Спосіб обробки відходів бурого вугілля

Изобретение относится к технологии переработки низкосортных неспекающихся углей и может быть использовано в различных отраслях промышленности: химической, коксохимической, нетопливной переработки бурых углей. Изобретение позволяет утилизировать твердые отходы, получающиеся при экстракции гуматов аммония из бурых углей. Оно является существенным звеном в создании малоотходной (безотходной) технологии нетопливной переработки углей. Получающийся при этом агломерированный полукокс может быть использован в химической, энергетической промышленности для очистки природных и сточных вод от технических масел, нефти и нефтепродуктов. Известен ряд изобретений, аналогов, в которых рассматриваются способы переработки отходов, включающие процессы полукоксования [1], переработки отходов бурых углей [2, 3]. В результате применения этих аналогов достигается утилизация отходов, углеводородных остатков [1], повышение качества сырья [2], повышение выхода жидких продуктов из буроугольной пыли [3]. Однако, недостатками этих способов является то, что они требуют многоступенчатой обработки, применения повышенного давления, введения добавок, растворителей, катализаторов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения агломерированного бездымного твердого топлива из буроугольной пыли (прототип [4]). Сущность этого способа заключается в том, что буроугольную пыль смешивают для повышения прочности агломератов с 3 - 5% - ным раствором едкого натра при массовом соотношении 1 : (0,4 - 1,2) и нагревают при 450 - 550°C в течение 2 - 3ч в автоклаве при давлении 128атм. По истечении срока реакции выпускают пиролизные газы через систему холодильников, получают газообразные, жидкие и твердые продукты с выходами в расчете на обезвоженную массу шихты 23,40%, 13,96%, 62,64%, соответственно. Твердый продукт получают в виде одного сплавленного агломерированного куска [4]. Прототип имеет ряд недостатков, заключающихся в следующем: в ши хту вводят дополнительные реагенты (раствор 5% - ного едкого натра); подготовка буроугольной пыли к обжигу включает ряд стадий предварительной обработки (смешение угля с раствором щелочи, перемешивание до получения однородной пасты, вакуумирование шихты в автоклаве); термообработка в режиме автоклавирования при 128атм, что требует сложного аппаратурного оформления, необходимого для проведения процессов при повышенном давлении. Разработанный нами способ обработки остаточного бурого угля позволяет устранить эти недостатки. В основу изобретения поставлена задача создания способа обработки отходов бурого угля, в котором, исключая дополнительные добавки и автоклавирование в процессе термообработки, обеспечивается утилизация отходов нетопливной переработки бурых углей, упрощается способ и за счет этого может быть использован в химической, энергетической промышленности при очистке природных и сточных вод от нефти , нефтепродуктов, те хнических масел. Поставленная задача решается тем, что в способе обработки отходов бурого угля, содержащем обработку полукоксованием, согласно изобретению отработанный продукт подвергают полукоксованию при атмосферном давлении в сосуде при температуре 450 - 550°C в течение 1 - 1,5ч. В качестве сырья взят отработанный бурый уголь после извлечения из него гуматов аммония. Отработанный бурый уголь после двукратной экстракции гуминовых кислот аммиаком, имеющий дисперсность 0,005 50мкм, содержащий остаточные количества аммиака в пределах 1 - 3%, подвергают полукоксованию в сосуде (запаянной с одного конца металлической трубе) при температуре 450 - 550°C (оптимально 500 - 550°C) в течение 1 - 1,5ч. Предшествующая обработка бурого угля - извлечение гуматов аммония, способствует тому, что без каких-либо дополнительных добавок в процессе термообработки, аналогичной традиционному полукоксованию бурых углей, получают агломерированные куски полукокса. Этот твердый продукт полукоксования имеет развитую поверхность и обладает свойствами сорбента эффективно сорбирует нефть, нефтепродукты, технические масла из природных и сточны х вод. Отработанный бурый уголь в состоянии поставки имеет высокую влажность (Wa = 65,1%). Перед коксованием его сушили в