SE451803B - Sett att behandla kol - Google Patents

Description

451 805 Följaktligen kan ett borttagande av mera aska genom det andra (och nå- got ytterligare) steg ske till ringa kostnad och med rimlig energiför- brukning. Ännu en teknik som kan användas för att minska askinnehållet i den kolprodukt som erhållits genom den inledande (e11er en efterföl- jande) agglomeration och särskiljande av produkten är en lakning av kolprodukten med syra.

Samtliga de redan angivna processtegen kan ske vid omgiv- ningstrycket och vid omgivningstemperaturer (företrädesvis 70 2 10°F (21,1 :5,6°C)).

Den nu beskrivna processen kan användas för att behandla bränslen som direkt kan tävla med Bunker C och restråoljor och synte- tiska kolbränslen som med framgång använts för att mata gasturbinmoto~ rer. Dessa nya bränslens flamegenskaper ligger mellan dem som före- finns hos flammor erhållna genom förbränning av naturgas respektive eldningsolja nr. 2. specifikt har det framställts kolprodukter med askhalter som är avsevärt lägre än 1,0 viktprocent genom den föregående processen och med demonstrerad upprepningsbarhet av ett antal helt olika kol. Dessa bränslen har i typiska fall följande egenskaper: Partikelstorlek ned till 4 um x 0 Aska ned till 0,22 viktprocent Fukthalt under 5 viktprocent BTU/lb inom området av 15.000 BTU utbyte % närmar sig 100% Liten partikelstorlek är en betydelsefull faktor som bidrager till användbarheten av ett bränsle av koltyp. Den redan beskrivna pro- cessen är på ett utmärkt sätt i stånd att åstadkomma dylika bränslen, såsom visats genom den föregående uppställningen.

Såsom redan angivits har det råkol' som behandlats till ett bränsle med låg askhalt företrädesvis först malts eller finsönderdelats medan det befunnit sig i "torrt" tillstånd, därefter utbildats till ett vattenhaltigt slam och därefter utsatts för ytterligare storleksminsk- ning. Helt oväntat har det visat sig att detta är ekonomiskt fördel- aktigt medan processens verkningsgrad icke påverkats skadligt genom torrmalningen, i motsats till vad som angivits i US-patentet nr JP» 3 451«sos 4,i86,887, som pubiicerades den 5 februari 1980, tiH Dougias V. KeHer Jr et ai, och som beskriver en koiâtervinningsprocess av aggiomera- tionstyp som, i vissa avseenden, iiknar den här beskrivna bränsiebe- handiingsprocessen.

Råkoiet minskas tiïi en maximistoriek av ca. 85 procent 250 mikron x O genom torrmaining, såsom redan angivits, och därefter maïts tiii en slutïig maximistoriek av 30 um, med en partikeïstoriek av 85 procent 15 um x 0 såsom föredraget. I vissa fa11 begränsar storieks- fördeiningen hos det finfördeiade råkoiet den maximaia askminsknings- graden. Ju finare partikiarna är desto mera mineraimateriai kan från- skiijas.

En annan teknik som med fördei kan användas för att öka den nya bränsiebehandiingsprocessens effektivitet innefattar tiHsats av mainingshjäipmedei i iiten mängd tiii råkoiet under det andra av fin- fördeiningsstegen. Dyiika tiHsatser har ena eHer båda av två betydei- sefuii funktioner, nämiigen främjande av partikeidispersionen, som resuiterar i en effektivare maining, “och skyddande av de nyfriiagda partikeiytorna mot oxidation. Detta underiättar den efterföijande växeiverkan meiian koipartikiarna och aggiomeranten och främjar därige- nom ett effektivt frånskiijande av koiet från mineraïmaterialet och vätskefaser i siammet när frånskiijandet och aggïomerationen av koi- partikiarna utföres.

De särskilda tiilsatser som användas beror på det särskiida koi som renas. TiHsatser som med fördei har använts inkiuderar: 'I,1,2-trik1o-1,2,2-trif1uoretan; 0T-100, en dioktyiester av suifo- bärnstenssyra marknadsförd av American Cyanamid som en jon-ytaktiv substans; Surfynoi 104E, en tertiär acetyiengiykoi marknadsförd av Air Products and Chemicaïs, Inc., som en icke jonogen ytaktiv sub- stans; och Triton X-114, en oktyifenoi med 7-8 oxidgrupper och mark- nadsförd av Rhom & Haas Co. som en icke jonogen ytaktiv substans.

Ytskydd av koipartikiarna erhåHes genom adsorberande mono- skikt av mainingstiiïsatsen på koipartikiarnas ytor under det andra (våta) av mainingsstegen. Denna fordran kan uppfyiïas genom införan- det av mainingstiiisatsen i råkoisïammet i ett förhåiiande av ett haivt tiH ett och ett haivt kiio .tiHsats per ton koi, beroende på râkoiets partikeistorieksfördeining och tiHsatsens moiekyiarea.

Koipartikiarnas dispersion i vätskebäraren under det andra av 451 soa 4 malningsstegen kan i många fall främjas genom att slammets pH-värde bibehâlles inom området 6-10 under detta steg. Detta kan åstadkommas genom tillsättande av ett basiskt material, exempelvis natriumhydroxid, till slammet i en mängd som ökar slammets pH-värde till den önskade nivån.

Minskningar av askhalten till de här tänkta nivåerna er- fordrar en agglomerationsagens av särskilt slag, nämligen en som har en mycket hög gränsytspänning till vatten (åtminstone 50 dyn/cm, och ju högre desto bättre) och en rimligt låg viskositet. Agglomeration av kolproduktpartiklarna i den angivna bränslebehandlingsprocessen inne- fattar vidhäftning av agglomeranten till de kolpartiklar som frigjorts under malningsstegen och bildandet av vätskeagglomerant-bryggor mellan de partiklar som bildar varje agglomerant. Om gränsytspänningen mellan agglomeranten och kolslammets vattenhaltiga fas icke är åtminstone 50 dyn per cm, kan mikrosfärer (eller bubblor) av vatten och mineral- material fylla hâlrummen mellan och runt kolpartiklarna och bilda agglomeraten. Detta ökar på ett icke önskat sätt kolproduktens såväl fukt- som askhalt. Genom användning av en passande mängd av en agglome- rant som har en gränsytspänning till vatten med det redan angivna vär- det kan emellertid fyllandet av tomrummen med agglomerant och utkast- ningen av vatten och mineralmaterial från dessa hålrum in i slammets huvudmassa säkerställas.

Lämpliga agglomeranter för här avsedda ändamål inkluderar så- dana skilda föreningar som pentan, 2-metylbutan, 1,1,2-triklor-l,2,2- trifluoretan och triklorfluormetan. I huvudsak rena föreningar erford- ras, eftersom även små mängder av föroreningar på ett märkbart sätt minskar agglomerantens gränsytspänning i avseende på vatten.

Agglomeranten bildar stabila monoskiktbeläggningar på kol- partiklarna och gör partiklarna mera hydrofoba i förhållande till vat- tenfasen. Den mängd agglomerant som erfordras för att ernå ett mono- skikt kan lätt beräknas från kolpartiklarnas area och den specifika agglomerantens molekylers area. På liknande sätt kan den mängd agglo- merant beräknas som erfordras för att ernå frånskiljande av upp till i huvudsak all kolprodukt med låga askhalter (typiskt mindre än en pro- cent) från mineral-vattenslammet under användning som en första appro- ximation packningen av ideala sfärer och ändringen av agglomerantskik- tet därpå för att bestämma den punkt där den vid kolpartiklarna mdhäf-_- 5 451 sos tande agglomeraiten just och ful lstänågt fyller al la hål rum mellan alla kol pa rt i klar och frambringar en minimiarea för högenergigränskontakten mellan agglo- meranten och vattnet i råkolslammet.

