Спосіб концентрування корисних компонентів з вугільної золи

Изобретение относится к теплоэнергетической промышленности и технологии получения редких металлов, в частности, германия, и может быть использовано при получении концентратов редких металлов из угольной золы уноса для последующего выделения самих металлов. Известен способ концентрирования и извлечения железа и редких металлов из угольной золы, заключающийся в предварительном отделении от золы соединений железа, последующем таблетировании и двукратной высокотемпературной термообработки для воздействия на соединения германия. Значительные потребности в энергозатратах для поддержания высоких температур усложняют технологию выделения германия. Известен способ концентрирования полезных компонентов из угольной золы, включающий магнитную сепарацию и классификацию по размерам. Недостатками способа является то, что в нем не предусмотрено дальнейшее концентрирование редких металлов, сосредоточенных в немагнитном продукте, что вызывает их потери. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ концентрирования полезных компонентов из золы уноса, включающий предварительную классификацию золы по размерам, последующую магнитную сепарацию, после чего немагнитный продукт подвергают электрической сепарации с получением "зольного" продукта, обогащенного германием. Электрической сепарации подвергают фракции золы с размерами 0-45 мкм и 45-90 мкм, В известном способе предусмотрен возврат на повторное сжигание после электрической сепарации "проводникового" продукта фракции 45-90 мкм как наиболее обогащенного по углероду. Редкие металлы, в зависимости от типа угля и получающейся из них золы уноса, распределяются во все продукты сепарации по разному и в известном способу не предусмотрена их полная утилизация, что неизбежно приводит к потерям германия (до 50% от общего количества его в золе). Возврат на повторное сжигание в топливный цикл ГРЭС (ГЭС) только одного продукта сепарации золы приводит к потерям германия и снижает степень извлечения его из золы. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа концентрирования полезных компонентов из угольной золы, в котором повышенная степень извлечения германия обеспечивается снижением его потерь в цикле переработки золы и за счет этого увеличение содержания германия в получаемом "зольном" продукте электрической сепарации. Поставленная задача решается тем, что в способе концентрирования полезных компонентов из угольной золы, содержанием предварительной классификации по размерам, магнитную и электрическую сепарацию и повторное сжигание "проводникового" продукта электрической сепарации фракции золы 45-90 мкм согласно изобретению для повторного сжигания направляется также крупная фракция золы с размерами более 90 мкм, магнитные продукты и "проводниковый" продукт мелкой фракции золы с размерами менее 45 мкм. В процессе классификации золы уноса массовый выход фракций более 40 мкм может составлять 20-25% и извлечение германия в эту фракцию - до 12-15% от содержания в исходной золе. Извлечение германия в магнитные продукты ниже, но может достигать 5%. И наконец, в "проводниковый" продукт электрической сепарации фракции золы менее 45 мкм извлечение германия может составлять до 90%. Такое положение связано с тем, что мельчайшие частицы золы уноса с размерами менее 510 мкм, в основном и содержащие германий, адгезивно связываются с частицами большего размера как минеральной природы, так и углеродной. Кроме того, в крупных фракциях золы уноса с размерами более 90 мкм несгоревший углерод извлекается на 40-50%, в "проводниковом" продукте мелкой фракции с размерами , менее 45 мкм - до 30-40%, в магнитные продукты - до 5%. При повторном сжигании таких продуктов предотвращаются потери наряду с германием и непосредственно углеродного вещества как топлива. Таким образом, более полное использование угольного и зольного сырья приводит к повышению эффективности процессов сжигания угля и выделения германия из зол уноса. Пример. При сжигании угля (зольностью Ad - 7,5%, содержанием германия 7 г/т) в количестве 1000 кг в котлоагрегате с твердым шлакоудалением улавливается 79 кг золы уноса, содержащей 42 г/т при Ad=90,6%. Расчет показывает, что более 40% Ge при таких условия х сжигания теряется с уходящими газами и переходит в шлак. Согласно прототипа на первой стадии обработки золы проведена классификация ее по размерам частиц. На ситах получены фракции золоуноса с размерами Менее 45 мкм 45-90 мкм и более 90 мкм. Извлечение германия HGe.i рассчитывалось как отношение массы германия в i-фракции в (г) к массе германия в исходной золе. На примере фракции более 40 мкм