SE445522B - Sett for anrikning av kol - Google Patents

Description

10 15 20 30 35 40 8100150-5 lig i ett lösningsmedel. Detta lösliga kol i ett lösningsmedel innefattar icke suspenderade kolpartiklar.

Kemisk ympning, såsom det beskrives i ovannämnda amerikanska pa- tentskrift 4 033 852, bringas att ske i närvaro av små mängder av tillsatskemikalier, vanligen en polymeriserbar omättad vinyl- monomer som användes i mängder av 0,5 - 10 viktprocent av kolet, som skall behandlas. Likaså ingår ett fri-radikal-katalysator- system, som utnyttjas i mängder i omrâdet 0,001 - 0,10 viktpro- cent av monomeren. Fri-radikal-katalysator-initiatorn, som be- skrives i ovannämnda patentskrift, består av en organisk pæxmid- katalysator, som tillsatts till reaktionen i en mängd av 0,5 -2,5 viktprocent av monomeren. En kvantitet fri-radikal-initiator i form av metalljoner, vanligen ädelmetaller, är närvarande i radi- kal-katalysatorsystemet som beskrives i ovannämnda patentskrift.

Monomerer som anges vara lämpliga för kemisk ympning till kolet innefattade vinyloleat, vinyllauratstearat och andra kända mono- merer, omättade naturliga eller syntetiska organiska föreningar.

Den i ovannämnda amerikanska patentskrift 4 033 852 beskrivna ini- tiatorn i form av metalljonkatalysator bestod av silver, närvaran- de i form av silversalter, såsom silvernitrat, silverperklorat och silveracetet. Den amerikanska patentskriften 3 376 168 anger att andra metalljoner, såsom platina, guld, nickel eller koppar, kan användas vid kemisk ympning av de polymeriserbara monomererna på stommen av förformade polymerer, exempelvis cellofan och dinitre- rad nitrocellulosa. Denna patentskrift hänför sig icke till anrik- ning av kol.

Som ytterligare bakgrund kan nämnas att det under många år har va- rit känt att finfördelade kolpartiklar kan omröras under specifi- ka reglerade betingelser med omsorgsfullt valda flytande kolväte- bränslen för åstadkommande av en föredragen vätning av kolytan med den vatten-olösliga bränslefraktionen i en vattenhaltig blandning.

Denna process är generellt känd som "sfärisk agglomeration". Sam- manfattande rapporter ifråga om utveckling av sfäriska agglomera- tionsprocesser visar uppenbarligen att densiteten för kolväteväts- kan, dess ursprung och kemiska och fysikaliska kvalitet samt natu- ren av omröringen samtliga är relaterade till varandra. Driftvari- ablerna synes vara kritiska och erbjuder avsevärda svårigheter ifrå' ga om homogen drift. De vid denna process använda kolpartiklarna 10 15 20 25 30 35 40 a 8100150-5 krossas i förväg till ett fint pulver, dvs mindre än 0,074 mm, och torkas ofta med värme. Likaså uppvisar den erhållna produk- ten kort lagringshållbarhet och är svår att använda i en bfiàumre.

Com ytterligare bakgrund är utrustning och metoder generellt kän- da för reduktion av brutet kol till olika partikelstorlekar t.ex. genom krossning, malning och pulverisering antingen i torrt eller fuktat tillstånd. En mängd sådana processer presenteras i tid- skriften Coal Age, januari 1978, sid. 66-83.

Som en sammanfattning av bakgrunden för föreliggande uppfinning är det uppenbart, att ansträngningar har gjorts att göra kol me- ra acceptabelt och ekonomiskt som energikälla. System har före- slagits för anrikning av kol genom t.ex. krossning av kolet till små partiklar och tvättning av dessa partiklar för avlägsnande av aska och återstod. System har utvecklats för blandning av kol- partiklar med brännolja för användning i brännare, varigenom man utnyttjar fördelen med den låga kostnaden och tillgängligheten för kolet. Samtliga dessa system har nackdelar, som har förhind- rat deras mera utbredda användning.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är inriktat på en anri- kad kolprodukt bestående av ett partikelformigt kol med en yta och kännetecknat av att det har låg ask- och svavelhalt. Det par- tikelformiga kolet är överdraget med en polymer av en organisk omättad monomer, varvid denna polymerbeläggning är tillräcklig för att göra det partikelformiga kolet både hydrofobt och oleofilt.

Mera speciellt är ändamålet med uppfinningen att erhålla ett par- tikelformigt kol som är överdraget med ett olösligt ko1vätebräns~ le och varvid den organiska omättade monomeren innefattar en vat- tenolöslig fettsyra av strukturen R-c-on där R betecknar en omättad grupp innehållande minst 8 kolatomer.

Vidare är ändamålet med uppfinningen erhållande av en anrikas kol- produkt, som dessutom innefattar en mindre mängd av vattenolöslig kolvätebrännolja, varvid det partikelformiga kolet har en stor- lek av 0,295 - 0,074 mm och kolvätebränslet består av en nummer 2 brännolja. 10 15 20 25 30 35 8100150-5 Ett annat ändamål med uppfinningen är en anrikad kol-olje- -blandning bestående av ett anrikat partikelformigt kol och en kolväteolja som den kontinuerliga fasen där det partikel- formiga kolet är suspenderat i kolvätet. Blandningen av kol och olja behandlas med en saltbildande förening och den er- hållna blandningen är stabil, gelliknande och tixotrop.

Ett annat ändamål med uppfinningen är en kol-olje-blandning innefattande ca 50 viktprocent kol.baserat på den totala vik- ten av blandningen.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är erhållande av ett sätt för anrikning av kol, vilket innefattar införande av par- tikelformigt kol i en vattenström och kemisk behandling av det partikelformiga kolet för att göra kolet hydrofobt och oleo- filt. Kolet separeras därefter från oönskad aska och svavel, som normalt är närvarande i kolet, genom en olje- och -vatten- separationsteknik, där åtminstone en del av den önskade askan och svavlet inkommer i vattenfasen och det partikelformiga ko- let avlägsnas i en skumfas. ' Närmare bestämt avser sålunda föreliggande uppfinning ett sätt för anrikning av kol, innefattande kemisk ympning av en hydro- fob och oleofil polymeryta på pulveriserat kol i vattenuppslam- ning och därefter avskiljes aska, som förblir företrädesvis vat- tenfuktad, från de med polymer ytbehandlade kolpartiklarna ge- nom avlägsnande av vattenfuktad askfas och utvinning av den hyd- rofoba kol-olje-fasen, vilket sätt är kännetecknat av att den utvunna, hydrofoba kol-olje-fasen utsättas för en blandninge- zon med hög skäreffekt, där kolfasen och en tvättvattenfas blan- das i en zon med hög skäreffekt till en intim blandning av sam- manblandade små droppar av kol-olje-fas och tvättvattenfas var- efter blandningen utstötes från blandningszonen under skärande tryck, så att den stöter mot ytan och tränger in i en mottagan- de massa av tvättvatten, varigenom askpartiklar, som tidigare var närvarande i kol-olje-fasen, tvingas till intim kontakt med vatten, den företrädesvis vattenfuktade askan frigöras därige- nom in i vattenfasen och avlägsnas med vattenfasen, och den hyd- rofoba kol-olje~massan flyter på och avskiljes från vattenfasen, lá", 10 15 20 25 30 35 8100150-5 och fysikaliskt kvarhållct vatten avlägsnas från kol-oljo-fasen genom mekaniska anordningar och en anrikad "torr" kol-olje-pro- dukt utvinnes.

Mera specifikt innefattar sättet enligt uppfinningen en behand- ling av det partikelformiga kolet i vattenströmmen med (a) en fri-radikal-polymerisationskatalysator, (b) en fri-radikal-kata- lysatorinitiator, (c) en brännolja och (d) en organisk omättad monomer. Fri-radikal-polymerisationskatalysatorn, som utnyttjas, innefattar organiska eller oorganiska perioxider, som t ex. vä- teperioxid, bensoylperoxid, syre och luft. Fri-radikal-kataly- satorinitiatorerna innefattar aktiva metalljoner, som t.ex. jo- nerna av koppar, järn, zink, arsenik, antimon, tenn och kadmium.

De organiska omättade monomererna innefattar oljesyra, naftalen- syra, vegetabilisk fröolje-fettsyra, omättad fettsyra, metyl- och etylmetakrylat, metyl- och etylakrylat, akrylnitril, vinyl- acetat, styren, krackningsbensin, dicyklopentadien, koksbensin, polymerbensin, sojabönolja, ricinolja, rå- och bunkerolja från Venezuela, tallolja och majsolja.