Då det är fråga om 1,l,2-triklor-1,2,2-trifluoretan kommer ca. 0,19 viktprocent av agglomeranten, räknad på kolets torrvikt, att räcka till för att bilda stabila monoskikt på kolpartiklarna medan 45 viktprocent eller mera av agglomeranten måste dispergeras i det utspäd- da råkolslammet för att fullständigt fylla hålrummen mellan de kolpar- tiklar som bildar kolproduktagglomeraten. Frånskiljande genom en silkrök kan lätt ernâs och oftast kan den optimala minskningen av aska i kolprodukten (beroende_på kolet och storleksfördelningen) observeras när mycket nära 55 viktprocent agglomerant dispergerats på kolpartik- larna. Agglomerant överstigande 65 viktprocent, räknat på det torra kolet, resulterar i delvist eller fullständigt frânskiljande av ett slam som innehåller vätskeagglomerant och kolprodukt från ett andra slam av vatten och mineralmaterial.

Petroleumfraktioner, exempelvis Varsol, fotogen och bensin, har ibland uppgivits uppvisa gränsytspänningar till vatten inom området 50 dyn/cm. Dessa sorter innehåller emellertid vanligen syror, ketoner och omättade och andra föreningar som verksamt minskar detta värde.

Följaktligen kan dessa och jämförbara sorter, exempelvislätta kolväte- oljor, som redan föreslagits som agglomeranter, icke användas för att nå fram till kolen enligt den föreliggande uppfinningen - genom att av råkol erhålla en produkt som har minimal aska och pyritsvavel och ut- byten som närmar sig 100 procent.

En betydelsefull fördel med de nya agglomeranter som användas vid genomförandet av den föreliggande uppfinningen, är, bortsett från deras höga gränsytspänning till vatten, att de har en kokpunkt som lig- per under vattnets. Detta är särskilt betydelsefullt när agglomeration och frånskiljande av kolprodukten följes av en återdispersion av kol- partiklar i rent vatten, förnyad agglomeration och frånskiljande. För- nyad dispersion erfordrar att agglomerantens koncentration i avseende på fasta ämnen i agglomeratet kan minskas vid närvaro av en vatten- haltig bärare. Detta kan icke åstadkommas om agglomerantens kokpunkt är över l00°C, eftersom bäraren kommer att koka bort innan agglomerant avdunstar om värme tillsättes tilll blandningen av agglomerat och vatten för att avlägsna agglomeranten. 451 802; 6 De agglomeranter som tidigare angivits som exempel har samtli- ga kokpunkter som ligger inom området 30-50°C. Agglomeranter inom detta kokpunktsområde är speciellt önskvärda eftersom de förblir vätskor un- der de flesta omgivningsförhållanden men kan dissocieras från kolpro- dukten och vatten-mineralmaterialfasen i slammet med endast måttlig energiförbrukning. Detta är betydelsefullt då kostnaden för den stora volym agglomerant som användes vid verksamhet i kommersiell skala er- fordrar att i huvudsak all agglomerant återvinnes och återanvändas.

En annan fördel med den föredragna klassen agglomeranter är att de har viskositeter som är mindre än en centipoise. Detta är bety- delsefullt på grund av att, såsom en följd av deras låga viskositet, dessa agglomeranter lätt och därför ekonomiskt dïspergeras i ett slam på ett sätt som kommer att frambringa den erforderliga kapslingen av kolpartiklarna genom agglomeranten. Specifikt sker transporten av vät- skeagglomeranten från vatten-fasta kroppar-agglomerantblandningen till kolprodukten genom den dispergerade agglomerantens påverkan på kolpar- tiklarna och den efterföljande vätningen av kolpartiklarna genom agglo- meranten. Denna process, som strävar att homogenisera agglomerantför- delningen över samtliga partiklar, erfordrar att agglomerantens visko- sitet ligger under 1000 centípoise och processen Hir effektivare när viskositeten minskar under maximivärdet.

En annan fördel med de agglomeranter som användas är förutom deras effektivitet att de icke reagerar med kol, och detta är betydel- sefullt av skäl som angivits i US-patentet nr._Å,173,530, som publice- rats den 6 november 1979, för Smith et al. Åtskilliga fördelar med de nya bränslebehandlingsprocesserna som här beskrivas har redan tidigare beskrivits. En annan fördel är att de kan användas för att åstadkomma bränslen av råkol som sträcker sig från underbituminösa via bituminösa till antracit liksom från lig- nit (brunkol), som tidigare och även i det följande kommer att inklu- deras i termen "kol" av lämplighetsskäl.

Ooxiderade kol av hög rang har en naturlig hydrofobicitet,vilken kan behandlas medelst den ovan beskrivna särskiljningsprocessen av agglo- merationstyp.

Delvß oxiderade kol och kol av lägre rang saknar emellertid detta naturliga hydrofoba drag i åtminstone viss omfattning på grund av deras syrehalt. Hydrofob natur i den önskade omfattningen kan emeller- tid införas i dylika kol genom användning av ytaktiv substans för att modifiera kolets naturliga hydrofila ytor och, i själva verket, omvand- la det i ett hydrofobt kol som svarar mot processen på samma sätt som 7 451 soa ett som är naturligt hydrofobt.

Det ytaktiva agens som kan vara oljesyra eller ett lämpligt salt därav, blandas företrädesvis med slammet före åtskiljandet och agglomerationen av kolproduktpartiklarna i en mängd som är tillräcklig för att åstadkomma ett monoskikt av ytaktiv substans på kolet. Karbon- syragruppen (eller jämförbar) av ytaktiv agens häftar vid kolets polära yta och tillåter molekylen att upprätta en skenbar kolyta som är vattenbortstötande på grund av inducerad hydrofob natur men har en stark attraktion till agglomeranten.Detta tillåter att den lägre ran- gen av delvis oxiderade kolpartiklar nu dissocieras från mineralmate- rialet och vattenfaser hos slammet och därefter agglomerera på samma sätt som icke oxiderade kol av högre rang. överdriven mängd ytaktiv substans måste undvikas, eftersom denna kommer att på ett betydelsefullt sätt minska gränsytenergin mel- lan agglomerantoch vatten i slammet och orsaka en ökning av askinnehål- let i kolproduktagglomerat. För att undvika detta icke önskade resultat måste omsorg iakttagas för att undvika användning av ytaktiva substan- ser som_görytorna på mineralmaterialpartiklarna i slammet hydrofoba.

Starka Lewis-baser kan även användas för att inducera hydro- fob natur i delvis oxiderade kol och sådana som har lägre rang. Lewis- baser kan kombineras i en enda molekyl med en hydrofob organisk kedja eller ring. Lewis-bashalvparten av molekylen bringar den sistnämnda att häfta vid kolpartiklarna, och de organiska fraktionerna av föreningarna bildar ett monoskikt av tillsats som gör varje kolpartikels hela yta hydrofob. Dessa ytor godtager agglomereringsagenset på ett sätt som är identiskt med denna egenskap hos ett icke oxiderat kol av hög rang.

Molekyler innehållande Lewis-bas som kan användas för de nu beskrivna ändamâlen är sådana med formlerna R-OH, R2-NH3, R-NH2 och R3N där R är en organisk kedja eller ring med flera än fyra kolväten.

Ett alternativ till inducerandet av hydrofob natur är att öka agglomerationstiden för delvis oxiderat kol och/eller sådant av lägre rang. Icke oxiderade kol av hög rang kan fullständigt agglomereras inom perioder < 5-15 sekunder. Genom att öka tiden till minuter kan även många oxiderade kol med framgång agglomereras medan andra icke kan på grund av att agglomereringstiden ökar med oxidationstillståndet och når oändligheten för helt oxiderat kol. 451 803 Såsom redan påpekats har i det nämnda US-patentet nr.4,186,887 avslöjats en process som har vissa likheter med den har angivna nya bränslebehandlingsprocessen. Det finns emellertid även betydelsefulla skillnader.

Exempelvis skiljer sig den bränslebehandlingsprocess som här beskrivs från den kolätervinningsprocess som beskrivs i US-patentet nr. 4,186,887 genom att det icke sker någon malning under processens kol- âtervinningsfas, där kolpartiklarna dissocieras från mineralmaterialet och vattenfaser hos det slam i vilket de finnas och därefter samman- smälter till kolproduktagglomerat. Detta är betydelsefullt på grund av att det visat sig att nötning - exempelvis av kulorna i en kulkvarn - vid förlängd malning kan resultera i att tillräcklig mängd avnött ma- terial agglomereras med kolet för att på ett betydelsefullt sätt öka det sistnämndas askinnehåll.