показан порядок расчетов, приведенных в табл. 1. Масса фракции составляет 18 кг, масса германия 0,20 г, извлечение Иєе во фракцию составляет 0,20 г/ 3,32 г=0,06, где 3,32 г - содержание германия в исходной массе золы (79 кг). Как показывают расчеты, извлечение углерода в эту фракцию составляет 0,50, что делает возврат ее в топливный цикл ТЭС целесообразным. При сгорании этого продукта во вновь получаемую золу, идущей на переработку, добавляется 6% германия. На следующей стадии обработки мелких фракций золы их сухая магнитная сепарация была проведена на лабораторном ленточном сепараторе при напряженности магнитного поля в рабочем зазоре 1000Э. В переработке использовалась вся масса фракций золы уноса. Например, при магнитной сепарации фракции 45-90 мкм массой 9,2 кг получено 7,9 кг немагнитного продукта (НМП) и 1,3 кг магнитного продукта (МП). Массовое распределение продуктов магнитной сепарации и содержание в них германия показано в табл. 2. Согласно данным табл. 2 суммарное извлечение германия в магнитные продукты составляет 9% от общего количества, что указывает на необходимость возврата этих продуктов в топливный цикл во избежание потерь германия. Немагнитные продукты, содержащие основное количество германия (суммарное извлечение составляет 85%) подвергаются электрической сепарации с получением "зольного" и "проводникового" продуктов. На этой стадии использовали серийный барабанный коронный сепаратор ЭС-2 СКБ "Геотехника" с двумя пробоотборниками (в состав "проводникового" продукта входит и так называемый "промпродукт". имеющий усредненные характеристики по составу, и имеющий большее средство к "проводниковому" продукту). Принцип обработки мелкодиспергированной золы заключается в закреплении на осадительном вращающемся электроде непроводящих частиц ("зольный" продукт) и отталкивании от него частиц, составляющий "проводниковый" продукт. Разделение золоуноеов происходит при напряжении на осадительном электроде -20 кВ, на отклоняющем - 5 кВ. Результаты электрической сепарации приведены в табл. 3. Для примера, при обработке немагнитного продукта фракции золы 45-90 мкм массой 7,9 кг получено 3,4 "зольного" продукта (ЗП) и 4,5 кг "проводникового" продукта (ПП), обогащенного углеродом и являющегося по прототипу забалансовым источником углеродного топлива. При электрической сепарации в суммарный "зольный" продукт (из 2 фракций) извлекается 59% германия. При этом в суммарный "проводниковый" продукт извлекается 26% всего германия. Кроме того, расчет показывает, что этот продукт содержит 33% всего углерода золы. Таким образом, во избежание потерь германия, согласно предлагаемому изобретению для повторного сжигания с новой партией данного угля наряду с "проводниковым" продуктом фракции'45-90 мкм направляется смесь продуктов различных способов сепарации золоуноса. Данные по составу ши хты для повторного сжигания приведены в табл. 4, В табл. 4 ВІ- вы ход продуктов сепарации золоуноеов относительно количества исходной золы (79 кг). Данные по "проводниковому" продукту фр. 45-90 мкме соответствуют прототипу, этот продукт имеет наибольшее содержание углерода. Обобщенные данные показывают, что возврату подвергается около 70% всей обработанной золы (56,8 кг) и возвращающей при этом 36% исходного содержания германия. По прототипу возвращалось лишь 2% германия, то есть для данного образца угля и золы предлагаемый способ сохраняет 34% германия. При добавлении к новой партии данного исходного угля (масса 1000 кг, А - 7,5%, Ссе -7 г/т) усредненной шахты (масса 56,8 кг, А -87,2 %, Ссе ~ 25 г/т) угольная смесь для сжигания будет содержать 8 г/т германия при зольности 11,8%. Разубоживание угля зольным материалом шихты незначительно при повышении содержания германия на 14%. При сжигании полученной угольной смеси (1000 кг) улавливается 121 кг золы уноса, содержащей 56 г/т германия при зольности 92,1 %. Повышение относительной концентрации германия связано с внесением дополнительного количества мельчайших зольных частиц и большей исходной концентрацией его в угле. Известно, что летучие соединения германия конденсируются в первую очередь на зольных, алюмосиликатных частицах наименьшего размера, которые охлаждаются быстрее угольных и зольных частиц более крупного размера. Как показывают расчеты, при постоянстве условий сжигания угля и условий обработки золоуноеов способ позволяет повысить извлечение Ge и содержание его в зольных продуктах и продукта х сепарации на 30-35% по сравнению с известным способом. Предлагаемое изобретение позволяет при низких энергетических затратах получить продукты, содержащие повышенное содержание германия при минимуме потерь последнего.