Sättet enligt denna uppfinning ger en anrikad hydrofob och oleo- fil kolprodukt av relativt låg vattenhalt, vilken kan ytterligare dehydratiseras till en anmärkningsvärd grad utan användning av termisk energi. Askhalten i kolet är reducerad till mycket låga nivåer och mineraliska svavelföreningar, som är närvarande, av- lägsnas därigenom. Den slutliga kolprodukten har en förbättrad BTU-halt, och kan brännas som ett fast bränsle eller förenad med brännolja för bildning av en blandning av kol och brännolja som brännbart bränsle. Alkalimetall- och jordalkalimetalljoner kan därefter utnyttjas för omvandling av kol-olje-blandningen till ett tixotropt gelliknande bränsle med utmärkt dispersionsstabili- tet. De tixotropa flytbara bränslena är användbara som_kä1lor till termis energi. Den torra kolprodukten kan, om så önskas, återdis- pergeras i vattensystem för pumpning av den flytande vattenhalti- ga koluppslamningen, som sålunda bildats, genom rörledningar och liknande.

Sättet enligt uppfinningen för anrikning av kol kan utnyttjas under partikelstorleksreduktion för kolet. Bland de substanser kn 10 15 20 25 30 35 s1oo1so-s 6 som kan behandlas, kan nämnas: gângart, avfall, finfördelat material från kolbehandling och liknande. Generellt suspen- deras kolet i eller fuktas av vatten tillräckligt för att medge flytande strömming för anrikningsbehandlingen.

I en annan aspekt av uppfinningen fungerar kolvätebränsle- fraktionen tillsammans med vattnet som en bärare för kemisk ymppolymerisation, där den omättade monomeren reagerar på ytan av kolet, så att de ursprungligen vattenfuktade kolytor- na blir kemiskt förändrade genom kovalent bindning av polyme- riserbara monomerer till ytan på kolet, som behandlas. Kol- ytorna fuktas företrädesvis genom vattenolösliga kolvätebräns- len, som t ex. alifatiska eller aromatiska bränslen, tunga eldningsoljor, fotogen och liknande._ De organiska omättade monomererna, som är generellt lämpliga för ändamålet enligt denna uppfinning, innefattar polymeri- serbara organiska monomerer med minst en omättad grupp, vil- ket innefattar sådana monomerer som är vätskeformiga vid rums- temperatur. Exempel på sådana är oljesyra, naftalensyra, ve- getabilisk fröolje-fettsyra, omättad fettsyra, metyl- och etylmetakrylat, metyl- och etylakrylat, akrylnitril, vinyl- acetat, styren, krackningsbensin, dicyklopentadien, koksben- sin, polymerbensin, sojabönolja, ricinolja, rå- och bunker- olja från Venezuela, tallolja, majsolja och andra monomerer, som har omnämnts inom tidigare teknik. V Företrädesvis är de organiska omättade monomererna, som är lämpliga för användning vid uppfinningen, vattenolösliga organiska syror med den generella strukturen íí C där R uppvisar mer än 8 kolatomer och är företrädesvis omättad. Utmärkta resultat har erhållits med användning av tallolja, ett derivat från trämassaindustrin, och majsolja, som innefattar glycerider av ett antal fettsyror och omättade vegetabiliska fröolje-fettsyror. Karboxylgruppen i dessa ma- --on R .___ 10 15 20 30 55 7 8100150-5 terial är icke väsentlig, men är särskilt fördelaktig, såsom framgår av nedanstående.

De ovan angivna tillsatserna kan tillsättas vid de ursprung- liga processtegen, t.ex. under pulverisering av det råa kolet till en partikelstorlek av 0,1 - 79 pm eller finare. Det föredrages att tillsätta fri-radikal-polymerisations- katalysatorn vid slutet av eller efter den slutliga pulverise- ringen av kolet. Den kan emellertid vara närvarande och till- sättas víd vilken tidpunkt som helst vid kolreduktionscykcl, (dvs under reduktionen till 0,295 - 0,07H mm) tillsammans med återstoden av de kemiska ymptillsatserna, som beskrivits ovan.

Den kemiska ympningsreaktionen inträffar i ett vattenhaltigt medium i närvaro av de ovan beskrivna reaktanterna. Peroxid- katalysatorn (organisk peroxid, syre, luft, väteperoxid) till- sättes till den beskrivna vattenolösliga omättade organiska syran och metallinitiatorn för den fri-radikal-bildande kata- lysatorn.

Den organiska omättade monomeren anbringas på kolpartiklarna som ett överdrag. Utan att uppfinningen skall begränsas till någon speciell teori eller mekanism, har titrerings- och extraktionstester visat att den organiska omättade monomeren sammolikt är kemiskt bunden eller ympad på kolytan. Ytter- ligare polymerisation av monomeren antages resultera i att kolet överdrages med polymeren av den omättade monomeren.

Genom lämpligt urval av monomer, göres kolet hydrofobt och lipofilt och kan omedelbart renas och utvinnas. De hydrofoba finfördelade partiklarna bildar flock och flyter på ytan av vattnet. Vid vattenvätning och sedimentering förblir den större procenthalten av aska, som är närvarande i det ur- sprungliga kolet, hydrofilt i sin ytkaraktär, och sedimente- rar och har benägenhet att förbli dispergerat i vattnet och kan pumpas av under det flockulerade kolet för ytterligare separation och avlägsnande av aska samt utvinning och recir- kulering av vattnet.

Kalk kan användas, om så önskas, för att underlätta askav- 10 15 20 25 30 8100150-5 lägsnande från vattenfasen. Det har emellertid visat sig vara föredraget och fördelaktigt att avstå från tillsats av alla kemiska ympkomponenter tills efter reduktion av partikelstorleken av kolet i dess slutliga malningssteg. 1 praktiken är fri-radika1-polymerisationskatalysatorn mera effektivt utnyttjad,om den icke tillsättes förrän alla övriga tillsatskomponenter (metalljon och polymeriserhar monomer) har fått uppnå en maximal grad av dispersion i den slutliga,finpulveríserade,vattenfuktade koluppslamningen.

Då den kemiska ympningsreaktionen fullföljes genom peroxid- behandlingen flockuleras de nu hydrofoba och lipofila an- rikade kolpartiklarna och flyter till ytan på vätskan. Askan, som fortfarande förblir hydrofil, har benägenhet att sedi- mentera och avlägsnas i vattenfasen.

Det utvunna,f1ocku1erade,hydrofoba kolet âterdispergeras som en uppslamning i färskt tvättvatten med god omröring. Ur- sprungligen har det visat sig vara framgångsrikt att åstad- komma erfordrad dispersion av de hydrofoba kolpartíklarna i vattentvättningsstegen genom användning av recirkulerande centrifugalpumpar med hög skäreffekt. Det har emellertid visat sig att det är lämpligt om kol-olja-vatten-flocken mera effektivt brytes upp av anordningar med hög skäreffekt, så bringas vatten, som kvarhålles mellan rummen i de flocku- lerade kolpartiklarna, som innehåller en ytterligare kvanti- tet aska, i mera effektiv tvättvattenkontakt och mera av den totala askhalten avlägsnas från det utvunna hydrofoba ko1~ partikelkonglomeratet. ökad effektivitet för askavlägsnandet under tvättningssteget har erhållits genom utnyttjande av utrustning som ger höga vätskehastigheter och höga skärgrader. Detta har åstadkommits mera effektivt genom utstötning av kol-olja-vatten-flocken i färskt tvättvatten under finfördelningstryck genom ett sprutmunstycke, så att ytterst små droppar bildas, momentant i luften, men riktade med kraft i och på ytan av det färska tvättvattnet. En del luft införes därigenom i systemet. Denna förbättring beskrivas som den bästa utföringsformen vid ask- 10 15 20 25 50 8100150-5 avlägunêngssteget i den föredragna utföringsformen av denna uppfinning. Efter den upprepade återdispersionen med hög skërkraft vid vattentvättningen av kolflocken och det ytter- ligare avlägsnandet av aska, som därigenom avges till vatten- fasen, utsattes i den föredragna tillämpningen kolet återigen för ett andra ymppolymerísationssteg med användning av den kemiska ymprragensblandningen, inklusive de omättade RC=O-OH- syrorna (tallolje-fettsyror), väteperoxid, vattenlösligt kopparsalt, brännolja och vatten, som använts tidigare i processen. Emellertid är den andra ymppolymerisatíonen, även om den föredrages, icke absolut nödvändig, Det behandlade kolet, anrikat så att det ger en torr kolprodukt innehållande liten vattenhalt, en liten mängd hrännolja och med en för- bättrad BTU~halt kan därefter utvinnas för "torr" bränsle- användning.