Den nya bränslebehandlandsprocess som här anges skiljer sig även på ett betydelsefullt sätt från den kolutvinningsprocess som be- skrivits i US-patentet nr. 4,186,887 genom tillsättandet av agglomerant till kolslammet och den efterföljande dissocieringen av kolpartiklarna från mineralmaterialet och vattenfaser hos slammet och sammansmältning av dessa partiklar till agglomerat företrädesvis sker separat.

Såsom redan diskuterats erfordrar det i huvudsak fullständiga särskiljandet av kolpartiklarna från det samhörande mineralmaterial som ernås genom den här beskrivna bränslebehandlingsprocessen att ett monoskikt av agglomerant adsorberas på ytan av varje kolpartikel. Detta kan effektivast ernås i en annan enhet än det efterföljande avskiljan- det av kolprodukten från slammet på grund av att agglomerantdisper- sionen är en kinetisk process som erfordrar en ändlig tid. Genom att utföra detta steg separat kan man säkerställa att den önskade disper- sionen av agglomerat fullbordas innan särskiljandet av kolprodukten från agglomeranten försökes.

Av det föregående är det tydligt för läsaren att det primära syftet med den föreliggande uppfinningen ligger i åstadkommandet av ett nytt bränsle av koltyp och i åstadkommandet av nya processer för fram- ställningen av dessa bränslen.

Ett annat primärt och därför betydelsefullt syfte med den föreliggande uppfinningen ligger i ästadkommandet av bränslen av koltyp som kan tävla med tyngre petroleumbaserade bränslen. 9 451 803 Ett ytterligare primärt syfte med den föreliggande uppfinnin- gen ligger i ästadkommandet av bränslen av koltyp som kan användas som bränsle för gasturbinmotorer.

Andra betydelsefulla men mera specifika syften med uppfinnin- gen ligger i åstadkommandet av bränslen av koltyp som: har synnerligen låg askhalt; har ett högt värmevärde (BTU); har en partikelstorleksfördelning som medger att de kan för-g brännas pä ett effektivt sätt; ligger väl inom de specifikationer som uppställts av huvud- förbrukarna av dylika bränslen.

Andra specifika men trots detta betydelsefulla syften med den föreliggande uppfinningen ligger i åstadkommandet av nya processer för att framställa bränslen av râkol som: är i stånd att framställa kol med egenskaper som angivits enligt föregående syften; är i stånd att göra dylika kol tillgängliga till konkurrens- kraftiga priser i kommersiell skala; kan utföras i utrustning som är jämförelsevis föga kompli- cerad och som kan göras tillgänglig med rimliga kapitalinvesteringar; kan användas för att framställa bränslen från praktiskt taget vilka som helst kol inom området från brunkol via subbituminösa kol till antracit; är icke förorenade och energieffektiva; kan genomföras vid omgivningstemperatur och -tryck; är i stånd att återvinna upp till storleksordningen av 95 pro- cent eller mera av kolet i det råkol som behandlas.

Ytterligare betydelsefulla syften med uppfinningen ligger i åstadkommandet av processer med de egenskaper som redan beskrivits och som kan användas för att framställa kolprodukter för annan använd- ning än som bränslen, och i åstadkommandet av dylika kolprodukter med de redan angivna egenskaperna.

Ytterligare betydelsefulla syften och fördelar med uppfinnin- gen och nya särdrag hos densamma kommer att framgå för läsaren av det föregående, av de bifogade patentkraven, och av den följande detaljera- de beskrivningen och diskussionen i förening med de bifogade ritnin- garna. 451 soa w KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Ritningsfiguren 1 är ett schematiskt diagram för en anläggning där behandling för en kolprodukt med låg askhalt kan skei enlighet med den föreliggande uppfinningens principer; g Ritningsfiguren 2 visar en kurva för verkan av gränsytspän- ningen mellan agghmerant och vatten på askhalten i ett kol med låg askhalt och behandlat i enlighet med den föreliggande uppfinningens principer; och Ritningsfiguren 3 är en kurva som visar effekten av energi- tätheten hos agglomerant på askhalten hos kol med låg askhalt behandlat i enlighet med dessa principer.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN På ritningarna anger fig. 1 schematiskt en anläggning 10 i vilken råkol kan omvandlas till kol med låg askhalt och med de egen- skaper som redan diskuterats i samband med den föreliggande uppfinnin- gens principer. Av ritningen framgår tydligt att anläggningen 10 är jämförelsevis okomplicerad. Detta gör den lätt att driva och billig och enkel att underhålla och tillgänglig med enjämförelsevis ringa kapital- investering.

Angivet enligt processteg utgöres anläggningens 10 första stora komponent av en matningsanordning 12, som överför det råkol som behandlas till en torrmalningsanordning 14, som exempelvis kan utgöras av en stötkvarn, en kulkvarn, en rännkvarn eller liknande. Torrmal- ningsanordningen 14 användes för att minska râkolet till ett storlek som i typiska fall till ungefär 85 procent är 250 mikron x 0.

Från torrmalningsanordningen 14 överföres det pulvriserade råkolet till en satsbehållare 16 för slam. Här blandas råkolet med rent vatten för att bilda ett vattenhaltigt slam som har ett innehåll av fast material inom området 20 till 70 viktprocent. Den särskilda viktprocent som användes beror på kolet och inställes för att optimera malningsprocessens verkningsgrad.

Råkolslammet överföres till en slamlagringstank 18 från sats- behållaren 16. Denna tank åstadkommer en kapacitet i systemet, dvs den medger att anläggningen 10 kan vara i drift kontinuerligt trots det förhållandet att åtskilliga steg i processen sker satsvis, såsom kommer att framgå av det följande. 11 451 '805 Från råkolslamlagringstanken 18 överföres slammet till en våt- malningsanordning, där råkolet förminskas till en partikelstorleksför- delning som företrädesvis är av storleksordningen 95% 10-15 mikron x 0 men en mindre maximistorlek föredrages på grund av, såsom redan disku- terats, detta resulterar i ett bränsle som kan förbrännas på ett effek- tivare sätt.

Våtmalningsanordningen 20 kan exempelvis utgöras av en kul- kvarn, en omrörningskulkvarn, en rullkvarn, en vibrationskvarn etc.

Det anses nödvändigt att ett minimum av 20 viktprocent vatten, räknat på slammets vikt, bibehålles i kvarnen eller våtmalningsanord- ningen 20. Lägre mängder åstadkommer icke en tillräckligt stor vätske- massa för att hålla mineralmaterialet i suspension, vilket är en ford- ran för effektiv och likformig malning. Den maximala koncentrationen av vattenhaltig vätska som kan tillåtas i kvarnen 20 är den där sönder- delningen av råkolet blir ineffektiv (i typiskt fall ca 70 viktprocent) Det nu beskrivna malningssteget frigör mineralmaterialet från det kol som det är bundet till. Det alstrar även nya ytor på kolpartiklarna och på dessa kan agglomerant lätt häfta.

Det har tidigare påpekats att malningshjälpmedel ofta med för- del kan användas i våtkvarnen 20 för att främja kolpartiklarnas disper- sion i den vattenhaltiga bäraren och för att skydda ytorna på de kol- produktpartiklar som frigöras under malningsprocessen. Malningstill- satser eller blandningar av ifrågakommande tillsatser kan tillsättas till och blandas med slammet i antingen râkolslamlagringstanken 16 el- ler i själva våtkvarnen.

Vâtmalningssteget fortsättes till dess attlden önskade parti- kelstorleksfördelningen hos råkolet har ernåtts. Om en kulkvarn använ- des, kan detta taga upp till sexton timmar eller mera. Den tid som er- fordras för våtmalningssteget kan minskas till en fråga om minuter ge- nom användning av andra slags malningsprocesser, exempelvis den redan diskuterade omrörningskulkvarnen. Detta sker dock endast till priset av en ökning av kapitalkostnaden och energibehovet.

Från våtkvarnen 20 överföres råkolslammet till en mellantank 22. Denna tank 22 har utbildats så att kvalitetskontroller kan ske före återvinningen av kolprodukten från mineralmaterialet och slammets vat- tenfaser. Parametrar som mätas är partikelstorleksfördelningen och pH, och detta bibehâlles, såsom redan angivits, företrädesvis inom området 6-10. 451 eos ” Material som icke fyller specifikationerna återföres till slamlagringstanken 18 för förnyad behandling i vätkvarnen 20. Om slam- met uppfyller specifikationerna, överföres det till en av de två råkols- slamsvalltankarna 24 och 26.

