СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к способу получения глубоко деминерализованного водоугольного топлива, в частности к энергетическому топливу на основе ископаемых углей, которое может быть использовано для сжигания в котлах, печах и других установках объектов теплоэнергетики при замене им газа и мазута.
Предложен способ получения водоугольного топлива из ископаемого угля включающий дробление угля, его мокрое измельчение, физико-механическую деминерализацию угля для снижения его зольности и гомогенизацию.
Отличием способа получения водоугольного топлива от прототипа является то, что дробление угля осуществляют до крупности -3 мм и проводят его физико-механическую деминерализацию, затем дробленый уголь измельчают мокрым способом до крупности -(0,2÷0,3) мм и ведут его химическую деминерализацию неорганической кислотой с получением реакционной массы, из которой выделя-ют низкозольный измельченный уголь и нейтрализуют его аммиаком.
Предложенный способ позволит получить глубоко деминерализованное экологически чистое водоугольное топливо “ЭКОВУТ” на основе иско-паемых углей, воды и других химических ингредиентов, предназначенное для замены газа и мазута на топливопотребляющих объектах.

Изобретение относится к способу получения глубоко деминерализованного водоугольного топ-лива, в частности к энергетическому топливу на основе ископаемых углей, которое может быть использовано для сжигания в котлах, печах и других установках объектов теплоэнергетики при замене им газа и мазута.
Известен способ производства водоугольного топлива, включающий деминерализацию измельченного угля методом масляной агломерации (Па-тент СССР № 1838384А3 кл. С 10 L 1/32, 1987) (1).
Однако этот способ не обеспечивает высокой степени снижения содержания минеральных при-месей в топливе в силу того, что физико-механической деминерализации подвергают достаточно крупный уголь (до 400 мкм). При таком размере частиц угля не может быть достигнута максимальная степень разделения органической и минеральной составляющих ископаемого угля и, следовательно, его глубокая деминерализация.
Кроме того, этот способ получения топлива является технологически сложным, поскольку при деминерализации угля используют целый ряд хи-мических реагентов, которые добавляют к углю в малых количествах (доли процента от массы угля).
Из известных способов получения водоуголь-ного топлива наиболее близким к заявленному является способ, включающий деминерализацию угля (ступенчатая пенная флотация) для снижения в нем золы и серного колчедана. (Патент США № 4,915,706 кл. С 10 L 1/32,1990) (Прототип).
Известный способ включает следующие опе-рации: дробление угля, мокрое измельчение, клас-сификацию (грохочение), ступенчатую физико-механическую деминерализацию (пенная флота-ция) измельченного угля для снижения его зольно-сти, обезвоживание и приготовление водоугольного топлива.
Процесс получения водоугольного топлива состоит из:
- дробления ископаемого угля до размера -19 мм (3/4 дюйма);
- мокрого измельчения дробленого угля до размера -0,589 мм (28 меш);
- добавления воды и химических веществ к измельченному углю для проведения, по крайней мере, одной стадии пенной флотации с целью сни-жения зольности и удаления серного колчедана;
- добавления воды и химических веществ к углю с пониженным содержанием золы и серного колчедана для процесса реверсивной флотации, проводимой с целью удаления мелких вкраплений серного колчедана из угля;
- обезвожиеания угля после процессов пенной флотации и реверсивной флотации;
- приготовления и гомогенизации суспензии из обезвоженного угля, используемой в качестве во-доугольного топлива.
Указанный способ производства имеет следу-ющие недостатки:
1. Для снижения зольности угля, идущего на производство водоугольного топлива используют общеизвестный прием деминерализации угля на основе пенной флотации, не способный обеспечить глубокий уровень деминерализации угля в силу того, что флотируют достаточно крупный уголь класса -589 мкм (28 меш), когда уровень разделе-ния органической и минеральной составляющих угля не высок;
2. Отсутствует возможность регулирования системы удаления минеральных примесей до за-данных уровней зольности топлива;
3. Высокая степень зависимости схемы и па-раметров технологического процесса от состава и свойств как органической, так и минеральной со-ставляющих ископаемого угля.
Целью настоящего изобретения является по-лучение глубоко деминерализованного экологиче-ски чистого водоугольного топлива “ЭКОВУТ” на основе ископаемых углей, воды и других химиче-ских ингредиентов (в случае необходимости), предназначенного для замены газа и мазута на топливопотребляющих объектах.
Для достижения поставленной цели в предла-гаемом способе, включающем дробление угля, его мокрое измельчение, физико-механическую деми-нерализацию угля для снижения зольности и гомо-генизацию, в отличие от прототипа, дробление угля осуществляют до крупности -3мм и проводят его физико-мехакичесхую деминерализацию, затем дробленый уголь измельчают мокрым способом до крупности -(0,20,3)мм и ведут его химическую деминерализацию неорганической кислотой с по-лучением реакционной массы, из которой выделя-ют низкозольный измельченный уголь и нейтрали-зуют его аммиаком.
Существенным отличием от прототипа явля-ется то, что деминерализацию угля проводят в два этапа, раздробленный до крупности -3мм уголь на первом этапе подвергают физико-механической деминерализации известным способом (например, гравитационным или флотационным), после чего его измельчают до коллоидного размера частиц (максимальный размер не превышает 0,20,3 мм) и на втором этапе деминерализации проводят хими-ческую деминерализацию измельченного угля при развитой свободной поверхности неорганической кислотой (например, азотной), образующей с мине-ральными примесями и с серосодержащими компо-нентами органической и минеральной частей угля водо-растворимые соли с получением реакционной массы, из которой выделяют низкозольный уголь, сорбированную углем остаточную кислоту нейтрализуют добавлением к углю аммиака, моди-фицируя при этом поверхностные свойства угля за счет изменения параметров двойного электриче-ского слоя на поверхности раздела твердой и жид-кой фазы, при этом концентрация кислоты в реак-ционной массе определяется в зависимости от со-става, свойств и количества минеральных приме-сей.
При двухэтапной деминерализации процесс организуют таким образом, чтобы на первом этапе с помощью физико-механических способов (грави-тационных или флотационных) в наибольшей сте-пени удалить из ископаемого угля наиболее тяже-лые и не растворимые в кислоте минералы, а на втором этапе химически преобразовать к водорас-творимой форме остаточные минеральные приме-си, включая серосодержащие компоненты органи-ческой и минеральной частей угля.
Выбор крупности дробления угля до -3мм мо-тивирован необходимостью оптимизации процес-сов гравитационной или флотационной деминера-лизации, а также требованием дальнейшего его измельчения в шаровой мельнице до коллоидного размера частиц -(0,20,3)мм.
При максимальном размере частиц 0,20,3 мм средний поверхностный размер частиц дисперсной фазы не превышает 1-2 мкм, так что имеет место существенно более высокая, по сравнению с прото-типом, степень разделения органической и мине-ральной составляющих угля, включая неорганиче-ские вещества растительного происхождения, что дает возможность получить более глубокую сте-пень деминерализации угля в процессе кислотного выщелачивания прочно связанных с органической частью угля минеральных веществ.
Принципиальная схема, иллюстрирующая предлагаемый способ, приведена на рисунке.
Ископаемый уголь освобождают от породы (сепарация или породовыборка), дробят в молотко-вой дробилке до размера частиц -3 мм, подвергают физико- механической деминерализации (гравита-ционное разделение или флотация) и измельчают мокрым способом в шаровой мельнице до коллоид-ного размера частиц. Из шаровой мельницы уголь направляют в реактор на химическую деминерали-зацию, в который также подают неорганическую кислоту.
Далее деминерализованный измельченный уголь обезвоживают до заданной влажности (например, в осадительной центрифуге), в него добавляют расчетное количество аммиака, воды и других химических присадок (при необходимости), гомогенизируют и выдают потребителю готовое водоугольное топливо “ЭКОВУТ” со свойствами заданными заказчиком.
Уровень деминерализации на каждом из эта-пов зависит от физико- химических свойств ископа-емых углей, их минеральных компонентов и требо-ваний потребителя топлива “ЭКОВУТ” к его золь-ности.
Технологические параметры указанных про-цессов определяют расчетными методами на ста-дии проектирования производящего топливо “ЭКОВУТ” объекта по данным экспериментальных испытаний образцов углей.

