Способ обработки золы перед удалением в золоотвалы Советский патент 1991 года по МПК F23J1/02 

Изобретение относится к области подготовки к утилизации промышленных отводов, в частности золы, насыщенной гидравлически активными веществами, например высококальциевой золы-уноса от сжигания угля или сланцев.

Цель изобретения - повышение эко- комичности обработки золы путем обеспечения подвижности водозоловой смеси без введения дополнительных реагентов и предотвращение загрязнения окружающей среды.

Предлагаемый способ включает следующие операции.

Золу, содержащую, например; 2060% окиси кальция (такой.в частное- ти, является зола канско-ачинских углей, сжигаемых на тепловых электростанциях), смешивают с водой, выдерживая соотношение воды и золы в ней в пределах 0,6-1,5 по весу.

Смесь перекачивают насосами по трубопроводам в золоигвлл.

Перед сбросом в золоотвал водозоловую смесь подвергают моханичесоэ ю

СО

о

СО

о

кой активации в рециркуляционной установке до перехода в стабильное гелеобразное состояние с полным физическим и химическим связыванием во-

ДЫ.

На чертеже представлена схема рециркуляционной установки.

Установка состоит из бака-1 с во- дозоловой смесью, центробежного насоса 2 с регулируемым числом оборотов и линией 3 рециркуляции.

Установка работает следующим образом.

Водозоловая смесь при соотноше- нии воды и золы в пределах 0,6-1,5 в количестве Qft поступает в бак 1. Функцию активатора выполняет центробежный насос 2, производительность которого в 2-15 раз превосходит транзитный расход Qc водозоловой смеси в магистральном трубопроводе подачи смеси на отвал. Расход смеси Qc, подаваемой на отвал, равен расходу смеси QM, поступающей на уста- новку. Рециркуляционный расход смеси Qц равен 1-14 Ос. Соотношение между рециркуляционным расходом смеси и расходом смеси, подаваемой на отвал, регулируется открытием армату ры на напорной и рециркуляционной линиях насоса, а также числом оборотов насоса в зависимости от химсостава золы и соотношения воды и золы в смеси. Требуемые параметры рециркуляционной установки (соотношение

Qци Qc число оборотов насоса) определяются в момент перехода смеси в гелеобразное состояние, характеризующееся известным скачком вязкости и легко контролируемое по давлению на напорной линии насоса, и в дальнейшем корректируются из условия поддержания смеси в состоянии перехода в гель.

Транспортабельность смеси характеризуется ее подвижностью, показате- лем которой является растекаемость по конусу АзНИИ. Водозоловая смесь с соотношением воды и золы (в/з) 0,25 в процессе перемешивания в течение -3 мин превращается в твердое образованнее Смесь в .3 имеет первоначальную растекаемость по конусу АзНИИ 6,5 см и нетранспортабельна по трубопроводу. Смесь с .4 имеет первоначальную растекаемость по конусу АтНИИ 17 см и через 15 мин теряет подвижность: растекаемостьее по конусу АзНИИ падает до 12,5 см и смесь становится труднотранспортируемой.

Смесь с соотношением ,5 имеет первоначальную растекаемость по конусу АзНИИ 20 см, которая в течение 2 ч изменяется до 14 см, т.е. смесь также нетранспортируема на дальнее расстояние.

В отличие от указанных смесей смесь золы березовского угля с водой при соотношении ,6 имеет первоначальную растекамость по конусу АзНИИ 21 см, а через 2,5 ч 20 см; смесь золы ирша-бородинского угля с водой при соотношении ,6 через 2. ч имеет растекамость по конусу АзНИИ на уровне первоначальной (23 см).

При увеличении соотношения воды и золы текучесть смеси повышается.

Механическая активация водозоловой смеси с соотношением ,6- 1,5 перед сбросом ее в золоотвал позволяет вобрать всю воду затворения в структуру эолового камня, образующегося в золоотвалё, когда смесь затвердевает.

В табл.1 приводятся результаты опытов по выделению воды из водозоло- вых смесей различной консистенции без активации и при механической активации.

Из табл.1 видно, что если без механической активации вода из водозоловой смеси начинает выделяться при ,5, то при механической активации отделение воды начинается за пределом ,5: при ,2 - из смеси выделяется 6% воды, а при ,0 выделяется уже 20% воды.

Результаты опытов подтверждают оптимальность выбранного диапазона соотношения воды и золы в водоголо- вой смеси 0,6-1.5. Верхний предел обусловлен растекаемостью смеси: при ,6 текучесть смеси резко падает и смесь перестает быть транспортабельной. Нижний предел обусловлен показателем выделения воды из смеси, который при механической активации существенно улучшается: при в/з 1,5 вода из смеси не выделяется, смесь приобретает устойчивое гелеобразное состояние.

Таким образом, водозоловую смесь с - соотношением воды и золы 0,6-1,5

можно транспортировать на значительное расстояние, а механическая активация этой смеси перед сГросом ее в золоотвал обеспечивает полное вступление воды в физико-химическое взаимодействие с золой, вся вода входит в состав структуры золового камня.