Vatten tillsättes till det slam som överförts till svalltan- karna för att utspäda slammet till en koncentration ifråga om fasta äm- nen av ungefär i till 15 viktprocent. Detta främjar det efterföljande särskiljandet av kolproduktpartiklar från det samhörande mineralmateri- alet i slammet och den vattenhaltiga bäraren. Det har observerats att konmcentrationen av fasta ämnen minskas under agglomerationen och verk- ningsgraden ifråga om minskningefl av askhalten har ökat.

Svalltankarna 24 och 26 åstadkommer, liksom lagringstanken 18, kapacitet i bränslebehandlingssystemet. Detta åstadkommer oberoende ifråga om verksamheten mellan den just beskrivna malningskretsen och krets som just kommer att diskuteras och i vilken kolproduktpartiklarna frânskiljas, agglomereras och återvinnas från slammet. Denna kretsiso- lering är önsakvärd på grund av att vid felfunktion av någon av förbin- delsekomponenterna de efterföljande stegen kan arbeta under en avsevärd tidsperiod utan avbrott av efterföljande enhetsprocesser.

Av förnyad hänvändelse till ritningen framgår att det mera utspädda råkolsslammet överföres alternerande från svalltanken 24 och svalltanken 26 till blandaren 28, där vald agglomerant sättes till och blandas med slammet i ett förhållande av 45 till 60 viktprocent, räknat på torrvikten av kolet i slammet.

Den nyss angivna minimimängden agglomerant är den som visat som vara nödvändig för att åstadkomma effektiv agglomeration av de kol- partiklar som frigjorts under malningsstegen. Koncentrationer över det angivna maximivärdet är icke önskvärda på grund av att överskjutande tillsatser bildar en film genom vilken avsevärda antal av mineralmate- rialpartiklarna kanske icke har tillräcklig energi för att undkomma, och detta resulterar i att de infångas i kolagglomerat och höjer pro- duktens askhalt.

Skärblandare har använts för att fördela agglomerant men er- fordras icke så länge som blandare homogent fördelar agglomerant i rå- kolslammet på sådant sätt att det säkerställes att monoskikt av agglo- merant bildas på kolproduktpartiklarnas ytor. Skärblandare har den för- delen att dispergeringen av agglomerant kan ske på en mycket kort tids- pmfiod ” D 451 sus I mekaniskt avseende sker bildandet av agglomerantmonoskikt på kolproduktpartiklarna genom stöt partikel-partikel till dess att en vätskefilm bildats på varje partikel. Sannolikt har dessa filmer likvär- diga tjocklekar på samtliga partiklar när jämvikt uppnåtts. Detta kom- mer i typiska fall att erfordra en minut när en skärblandare användes för att dispergera agglomeranten.

Från blandaren 28 överföres slammet till separatorn 30, som kan utgöras av en roterande trumma eller av en anordning som åstadkom- mer sfärer. Här fortsätter den dissociation av kolprodukten från mine- ralmaterialet och slammets vattenfaser liksom bildandet av produktkol- agglomerat som igängsatts i blandaren 28 och agglomeraten stabiliseras i dimensionsavseende och vatten avlägsnas från dem ochbidrar till' produktens kvalitet. Separatorn 30 tjänar således som en rengöringsen- het för blandaren 28. Slammets uppehållstid i separatorn 30 kommer i typiska fall att uppgå till endast ett fåtal minuter.

Det nu diskuterade utförandet av agglomerantdispergeringen och kolproduktagglomerationsstegen i två skilda processenheter är ett betydelsefullt särdrag ifråga om den föreliggande uppfinningen på grund av att det medger att förhållandena i var och en av dessa två enheter kan optimeras för de steg som utföras däri.

En fraktion av kolproduktagglomerat utvinnes och avges di- rekt från separatorn 30,såsom anges genom linjen 32 på ritningen. Åter- stoden av agglomerat och vatten- och dispergerade mineralfaser av slam- met avges till en statisk silkrök 34. Här utvinnes resten av kolpro- duktagglomerat under det att vatten och mineralmaterial avges till en avfallskrets, som visas schematiskt på ritningen och identifieras genom hänvisningsbeteckningen 36.

Den kolprodukt som utvinnes från separatorn 30 och silkröken 34 kan uppvisa en askhalt som är mindre än en procent och en fukthalt av ca. 20 procent.

Kol med de specifikationer som angivits i det föregående stycket är ett direkt användbart högklassigt bränsle. Bränslets askhalt kan emellertid minskas ytterligare och dess användbarhet ökas genom att ytterligare den föreliggande uppfinningens principer tillämpas. För att åstadkomma en större minskning av aska överföres agglomerat som ut- vunnits från separatorn 30 och silkröken 34 till en dispersionstank 38 utrustad med en uppvärmningsanordning 39 och blandas där med tillräck- 451 eos M ligt mycket rent vatten för att minska koncentrationen av fasta ämnen till en storleksordning av icke mera än ungefär 30 till 10 viktprocent.

På samma gång minskas agglomerantkoncentrationen till 20-30 viktprocent, räknat på vikten av fasta ämnen i slammet, och detta sker i typiska fall genom att en del agglomerant avdunstas från slammet.

Uppvärmningsanordningen 39 kan användas för att tillföra eventuell ter- misk energi som erfordras för detta ändamål och icke kan erhållas från omgivningarna.

Sedan agglomeranten minskats till den nivå eller koncentra- tion som nyss angivits, blir den icke längre i stånd att binda samman de kolproduktpartiklar som bildar agglomerat. Dessa partiklar kommer följaktligen att dissociera och dispergeras i den vattenhaltiga bäraren och frigör och dispergerar i slammets vattenhaltiga bärare de eventu- ella partiklar av mineralmaterial som eventuellt infångats i agglomerat under det inledande kolutvinnings- och agglomerationssteget.

Från tanken 38 överföres det vattenhaltiga slammet av ånyo dispergerade kolpartiklar och frigjorda mineralpartiklar till en blan- dare 40, som kan vara av samma slag som den redan diskuterade blandaren 28. Här blandas tillräckligt med agglomerant med slammet för att åter- igen öka koncentrationen till 45 till 60 viktprocent agglomerant, räk- nat på torrkolvikten, som erfordras för en effektiv agglomeration och utvinning av kolprodukt.

Det vattenhaltiga slammet av ånyo dispergerade kolpartiklar, frigjorda mineralpartiklar och agglomerant överföres därefter till en separator 42, som kan vara likadan som separatorn 30. Efter agglomera- tionen och stabiliseringen av agglomeraten fullbordats, avskiljes en fraktion av kolpartikelagglomerat . och avges direkt från separatorn, såsom anges genom linjen 44. Återstoden av agglomerat, tillsammans med det ytterligare mineralmaterial som dissocierats från kolet i separa- torn 42 och den vattenhaltiga bäraren föres via en statisk silkrök 46 och kolet avges via den ledning som linjen 44 representerar och vatten och mineralmaterial går till avfallskretsen 36.

Vid detta steg är produkten lämplig som ett bränsle och kom- mer i typiska fall att uppvisa ett värmeinnehåll som närmar sig 15 000 BTU/lb under det att askhalten hos produkten i typiska fall har mins- kats med ytterligare två tredjedelar från 3 till 1 procent till 1 till 0,3 viktprocent, räknat på produktens torrvikt. Fukthalten i kolproduk- 15 451 803 ten kan regleras från 10 till 40 viktprocent medelst processparametrar- na. Ytterligare fukt kan avlägsnas genom att agglomeratet föres genom vridvalsar (icke visade) men i typiska fall kommer detta icke att vara nödvändigt.