En icke-sedimenterande, flytande, pumpbar, lagringsbar vätske- formíg kol-olje-blandning kan framställas med utgångspunkt från denna punkt, Man behöver icke nödvändigtvis genomföra den andra ymppolymerisationen, Emellertid är detta en före- dragen utföringsform, Man kan välja att endast införa en ytterligare liten men effektiv mängd av en fri fettsyra (RC=0-OH-syra), där R-gruppen kan eller kan icke vara omättad vid samma punkt i tiden som i den föredragna utföringsformen, som beskrivits omedelbart härovan.

Det utvunna tvättade hydrofoba kolet, befriat från en huvud- del av den ursprungligen närvarande askan, dehydratiseras ytterligare till mycket låga vattennivåer enbart genom meka- niska anordningar, t.ex. centrifugering, tryck- eller vakuumfíltrering etc., varigenom man undviker den väsentliga användningen av termisk energi för avlägsnande av återstående vatten, vilket enfordrar dyrbar upphettning av hela kolmassan.

Då det behandlade kolet nu är hydrofobt och lípofilt eller oljefuktat, så avlägsnas vatten lättare.

Vid denna tidpunkt är det behandlade kolet valfritt färdigt för framställning av en flytande kol-olje-blandning. Ytterli- gare mängder brännolja, efter behov, blandas med det behand- 10 15 25 30 35 8100150-5 10 lade "torra" kolet i önskat förhållande. Det föredragna För~ hållandet är ca 1:1, räknat på vikten.

O-on Två sätt för ytterligare behandling kvarstår. Om RC: användes vid den kemiska ympníngen för att göra ytan på kol- partiklarna oleofíla och hydrofoba, kan den ympade syra- gruppen, liksom den tillsatta fettsyragruppen, ytterligare bringas till reaktion genom deras aktiva, sura väteatom med en alkali~ eller jordalkalimetall eller en mångfald valda metalljoner. Genom val av metalljoner kan "droppunkten" för den färdiga,tixotropa,vätskeformiga bränsleprodukten bestå- ende av kol~o1ja-blandning regleras.

Om man önskar uppslamma det utvunna kolet i vatten för bild- ning av en stabil dispersion och suspension, vilket kan vara nödvändigt för pumpning genom rörledningar över längre av- stånd, kan det sura vätet ersättas med en alkalimetalljon, t.ex. natrium.

Emellertid är det mera sannolikt att en flytande suspenderad finfördelad,fast kolprodukt utdrygad med ett brännolje~kol- väte kommer att uppvisa den största kommersiella efterfrågan.

I detta fall väljes metallen med avseende på den önskade "droppunkten" för den flytande kol-olje-bränsleprodukten.

Alkaliska jordartsmetalljoner är mycket lämpliga för detta änadmâl.

I Det har visat sig att omvandling av den sura vätejonen, spârbar till väte i RC=0-OH-tillsatserna (och i vissa fall den kemiska ympningen) till en metalljon, exempelvis natrïum, kalium, kalcium (alkali och jorda1kalímeta]lerL som omger ytorna på de anrikade kolpartiklarna medger lätt dispergering av kolet i brännoljor av nästan alla kvaliteter. för bildning av en gel eller en struktur, som förhindrar sedimentering nästan hur länge som helst. "Droppunkten" (den temperatur där gelstrukturën medger fritt flöde av det flytande kol-olje-bränslet) synes vara reglerbar genom val av metalljonen. Andra metalljoner kan även vara lämpliga ensamma eller i blandning för reglering av "droppunkten". 10 20 50 35 8100150-5 fl Koluídryyadv flytande brännoljeprodukter enligt denna uppfin- ning har unika egenskaper. Bland dessa är den tixotropiska egenskapen, som ger strukturer av gelliknande viskositetsök- ning för det brännoljeutdrygade kolet. Då vätskan är i vilo- tillstând, eller då den är under sin "droppunkt", är gel- strukturen obruten. Emellertid nedbrytes Strukturen för pro- dukten vid omröring, t.ex. genom.en cirkulerande pump eller upphettning över "droppunktcn", och vätskan strömmar normalt men är icke-Newtonsk 1 naturen. Temperaturen för “dropp- punkten" har även påverkats genom val av metalljonen.

Sålunda ökar mångsidigheten hos det pulveriserade kolet, energiinnehållet ökas, oönskad aska avlägsnas och potentia- len för en höggradigt expanderad marknad för kol som ett flytande bränsle medför ytterligare möjlighet till besparing av petroleum.

Man kan förwkma att den vätskeformiga versionen, där bränn- oljor av olika kvaliteter utgör bärare, kommer att få en väsentlig betydelse som en vätskeformig kol-olja-produkt, såsom beskrivits här.

Denna uppfinning förändrar kemiskt ytan på kolpartiklarna, så att de både bortstöter vatten och erbjuder förening med det vätskeformiga bränslet, i vilket kolpartiklarna är dis- pergerade. Denna kemiska ytreaktion utföres huvudsakligen i vatten.

Reduktion av askhalten (huvudkällan till mineraliskt svavel i kol) är ytterst viktig vid erhållande av ett acceptabelt kol. Askhalten i kol är närvarande i ytterst fínfördelat tillstånd i kolet. Ytbehandlingen av kolet ger en kraftigt oljeälskande egenskap. Lämpligen förblir den fritt uppdelade askan vattenälskande eller hydrofil, och därigenom underlät- tas selektiv separation av kol och aska.

Vattentvättningssteget vid processen är speciellt viktig.

Ju mera fullständig separationen av askan i vattenfasen är och ju mera fullständig utvinning av det anrikade kolet i UT 10 15 20 30 55 8100150-5 12 den vattenbortstötta "oljefasen" kan uppnås desto större hänsyn som tages till kvaliteten på vattnet i vattenfasen och genom införande av nya processbegränsningar i tvättstc- gen, varigenom tvättvatten och kolet, som skall utvinnas, blandas intimt under hög skäreffekt. Denna höga skäreffekt kan framkallas i ett blandníngsslangmunstycke vid tryck över atmosfärstryck. De normalt hydrofoba kolpartiklarna kommer i intim kontakt med tvättvattnet genom en eller flera mynningar i munstycket med hög skäreffekt, som inför luft- inneslutning både i passagen genom munstycket liksom även då den stöter mot gränsytan mellan luft och vatten i tvätt- vattunbadet. Genom de föregående processmodífikationerna kan aska mera fullständigt utvinnas. Denna förbättring i tvätt- ningssteget beskrives i denna ansökan med ändamålet att be- skriva den bästa utföringsformen.

Med hänvisning till ritningarna visar fig. 1A och 1B till- sammans en mera fullständig beskrivning av processen i en utföríngsfurm, och fig. 2A och QB ger en mera fullständig beskrivning av den bästa, för närvarande kända utförings- formen av uppfinningen.

Med hänvisning till fig. 1A och 15 reduceras obehandlat kol från gruvan genom konventionella gruvproccsser till relativt homogena partiklar med en övre gräns för storleken, såsom anges. Utvunnet fint material från gruvdammar eller avfalls- maüm kan likaså användas. Om den större 25,U mm 1 storleken användes som utgångspunkt i en hydrovalskross reduceras ko- let till ca 6,35 mm i partikelstorlek i form av en grov vattenuppslamning.

' Till denna vattenuppslamning, efter att kolet har ytterliga- 're reducerats till en partikelstorlek under 6,35 mm, till- sättes en sammansatt kemisk ympreagensblandníng, vilken kan, eller kan icke, innehålla fri-radikal-polymerisations- katalysatorn. Det har visat sig att väteperoxid, H2O2, är tillfredsställande för detta ändamål. De övriga komponen- terna, som skall tillsättas, är: den polymeriserbara vatten- olösliga monomeren, företrädesvis en RC:O-OH-syra, där R 10 15 20 25 30 55 8100150-5 13 betecknar en grupp med mer än ca 8 kolatomer och är omättad, ett rraktivt mctalljonsalt som lägeskatalysator-inítiator, och en mindre mängd av en utvald brännolja.

