Способ обработки угля с целью подготовки к брикетированию Советский патент 1924 года по МПК C10L5/04 

Предлагаемое изобретение касается способов утилизации угольных отбросов путем отделения частиц угля от породы и последующего брикетирования.

Обогащенный каким-либо способом уголь представляет влажную массу тонко измельченных частиц угля, из которых необходимо для брикетирования удалить воду. При работах с обогащением руд по методу отделения пены, авторы нащли, что применяемый при этом процесс взбалтывания пульпы, состоящей из руды и воды с прибавлением масла, дегтя и т. п. реактивов, способствует покрыванию минеральных частиц этим реактивом и образованию из них хлопьев, которые легко отделяются от воды. Если подвергать суспендированный в воде тонко измельченный уголь

подобному взбалтыванию в присутствии разжиженного связующего вещества, то угольные частицы покрываются этим веществом и собираются в хлопья, в каком состоянии их легко отделить от воды. Взбалтывание сопровождается более или менее сильною аэрациею. Покрытый, таким образом, связующим веществом уголь может прессоваться в брикеты.

В качестве связующего вещества применяются несмешивающиеся с водою углеводороды, напр., расплавленная смола, деготь, камедь или смесь смолы с дегтем или смолы с камедью и т. п. Оно может содержать также в смеси со смолой нафталин, фенантрен или антрацен. Если желательно получить твердые брикеты, то необходимо брать хорощо затвердевающее связующее

вещество, напр., смолу или смесь смолы с дегтем, камедь, смесь смолы с нафталином или с фенантреном или же с антраценом. Для получения более мягких кирпичей или если преследуется лишь цель отделения угля от воды, следует пользоваться более маслянистыми реактивами. Количество связующего вещества варьируется в зависимости от свойств угля, но обыкновенно достаточно брать его в количестве от 3% до 10% по весу угля. Возможно прибавлять небольшое количество неорганического реактива, способствующего образованию хлопьев, например, негашеной извести. Содержащаяся в угле или оставшаяся после обогащения порода не участвует в образовании хлопьев и остается суспендированной в воде, чем и отделяется от угля. Процесс покрывания угля связующим веществом схож в некоторых отношениях с процессом вспенивания, ибо оба процесса включают в себя операцию взбалтывания угля в воде вместе с аэрациею и с прибавлением жидкого или разжиженного реактива; поэтому, весьма удобно соединять эти процессы в виде подготовительной операции перед брикетированием. В виду чего, прибавляемые к смеси реактивы могут содержать в себе одновременно вспенивающий реактив и связующее вещество и, таким образом, угольные частицы не только обволакиваются пленкою и дают хлопья, но и всплывают в виде пены, что позволяет отделить их от пустой породы; при этом обрабатываемую жидкость можно подогревать. В случае применения твердых связующих веществ, подогревание может оказаться необходимым для аггломерирования угольных частиц.

Так как авторы обнаружили, что прибавление к смоле нафталина, фенантрена или антрацена превращает ее при обыкновенной температуре в жидкое, клейкое состояние, но затвердевающее через короткое время при смешении с углем, то оказалось возможным процесс вести

- 2

на твердой смоле без нагревания жидкости, в которой находятся уголь и связующее вещество. Образование хлопьев или аггломерацию частиц, сопровождающую покрывание их связующим веществом, можно в некоторых случаях ускорить, подвергнув пульпу из угля и воды взбалтыванию для удаления воздуха и нагреву, или взбалтыванию с перекатыванием во вращающемся цилиндрическом горизонтальном барабане. Удалению воздуха из пульпы можно также содействовать при помощи цилиндрических валков или роликов, находящихся на дне барабана и раскатывающих слипшиеся частицы угля; при этом барабан возможно подогревать.