При соотношении в/з«с0.6 гидратация зоды и схватывание смеси начинается уже в трубе, что не позволяет транспортировать золу на расстояние более 200-300 м.

При использовании данного способа обработки золы ее можно транспортировать на расстояние до 10-12 км без применения каких-либо разжижающих реагентов. При ,5 из смеси при укладке ее в золоотвал выделяется высокоминерализованная вода, загрязняющая землю и близлежащие водоемы. Для предотвращения этого требуется - строительство водоудерживающих дамб, противофильтрационных экранов, дренажных систем, систем перехвата и возврата воды.

После механической активации смеси с ,6-1,5 находящаяся в ней вода полностью связывается с частицами золы, в результате образуется структу рированная масса. Уложенная в отвал, эта масса твердеет в течение нескольких часов или суток без отделения воды, превращаясь в монолитный камень с прочностью 1,0-4,0 МПа и коэффициентом фильтрации см/с

Диапазон ,6-1,5 оптимален для высококальциевой золы с содержанием в ней 20-60% окиси кальция, какими являются золы канско-ачинских углей, сланцев и пр.

В опытах по определению оптимального диапазона соотношения воды и золы в водозоловой смеси использовалась исходная зола, химический состав которой приведен в табл.2.

При перемешивании воды с золой при ,0 в течение 20-30 мин общая минерализация воды в смеси составляет 2200-2500 мг/л. После механической обработки (вода отделялась перед затвердеванием смеси) общая минерализация воды возрастает до ,3500-4500 мг/л, в том числе: SiO с 16 до 120; S04 с 224 до 1440 мг/л. СаО до 5,86 г/л. В результате процесс гидратации золы усиливается

10

(ускоряется), о чем свидетельствует повышение температуры смеси. Температура смеси с 22 С (исходная) повышается до 49,2°С.

Более мелкие (дисперсные) частицы золы вбирают большое количество воды. Смесь переходит в гель, не содержащий свободной воды. Со временем он набирает прочность, равную 2-4 МПа.

Анализ рентгенограммы золового камня показывает, что продукты гидратации смеси представлены следующими

r фазами: гидросиликат кальция, эттрин- гит, гидрат трехкальциевого силиката, имеется также кварц, муллит, периклаз гидрохлоралюминат. Тот факт, что зо- ловый камень представлен теми же фа20 зами, что и цементный камень, говорит о том, что исходные минералы про- гидратировали, а золовый камень будет сохранять водонепроницаемость, подобно цементному камню. В случае,

5 если зола не высококальциевая, не способная к самостоятельному тверде-,. нию, при механической активации проявляется только диспергация золы. Диспергированная более мелкая зола

Q может вобрать введенную воду. Однако в золоотвале из густой не затвердевшей массы атмосферными осадками вымываются химические компоненты и загрязняют, подземные воды и близлежащие водоемы.

Таким образом, предлагаемый способ обработки высококальциевой золы-пе--, ред сбросом ее в золоотвал обеспечивает транспортабельность золы по

0 трубопроводам на большое расстояние (10-12 км) и ее складирование в состоянии, безопасном для окружающей среды, без дополнительных материальных и трудовых затрат связанных

с с необходимостью вводить в водо- золовую смесь разжижающие компоненты. Способ обеспечивает хранение золы

in . золоотвалах в виде золового камня, т.е. в состоянии, в котором зола 0 пригодна для ее использования, например, в строительстве.

Формула изобретения

5 Способ обработки золы перед удалением в золоотвалы, в частности золы, насыщенной гидравлически активными веществами, например высокркальциевой золы-уноса от сжигания угля или слан5

цев, включающий перемешивание золы с водой и транспортирование водозоловой смеси под давлением по трубопроводам до золоотвала, отличающийся тем, что., с целью повышения экономичности обработки золы путем обеспечения подвижности водозоловой смеси без введения дополнительных реагентов и предотвращения загрязнения окружающей среды, водо- золовую смесь транспортируют при от- с ношении воды к золе в пределах 0,6-1,5 и перед сбросом в золоот- вал подвергают ее механической активации до перехода смеси в гелеобраз- ное состояние.

Таблица 1

Изобретение относится к пояготовке к утилизации промышленных отходов в частности золы, насыщенной гидравлически активными веществами, например высококальциевой золы уноса от сжигания угля или сланцев. Целью изобретения является повышение экономичности обработки золы путем обеспечения подвижности водозоловой смеси без введения дополнительных реагентов и предотвращение загрязнения окружающей среды. Способ обработки золы перед удалением в золоотвалы включает перемешивание зоиы с водой, выдерживая соотношение воды и золы в пределах 0,6-1,5, трансформирование смеси под давлением по трубопроводам до золоотвала. Перед сбросом в золоотвал водозоловую смесь подвергают механической активации до ее перехода в гелеобразное состояние. Функцию активатора выполняет центробежный насос. 1 ил, 2 табл. S (Л

3,09 25-29 11,2 19,37 31,63 5,61 2.98 5,2

Таблица

X

В залоотЗал

Тг