Den grova koluppslamningen, som nu är i närvaro av den ovan- wünndu kvminka ymprcagonsblandningcn, reduceras ytterlígare i storlek till ca 0,295 - 0,07H mm eller mindre. Förcträdes- vis tillsättes peroxidkatalysatorn vid denna tidpunkt, dvs i Finmalninfssteget.

Kolet blir ytterst hydrofobt då den kemiska ympningen in- träflfar. Då malningen upphör flockuleras det nu hydrofoba kolet och avskiljes från vattenfasen och sålunda från åter- stoden av inmatningen i kvarnen. Avsevärd mängd aska ut- skiljes i vattenfasen vid denna punkt. Det flytande flocku- lerade hydrofoba kolet utvinnes (en sikt kan med fördel an- vändas för separation och utvinning av det flockulerade kolet) och bríngas att passera genom en mångfald tvättsteß, där god omröring med höghastighetsblandare och hög skär- effekt medför att den hydrofoba kol-vatten-tvättdíspersionen, såsom beskrivits ovan, frigör ytterligare aska till vatten- fasen, vilken aska avlägsnas i vattenfasen. Den vattenfukta- de asksunponsionen utvinnes i ytterligare sedímenteríngsbe- hållare och bortsändes som avfall. Processvattnet recirku- leras och återanvändas. Ytterligare aska och svavel kan av- lägsnas från det ympade kol-olje-konglomeratet genom en serie motströmsriktade vattentvättningar.

Det kemiskt ympade pulveriserade kolet, där största mängden aska, som från början var närvarande i det obehandlade ko- let, nu har avlägsnats, avvattnas till en mycket låg vatten- halt genom centrifugering. Vid processen före kemisk ympning är vattenhalten för kolet i storleksordningen 22 - 28%.

Efter ymppolymerisation av kolet och total anrikning kan vattenhalten i den ympade tvättprodukten vara i storleks- ordningen 6 - 12 viktß.

Den utvunna "torra" anrikade kolmassan kan användas direkt som en "torr" kolprodukt som ett bränsle utan ytterligare 10 15 20 25 50 55 8100150-5 lü tillsats av brännolja. Företrädesvis blandas emellertid, såsom angivits ovan, en tillräcklig mängd brännolja med det anrikade kolet för bildning av en kol-olja-blandning.

Sålunda överföras det mekaniskt avvattnade kolet ("torrt" nnrikníngsbohandlat kol) till en för~blandare för en kol- -olje-dispersíon och ytterligare RC:0-OH-syra tillsättes.

Det tillsatta syran kan vara densamma som den omättade syran, som användes vid den kemiska ympnïngen. Emellertid behöver syran icke vara omättad. Mättade RC:0-OH-syror, som t.ex. stearinsyra och serien av både obehandlade och raffinerade naftensyror utvunna från raffinering av råoljor etc., kan användas. Vattenlöslig alkalimetallhydroxid till- sättes nu till kol-olje~blandningen. Denna neutraliserar de fria vätejonerna från fettsyran på och kring de hydrofoba kolpartiklarna.

Eildningen av kol-olje-blandningen kan genomföras kontinuer- ligt eller satsvis, i t.ex. färgmalningsutrustning, där kraftiga små malningsmedier användes för att skära sönder díspersionen till en icke-sedimenterande bränsleprodukt av tíxotrop natur genom ytterligare tillsats av metalljonkälla, som t.ex kalciumhydroxid, för bildning av ett jordalkali- metallsalt eller -tvål. Andra metalltvålar är även använd- bara, såsom angivits här.

Med mera speciell hänvisning till fig. 2A och 2B på rit- ningarna så beskriver dessa den bästa utföringsformen.

Genom konventionell kolgruveutvinning och -anrikning med körning av gruvkolet eller vid bearbetning av avfallsmalm eller fast material från kolutvinníngsdammar, så påbörjas denna process med konventionellt erhållet partikelformigt kol reducerat till en storlek av 6,35 mm, mer eller mindre.

Av hela mängden kol, som malts eller krossats kommersiellt, antages att 50 - 60% blir alltför fint för kommersiell användning. Dessa "avfall" i form av fint kol är utmärkta källor till obehandlat kol för föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 55 810015955 15 Hnlut införus i en kul- eller stnngkvarn eller någon annan pulveriserings- och storleksreduktionsutrustning. Vattnet behandlas företrädesvis med natriumpyrofosfat och/eller andra organiska och oorganiska vattenbehandlingsmaterial. Dessa material fungerar som dispergermedel. Såvitt känt föreligger icke några invändningar om en stor procenthalt av produkten från våtmalníngen är mindre än 0,07U mm, men det föredrages att icke använda en stor procenthalt över 0,295 mm.

Den vattenhaltiga uppslamningen, som lämnar stängkvarnen, föres genom en sorteringsanordning och samtliga partiklar större än 0,295 mm återföres för ytterligare storleksreduk- tion. Materialet, som lämnar sorteringsanordningen, ledes till en utjämningsbehållare, där densíteten för koluppslam- ningen regleras. Fint kol utvunnet från senare behandling kan införas här. Ymppolymerisationsreaktionen inträffar van- ligen före det första av tre vattentvättningssteg, där de kemiska ympreaktanterna tillsättes.

En vattenhaltig kemisk ympreagensblandning, då den år färdig och användbar för de ursprungliga ympinitieringsändamâlen här, innehåller ca 0,23 kg talloljefettsyror, U53,6 kg flytande vattenolösligt kolväte (vanligen en utvald kvali- tet av brännolja), 0,Ä5 kg av t.ex. kopparnitrat. (Andra metalljoner är även kända att vara lämpliga för erhållande av metalljon-initiatorlägen. Emellertid förhindras deras praktiska användning av kostnadsskäl). Som sista väsentligt element tillsättes fri-radikal-peroxidkatalysatorn vilken kan vara vilken som helst av de kända organiska per- oxiderna eller oorganiska peroxiderna (HZOZ), direkt eller bildas in situ med luft eller syre, men som här företrädes- vis består av väteperoxid, och utgör ca 0,7N kg H202 i lös- ning av 50% H2O2 - 70% vatten. Mängden av kemisk ympkataly- sator för polymerisationsblandningen utgör ett exempel på vad som erfordras för behandling av ca 967,2 kg av den be- skrivna, högpulveriserade kolprodukten (räknat på torrvikt) i vattcnuppslamníng. I I praktiken har det visat sig fördelaktigt, men icke väsent- L". 10 15 20 30 55 8100150-5 16 ligt, att vänta med tillsatsen av peroxid eller fri-radíkal- -pulymvrisatïonskatalysator tills strax efter att uppslam- ningen pumpas från utjämningsbehällaren.

Kemisk ympning sker mycket snabbt då den finmalda vattenhal- tiga koluppslamningen lämnar utjämningsbehållaren och blan- das intimt med den kemiska ympnings- eller polymerisatíons- blandningen, som beskrivits ovan. Blandningen av reaktanter 11 pumpas in í utloppsledning 12 för koluppslamning och bringas att passera genom en blandare 13 i linjen under visst tryck. Reaktionen sker snabbt. Kolytan, som nu behand- lats, blir mera kraftigt lipofil och hydrofob än tidigare och vätes icke längre av vattenfasen.

Strömmen av behandlat hydrofobt kol, fuktad med polymer ooh brännolja under tryck tillsammans med den åtföljande vattenfasen, inmatas genom ett munstycke D med hög skäreffekt när hastigheten för strömmen och skärkrafterna bryter upp uppslamníngen av kolflock och tvättvatten till fina droppar, som passerar genom en luftgränsyta inuti tvättbehållaren 1 och faller nedåt på och sprutas med kraft in i massan av den kontinuerliga vattenfasen, som uppsamlats i den första tvätt- behållaren 1.

De höga skärkrafterna, som alstras i munstycket D, och då de dispergerade partiklarna med kraft inkommer i ytan av -vattenfasen, bryter upp kol-olja-vattenflocken, varigenom vattenvätning och frigöring av aska från mellanrummen mellan kolflocken sker och kolflocken brytes upp så att exponerade askytor, som därigenom införts i vattenfasen, avskiljes från kolpartiklarna och vandrar in_i vattenfasensfDe.finfördelade~ kolpartiklarna, vars ytor omges av polymer och brannolja, innehåller nu även luft sorberad i de finfördelade partiklar- na, som kommer från och bildats genom skäreffekterna hos mun- stycket. De kombinerade effekterna på de behandlade kolet, inklusive den kemiska ympningen och brännolja plus sorberad luft, medför att det flockulerade kolet minskar i skenbar densitet och flyter på ytan av vattnet, så att de flockule- rade kolet avskiljes uppåt från resten av vattnet i tvätt- 10 20 25 30 55 s1oo1sd-s 1? behållaren 1 och rinner därefter över in i sidouppsamlare 1A] - Den fortfarande hydrofila askan kvarblír i den stora vatten- fascn, har benägenhet att sedímentera nedåt í tvättbehållare 1 genom tyngdkraften, och uttages i en aska-vattenström lü från botten på kärlet. En liten mängd fint kol, som icke av- skiljts fullständigt, överföras med vattenfasen (uttagen aska-vatten-komponent) till en utvinningsstation 15 för fint kol (se Pig. 98).