При некоторых сортах угля, напр., в случае некоксующегося угля из Ашингтонских угольных копей в Нортемберлэнде, в Великобритании, полезно подкислять жидкость или предварительно обрабатывать уголь кислотой, в целях лучшего покрывания угольных частиц связующим веществом. Для этого берутся минеральные кислоты, напр., серная, в количестве приблизительно 1 кг на тонну сухого обрабатываемого материала. Обрабатывать связующим веществом возможно не всю массу угля, а лишь мелкие частицы, так как при взбалтывании покрытых связующим или образующим хлопья веществом мелких частиц угля с более крупными его частями, все частицы образуют хлопья или аггломераты и легко отделяются от воды. Таким образом, уголь можно отделять двумя фракциями: мелкие частицы покрываются образующим хлопья реактивом, благодаря взбалтыванию с реактивом в обрабатываемой жидкой среде и аэрации, более же крупные частицы суспендируются в этой среде и взбалтываются совместно с покрытыми пленкою мелкими частицами, с прибавлением или без прибавления связующего или образующего хлопья вещества; при этом связующее вещество расходуется в меньшем количестве. Кроме того, при изготовлении твердых брикетов с применением мягкого или жирного реактива для начальной обработки и образования из мелочи хлопьев процесс может быть выполнен на холоду. Отделенные от холодной воды частицы могут быть введены в подогретую пульпу для окончательной обработки, без понижения температуры жидкости. Для такого начального образования хлопьев из мелких частиц применяется, преимущественно, антраценовое масло или масло, содержащее значительное количество нафталина, фенантрена или антрацена. Уголь измельчается настолько, чтобы частицы его могли свободно проходить через сито, имеющее приблизительно 4 отверстия на протяжении одного сантиметра, затем от него отделяют частицы, проходящие через сито с 25 отверстиями на протяжении одного сантиметра. Для образования хлопьев из мелких частиц достаточно около 1°/о антраценового масла, по весу всей массы угля, мелкого и крупного. Затем, образовавшиеся хлопья подвергаются взбалтыванию с более крупными частицами угля и с 4°/о (от веса всего угля) смолы в пульпе, подогретой до 80°-100 Ц.

Предлагаемый способ возможно применять при изготовлении кокса из неподдающегося коксованию угля. Для этого некоксующийся уголь измельчается до прохождения через сито с отверстиями около Vio дюйма. Вещества с малым содержанием угля и пустые породы выделяются помощью вспенивания. Тонко измельченный уголь суспендируется в воде и взбалтывается с целью введения воздуха, который может вводиться в смесь и особо. Во время взбалтывания связующее вещество в жидком виде поступает в смесь, которую, в зависимости от природы взятого связуюш,его вещества, можно нагревать до 80 Ц; при применении дегтя или мягких смесей дегтя со смолою процесс проходит без нагрева, в горячих же жидкостях можно применять одну смолу. Когда к жидкости прибавлено достаточное количество связующего вещества (3-4°/о от веса угля) и жидкость, если требуется, нагрета, частицы угля равномерно покрываются связующим веществом и одновременно с этим собираются в хлопья, в каком виде они легко отделяются от воды. С прекращением взбалтывания I хлопья погружаются на дно или при аэрации всплывают в виде пены. Покрытый связующим веществом уголь вынимают, высушивают и прессуют с целью изготовления брикетов. Полученные брикеты, содержащие минимальное количество наполненных воздухом пустот, помещают в коксовальную печь и нагревают для получения кокса.

Пример 1. Опыт производился с полученными по методу вспенивания концентратами грунтового смолистого, способного коксоваться угля из Южно-Дургемской угольной копи. Применялись концентраты, содержавшие 15% влажности, при чем 470 г заключали в себе 400 г. сухого угля. Концентраты смешивались с водою в отношении 4 : 1 для образования пульпы, к которой, при энергичном взбалтывании и аэрации, прибавляли 28 г расплавленной смолы (7% от сухого угля). После фильтрации угля оказалось, что смола распределилась между всеми угольными частицами, при чем отдельных частиц смолы обнаружено не было. Фильтрованный материал затем подогревали, разминали, месили и, наконец, прессовали под давлением в 300 атмосфер. Получились твердые однородные брикеты, без трещин, оказавшиеся во всех отношениях более доброкачественными, чем брикеты, полученные из тех же концентратов высушиванием их с прибавлением твердой смолы, измельченной до размера 0,2 мм в длину, подогреванием, разминанием и прессованием под давлением в 300 атмосфер.