De kombinerade fraktionerna av kolproduktagglomerat från se- paratorn 30 och separatorn 42 behandlas serievis medelst en evaporator 48 och en avstrykare 50. Agglomerant återvinnes från de agglomererade kolpartiklarna i dessa enheter och cirkuleras till ett agglomerant- återvinningssystem 52 och befrias där från icke kondenserbara gaser och kondenseras, och återföres därefter till en agglomerantlagringstank 54, allt såsom beskrivits i det redan angivna US-patentet nr. 4,173,530, som härigenom anges som referens. Blandningen av vatten och dispergerat mineralmaterial i kretsen 36 kan överföras till en agglomeranttvättare (icke visad) som minskar agglomerantinnehållet i avfallet från ungefär 100 ppm till mindre än 10 ppm. Därefter kombineras agglomerant med vad som utvunnits från produkten och på annat håll i systemet 10.

Slammet går till en vanlig förtjockare (icke heller visad) och där sker klarning av vattnet och återföring. Det nu halvfasta av- fallet överföres till exempelvis landutfyllnad.

De exempel som nu följer visar tester som belyser olika nya sidor av de nya bränslebehandlingsprocesserna.

EXEMPEL I Såsom redan antytts är kanske den mest betydelsefulla fördelen med den nya bränslebehandlingsprocess som här beskrivits den utomordent- ligt ringa askhalt som kan erhållas. Detta har visats genom det följan- de testet rubrik-till-rubrik mellan den föregående processen och den kolförbättringsprocess som angivits i US-patentet nr. 4,186,887.

En sampel av râkol från Pittsburg seam (Betylehem Marianna Mine No. 58) uppdelades i två fraktioner. Den ena behandlades på det sätt som specificerats i exempel I i US-patentet nr. 4,186,887 och den andra genom följande procedur.

Råkolet torrmaldes till 250 um x 0 i en hammarkvarn och blan- dades med vattenledningsvatten till en koncentration med 30 viktprocent fasta ämnen. Det resulterande slammets pH-värde inställdes till 8 ge- nom tillsättning av natriunhydroxid och slammet maldes därefter i en laboratoriekulkvarn under 16 timmar. Det resulterande slammet avlägsna- des från kulkvarnen och utspäddes till 10 viktprocent fasta ämnen. Det 451 eos 16 utspädda slammet placerades i en Waring Blender (blandare) och 50 vikt- procent (räknat på torrkol) av 1,1,2-triklor-1,2,2-trifluoretan till- sattes med blandaren gående för att särskilja och agglomerera kolpar- tiklarna. Efter agglomerationen (30-60 sekunder) uttogs innehållet i blandaren och fördes via en silkrök som kvarhöll kolagglomerat men til- lät mineralmaterial-vattenslammet att passera.

De partiklar som bildar kolproduktagglomerat dispergerades ånyo för att bilda ett vattenhaltigt slam med ett innehåll av ca 10 viktprocent fasta ämnen och för att tillåta agglomerant att avdunsta till dess att agglomeratet kunde ses ha dissocierat. Agglomeration av de ånyo dispergerade partiklarna och avskiljande av agglomerat som bil- dats har skett under användning av den nyss beskrivna proceduren, och den av förnyad dispergering, agglomeration och särskiljande av agglome- rat bestående sekvensen har upprepats.

De agglomerat som erhållits i det tredje särskiljandesteget torkades och analyserades. Följande data har erhållits: TABELL I Råkol- Produkt genom Produkt genom analys teknik enligt föreliggande US 4,186,887 teknik Aska, viktprocent 5,71 2,38 0,89 #/MM BTU 3,99 1,60 0,59 % minskning - 59,9 85,2 Totalt svavel viktprocent 1,24 0,90 0,82 #/MM BTU 0,87 0,61 0,54 % minskning - 29,9 37,9 ßTu/ib 14.301 14.842* _, 15.093* ßTu/ib (MAF)** 15.167 15.204 15.229 BTU utbyte % >9s >95 1 Alla data på torrbas *Beräknad Båda körningarna börjar med 60 mesh x 0 -k * Fukt- och askfri -DUJIV ~4~4~ø~f Den kolprodukt som frambringas genom användning av den patente- ” 451 eos rade processen hade en askhalt av 2,38 procent med ett produktutbyte av nästan 100%. Denna askhalt är mycket lägre än vad som kan erhållas ge- nom någon annan kolförbättringsprocess som information kunnat erhållas om. Den produkt som erhållits av samma råkol genom användning av den här angivna processen hade en ännu avsevärt lägre askhalt av endast 0,89 procent, och efterföljande tester på samma kol har resulterat i askhalter inom området 0,64 viktprocent. Detta är ett tecken som anger betydelsen eftersom minskningen av kolets askhalt till denna unikt låga nivå gör kolet konkurrenskraftigt ifråga om askbelastningen med de för närvarande i stor omfattning använda tyngre sorterna av bränslen på petroleumbas.

På samma gång har dessa kolbaserade bränslen en definitiv kost- nadsfördel över de petroleumbaserade produkterna. Som exempel kan anges att Pittsburg seam kol nyligen var tillgängligt i marknaden till ett pris inom omrâdet av $ 1,00/106 BTU. Den beräknade kostnaden för att omvandla detta kol till det direkt användbara bränsle som här angivits genom den procedur som beskrivits i detta exempel är $ 1,60 per 106 BTU och kostnaden för frakt av detta kol ligger inom området $ 0,50/105 BTU och detta gör den totala kostnaden för bränslet vid denna leverans- punkt till $ 2,10 per 106 BTU. Den jämförbara leveranskostnaden för Bunker C bränsle har beräknats att vara avsevärt högre och $ 28,00 per fat enar $ 5,00 per 106 ßru.

EXEMPEL II Såsom redan påpekats kan askhalten i en kolprodukt erhâllen genom de har angivna processerna ytterligare och betydelsefullt minskas ytterligare genom urlakning av askan medelst en lämplig syra. Detta har demonstrerats genom tester där Blue Gem och Pittsburg seam kolprodukter erhållna genom användning av den procedur som beskrivits i Exempel I ytterligare behandlats genom salpetersyralakning. Testerna innefattade en Blue Gem seam kolprodukt med en askhalt av 0,4 viktprocent och Pittsburg seam kolprodukter med askhalter av 1,1 och 0,9 viktprocent.

Syralakningen skedde genom att ånyo göra torra samplar av kol flytande i 4-normal salpetersyra under 30 minuter, återvinning av res- ten och torkning och föraskning av den enligt ASTM-förfarandet D3174-73 Resultaten av testerna har sammanförts i den efterföljande tabellen. 451 ana W 3 TABELL 2 §§gm Askhaït Koïprodukt Syraïakad kolprodukt Bïue Gem 0,4 0,08 _ Pittsburg 1,1 0,43 Pittsburg 0,9 0,38 EXEMPEL III För att demonstrera verkan av ma1ningstiden (våt) på askhaïten hos bränsie som behandiats i en1ighet med den föreïiggande uppfinnin- gens principer har ko1 från Biue Gem seam med en partikeistorïeksfördef- ning av 63 pm x 0 piacerats i en Iaboratoriekuïkvarn under oiika tids- perioder för att medföra oiika partikeistorieksminskning och frambringa oïika medeipartikeïstorïekar (angivna som 50 viktprocent av de partik- Iar som är finare än medeipartikeidiametern). Detta råko1 maïdes i vat- ten vid en koncentration av 30 viktprocent fasta ämnen.

Efter mainingen utspäddes siammet med 30 viktprocent fasta äm- nen ti11 10 viktprocent och pïacerades i en Waring Bïender. Ungefär 50 viktprocent 1,1,2-trik1or-1,2,2-trifiuoretan (räknat på råkoïets torr- vikt) har ti11satts och bïandats med siammet ti11 dess att aggïomerat av koipartikïar biidats (ungefär 15-45 sekunder). Dessa aggïomerat åt- skiidesi en si1krök, med koiet uppsam1at på siikrökens yta och vatt- net (pius mineraimateriai) gående genom siïkröken.

Resuïtaten visas i den föïjande Tabell 3.