Det är av intresse att betrakta de olika fysikaliska fenome- nen som inträffar i varje tvättningssteg, som förbättrar effektiviteten för processen.

Då den hydrofoba polymer-olja-ytbelagda uppslamningen av kol i vatten bringas att passera genom munstycket D blandas oönskad mineralaska innehållande ett större procenttal av oönskat minoraliskt svavel och inerta icke-brünnbara material 1 intim gränskontakt med vatten. Denna aska vätes företrädes- vis av vatten och har benägenhet att inkomma í vattenfasen och kvarstå fuktad därav. Passage av den finfördelade vatten- uppslamningen av kolflock genom munstycket och genom luft- utrymmet och stötandet mot ytan, hela tiden under hög skär- påkänníng, förorsakar att luften sorberas av systemet och ínneslutcs i kolflocken.

I Själva kolflocken är av mindre densitet än kolet som sådant på grund av det kemiskt polymeriserade organiska skíktet på dess yta, som har mindre täthet än vatten, den närvarande brännoljan, som sorberats på den lipofila-hydrofoba kolpar- tïkeln och sorhorad luft, som är närvarande i flocken. Kol- flocken antager därigenom en densitet mindre än för vatten och då den bortstöter vatten genom sin ökade hydrofoba kva- litet flyter den snabbt till ytan av det närvarande vattnet.

Aska förblir å andra sidan hydrofil och bortstötes i själva verket genom de behandlade kolytorna, företrädesvis in i vattenfasen. Densiteten för askan är större än för vatten och har benägenhet att sedimentera ut nedåt genom Vattenmas- ...._- -..__-__ ..____..:._-ø-~~-« - ~~»-- ~~ 10 15 20 25 50 55 8100150-5 _ m san. Även om man icke önskar binda sig genom teoretiska reso- nemang, kan föregående faktorer antagas förklara den utmärkta och anmärkningsvärt fullständiga separationen av den hydro- fila askan innehållande hög svavelhalt från det ymppolimeri- serade hydrofoha kolet och den förbättrade kolutvinningen.

Reduktíon av svavelhalten övervinner de flesta av de invänd- ningar som anges för kol som ett bränsle.

Genom den ovannämnda tekniken förbättras den från den behand~ lade kolprodukten avlägsnade askan icke endast ifråga om pro- centhalt, utan den inneslutna luften och de mera hydrofoba och oleofila kolytorna medför en markant ökning i utbytet av totalmängd anrikningsbehandlat kol.

Tvättprocessen från den första tvättningen upprepas i princip genom ett motströms tvättsystem, där kolet fortskrider till ett renare tillstånd genom överrinning och utvinning i följd i tvättbehållare 1, 2 och 3, medan rent tvättvatten progres- sivt belastas mera med vattenlösliga och vattenfuktade fasta föroreningar, som extraherats i tvättvattnet då det renade vattnet recírkuleras från vattenrecirkuleringsledning A in i denandra utvínningsbehållaren 1B för tvättad flock genom ro- církuleringsvattenledning 16. Färskt eller recírkulerat be- handlat tvättvatten in i behållare 1B dispergeras i flocken och den erhållna uppslamningen avlägsnas genom pump 17 från dess botten med den andra tvättade överrunna flocken från behållare 1B genom en blandare 18 i linjen in i tvättbehållare 5 genom skärande munstycke F.

Det avskilda aska-tvättvatten-vattnet från tvättbehållare 3 avlägsnas från botten på tvättbehâllare 5 och pumpas mot- ströms in i den första tvättade flockbehållaren 1A, där det i sin tur pumpas med överrinningsflocken uppsamlad i be- hållare 1A genom en blandare i linjen och munstycke E in i tvättbehållare 2. Det askhaltiga tvättvattnet innehållande eventuella kolpartiklar, som icke flockats och överrunnít in i 1B avlägsnas genom ledning 19 från bottensektionen av tvättbehållare 2 och pressas in i en kolutvinningsledning B~1 för fint kol, genom vilken utvunnut ko] uppnnmlnn i en \fl 10 15 25 BO 35 8106150-5 19 serie behållare vid kolutvínning 15, där fint kol utvínnes, som annars skulle gått förlorat. Den intimt blandade aska- -vatten-suspensionen, innehållande små mängder partikelfor- migt kol, separeras i tvättvattenutvinningssystemet genom att det passeras genom en anordning för sedímentering och sikt- ning och slutligen genom en centrifug, där fast material med hög askhalt och låg vattenhalt utvinnes och förkastas för avlägsnande från processen. Suspennerade fasta substanser i tvättvattnet behandlas ytterligare vid 20 för reglering av tillståndet hos det utvunna vattnet före recirkulering. Det rena behandlade tvättvattnet recirkuleras för bildning av den_ursprungliga vattenhaltiga koluppslamningen och med komp- lettering av annat vatten efter behov då materialflödet är i balans.

Den tvättade kolflocken inkommer i det slutliga tvättsteget från IB. Från blandaren 18 i linjen passerar flock-vatten- -nppslamningen under tryck genom skärmunstycket F. Vatten- -kolpartikel-blandningen finfördelas återigen och uppsamlas i tvättbehållare 3. Hastighet och hög skäreffekt genom mun- styckena D, E och F medger tvättvattenkontakt med eventuell aska, som tidigare kvarhållits i mellanrummen i kolflocken, varigenom i varje tvättsteg detta bidrager till att frigöra aska till vattnet med avlägsnande av ytterligare kvantiteter reaktiv askförorening i kolet. Den massiva vattenfasen, som bildas i tvättbehållarna 1, 2 och 5 gör att den flockulerade kol-olja-luft~massan flyter till överdelen av serien av tvättbehållare 1, 2 och 3 och överför kolflocken i följd till uppsamlingsbehållare 1A, 1B och 1C. Finfördelad flock rinner över från behållare 3 till behållare 1C och medför den tvät- tade flocken i en vattenström till en mekanisk avvattning genom ledning C.

Den anrikade, ympade, rena koluppslamningen avvattnas där- efter anmärkningsvärt fullständigt utan erfordrande av ter- mísk energi. Som exempel kan nämnas en centrifug, som en lämplig mekanisk anordning för ändamålet. Det torde även no- teras att den "torra" utvunna kolprodukten vid denna punkt i processen icke erfordrar någon termisk avdunstning av vatten \_'"l 10 15 20 25 30 35 8100150-5 20 beroende på den reducerade attraktionen för vatten mellan de stora kol-oljo-ytorna och vattnet, som är fysikaliskt inne- slutet däremellan i det flockulerade "torra" kolet, som ut- vunnits från det mekaniska torkningssteget.

Inttorra,hydrofoba7renade kolet kan lämpligen användas vid denna punkt som ett bränsle med högre energihalt och reduce- rai svavelhalt, vilket kan benämnas produk I. Detta bränsle kan utnyttjas vid direkt eldning.

Emellertid är det huvudsakliga praktiska ändamålet med denna uppfinning erhållande av ett flytande bränsle, som lätt kan pumpas som en vätska, men som uppvisar sådan reologisk kva- litet att det bildar en tixotrop vätska. En tixotrop vätska är en sådan som uppvisar en "struktur" eller tenderar att bli viskös och gelliknande då den får stå stilla, men som förlorar viskositet och "strukturen" eller gelen minskar mar- kant och snabbt vid utsättande av den tixotropa vätskan för skärande pàkänning, som t.ex. omröríng genom omblandning och pumpning eller genom upphettning över "droppunkten".

I den föredragna utövningen av denna uppfinning blandas den torra anrikade kolprodukten I, som kommer från transportören, efter mekaniskt avlägsnande av vatten, med en kvantitet brännolja (t.ex. 1:1 i viktdelar), upphettas företrädesvis för reduktion av viskositeten där brännoljan är av en kraftig vískositetsgrad, i för-blandningsbehållare för att återigen ge en pumpbar flytande blandning.

