-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft die Abtrennung von feinteiligen kohlenstoffhaltigen
Feststoffen aus wäßrigen Aufschlämmungen; sie betrifft insbesondere die selektive
Abtrennung von feinteiligen kohlenstoffhaltigen Feststoffen aus wäßrigen Aufschlämmungen,
die feinteilige kohlenstoffhaltige Feststoffe in Mischung mit feinteiligen anorganischen
Feststoffen enthalten. Die Erfindung betrifft speziell die Abtrennung von feinteiligen
kohlenstoffhaltigen Feststoffen aus wä8-rigen Aufschlämmungen, die feinteilige kohlenstoffhaltige
Feststoffe und feinteilige anorganische Feststoffe enthalten, durch Mischen der
wäßrigen Aufschlämmung mit einem öl unter Agglomerierung der kohlenstoffhaltigen
Feststoffe und des Öls zu Agglomeratteilchen, die leicht abgetrennt (gewonnen) werden
können für die Verwendung als teilchenförmiger Brennstoff und dgl.
-
In Kohleabbau- bzw. Kohlebergbauverfahren wird normalerweise eine
Reinigungsstufe angewendet zur Abtrennung von anorganischen Materialien und dgl.
von dem Kohleprodukt.
-
Als Ergebnis dieser Reinigungsstufen entsteht in der Regel ein Nebenproduktstrom,
der feinteilige kohlenstoffhaltige Feststoffe und feinteilige anorganische Feststoffe
enthält. Solche Ströme wurden bisher in Schwarzwasser-Speicherbecken eingeleitet
und darin gesammelt. In einigen Fällen wird Wasser aus dem Schwarzwasser-Becken
abgezogen und im Kreislauf in das Verfahren zurückgeführtvund in anderen Fällen
wird das Wasser in diesen Becken nur verdampfen gelassen. Bei der Anwesenheit solcher
Becken, welche
die kohlenstoffhaltigen Feststoffe enthalten, besteht
aber die ständige Gefahr, daß sie überlaufen und dgl., was zu einer unansehnlichen
Verschmutzung der stromabwärts gelegenen Bereiche (Gebiete) führt. Außerdem stellen
die in diesen Teichen enthaltenen kohlenstoffhaltigen Feststoffe Verluste eines
wertvollen Brennstoffproduktes dar. Daher ist man zunehmend bemüht, Verfahren zu
entwickeln, durch welche diese feinteiligen kohlenstoffhaltigen Feststoffe sowohl
aus diesen Abfallströmen als auch aus den Schwarzwasser-Teichen in einer für die
Verwendung als Brennstoffe, als Koksofen-Beschickungsausgangsmaterialien und andere
Anwendungszwecke, wie sie auf dem Gebiet der Kohle bekannt sind, geeigneten Form
abgetrennt (gewonnen) werden können.
-
Ein solches Verfahren umfaßt das Mischen von wäßrigen Aufschlämmungen,
welche feinteilige kohlenstoffhaltige Feststoffe und feinteilige anorganische Feststoffe
enthalten, mit Ö1, um dadurch selektiv die kohlenstoffhaltigen Feststoffe und das
Öl zu agglomerieren unter Bildung von teilchenförmigen Brennstoffen. In diesen Verfahren
werden variierende Mengen an kohlenstoffhaltigem Material in Form von sehr kleinen
Agglomeraten, d.h. mit einer Teilchengröße von weniger als 0,59 mm (28 Tyler mesh),gebildet
und sie gehen gegebenenfalls bei einem Siebarbeitgang oder dgl., bei dem die größeren
Produktagglomerate abgetrennt und der Verwendung als Brennstoff oder dgl. zugeführt
werden, verloren. Die Menge des bei dem Sieb-Arbeitsgang verloren-gegangenen kohlenstoffhaltigen
Materials hängt natürlich von der Wirksamkeit des Agglomerierungsverfahrens,
der
Art der dem Verfahren zugeführten wäßrigen Aufschlämmung und dgl. ab. In jedem Falle
ist es jedoch hocherwünscht, daß diese kleinen Agglomerate, die das Verfahren bereits
durchlaufen haben, abgetrennt (gewonnen) werden können, das sie einen potentiell
wertvollen Brennstoff darstellen.
-
Es wurde nun gefunden, daß diese kleinen kohlenstoffhalligen Agglomerate,
die bereits das Verfahren durchlaufen haben,durch Behandlung mit Öl leicht abgetrennt
(gewonnen) werden können, in-dem man den Abstrom aus dem Sieb-Arbeitsgang einer
Behandlung in einem Cyclon unterwirft. Es wird ein erster Cyclon verwendet zur Abtrennung
von Sand, Pyriten, Tonen und dgl. von dem wäßrigen Ablaufstrom, wobei der Überlauf
aus dem Cyclon in einen zweiten Cyclon eingeführt wird, der geeignet ist für die
Abtrennung (Rückgewinnung) dieser kleinen kohlenstoffhaltigen Agglomerate für die
Rückführung im Kreislauf in das Agglomerierirngs verfahren.