сушильном шкафу для удаления избыточной внешней влаги. Остаточная влага составляла З,1%. Пример 1. Навеску подсушенного отработанного бурого угля, массой 200,0г, загружают в металлический сосуд, запаянную с одного конца трубу, и нагревают до 450°C. При нагревании до 120°C начинается выделение паров воды (остаточная и пирогенетическая влага) и других газообразных продуктов. Выделяющиеся газообразные продукты после конденсации в системе холодильников воздушном ребристом и далее водяном собираются в приемнике жидких продуктов, где определяется их количество. Количество выделившегося газа замеряют посредством барабанного газосчетчика. Реакция продолжается в течение 1,5ч до практически полного прекращения выделения газообразных продуктов. Полукокс выгружают из металлического сосуда при остывании его до температуры 100 - 150°C и далее охлаждают на воздухе. В результате получают 30,1л (45,1г) газообразных продуктов, 55,1г жидких продуктов, 93,6г твердого полукокса, гранулированного в виде округлых кусков диаметром 2 - 15мм. Выход твердого остатка на обезвоженную массу сырья составляет 48,3%. Степень превращения на сухую массу составляет 51,7%, на ОМУ - 58,2%. Пример 2. Навеску отработанного бурого угля, подсушенного по сравнению с углем в состоянии поставки массой 214,0г, помещают в металлический сосуд для полукоксования. Нагревают реакционный сосуд до 500°C, продолжительность реакции - 1,0ч. Окончание реакции фиксируется по прекращению выделения газообразных продуктов. Методика полукоксования, определения количества выделившихся продуктов аналогична описанной в примере 1. Получают 33,0л (49,5г) газообразных продуктов, 61,8г жидких продуктов и 96,1г твердого полукокса в виде кусочков - гранул округлой формы, размером 2 - 15мм. Процент превращения на общую массу угля составляет 53,7%; 60,2% на ОМУ. Пример 3. Навеску подсушенною отработанного угля, массой 200,0г, обрабатывают аналогично методике, приведенной в примерах 1 и 2, при 550°C. Получают 31,3л (46,9г) газообразных продуктов, 51,9г жидких и 94,95г откованного полукокса, но частично оплавленного, в отличие от полученного в примерах 1 и 2. Степень превращения составляет 51,0% на обезвоженную массу, 57,4% на ОМУ. Пример 4. Навеску подсушенного отработанного бурого угля, массой 200,0г, обрабатывают по методике, приведенной в примерах 1 и 2, при температуре 400°C. Выделение газообразных продуктов продолжается в течение 3ч. Спекания шихты не происходит. Сводные результаты примеров приведены в табл.1 и 2. Предлагаемый способ обработки отходов бурого угля позволяет устранить недостатки прототипа и имеет ряд следующи х преимуществ. В качестве сырья используют не природные бурые угли, а отходы после его нетопливной химической переработки - остаточный бурый уголь, получающийся из бурого угля после извлечения из него гуматов аммония двукратной экстракцией водным раствором аммиака. Полукоксование и агломерация осуществляются без добавления реагентов, устранено применение щелочи (едкого натра). Устраняется операция смешения бурого угля с 5% - ным раствором едкого натра до получения пастообразной массы. Не требуется добавлять воду для достижения определенного весового соотношения уголь : вода равного 1 : 0,4, полностью устраняется расход воды. Устраняется необходимость создавать режим гвтоклавирования с давлением 128атм и предварительным вакуумированием шихты в автоклаве. Таким образом не требуется применение сложного аппаратурного оборудования, сопровождающего процессы, проводящиеся под давлением. Получают полукокс не в виде одного спекшегося куска, а в виде множества окускованных гранул округлой формы, размеры которых находятся в пределах 3 - 15мм. Изучена сорбционные свойства полученного полукокса, который по своей удельной поверхности превышает наиболее распространенный сорбент АГ-3 более, чем в два раза. Предлагаемый способ позволяет утилизировать отходы бурого угля после экстракция из него гуматов аммония; осуществить комплексную малоотходную переработку угля. Наряду с ценным органоминеральным удобрением (гуматом аммония) дает возможность дополнительно получить сорбент, который характеризуется большой удельной поверхностью свойствами. и высокими сорбционными