En föredragen, men alternativ tillämpning är att utsätta bränsle-olja-kol-blandningen i för-blandningsbehållarna för ett ytterligare ymppolymerisationssteg, på samma sätt som vid den generella reaktionen i den första ymppolymerisationen.

I detta fall utnyttjas RC:0-OH-syrorna, t.ex. talloljefett- syror, oljesyra etc. I en alternativ modifikation av sättet är det emellertid tillåtet och lämpligt att utnyttja en RC:O- OH-syra, som är mättad (om det icke föreligger någon önskan att bilda en andra reaktiv ympprocedur). I detta sistnämnda fall behöver peroxid och metalljonínitiator icke införas U f-.fixaaufm -LA-"“=NL.L.-* ' ~'-'-- - --. -_--....-_.. ...,.,__..__ _ ______< L". 10 15 20 25 30 55 DO 8100150-5 Ål med tjllnnïsen av den mättade eller omättade fettsyran.

Exempel på sådana syror är naftcnsyror.

Den icke-flytande blandningen av kol ympat på ytan med polymer, hrännolja och RC=0-OH-syra neutraliseras väsentli- gen med vn vuttnnlöslig alkalimetull och det fluidisvrade purtïkelformíga materialet innehållande brännolja och kol pumpas genom en blandare i linjen. Jordalkalimetalljoner från t.ex. en kalciumhydroxidlösníng innefattas i strömmen i en sådan mängd att åtminstone delvis, åstadkomma en reak- tion genom dubbel sönderdelning för bildning av jordalkali- metalltvålnrna eller -salterna av syragruppen, som tidigare nvutrnlïsurnts med alkalimutnllon. Andra metalljonur_knn även väljas vid denna punkt för att modifiera "droppunkten“ av den slutliga produkt II, vätskeformíg kol-olja-blandning.

Den flytande kol-olja-massan utsattes därefter för ytterli¿~ re höga skärkrafter i en malningsanordning, som t.ex. en sådan som användes för dispergerïng av pigment i oljor för framställning av färgprodukter.

En flytande ren kol-olja-bränsleblandning, utan tendens till sedimentering, utvinnes lagringsbart så att man får en fly- tande högenergikälla för ett stort antal olika slutanvänd- ningar.

I tabell I nedan illustreras några data med avseende på pro- dukter enligt denna uppfinning.

Tabell I Processjämförelser med nuvarande ekonomi Material BTU/#4 $ MBTU $/ton (1) ##2brännolja 19.5K ü.77 186.00 (2) råolja* 15.7K ü.U0 138.00 (5) íiöbrännolja 17.0K 3.65 12U.0O (U) kol "ROM" 10.5 0.95 20.00 (5) kol "Deliberate Ben" 12.5 1.60 H0.00 (6) kol "Elaborate Ben" 13.5 2.59 70.00 (7) produkt enl. uppf. 15.5 1.58 37.38 (8) 7+## 2 brännolja 16.5 ' 2.85 9U.00 (9) 1.4.1 6 rn-ännolja 15.0 2.53 76.00 * råolja beräknad för $ 20.00 barrel 10 15 P0 25 50 35 8100150-5 Nedan Följer exempel som ytterligare illustrerar uppfin- r! I Ngan .

E?- 'ëlfirfl 9:1” J. 2000 g Illinois nr 6 kol med 5,35% askhalt, reducerat till bitar av storleken ca 6,35 mm, reducerades i partikelstorlek till mellan ca 0,295 och 0,07H mm í en hydrokross-valsmal- ningsonhet i en vattenhaltig vätskeformíg uppslamníng, där vätskefasen utgör ca 5% av totalmängden i form av brännolja och ca 69% vatten. De fasta kolsutstanserna utgör ca 50% av den totala flytande uppslamningen.

En kemisk ymppolymerisationsblandning bestående av 500 mg tallolja, 100 g brännolja, 2,5 g natriumpyrofosfat och 1 g kopparnitrat infördes i ovannämnda kvarn vid den ursprung- liga inmatningen av malningsgodset. Innan kvarnen tömdes infördes 1,5 g H2O2 i lösning (50% HQO2 i vatten) och ymp- polymerisationen av polymer på kolytan fullföljdes. Den vattenhaltiga uppslamningen avlägsnades kort därpå från kvarnen, överfördes till ett sedimenteringskärl och det hyd- rofoba ympade kolet utvanns genom att det avlägsnades från ytan av vattenfasen, varpå det flöt. Vattenfasen innehöll den nydrofoba askan, som kastades bort. Använt vatten upp- visade en temperatur mellan 30-och UOOC för samtliga process- steg.

Efter flera förnyade dispergeringar och utvinningar i och från färskt mjukgjort tvättvatten utvanns det agglomererade ympade kolet. Efter filtrering på en Büchner-tratt var vatten- halten ca 15%. Kol som normalt behandlats utan ympníngssteget bibehåller 20 - 50% vatten vid malning till samma partikel- -storlek. Tvättningen kan vara effektiv vid så låg temperatur 'som 2000, men det föredrages att använda en vattentemperatur av minst 3000. Vattnet innehåller företrädesvis ett-fosfat som konditioneringsmedel.

Det utvunna, mekaniskt torkade renade behandlade kolaggregatet blandades med olja och ytterligare 60 g tallolja. Efter om- sorgsfull blandning bringades kaustík Søda, ekvívalenfi med 10 15 20 25 30 35 8100150-5 syravärdet för blandningen, till reaktion med de fria kar~ boxylgvupperna i talloljan.

Efter att ha fått stå under flera månader kunde icke någon sedimentering iakttagas av blandningen mellan kol och fly- tande bränsle. §š?E2ål_lÄ En serie tester gjordes liknande exempel I, men med utbyte av gramekvivalenta mängder av en serie polymeriserbara monomerer i stället för talloljan (syrorna) enligt följande: a) styrenmonomer, b) metylmetakrylat, c) metakrylsvra, d) oljesyra, e) dioyklopentadien, f) dodecylmetakrylat, g) oktadien-1,7, h) 2,2,U-trimetylpenten-1, i) giycidyl- metakrylat och j) sojabönolja-fettsyror. Kemisk ympning av ytan av det pulveriserade behandlade kolet ändras på liknande sätt till den kraftigt hydrofoba naturen och behandlades liksom i exempel I. I samtliga fall ínblandades samma mängd tallolja (syror) i det utvunna kolaggregatet efter avvatt- ning. Surneten neutraliserades med kaustik soda och liknande vätskeformiga bränslesuspensioner framställdes. Samtliga upp- visade tixotropa egenskaper beroende på metalljonen, som valdes för ersättning av natríumjonen i den ursprungligen tillsatta alkalímetallhydroxiden. Ingen sedímenteríng íakttogs under en undersökning under flera veckor, oberoende av den valda polymeriserbara monomeren.

I Egempel lll Proceduren var densamma som i exempel 1, förutom att 2 g butylperoxid användes vid ymppolymerísationen i stället för H2O2. Vattnet behandlades med 2 g Triton X-100 och 25 g natriumpyrofosfat, som var närvarande i det ursprungliga vattnet i uppslamningen. Askan i vattenfasen filtrerades av efter behandling med kalk. Askhalten reducerades från ca U,28% till ca 1,9% efter fem separata tvättningar, där vatt- net likaså behandlades med samma kondítioneringsmedel. Tall- oljan (syrorna) som användes vid ymppolymerisatíonen plus talloljan, som tillsatts efter behandlingen, neutralisera- des först med kaustik_soda, och behandlades senare med en LW '10 15 20 25 30 55 8100150-5 -r 1.2* ekvivalent mängd av en vattenlöslig jordalkalimetall (kaluíumhydroxid). Den utvunna mekaniskt torkade rena kol- -olja-produkten reducerades ytterligare med brännolja till en flytande viskositet. Viskositetsegenskapen, eller reologin får systemet visade att det var av tixotrop gelliknande na- tur, vilket visar att ingen nedimentering kunde förväntas ska då produkten fick stå. ššzffßflrflefllilu! Från början betraktades det som sannolikt fördelaktigt att införa de kemiska ympningskomponenterna innefattande RC:O-OH omättade monomersyrorna (tallolja), metalljon-ínítiator- katalysatorn, som initierar fri-radikal-bildningen från pcroxiden, och fri-radikal~pevoxidpolymerisationska- talysatorn innan kolet hade reducerats till partikelstorle- ken mindre än 0,295 mm genom finmalning.