-
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zur Herst
e.llung von Agglomeratteilchen aus wäßrigen Aufschlämmungen, die etwa 10 bis etwa
40 Gew.-% Feststoffe enthalten, die aus feinteiligen kohlenstoffhaltigen Feststoffen
und feinteiligen anorganischen Feststoffen bestehen oder diese enthalten, durch
Mischen der wäßrigen Aufschlämmung mit Öl in einer ersten Mischzone unter Bildung
einer Mischung und anschließendes weiteres Rühren der resultierenden Mischung in
mindestens einer anderen (weiteren) Mischzone unter Bildung von Agglomeratteilchen,
welche die
kohlenstoffhaltigen Feststoffe und das Öl enthalten,
und Abtrennung (Gewinnung) der Produktagglomeratteilchen, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß (a) die feinteiligen anorganischen Feststoffe von der wäßrigen Aufschlämmung
abgetrennt werden nach der Entfernung der Produktagglomeratteilchen daraus, (b)
danach die kleineren Agglomerate von kohlenstoffhaltigen Feststoffen und Öl von
der wäßrigen Aufschlämmung abgetrennt werden nach der Abtrennung der Produktagglomeratteilchen
und der anorganischen Feststoffe davon und (c) die kleineren Agglomerate in die
zweite Mischzone im Kreislauf zurückgeführt werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung, die in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren zeigt,
näher erläutert.
-
In dec,be iliegendenZe ichnung ist ein Inverter 10 mit einem Rührer
12 dargestellt. Durch eine Leitung 14 wird eine Kohleaufschlämmung in den Inverter
10 eingeführt, während durch eine Leitung 16 Öl in den Inverter 10 eingeführt wird.
Es ist klar, daß trotz der Darstellung der Zugabe der Kohleaufschlämmung in einer
einzigen Leitung die Kohle und das Wasser, wenn dies aus irgendeinem Grunde erwanscht
sein sollte, auch getrennt zugegeben werden können. In dem Inverter 10 wird die
Mischung stark gerührt und es tritt eine Invers ion auf.
-
Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Inversion" ist das Phänomen zu
verstehen, bei dem die kohlenstoffhaltigen Feststoffe mit Ö1 überzogen werden und
sich zu agglomerieren
und aus dem wäßrigen Medium abzuscheiden
beginnen.
-
Nach der Invers ion wird die Mischung durch eine Leitung 18 in einen
ersten Agglomerierbehälter 22 eingeführt, der einen Rührer 24 aufweist, in dem die
Mischung weiter gerührt wird, was zur Bildung von größeren Agglomeraten führt, die
dann in Form einer wäßrigen Aufschlämmung durch eine Leitung 26 in einen zweiten
Agglomerator 30 mit einem Rührer 32 eingeführt werden, in dem die Mischung weiter
gerührt wird, wenn auch gegebenenfalls mit einer niedrigeren Geschwindigkeit (Rate),
unter Bildung noch größerer Agglomerate, die dann in Form einer Aufschlämmung durch
eine Leitung 34 in ein Sieb 40 eingeführt werden, an dem die Produktagglomerate
abgetrennt (gewonnen) werden und das Produkt durch eine geeignete Fördereinrichtung
42 geleitet wird, wobei der Abstrom aus dem Sieb durch eine Leitung 44 einer weiteren
Bearbeitung unterzogen wird. Das Sieb kann von irgendiner geeigneten Größe sein,
wobei vorzugsweise ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,59 mm (28 Tyler
mesh) verwendet wird. Die Folge davon ist, daß die Produktagglomerate größer als
0,59 mm (28 Tyler mesh) sind, wobei diejenigen Feststoffe, die kleiner als 0,59
mm (28 Tyler mesh) sind, in dem Abstrom aus dem Sieb zu finden sind. Der Abstrom
aus dem Sieb, der durch die Leitung 44 fließt, wird in einen ersten Cyclon überführt,
der als Hydrocyclon 50 dargestellt ist, der dazu dient, Sand, Pyrite, Kohle und
andere anorganische Feststoffe von dem Abstrom abzutrennen. Der Abstrom aus dem
ersten Cyclon 50 wird durch eine Leitung 52 abgezogen und verworfen oder dgl., und
der Überlauf aus dem ersten Cyclon
50 wird durch eine Leitung 54
in einen zweiten Cyclon, als Hydrocyclon 56 dargestellt, eingeführt, in dem die
kleinen kohlenstoffhaltigen Agglomerate abgetrennt und durch eine Leitung 58 zurückgeführt
werden, um sie mit der wäßrigen Aufschlämmung, die durch die Leitung 18 in den Agglomerator
20 fließ4 zu vereinigen. Der Überlauf aus dem zweiten Hydrocyclon 56 wird durch
eine Leitung 60 in eine Einiickungsvorriiitung und gegebenenfalls in eine Wasserracyclisierung
oder dgl. eingeführt.
