Способ получения высококонцентрированных водоугольных суспензий Советский патент 1989 года по МПК C10L1/32 

Изобретение относится к способу получения высококонцентрированной суспензии угля в воде.

Целью изобретения является упрощение процесса за счет исключения необходимости в операции фильтрования, являющейся тяжелым и дорогостоящим процессом, не всегда приводящим к желаемому результату.

Способ осуществляют следующим образом.

Твердое вещество, подлежащее сус- пендированию, в жидкости после предварительного измельчения (дробления) до максимального размера частиц гранулированного твердого вещества порядка 6 мм подвергают двум последовательным операциям мокрого размалывания. Этот способ характеризуется тем, что первое размалывание представляет собой микронизацию измельченного твердого вещества, которую проводят в присутствии присадок при массовом соотношении твердое вещество/жидкость 35/ЬГ)- бО/ +О, предпочтительно , до тех пор, пока не получится водная суспс н- зия, твердые частицы которой будут иметь максимальный размер 20 мкм, тогда как второй операции измельигиг а подвергают загрузку, состоящую из

со со

см

водной суспензии частиц твердого вещества с первой стадии измельчения и из гранулированного твердого вещества, причем массовое соотношение двух указанных компонентов 75/25, предпочтительно , водная суспензия микронизированного угля (раздробленное твердое BeuiecTBo) .

Вторую стадию измельчения продолжают до получения максимального размера частиц гранулированного твердого вещества порядка- 60-300 мкм.

Присадки, применяемые на первой стадии измельчения, выбирают из ани- онных полиэлектролитов, не обладающих поверхностно-активными свойствами например полимеризованные моноалкил- нафталинсульфокислоты с ММ около 2000 (Дахад 15) или сульфированные и салифицированные смеси, содержащие по крайней мере 20 мае. ароматических фракции с начальными точками кипения 80-АОО°С, дающими при 00 С твердый остаток, который при комнатной температуре содержит 0-80 мас.% начальных ароматических фракций.

На второй стадии, завершающей, измельчение заканчивается и получается более грубая фракция, посредством чего полученная смесь имеет требуемую концентрацию и распределение частиц по крупности без стадии фильтрования.

В случае практической эксплуатации способа в целях экономии энергии гранулированный уголь просеивают с тем, чтобы разделить его на две фракции - грубую и мелкую. Мелкую фракцию микронизируют на первой стадии измельчения до образования частиц с указанным размером и при использовании указанного соотношения относительно воды, в результате чего образуется суспензия, которую подают на второе измельчение в качестве среды - разбавителя, причем остаток фракции, подаваемой на второе измельчение, представляет собой грубую фракцию.

При реализации способа получают суспензию, в которой средний размер микронизированного твердого вещества, выходящего из стадии первого измельчения, практически не изменяется независимо от последующей второй стадии измельчения.

Пример. Американский уголь, имеющий следуюи ие характеристики (результаты анализа даны в расчете на твердое вещество):

0

0 5

Q

5

0

5

0

34-35 мас.| 0,7 масД 7-8 мас.%

7300 ккал/кг

5

Летучие вещества Сера Зола

Низкая теплотворностьиспользуют в испытании. Размер сита на впуске дробилки 0-6 мм Тонкая фракция по размеру частиц 0-20 мкм Грубая фракция

по размеру частиц 50-250 мкм Кассовое отношение тонкая : грубаяi(0:60 Конечная концентрация смеси 70 мас.% 70 кг указанного угля подвергают дроблению с получением продукта с максимальным размером 6 мм.

Продукт подают в классификатор, в котором уголь просеивают с образованием двух фракций: 21 кг мелкой фракции, имеющей частицы с максимальным размером 70 мкм, и Э кг грубой фракции с частицами, имеющими максимальный размер порядка 6 мм.

Мелкую фракцию совместно с 30 кг воды, содержащей также 0,5 кг Л.ахад 15, подают в мельницу-микронизатор. Полученная в результате гранулометрическая композиция имеет средний размер частиц порядка мкм. Грубую фракцию (kS кг) совместно с продуктом, выходящим из мельницы-микрониза- тора, подают в стержневой рафинер. Получают бимодальную суспензию, содержащую 70 мас. угля. Полученная в результате суспензия стабильна в течение продолжительного времени (более 1 мес) и способна к истечению при вязкости сП.

В табл.1 и 2 приведены сравнительные данные известного (двухэтапный мокрый размол с использованием мельниц, работающих параллельно, плюс фильтрация) и предложенного (двух- стадийный мокрый размол с использова нием мельниц, работающих последовательно, без фильтрации) способов.