TABELL 3 Produktens medeïparti- Storïeksfördeïning keidiameter (mikron) Aska (viktprocent) Râkoi, 63 pm x 0 20 , 0,97 4 tim. main. 32 gm x 0 5,7 _ 0,58 8 tim. main. 23 um x 0 3,5 0,52 16 tim. main. 11 um x 0 2,5 0,49 EXEMPEL IV En annan teknik som kan visas vara effektiv och som även ti- digare diskuterats och som kan användas i de bränsïebehandlingsproces- ser som här angivits innefattar användning av ett basiskt materiai i det andra (våta) av maïningsstegen förattinstäila pH-värdet hos det W 451 soz s1am som behandias under detta steg och bibehålla pH-värdet inom omrâ- det 6-10. Detta har visats genom ett test som utförts med samma koi och procedur som diskuterats i Exempei I, med undantag av att pH instäïïdes såsom angivits i den fö1jande Tabe11 4, i vi1ken data erhâiina vid tester har angivits.

TABELL 4 Sïammets pH Koiprodukt, viktprocent aska 1:sta uppsami. 2:dra uppsami. 3:dje uppsam1.

Surt pH-värde <3 1,78 1,29 1,17 Baiskt pH-värde > 8 1,19 0,72 0,68 Neutraït pH-värde = 7 1,32 1,04 0,95 EXEMPEL V Att mainingens omfattning och föijaktïigen graden av partikeï- stor1eksminskning har en markerad verkan på askhaïten i den koïprodukt som frambragts genom de här angivna teknikerna har även demonstrerats genom tester som använt kommersieIIt förbättrat koi 1,5 tum x 0 från I11inois No. 6 (Herrin) seam beIäget vid the 01d Ben Coa1 Company No. 21 Mine, Frankïin County, Ilïinois.

I enlighet med den föreiiggande uppfinningen har râko1 maits ti11 en stor1ek av 250 mikron x 0 och utbiidats ti11 ett siam med vat- ten och med 30 viktprocent. Koïet har därefter maïts och aggïomererats såsom beskrivits i EXEMPEL III och ko1produktagg1omeratet har utvunnits och anaïyserats.

Resuitaten har införts i den efterföljande 'TABELL 5.

TABELL 5 Iïiinois No. 6 Seam Koiproduktaskhalt Koïproduktaskhaït MaIningsordning_ (vikt-%) Sampei A (vikt-%) Sampei B Råkoi (250 um x 0) 6,36 6,82 2 tim. maihing 3,04 3,07 4 tim. maIning - 1,75 . 2,36 8 tim. maining 1,13 1,22 16 tim. maïning 1,23 1,19 20 451 803 EXEMPEL VI Såsom redan diskuterats är användningen av en agglomerant som har en hög gränsytspänning till vatten väsentlig för framgången av den process som beskrivits här. Detta har demonstrerats genom upprepning av den procedur som beskrivits i EXEMPEL I under användning av två olika kol och en mångfald agglomereringsagens eller agglomeranter. Resultaten anges i de efterföljande Tabell 6 och 7.

TABELL 6 Peerless Coal (Râkol : 37 um x 0, Askhalt 14,88 viktprocent) Gränsytspänning Kolprodukt Agglomerant till vatten (dyn/cm) Askhalt vikt-% No. 6 brännolja 32 6,5 Bensen 35 4,5 Bensin 45 2,6 Koltetraklorid 45 0 g 2,8 Fotogen 50 2,6 Mineralolja 50+ 2,8 Pentan 51,3 2,8 Triklorfluormetan 52,8 2,5 1,1,2-triklor-l,2,2- trifluoretan 51,1 2,0 2-metylbutan 50,1 2,0 Data från den föregående och den efterföljande tabellen bekräf« tar att användningen av en agglomerant med hög gränsytspänning till vatten är av betydelse vid behandlingen av kol genom de häri beskrivna procedurerna. Data visar även att denna fordran förefinns oberoende av det särskilda kol som behandlas.

Att en hög gränsytspänning mellan agglomerant och vatten är en nödvändighet ifråga om frambringandet av ett kol med låg askhalt genom särskiljande medelst agglomeration har även demonstrerats genom de data som grafiskt angivits i fig. 2, där askhalten hos en kolprodukt gjord av en Peerless seam sampel har avsatts som funktion av gränsytspän~ ningen. Râkolet har i huvudsak behandlats på samma sätt som de som beskrivits i Exempel I. fm H 451 eos TABELL 7 Uian koi (Austra1ien; råkoiaskhait 10,55 viktprocent) Koiproduktaskhait vikt-% Aggiomerant Gränsytsp. ti11 vatten Uppsami. 1 Uppsami. 2 Uppsam1.3 Bränno1ja No. 6 32 dyn/cm 6,53* Bensen * 35 4,55 2,40 1,82 ßensm 45 2,85* Koltetrakiorid 45 2,88 Fotogen 50 2,44 Mineraioija 50+ 2,40* Pentan 51,3 2,51 2-metyibutan 50,1 2,01 1,1,2-trik1or-1,2,2- trifiuoretan 51,1 2,04 1,08 0,84 *Efterföijande uppsamiingar visade sig omöjiiga eftersom det icke finns någon möj1ighet att åstadkomma ytteriigare koidispergering efter en uppsamïing.

EXEMPEL VII Koncentrationen av den aggïomerant som användes vid genomför- andet av den här angivna uppfinningen kan varieras avsevärt så iänge som den mängd som använts uppfyiier redan angivna kriterier. Detta har bekräftats genom en upprepning av den procedur som beskrivits i exempei I genom att 1âta skiida viktprocent av 1,1,2-trikior-1,2,2-trifiuoretan räknat på råkoiets vikt ersätta vad som använts i de tester som beskri- vits i tidigare exempei. Resultaten har angivits i den föijande tabei- 1en och jämförts med dem som angivits i exempei I.

TABELL 8 Koiproduktens viktprocent aska Andra aggiomerationssteget Viktprocent aggiomerant räknat på råkoivikten 40 1,07 50 (exempe1 I) 0,93 60 1,16 70 i 1,18 so í 2,31 22 451 805 EXEMPEL VIII För att demonstrera fördelarna med förnyad dispersion och ag- glomeration har ett Pittsburgh seam kol med en askhalt av 4 viktpro- cent och ett Blue Gem seam kol med en askhalt av 3 viktprocent behand- lats på det sätt som anges i exempelf I (tre agglomerationer, en inle- dande och två följande på förnyad dispersion av uppsamlade agglomerat).

Samplar av kolprodukten har tagits från varje agglomeration före nästföljande agglomerationssteg (en fjärde uppsamling ändrade icke på något betydelsefullt sätt askan i kolprodukten).

Resultaten av testerna har angivits i tabell 9.

TABELL 9 , Kolproduktens askhalt v1kt~% Körning kg] Tillsats3Maln.tim. 1. uppsaml. 2, gpgsaml. 3. upgsaml. 1 Penl Ingen a 1,70 1,16 1,06 z Pen A s - 0,95 - 3 Pen e s 1,44 0,84 0,88 4 Pen c s 1,41 0,93 0,85 s Pen 0 e 1,11 0,64 0,69 6 Pen E 23 1,10 0,66 0,62 7 Pen P 23 1,26 0,60 0,59 s Pen e s 1,34 0,86 0,73 9 Pen n a 1,26 0,82 0,72 10 _ Pen 1 16 - - 0,63 11 se? Ingen 4 0,69 - 0,65 12 BG Ingen 16 0,64 - 0,40 1. PGH = Pittsburgh Seam BG = Blue Gem Seam 3. Identifierad i tabell 10.

Data i den föregående tabell 9 är betydelsefulla av flera olika skäl.

För det första visar de att avsevärda tillsatsmängder aska kan frånskiljas genom dispergering av kolproduktagglomerat och upprepning av agglomerationssteget, och även genom att upprepa dispersions- och agglomerationssekvensstegen.

Data bekräftar likaså att malningstillsatser kan ha en marke- rad verkan på kolproduktens askhalt. Detta understryker ytterligare be- tydelsen av att omsorgsfullt anpassa tillsatsen till det specifika kol som behandlats till bränsle genom de här angivna procedurerna. 23 451 803 Vidare visar data tydiigt att den ifrågakommande bränsïebe- handïingsprocessen är i hög grad i stånd att frambringa bränsïen som har ti11räck1igt 1âg askhait (ca 0,5 viktprocent e11er ïägre) för att göra dem konkurrenskraftiga i förhåïïande till petroieumbaserade bränsien.