-
Wie dem Fachmanne auf diesem Gebiet bekannt, enthält die in den Inverter
10 eingeführX KohlenauEschlammung zweckmäßig etwa 10 bis etwa 40 Gew.-% Feststoffe
und normalerweise wird dem Behälter 10 Öl zugesetzt in einer Menge, die etwa 10
bis etwa 20 Gew.-70 bezogen auf die Menge der in der in den Inverter 10 eingeführten
wäßrigen Aufschlämmung enthaltenen kohlenstoffhaltigen Feststoffe, entspricht.
-
Die von dem Sieb 40 gebildeten Agglomerate enthalten in der Regel
etwa 10 bis etwa 15 Gew.-% Öl. Das Rühren in dem Inverter 10 erfolgt mit einer verhältnismäßig
hohen Mischungsrate, wobei Mischungsraten von etwa 2,64bis etwa 32,94 KW/m3 (0,1
bis 1,25hp/ft. 3) geeignet sind. Bevorzugt sind Werte von etwa 3,95 bis etwa 13,18
KW/m³(0,15 bis 0,5 hp/ft.3). Die Mischungsraten (Rührgeschwindigkeiten) in dem ersten
Agglomerator 22 und in dem zweiten Agglomerator 30 sind normalerweise etwas niedriger
als Werte von etwa 2,64 bis etwa l0,54KW/m0,1 bis 0,4hp/-3 ft.³), dz typisch sind.
In der Regel ist die Mischungsrate (Rührgeschwindigkeit) in dem zweiten Agglomerator
30 etwas niedriger als in dem ersten Agglomerator 22. Der erste Hydrocyclon 50 ist
dazu bestimmt, selektiv Sand, Pyrite,
Tone und andere schwere feinteilige
anorganische Materialien von dem wäßrigen Strom zu trennen, ohne die kleinen kohlenstoffhaltigen
Agglomerate zu entfernen. In entsprechender Weise ist der zweite Hydrocyclon 55
dazu bestimmt, die kleinen kohlenstoffhaltigen Agglomerate von dem Ton enthaltenden
Wasser selektiv zu trennen.
-
Der Aufbau der Cyclone für die Erreichung dieses Ziels ist dem Fachmanne
bekannt und er hängt ab von dem inneren Aufbau des Cyclons, der Flüssigkeit- bzw.
Fluidgeschwindigkeit in dem Cyclon, den angewendeten Druckdifferenzen an dem Cyclon
und dgl. Diese Aufbauparameter sind dem Fachmanne bekannt und brauchen hier nicht
näher erörtet zu werden. Cyclone werden in großem Umfange für die Reinigung von
Feinkohlen und dgl. verwendet und es ist eine Vielzahl von Typen bekannt, wie z.B.
Hydrocyclone, Triclone und dgl.
-
Zweckmäßig wird der die kleinen kohlenstoffhaltigen Agglomerate enthaltende
Strom in den ersten Agglomerator 22 im Kreislauf zurückgeführt, da dieser Strom
bereits der in dem Behälter 10 ablaufenden Inversionsstufe unterworfen worden ist.
Der Verlust an solchen kleinen Agglomeraten ist besonders unerwünscht, da sie bereits
mit Öl behandelt worden sind und für die Agglomeration geeignet sind. Bei der Zurückführung
in den ersten Agglomerator 22 werden diese kleinenAgglomerate an einem solchen Punkt
in das Verfahren wieder eingeführt, an dem ihre weitere Agglomerierung leicht erzielt
wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die erfindungswesentlichen Stufen des erfindungsgemäßen
Verfahrens
nacheinander durchgeführt werden müssen, da es höchst
unerwünscht ist, daß die feinteiligen anorganischen Feststoffe, Sande, Pyrite und
dgl. im Kreislauf in das Verfahren zurückgeführt werden. Es ist insbesondere unerwünscht,
daß diese Materialien nach der Inversionsstufe in den Prozeß zurückgeführt werden.
Es ist daher klar, daß die erste Abtrennungsstufe erforderlich ist, um die gewünschten
Zlele der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahren ist besonders wirksam in bezug auf die Eliminierung der Verluste an erwünschten
Materialien während der Startoperationen während des Anlaufens des Verfahrens, wobei
sich die Zusammensetzung der ankommenden Kohleaufschlämmung schnell ändern kann
und dgl. Es ist unerwünscht, daß beträchtliche Mengen dieser kleinen Agglomerate
in die Eindickungsvorrichtung gelangen können und verworfen werden, wenn dies verhindert
werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt ein Verfahren dar, mit dessen
Hilfe die Verluste an diesen Materialien eliminiert werden durch Rückführung dieser
Materialien in den Kreislauf des Verfahrens, bevor der wäßrige Strom aus dem Sieb
in die Eindickungsvorrichtung, in die Recyclisierung oder dgl. gelangt. Obgleich
der wäßrige Strom vorher in die Recyclisierung eingeführt worden sein kann, wird
normalerweise der größte Teil, wenn nicht die Gesamtmenge der Feststoffmaterialien
und überschüssiges Öl in der Eindickungsvorrichtung entfernt.
-
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzue
Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch
für den Fachmann
selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese
in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch
der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
-
Leerseite