Данное сравнение показывает-, что способ в соответствии с изобретением, при котором обходятся без отделения угля от воды (фильтрация), позволяет получать концентрированные водно- угольные суспензии со значительной экономией энергии по отношению к известному способу. Экономия энергии

515

составляет IO-20 .ё в соответствии с рабочей концентрацией, выбранной в мельнице для тончайшего помола.

Кроме того, другим преимуществом изобретения является то, что не расходуется энергия, для очистки воды от угля, а эта очистка является необходимой для осуществления слива или регенерации такой воды.

Причины выбора интервала отношения крупнозернистая/мелкозернистая фракция условлены следующим. При получении водоугольных суспензий необходимо добиться максимально возможной концентрации угля во время получения текучих суспензий, обладающих способ- ностью легкой перекачки и транспортировки по длинным трубопроводам. Как правило, степень упаковки и отсюда концентрация системы микрочастиц возрастают, когда крошечные частицы вводятся в группу более крупных частиц, наполняя пустоты между ними без изменения полного занимаемого объема. Теоретические исследования, подтверждаемые лабораторными испытаниями, ho- казывают, что максимальная упаковка водоугольной суспензии достигается путем принятия бимодального распределения по размеру частиц, т.е. комбинированной системы, состоящей из двух дискретных фракций по размеру частиц более грубой и более тонкой.

Преимущества перед непрерывным, т.е. равномерным распределением по размеру частиц заключается в том, что большая концентрация достигается когда вязкость одна и та же, и меньшая вязкость достигается, когда концентрация одна и та же.

Рассматривая суспензии, имеющие бимодальное распределение по размеру частиц, если верхний размер микрочас

9

6

тиц один и тот же и концентрация угля одна и та же для всех рассматриваемых суспензий, необходимо убедиться в том, что вязкос ть суспензии изменяется как функция отношения более тонкой фракции к более грубой фракции. Для всех значений соотношения тонкая/грубая между 46:5 и 75:25 вязкость бимодальных супензий ниже той, которую имеют суспензии с постоянным распределением по размеру частиц, наименьшая вязкость достигается, когда соотношение более тонкая:более грубая составляют приблизительно 40: :60 (в пересчете на безводную смесь).

Эти экспериментальные условия изображены на графике (см. чертеж).

20

Формула

зобретения

0

Способ получения высококонцентрированных водоугольных суспензий, вклю- 5 чающий предварительное размалывание угля до частиц размером не более 6 мм, мокрое размельчение частиц угля до частиц грубой фракции размером 60- 300 мкм и мокрое измельчение частиц угля в присутствии анионного полиэлектролита до частиц тонкой фракции размером не более 20 мкм при массовом соотношении твердое вещество : вода 35:65 - 60: ;0, смешение полученных фракций, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, частицы угля после предварительного размалывания сначала подвергают размельчению с получением тонкой фракции с последуюи1им совместным размельчением ее с частицами угля после предварительного размалывания при их массовом соотношении +6-75:25-5 с получением грубой фракции.

Таблица 1

5

0

Изобретение касается производства топлив, в частности получения высококонцентрированных водоугольных суспензий. Цель - упрощение процесса. Последний включает предварительное размалывание угля до размера частиц не более 6 мм с последующим размельчением с получением тонкой фракции и дальнейшим совместным размельчением ее с частицами после предварительного размалывания при их массовом соотношении (46-75):(25-54) с получением грубой фракции. Проводят два этапа мокрого размельчения частиц угля сначала до частиц грубой фракции (60-300 мкм), затем в присутствии анионного полиэлектролита до частиц тонкой фракции (не более 20 мкм) при массовом соотношении твердого вещества и воды (35:65) - (60:40). Полученные фракции смешивают и получают целевую суспензию с постоянным распределением по размеру частиц, т.е.соотношение тонкой и грубой фракций в пересчете на безводную смесь составляет 40:60, что обеспечивает низкую вязкость суспензии. 1 ил., 2 табл.

Поток I

Рабочая концентрация для получения более крупной фракции, С,

%;

Поток II Общая концентрация после смешивания GW (потоки I + II). %

50

50

50

50

54

Поток I

Рабочая концентрация тонкой фракции во второй стадии размола до получения конечной концентрации ,,70 мас.% Удельные расходы, кВт. относитель но 1000 кг сухого угля:

получение

Продолжение табл.1

Таблица2

5

75

S

« 10

lit tt

to

19 IB fV /Z

IQkQ60 80 100

Мелкая фрак1 ия(%}

Составитель Н.Богданова Редактор 0.Спесивых Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Заказ 7766/59

Тираж (

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

Постоянное распределение размера

II

Подписное