TABELL 10 Koncentration (viktprocent kod Tiiïsats räknad på råkoivikten A NaOH pH intäiïd på 8 B NaCN-Na0H 1,4 1bs/ton pH instäiid på 10 C NaCN-Na2C03 1,4 1bs/ton pH instäiid på 10 D citronsyra-Na0H 0,7 ibs/ton pH instäiïd på 10 E citronsyra 1,4 1bs/ton F citronsyra»Na0H 1,0 ibs/ton pH instäïïd på 10 G citronsyra-Na0H 1,4 1bs/ton pH instäiid på 10 H citronsyra-natriumditionat 2 1bs/ton I metanoi 3 1bs/ton EXEMPEL IX För att demonstrera den omfattande användbarheten av den nya bränsiebehandiingsprocess som här beskrivits upprepades den procedur som beskrivits i exempei I, varvid använts bituminösa kol med avsevärt o1ika morfoïogier och sammansättningar än de Pittsburg seam koi som an- vänts vid testerna i exempe1 I och ett antracitkoi. De variationer ifrå- ga om den i exempei I använda proceduren som använts för att optimera proceduren för de skiïda sorterna har identifierats och resuitaten av testerna har angivits i den följande tabelïen.

TABELL 11 E91 Antracit (Tamaqua, PA) Råkoï Kvarn (:) pH < 3; koiprodukt Bituminöst (Uian, Austr.) Råko1 Procedurmodifikationer Koïprodukt Bituminöst (Peer1ess Seam)Råko1 Koiprodukt Bituminöst (Nya Zeeiand) Råkol Koiprodukt Viktprocent aska > 7.98 0,76 10,55 0,84 14,88 0,95 ' 1,00 0,22 24 451 805 EXEMPEL X Det har redan påpekats att föreningar i viika en Lewis-bas kombinerats med en organisk kedja eiier ring med fördei kan användas för att tiiideia ytorna på deivis oxiderade kol e11er sådana med Iägre rang hydrofob natur för att härigenom öka antaiet stäiien som finns tiiigängiiga för aggiomeranten och att, som en föijd, de här beskrivna koiutskiIjningsprocesserna av aggiomerationstyp kan ske iika effektivt i de förra faiien som i de senare faiien. Denna nya sida av den före- iiggande uppfinningen har demonstrerats genom tester som skett på det sätt som angivits i exempei I med de modifikationer som angivits i den efterföijande tabeiien 12, där även resuitaten av testerna angivits.

TABELL 12 Räkaiaska Lewis basfiiisats Aggiømera- Kßinroduktaska kol (viktprocent) (2 Ibs/ton koi) ï10flStId (VIRÉDYOCGHI) Uian (Au- I straiien) 10,5 Ingen 3,5 min. 0,95 Uian (Au- straiien) 10,5 Surfonyi 104E 15-20 sek. 0,95 Peeriess Seam 14,89 Ingen 1,5 min. 0,98 Peeriess seam 14,89 Triton x-114* is sek; 0,98 Ohio No. 9 (nymald 24,0 Ingen Momentant 1,8 Ohio No. 9 (åidrad 2 veckor) 24,0 Ingen Kunde icke aggiomereras Ohio No. 9 (âidrad 2 veckor) 24,0 Surfonyi 104E Momentant 1,8 *En oktyifenoxipoiyetoxietanoi marknadsförd av Rohm and Haas Co.

En hög gränsytspänning tiii vatten har redan identifierats som en av de betydeisefuiiaste egenskaper som en aggiomertant måste upp- visa för att vara effektiv i de här angivna processerna. Denna parame- 25 451 803 ter kan man säkert bygga på för att väija iämpiiga aggiomeranter, men åtminstone teoretiskt synes det grundiäggande men besiäktade sambandet av betydeise vara den fria biandningsenergin för aggiomeranten med vatten i det vattenhaitiga råkoisiammet. Den fria biandningsenergin meiian två vätskor (AFm) kan bestämmas genom Scatchard-Hi1debrand-ekva- tionen för den fria biandningsenergin (eniigt fö1jande): AFm = (XW + xzvzflaf +a¿2 - zaafszhpfipz +RT(><11HX1 + Xzinxx) där x = vätskornas (1) och (2) moibrâkdeïar v = moivoiymer (1,2) @ = voiymbråkdeiar (1,2) 52 = vätskornas (1) och (2) energitätheter m = inverkanparameter som varierar från 0.ÉÄ för system där biandning ej kan ske tiii 1,0 för mycket iika system, exempeivis vatten-aïkohoi, etc.

R = gaskonstanten T = absoiuta temperaturen De första och sista termerna i den föregående ekvationen är konstanta för ett givet siam eiier system och samma är failet med växe1~ verkanparametrarna och vattnets energitäthet. Föijaktiigen bestämmas den fria biandningsenergin i de här beskrivna processerna genom aggio- merantens energitäthet, som därför biir den styrande faktorn ifråga om bestämmandet av en aggiomerants effektivitet i ett särskiit siam.

En kurva som anger kvadratroten av agglomerantens energitäthet (62) som funktion av viktprocenten aska i den utvunna koiprodukten är en enatomisk kurva som minskar från ett högt värde på askhaiten i för- ening med en hög energitäthet för brännoïja No. 6 tiii ett iågt värde på askhaiten i förening med en iåg energitäthet för den redan angivna föreningen 1,1,2-trikior-1,2,2-trifiuoretan.

Ekvationen för den fria biandningsenergin anger noggrannare det erforderiiga sambandet meiian vatten och en effektiv aggiomerant på grund av att det verkar att finnas andra egenskaper hos vätskor än hög gränsytspänning - såsom iåg ömsesidig iösiighet av aggiomeranten i vat- ten och av vatten i aggiomeranteni - som även är av betydeise. Dessa andra egenskaper har det tagits hänsyn ti11 genom växeiverkanparametern (m) iden redan angivna ekvationen för den fria biandningsenergin. Trots detta kvarstår gränsytspänningen som ett giitigt praktiskt kriterium 26 451 803 för vai av en aggiomerant, och detta framgår tydiigt på grund av att den växeiverkanparameter och de energitätheter som ingår i Scatchard- Hiidebrand-ekvationen för den fria biandningsenergin har samma ursprung som dem som användas för häriedande av ekvationerna för gränsytenergier (se R.J.Good och E. Ebiing, "Generaiization of Theory for the Estima- tion of Interfaciai Energies“, Chemistry and* Physics of Interfaces II; American Chemicai Society, Washington, DIC., 1971, sid. 71-96).

De nya processer som beskrivits här har identifierats som sätt för att för det mesta iordningstäiia bränsien med iåg askhait. Detta har skett av bekvämiighetsskäi och avsikten har icke varit att begränsa den föreiiggande uppfinningens omfång, eftersom den iåga askhait som åstadkommes genom den föreiiggande uppfinningen iika väi kan användas för andra ändamåi. Såiunda har den egenskaper utan motstycke för koi- förgasningsprocesser (se exempeivis US-patentet nr. 4,034,572, pubiice- rat 8 december 1981, tiii wiese et ai).

Många modifikationer kan även ske ifråga om processen utan att uppfinningens omfång överskrides. Sâiunda kan kvarnen 20 ersättas av ett tvåstegs-mainingssystem som består av en kuikvarn för att för- minska råkoiet från en maximistoriek större än 1/4 tum tiii åtminstone 100 mesh (150 um x O) och eventueiit tiii 200 mesh (74 um x 0). Pro- dukten från denna kvarn sorteras i en sådan anordning som en centrifug. _ överfiödet 15 um x 0 från centrifugen överföres tiii biandaren 28 och materiaiet +15 um föres genom en friktionsanordning (omrörnings- kuikvarn). Utfiödet från denna kvarn införes i centrifugen (i ett dy- iikt arrangemang tjänar friktionsanordningen tiii att snabbt förminska det återförda råkoiet 100 x 15 um tiii 15 um x 0).

Som ett andra exempei kan biandaren 28, separatorn 30 och den statiska siikröken 34 ersättas av en cykionkrets där siammet med 30 tiii 70 viktprocent utspädes med mera vatten och aggiomerant under kraftig omrörning (pumpningsturbuiens) och det aggiomererade koiet (med densitet större än 1,45) avskiijes från vatten-mineraifasen i en cykion. Åtskiiiiga tester med denna anordning har demonstrerat densammas effek- tivitet ifråga om behandiingen av koi med iåg askhait. Såiunda har behandiingen av Biue Gem seam koi med 0,5 viktprocent askhait skett på detta sätt.