En studie av tillsatstiderna visade att mera gynnsam askav- lägsning och kolutvinning erhölls genom att man först redu- cerade kolet till mindre än ca UB Pm i konditionerad vatten- uppslamning. Därefter infördes metallinitiatorn för fri- radikal-peroxidkatalysatorn, brännolja och den vattenolösliga polymeríserbara monomeren. Fri-radikal~katalysatorn' tillsättes icke förrän strax efter fullföljandet av malnings- stegen och före utvinning för tvättningsstegen. Upp till denna tid är den verkliga ympningen av polymerísationen av monomeren fördröjd.

Nedan illustreras den bästa utföringsformen, som den för när- varande är känd.

Kolet reduceras till 0,07U mm (mer eller mindre) i en kon- ditionerad (natriumtetrapyrofosfat) vattenuppslamning. 2000 g kol infördes i kvarnen. Till innehållet i kvarnen tillsattes 0,5 g talloljesyror, 100 g brännolja och 1 g metallinitíator (CU i form av kopparnitrat). Blandningen hölls vid 3000.

Just då malningen skall avbrytas, tillsattes 1,6U g H202.

Kvarnens innehåll pumpades genom en centrifugalpump med hög skäreffekt in i ett mottagningskärl urrustat med en höghas- L". 1U 15 20 25 30 55 8100150-5 « J kw tighntsnmrürare. Uppslamningen av kol och vattwn upprätt- hölls i dispergerat tillstånd i mottagningskärlet under ca 10 mšnuter och pumpades med högt tryck genom ett munstycke i fina strålar, där höga skärpåkänningar finfördelar upp- slamníngen till fina droppar. De luftfinfördelade dropparna viktades på och in i ytan av ett konditionerat tvättvatten i ett kärl, där askan övergår till vattnet och de nu luftade kolpartiklarna stiger och flyter på ytan och utvinnes och vakuumfiltreras eller centrífugeras. Ursprunglig askhalt var H,ü5% och askhalten för den behandlade rena kolprodukten var 1,50%. Det visade sig också att 1905 g rent kol erhölls eller överstigande ca 95% utbyte.

Monomerer som tidigare använts vid kemisk ympning och poly- merisation erfordrar vanligen tryck då de är gasformiga.

Emellertid var för ändamålet med denna uppfinning processens totala ekonomi ytterst kritisk och endast monomerer som är vätskeformiga vid rumstemperatur användes. Dessutom är en del av monomererna enligt tidigare teknik i stånd att bilda en hydrofob yta på de höga ytareorna för det pulveriserade kolet, men är icke lika oleofíla i karaktär som andra. För ändamålet med denna uppfinning och vid det kemiska ympnings~ och polymerisationssteget är metyl- och etylmetakrylat, metyl- och etylakrylat, akrylnitril, vinylacetat och styren lämpliga som exempel.

Vid den kemiska ympningen kan man med framgång använda en omättad monomer, som är en vätska vid rumstemperatur och som icke uppvisar den polära karboxylradikalen. Exempel på monomerer, som visats sig effektiva vid kemisk ympning av kol, innefattar styren, krackningsbensin, dicyklopentadíen, koksbensin, polymerbensin, vilka samtliga är tillgängliga från olika raffineringsprocesser.

Det föredrages emellertid, vilket understödjes av forskning, att använda en omättad vattenolöslíg monomer organisk syra med den generella strukturen RC=0-OH, där R är omättad och uppvisar minst ca 8 kolatomer i kolvätegruppen. Ekonomiskt attraktiv och ytterligt effektiv är tallolja, en välkänd DF. 10 15 25 50 35 8100150-5 ,¿ biprodukt vid pappersfrnmställninfi, som är tiligänglíg i olika rvnhetsgrader. En kvalitet innehåller generellt över 95% oljesyra, och det mesta av återstoden består av harts- syror. Samtliga omättade fettsyror, som är tillgängliga från vegetabiliska fröoljor, t.ex. sojabönolja, i form av fettsyror är lämpliga. De hydratiserade ricinolje-fett- syrorna är relativt dyrbara, men är lämpliga.

Efter att den komiska ympningen har fullföljts och vanligen efter all vattentvättning, är en tillsats av ytterligare RC:0-OH av fördel. Samtliga av ovan angivna klass av omät- Lade lfingkedjïga organiska syror kan användas. I den sekun- dära användningen är det, om en andra ymppolymerisation icke skall genomföras, även möjligt att utvidga klassen av lämpliga organiska RC=o-OH-syror så att den innefattar sådana där H är mättad, och denna klass är särskilt utvidgad så att den innefattar både höggradigt raffinerad naftensyra liksom även en mångfald av olika unika källor av naften- syra, t.ex. råolja från Venezuela och vissa bunkerbränslen, som är kända för att innehålla många naftensyrafraktioner.

Hartssyror är även lämpliga.

Naftensyra kan även vara reaktiv genom ett resonansfenomen och vara av väsentligen ekvivalent reaktívitet jämfört med de omättade RC"0-OH-syrorna vid ympningen. Medan ursprung- .liga försök visade att en viss reaktivitet föreligger trots att naftensyrorna är mättade, så har dessa sistnämnda syror ännu icke angivits som fullständigt lämpliga för den ke- miska ympningen.

De reaktiva metalljonsalterna för lägesinitiering enligt ti- digare teknik, såsom beskrivas i amerikanska patentskrif- terna N 053 852 och 3 376 168 är användbara, nämligen silver-_ nitrat, silverperklorat, silveracetat och andra ädelmctall- joner, inklusive platina och guld. Nickel och koppar har även nämnts som lämpliga vid initieríng av fri-radikal~ -utveckling från peroxidkatalysatorn så att därigenom ymp- ningen av reaktiva polymeriserbara monomerer stimuleras på stommen av för-formade polymerer. Hossa metallinitierings- LV! 10 15 20 30 55 8100150-5 TU “l joner användes i form av vattenlöslíga salter.

Det föredrages att använda kopparjon som den för närvarande kända bästa utföringsformen. Emellertid visar mycket pre- liminära bevis att ett stort antal andra kända katalytiskt aktiva metaller kan fungera för ändamålen enligt förelig- gande uppfinning. Av eventuellt värde är Fe, Kn, As, Sh, fn och Cd, även om detta icke skall betraktas sanom begränsande.

Sålunda innefattar termen metalljonkatalysator-initiator väsentligen alla katalytiskt aktiva metallsalter, som kan användas för att ge polymeriserbara aktiva metalljonlägen på de pulveriserade kolytorna.

Det använda processvattnet uppvisar företrädesvis en tempe- ratur mellan 30 och UOOC. Om temperaturen överstiger detta generellt optimala område har det visat sig, att askavlägs~ nandet sjunker även om icke någon kolförlust uppkommer. Om temperaturen ligger under detta område, blir icke endast askavlägsnandet mindre fullständigt, utan kolutvinningen sjunker under processen. Tvättning kan utföras vid lägre temperaturer, men vid ungefär 5006 har en förbättring generellt iakttagits. Kolutvinning av ca 95% har erhållits med vattenhalt genom vakuumfiltrering reducerad till ca 12 vikt%. Vattenkonditionering har visat sig vara lämpligt.

Soxhlet-extraktion av det kemiskt ympade kolet enligt upp- fihningen visar.att mycket liten mängd fri olja avlägsnas (exklusive brännoljetillsatserna). Syravärdet för kolprodukt I visade sig vara väsentligen ekvivalent med RC:0-OH-syran, som användes både vid ympningssteget eller -stegen och de senare RC=0-OH-tillsatserna, vare sig de är omättade eller mättade i R-gruppen.

I början aktiverades det kemiska ympningssteget genom an- vändning av organiska peroxider, som vanligen användes inom tekniken förr fri-radikal-polymerisationsreaktioner. Emel- lertid visar det sig att väteperoxid varit utmärkt substi- tut för dessa, med förbättring av driftsekonomin. Högre effektivitet hos kolutvinningen har iakttagits där H20? L". 10 15 20 25 30 55 8100150-5 ___, CU användes.

Vid pclymerisationen med ympmonomertillsats synes använd- ning av brännolja i storleksordningen 5% i katalysatorbära- ren visa sig fungera så att man erhåller bättre kolutvinning och är ungefär optimal. Mer eller mindre än 5% är icke dirftmässígt kritiskt.