Пример.
Топливо “ЭКОВУТ” на основе бурого угля марки Б2 зольностью Аd = 20 %.
Требования к топливу:
- низшая теплота сгорания: 10 МДж/кг,
- зольность на сухое состояние: 2,5 %
- динамическая вязкость: 0,5 Па*с,
- седиментационная стабильность: 10 суток.
Из угля удаляют породу, дробят его до разме-ра -3 мм и деминерализуют гравитационным спо-собом на концентрационном столе до зольности 7 %. Далее его измельчают в шаровой мельнице при влажности 35 % до крупности -0,25 мм и направ-ляют в реактор, куда одновременно вводят 65 %-ную азотную кислоту в количестве 10 % от массы угля в расчете на сухое состояние. В процессе кис-лотной обработки, длящейся 15 минут образуется реакционная масса, в которой зольность угля дово-дят до 2,3 %. Полученную реакционную массу разделяют в осадительной центрифуге на обезво-женный до влажности 45 % низкозольный уголь и насыщенную растворенными солями жидкую фазу.
К обезвоженному до влажности 45% измель-ченному низкозольному углю добавляют воду, аммиак (1 % от массы угля в расчете на сухое со-стояние) и модификатор реологических свойств (технический лигносульфонат) в количестве (0,5 % от массы угля в расчете на сухое состояние) и го-могенизируют дисперсную топливную систему.
На выходе технологической линии получают водоугольное топливо “ЭКОВУТ” с низшей тепло-той сгорания 10,6 МДж/кг и заданными физико-химическими и структурно-механическими свой-ствами.
Таким образом, предлагаемый метод получе-ния водоугольного топлива “ЭКОВУТ” осуществ-ляется по непрерывной технологии, прост в реали-зации и обеспечивает получение глубоко демине-рализованного водоугольного топлива с заданны-ми потребителем свойствами. При этом зольность получаемого топлива может быть снижена до 0,5-2 %, что значительно превосходит данные, приводи-мые в прототипе (3,45 и 5,16%).
Предлагаемый метод получения топлива “ЭКОВУТ” предполагается использовать при про-изводстве водоугольного топлива взамен газа и мазута в котельной АООТ “Химзавод” г. Исфара Республика Таджикистан.

US 4915706 A, 10.04.1990,
SU 1838384 A3, 30.08.1993,
JP 60-235895 B, 22.11.1985,
US 4786289 A, 22.11.1988,
JP 62-243687 B, 24.10.1987