Uppfinningen kan även förverkiigas i ännu andra specifika former utan att avvikeise sker från densammas idé eiier väsentiiga mi 27 451 805 egenskaper hos densamma. De här angivna utföringsformerna av uppfin- ningen ochi vad som visas på ritningen skaH därför i aHa avseenden be- traktas som beiysande men icke inskränkande. Uppfinningens omfång anges i stäiiet av de bifogade patentkraven och aïïa ändringar som kommer inom kravens mening och iikvärdighetsområde är avsedda att faila inom desamma. ---ooo---

Claims (22)

4s1'soa m Pnieniknnv

1. Process för att bereda kol med låg askhalt av en sammansätt- ning av kol och mineralmaterial, omfattande stegen att förminska sam- mansättningen till sådan partikelstorleksfördelning att sammansättnin- gen kan slamnas, blandning av sammansättningen med en vattenhaltig vät- ska i en mängd som är tillräcklig för att bilda ett slam av sammansätt- ningen, och åstadkomma ett särskiljande av kolpartiklar inkluderade i sammansättningen från den vattenhaltiga vätskan och däri dispergerade mineralpartiklar, som även utgör en del av sammansättningen, samman- smältning av kolpartiklarna till kolproduktagglomerat, och utvinning av nämnda agglomerat ur slammet, k ä n n e t e c k n a d av stegen att sönderdela sammansättningen, medan den befinner sig i slammet, till en storlek som är förenlig med att sammansättningen upplöses i separata partikulära faser av kol och hydrofilt mineralmaterial, och att mineral- materialet dispergeras i slammets vattenhaltiga bärare, därefter bland- ning av slammet med ett agglomereringsagens, som har hög gränsytspän- ning till vatten och en låg viskositet och är i stånd att adsorberas på kolpartiklarnas ytor för att göra dem mera hydrofoba,utan att pâver- ka mineralmaterialets hydrofila natun och att bilda vätskebryggor mel- lan kolpartiklarna och är valt inom den grupp som består av 1,1,2-triklor-1,2,2-trifluoretan pentan triklorfluormetan 2-metylbutan, och omrörning av den resulterande blandningen utan någon sönderdelning av kolet annat än tillfällig sådan för att därigenom åstadkomma det nämnda särskiljandet av kolpartiklar från den vattenhaltiga vätskan och kolpartiklarnas grundkolbestândsdel in i nämnda agglomerat.

2. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av stegen av minskning av koncentrationen av agglomerant i förhållande till fast material i den vattenhaltiga vätskan till en nivå som är tillräcklig för att upplösa vätskebryggorna, och omrörning av det fasta materialet och den vattenhaltfiga vätskan för att därigenom åstadkomma dispersion i den vattenhaltiga vätskan av kolpartiklar som bildar nämnda agglo- merat och eventuella däri infângade mineralmaterialpartiklar för att giva kraft åt ett särskiljande av kol- och mineralmaterialpartiklar, m, li 451 803 därefter avskilja de dispergerade mineralmaterialpartiklarna och åstad- konma en sammansmältning av de dispergerade kolpartiklarna med hjälp av en agglomerant såsom angivits, och utvinning av bildat agglomerat från den vattenhaltiga vätska i vilken partiklarna dispergerats.

3. Process enligt krav 1, k'ä n n e t e c k n a t av steget att till den vattenhaltiga vätska,i vilken sammansättningen av kol och mineralmaterial sönderdelats,sättaåtminstone en ytterligare sammansätt- ning,som är verksam att dispergera den förstnämnda sammansättningen i den vattenhaltiga vätskan och därigenom befrämja en effektivare sönder- delning av sammansättningen av kol och mineralmaterial, med den ytter- ligare sammansättningen bestående av flytande fluorkol, ett jonogent ytaktivt ämne och ett icke-jonogent ytaktivt ämne.

4. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att slammet bibehàlles på ett pH inom omrâdet 6 till 10 under sönderdel- ningen av sammansättningen däri.

5. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kolet i sammansättningen är sub-bituminöst eller låggradigt eller delvis oxi- derat kol och att en tillsats som ökar adsorptionen blandas med slammet före särskiljandet och agglomereringen av kolpartiklarna i en mängd som är verksam att på kolpartiklarna alstra skenbara ytor,som ifråga om adsorptionsförmàgan i avseende på den nämnda agglomeranten är jämförbara med nyfrilagda ytor på ett höggradigare kol.

6. . Process enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d tillsats som ökar adsorptionen är vald inom den grupp av föreningar som har formlerna ROH, RNH2, RZNH och R N, där R är en organisk ring eller en organisk kedja som har flera än fyra kolatomer. av att den

7. Process enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den tillsats som ökar adsorptionsförmâgan är ett jonogent eller icke-jono- gent ytaktivt ämne.

8. Process enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den tillsats som ökar adsorptionsförmågan är en Lewis-bas.

9. _ Process enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den tillsats som ökar. adsorptionsförmågan blandas med slammet i en mängd som är tillräcklig för att bilda ett enkelskikt av tillsatsen på kol- partiklarna i slammet.

10. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d tillsats som ökar adsorptionsförmågan blandas med slammet i en mängd som är tillräcklig för att bilda en kapslande film med ett enkelskikt runt var och en av de kolpartiklar som förefinns i slammet. av att den 451 ana 3°

11. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den nämnda sammansättningen fint sönderdelas i det nämnda slammet övervä- gande till en maximistorlek av icke mera än ungefär 30 mikron.

12. W Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den nämnda samansättningen innan slammet har bildats fint sönderdelats till en maximistorlek av icke mera än 250 mikron genom torrmalning.

13. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c kan a d av att för- hållandet mellan sammansättningen och vatten i slammet under finsönder- delningen av kolet i slammet icke är mindre än 20 till 70 viktprocent.

14. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att blan- dandet av nämnda flytande agglomerant med nämnda slam sker i en separat behandlingsenhet på grund av det efterföljande åtskiljandet av kolpar- tiklarna ur det nämnda slammets vatten- och mineralmaterialfaser och följande agglomeration av kolpartiklarna.

15. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ât- skiljandet av kolpartiklarna från slammet och sammansmältningen av des- sa partiklar till agglomerat sker vid en temperatur av 21,1 i 6°C.

16._ Process enligt krav 1, k ä n n e t e c kun a d av att det flytande agglomereringsagenset blandas med slammet i en mämngd som är tillräcklig för att i huvudsak fullständigt fylla tomrummen mellan de partiklar som bildar produktkolagglomerater.

17. , Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att slammet utspädes efter finsönderdelningen av sammansättningen i vätske- fasen till en halt av fasta ämnen av 1 till 14 viktprocent.

18. Process enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att det flytande agglomereringsagenset blandas med slammet i en mängd som sträcker sig från 45 till 60 procent räknat på kolets torrvikt i det nämnda slammet och tillräcklig för att bilda ett kapslande enlager- skikt runt var och en av de kolpartiklar som förefinns i slammet.

19. Process enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av steget att till den vattenhaltiga vätska i vilken sammansättningen av kol och mineralmaterial fint sönderdelas sätta åtminstone en sammansättning som är verksam att öka pH-värdet hos slammet av vattenhaltigt medium och sammansättning.

20. Process enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att dis- persionen av de kolpartiklar som bildar agglomerat sker genom avlägs- nandet av tillräckligt av flytande agglomereringsagens från blandningen M' ä» H 451 sos av aggïomerat och den vattenhaitiga vätskan för att minska koncentra- tionen av aggiomerant ti11 20-30 procent räknat på vikten av fasta ämnen i bïandningen.

21. Process enligt krav 20, k ä n n e t e c k n a d av att det flytande aggïomereringsagenset främjas genom uppvärmning av bïand- ningen av aggïomerater och vattenhaitig vätska.

22. Process enïigt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av att vid steget av införandet av de partiklar som bildar de förstnämnda aggïome- raten i en vattenhaitig vätska, instäïïes koncentrationen av fasta ämnen i den vattenhaitiga vätskan ti11 en koncentration inom omrâdet 30 tili 10 viktprocent. ---ooo---