Пример 2. Обрабатываемым материалом служили отбросы от

смолистого, способного к коксованию угля, содержавшего 17% золы при чем 400 г его смешивали с водой в отношении 4 : 1 в испытательном вспенивательном приборе. Затем была прибавлена в количестве 5% расплавленная смола, 0,66 кг крезола и 0,66 кг нефти на тонну сырого продукта. Уголь, покрытый смолою и всплывший в виде пены, был отделен, профильтрован, размят, вымешан и спрессован в брикеты, как описано выше.

Полученные брикеты обладали превосходными качествами и давали золы.

Пример 3. 1200 г угольной мелочи, полученной из Яшингтонских копей в Нортемберлэнде (Англия), не поддававшейся брикетированию и содержащей 20,7% золы, были измельчены до прохождения через сито с 2 отверстиями на протяжении одного сантиметра. Этот материал был затем подвергнут концентрации по методу вспенивания. Введенные реактивы состояли из крезола в количестве 0,4 кг и парафина в количестве 0,3 кг на тонну мелочи. Полученные концентраты заключали в себе 802 г угля с содержанием золы 7,.

В первой части опыта была сделана попытка покрыть частицы концентратов смолой с дегтем и образовать хлопья. Концентрат, в виде пульпы, содержащей около 1,4 части воды и 1 части твердого вещества, был смешан с 2о/о дегтя (по весу угля в концентрате, без воды) и 5% смолы, измельченной до такой степени, чтобы она могла проходить через сито с 40 отверстиями на протяжении одного сантиметра. Смешение производилось при комнатной температуре. Затем смесь подвергали взбалтыванию в соответствующем резервуаре, применяемом при процессе вспенивания и допускающем энергичную аэрацию, при чем для повышения температуры до 100 Ц впускали пар. Смола и деготь всплыли на поверхность в виде пены, не покрыв угольных частиц; при этом было

4 -

замечено, что вода стала мутной и связующее веш,ество угольныххлопьев не образовало, как не образовала хлопьев и пустая порода. Затем, к этой смеси прибавили серной кислоты в количестве 1,1 кг на тонну концентрата. Тогда угольные частицы стали покрываться дегтем и смолой и сразу же началось энергичное образование хлопьев и аггломерация частиц. Пустая порода также дала хлопья, чему служила доказательством чистота водяного слоя по прекращении взбалтывания.

После прессования материала, под давлением в 2 тонны на кв. дюйм,, получились брикеты с сопротивлением раздроблению в 150 кг на I кв. см. Выжатая из формы вода была совершенно чиста и потери угля не было.

Пример 4. Опыт производился с углем из Саар Валлей во Франции, состоявшим из смеси блестящего и тусклого угля с примесью углеродного сланца. Содержание золы составляло 24,97%, но, после концентрации путем вспенивания, содержание золы уменьщилось до 9,12%. Этот концентрат был просеян для отделения тех мелких частиц, которые проходили через отверстие в 0,2 мм длиною; полученную мелочь обрабатывали в жидкости с содержанием 4 кг серной кислоты на тонну. Обработка производилась с прибавлением связующего вещества, состоявшего из трех частей смолы на две части дегтя, в количестве 5% от общего веса всего угля (мелкого и крупного). Затем впускали пар до повышения температуры пульпы до 90° Ц. После образования хлопьев был введен, при взбалтывании, крупный уголь и, таким образом, весь материал был переведен в хлопья. Далее, материал был освобожден от воды и брикетирован под давлением в 300 кг на кв. см. Пример 5. Некоторое количество угля из угольных копей Повель Деффрин в Южном Валлисе, измельченного до 2,5 мж

цами, которые уже до того были покрыты связующим или способствующим образованию хлопьев материалом.

8. Прием выполнения указанного | в п. 7 способа, отличающийся тем, что тонко размельченный уголь разделяют на две фракции: одну, состоящую из более крупных, а другую-из более мелких частиц, после чего мелкие частицы покрывают пленкою из связующего материала, а более крупные суспендируют в жидкости и подвергают взбалты v6

нию вместе с упомянутыми более мелкими частицами, с дополнительным прибавлением связующего вещества или без такого прибавления.

9. Прием выполнения способа, указанного в п. п. 1-8, отличающийся тем, что не поддающийся коксованию уголь в тонко измельченном состоянии покрывают связующим материалом в суспендированном состоянии в воде, затем брикетируют и брикеты подвергают коксованию.

Типо-литография «Красный Печатник, Лоппнград, Международный, 75.