Kondítionering av vattnet varierar med vattenkällan, vilket är välkänt. Zeolitisk vattenbehandlíng kan vara fördelaktig i vissa fall. Andra metoder för vattenkonditionering är en specialiserad teknik och kan ge fördelar jämfört med och utöver enbart behandling med de kända fosfattillsatserna, t.ex. tetranatriumpyrofosfat. Smärre tillsatser av organiska ytaktiva substanser av anjoniska, nonjoniska och katjoníska grupper kan vara värdefulla tillsatser i vissa fall. Åter- igen väges ekonomin för deras användning mot fördelarna vid askavlägsnande och kolutvinning och detta kan vara gans- ka specifikt för det behandlade kolet och källan av process- vatten. ' ' Då processvattnet kan utvinnas recirkulerat från asksedi- menteringsbehållare, kan en stor del av de ursprungliga vattenkostnaderna reduceras.

Kolutvinning kan förbättras genom en tillsats i två steg av delkemiska ympningstíllsatserna. Med andra ord kan två full- ständiga och separata ymppolymerisations-reaktionsblandningar tillsättas och reaktionerna kan utföras på kolet med fin partikelstorlek under behandlingen, om så_önskas. Detta har. tidigare visat sig fördelaktigt._Askreduktion av storleks-' u ordningen 66% (1,5% restaska 1 kolprodukter) har utvunnits° 'i'vissa av testerna.

Den totala mängden av kemiska ympnïngstillsatscr, som visas i exemplen, är tillfredsställande och fungerande. Otvivel- aktigt kan modifikationer både i förhållandet mellan reak- tanterna och i deras förhållande till vikten av kolet, som behandlas, varieras inom ett brett område. De begränsande 10 15 20 25 30 81ÛÛ150'~5 faktorerna är naturligtvis modifierade genom ekonomin för fastställd kommersiell anläggningserfarenhet.

I koluppslamningen, som framställts för partikelstorleks- reduktion, är procenthalterna av kol och vatten variabla, återigen beroende på de använda pulveriseringsmetoderna samt källorna av kol och vatten. Dessa förhållanden kan lätt bestämmas för en given uppsättning betingelser av fackmannen inom detta område.

En oväntad fördel har visat sig i den relativt ringa vatten- halten i den utvunna oljebehandlade-ympade kolflocken, och den relativa lättheten för avlägsnande av vatten genom helt mekaniska anordningar, t.ex. centrifug, tryckfiltrering etc., vilka är anpassade till kontinuerlig behandling. Ingen termisk energi erfordras för vattenavlägsnande och torkning. Återigen återspeglas fördelarna med den beskrivna processen i den relativt ringa kapitalkostnaden (uppskattningsvis 2/5 av tidigare anläggningar för kolanrikning) för anlägg- ningar och anläggningsdrift.

Brännolja för framställning av fluidiserat kol är möjlig med alla kvaliteter av brännolja, även inklusive nr 6 bränn- olja, vilken är av ytterst variabel sammansättning.

Att det är sedvanligt vid kolgruvdrift att kolet males till 0,589 mm och kvarlämnar ca ü0% av det ursprungliga kolet i en finare partikelstorlek, och som icke för närvarande är möjlig att sälja, ger ett tillfälle för praktisk användning av detta gruvavfall. Kolfrysning i väder under fryspunkten sker icke med den torkade fasta kolprodukten I eller II, såsom beskrivits då båda icke uppvisar någon vattcnupptag- ning vid lagring, liksom även beroende på det "torra" till- ståndet hos produkten. I den fluidiserade, tixotropa formen (produkt ll) enligt uppfinningen kan produkten överföras genom pumpning. Kolförluster under tvättningsstegen har visat sig vara i storleksordningen 10%. Erfarenheten har hittills visat att en raffinering av föreliggande process förbättrar (reducerar) förluster av råmaterial. Vid använd- F. 10 15 8100150-5 13 ning av vissa brännoljor vid framställning av den flytande produkten LI, är det fördelaktigt att upphetta komponenterna tillsammans j för-blandaren. Temperaturer i det generella området 65,6 - 107,2°C har visat sig vara lämpligt.

Mycket liten mängd vatten har förlorats vid behandlingen och vatten, som förlorats í de slutliga produkterna, er- sattes generellt genom vattnet som från början föreligger i kolet från behandling enligt tidigare teknik eller när- varande från början. Produkt ll innehåller högst ca 6% vat- ten och den torra rena kolprodukten I innehåller generellt högst ca 12% vatten.

I den mån vattnet recirkuleras är den enda avfallsprodukten från processen den centrifugcrade askan. Ingen termisk energi användes vid torkning och sålunda är processen miljömässigt fördelaktig.

Claims (11)

3! 8100150-5 Patentkrav

1. Sätt för anrikning av kol, innefattande kemisk ympning av en hydrofob och oleofil polymeryta på pulveriserat kol i vattenupp- slamning och därefter avskiljes aska, som förblir företrädesvis vattenfuktad, från de med polymer ytbehandlade kolpartiklarna genom avlägsnande av vattenfuktad aekfas och utvinning av den hydrofoba kol-olja-fasen, k ä n n e t e c k n a t a v att den utvunna, hydrofoba kol-olje-fasen utsättas för en bland- ningszon med hög skäreffekt, där kolfasen och en tvättvattenfas blandas i en zon med hög skäreffekt till en intim blandning av sammanblandade små droppar av kol-olje-fas och tvättvattenfas varefter blandningen utstötes från blandningszonen under skä- rande tryck sâ att den_stöter'mot ytan och tränger in i en mot- tagande massa av tvättvatten, varigenom askpartiklar, som ti- digare var närvarande i kol-olja-fasen, tvingas till intim kon- takt med vatten, den företrädesvis vattenfuktade askan frigö- res därigenom in i vattenfasen och avlägsnas med vattenfasen, och den hydrofoba kol-olje-massan flyter på och avskiljes från vattenfasen, och fysikaliskt kvarhàllet vatten avlägsnas från kol-olje-fasen genom mekaniska anordningar och en anrikad "torr" kol-olje-produkt utvinnes.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att de mekaniska anordningarna för vattenavlägsnande från den tvätta- de kol-olje-fasen utgöres av centrifugering.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att de mekaniska anordningarna för vattenavlägsnande från den tvättade kol-olje-fasen utgöres av ett filtreringssteg.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n_e t e c k n a t a v att den mekaniskt avvattnade och från aska befriade, hydrofoba, "torra" kol-olje-blandningen, som från början utvinnes, blan- das med flytande kolvätebränsle och vattenolösliga RC=0-OH-sy- ror, där R betecknar en omättad kolvätegrupp med mer än ca 8 kolatomer, en ymppolymerisations-metalljoninitiator och en per- oxidationskatalysator, och att en andra ymppolymerisation ge- nomföres, varpå syrajongrupperna, som är närvarande i den yt- modifierade kol-olje-blandningen, omvandlas till en metalljon och en pumpbar, flytande kol-olje-produkt utvinnes med tixotro- pa reologiska egenskaper. , _,________,___ _,_____,__,. ,_..,..- __ _' 8100150-5 32

5. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den mekaniskt avvattnade och från aska befriade, hydrofoba, "torra" kol-olje-blandningen, som ursprungligen utvinnes, blandas med flytande kolvätebränsle och vattenolösliga RC=°~ -OH-syror, där R betecknar en kolvätegrupp av mer än ca 8 kol- atomer, vilken icke nödvändigtvis är omättad, och därefter om- vandlas syrajongrupperna, som är närvarande i den ytmodifie- rade kol-olje-blandningen, till en metalljon, och så utvinnes en pumpbar kol-olje-produkt, som uppvisar icke-sedimenterande egenskaper.

6. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a V att vat- tenfasen för-konditioneras genom en vattenbehandlingsprocedur före användning.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att vattenbehandlingsproceduren innefattar behandling av vattnet med vattenbehandlande mängder av natriumpyrofosfat.

8. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att vattenbehandlingsproceduren innefattar vattenbehandlande mäng- der med bâde organiska och oorganiska, ytaktiva substanser.

9. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att É vattenbehandlingsproceduren innefattar passage genom vatten- avhärdningsanordningar med jonbyte för avlägsnande av oönska- de joner av både anjoniskt och katjoniskt slag, som ingår i vattenkällan.

10. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t a v att de vattenolösliga RC=O-OH-syrorna övervägande består av naf- tensyror.

11. Sätt enligt krav 5, klä n n e t e c k n a t a v att de vattenolösliga RC=0 -OH-syrorna förekommer övervägande i en råoljetillsats från Venezuela med hög naftensyrahalt.