaining microspheres from an aqueous suspension of fly ash TPP. - BI N 10, 1994.
2. Пат. США 4432868, B 02 C 23/14. Выделение высококачественного магнетита из золы-уноса. 2. Pat. U.S. 4,432,868, B 02 C 23/14. Isolation of high quality magnetite from fly ash.
3. А. с. СССР 671844, B 03 B 5/68. Способ классификации порошкообразных материалов.- БИ N 25, 1979. 3. A. p. USSR 671844, B 03 B 5/68. A method for classifying powdered materials. - BI N 25, 1979.
4. А.с. СССР 1697885, B 03 B 7/00. Способ переработки золошлаковых смесей тепловых электростанций.- БИ N 46, 1991. - прототип. 4. A.S. USSR 1697885, B 03 B 7/00. A method of processing ash and slag mixtures of thermal power plants. - BI N 46, 1991. - prototype.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101778/03A RU2129470C1 (en) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | Method for processing of waste of heat electric power plants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101778/03A RU2129470C1 (en) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | Method for processing of waste of heat electric power plants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97101778A RU97101778A (en) | 1999-03-20 |
| RU2129470C1 true RU2129470C1 (en) | 1999-04-27 |
Family
ID=20189686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97101778/03A RU2129470C1 (en) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | Method for processing of waste of heat electric power plants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2129470C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472571C1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-01-20 | Владимир Михайлович Гвоздев | Method of making nonpolluting wasteless coal-burning plant with complex non-catalytic cleaning of flue gases of nitrogen oxides and trapping of fly ash, its grinding, free carbon afterburning, rectification and complete recovery |
-
1997
- 1997-02-04 RU RU97101778/03A patent/RU2129470C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472571C1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-01-20 | Владимир Михайлович Гвоздев | Method of making nonpolluting wasteless coal-burning plant with complex non-catalytic cleaning of flue gases of nitrogen oxides and trapping of fly ash, its grinding, free carbon afterburning, rectification and complete recovery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Oder | High gradient magnetic separation theory and applications | |
| Parker | The physics of magnetic separation | |
| GB2595545A (en) | Gravity separation apparatus and method for coarse coal slime | |
| Duan et al. | Characteristics of fine coal beneficiation using a pulsing air dense medium fluidized bed | |
| EP3110555B1 (en) | Dense media separation method | |
| Jiang et al. | Experimental research on the separation performance of W-shaped hydrocyclone | |
| Ryabov et al. | Methods for beneficiation of ash and slag waste from coal-fired thermal power plants and ways for their commercial use (a review) | |
| CN111617891A (en) | Multi-field composite fine particle grading equipment | |
| CA1271164A (en) | Jigging method and apparatus for gravity separation in the fine and finest particle size ranges | |
| Hristov | Magnetic field assisted fluidization–a unified approach. Part 9. Mechanical processing with emphasis on separations | |
| RU2129470C1 (en) | Method for processing of waste of heat electric power plants | |
| US4994176A (en) | Gravity concentrator having secondary wash of heavy fraction | |
| CN212349148U (en) | Multi-field composite fine particle grading equipment | |
| CN102626671B (en) | Magnetic field ore dressing method and ore dressing equipment | |
| Galvin et al. | Cleaning of coarse and small coal | |
| GB1604418A (en) | Separation of particulate materials | |
| CN1037668A (en) | Gravity concentrator | |
| RU2607836C1 (en) | Apparatus for processing carbon-containing wastes of mines and dressing factories | |
| Kademli | A review of all aspects of dry coal cleaning methods and evaluation of widely used applications | |
| JPH06142546A (en) | Method for sorting mixture of light weight and heavy weight and apparatus thereof | |
| CN105880005A (en) | Mineral sorting device | |
| US2726763A (en) | Method of gravity separation | |
| Lin | Hydrocycloning thickening: dewatering and densification of fine particulates | |
| RU142957U1 (en) | SYSTEM OF PROCESSING OF VOLTAGE ASH OF HEAT POWER PLANTS | |
| RU2132242C1 (en) | Method and installation for aerodynamically separating metal powders |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060205 |