Спосіб розділення вуглецьвмістивного матеріалу

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетической промышленности, в частности к способам утилизации зольных отходов ТЭС и может быть использовано для получения высококалорийных добавок к угольному топливу. Известен способ [1] разделения компонентов угольной золы с целью получения обогащенного топлива. Известный способ осуществляется путем многостадийной обработки концентрированными галогенводородными кислотами (HCl, HF), что требует особых мер предосторожности при осуществлении технологии и необходимости стадий регенерации дефицитных реагентов. Также известен способ [2] физического воздействия - вибрацией - на водную суспензию золы с целью выделения углеродсодержащего продукта. Применение способа усложняется использованием в технологии химических реагентов - буры и фосфорсодержащих солей. Известен способ [3] разделения углеродсодержащего материала, включающий предварительную классификацию материала (угольной золы) по размерам и последующую ее физическую обработку в магнитном поле. В результате обработки получают обводненные продукты, требующие дополнительной стадии обезвоживания, что усложняет технологию. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ разделения углеродсодержащего материала [4], включающий предварительные стадии магнитной сепарации и классификации по размерам с последующей электросепарацией по классам от 500 до 2000мкм. Известный способ предусматривает обработку в электрическом поле крупных классов материала. Однако, при обработке таких углеродсодержащих материалов, как угольная зола уноса, или их немагнитных фракций, в класс ниже 500 мкм попадает более 80% углерода, содержащегося в золе. Таким образом в хвосты теряется большая часть углерода, что снижает эффективность разделения немагнитного продукта. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа разделения углеродсодержащего материала, в котором за счет обработки более мелкого класса материала обеспечивается степень извлечения углерода в угольный концентрат и за счет этого повышается эффективность процесса разделения такого углеродсодержащего материала, как угольная зола. Поставленная задача решается тем, что в способе разделения углеродсодержащего материала, включающего предварительные стадии магнитной сепарации и классификации по размерам с последующей электросепарацией по классам, согласно изобретению электросепарации подвергаются классы от 100 до 2000мкм. Согласно прототипа [4] электросепарации подвергаются классы частиц материала с размерами 1 - 2мм и 0,5 - 1мм. Угольные золы уноса характеризуются тем, что максимальный размер частиц составляет 2мм, а большая часть их попадает в класс менее 45 - 50мкм. Однако, по причине особых условий сгорания дисперсированного угля несгоревшие угольные частицы имеют неправильную форму и большие размеры по сравнению с минеральными зольными частицами. Поэтому при классификации угольной золы по размерам большая часть углерода попадает в крупные и средние классы материала золы (более 100мкм). Технические возможности электросепараторов позволяют эффективно обрабатывать при минимуме потерь (при соответствующей герметизации) материалы с размерами более 100 - 500мкм. Для более мелких классов характерны излишнее пыление и повышенная взрывоопасность. Пример осуществления предполагаемого изобретения. В качестве исходного образца углеродсодержащего материала была взята угольная зола уноса (отобранная из газохода) Старобешевской ГРЭС ПЭО "Донбассэнерго" зольностью 80,6мас.%. Воздушно-сухая зола массой 1000г была подвергнута сухой магнитной сепарации при напряженности магнитного поля в рабочем зазоре 1000Э. При этом выход искомого немагнитного продукта составил 96,3мас.% (963г) при содержании углерода 19,4мас.%. Воздействие магнитного поля распределяет углерод в основном в немагнитную фракцию. Вторая стадия предварительной обработки углеродсодержащего материала (немагнитной фракции угольной золы уноса) - классификация по размерам - осуществлялась путем ситового рассева. При этом получены классы золы со следующей массой: 0 - 45мкм (618,2г); 45 - 100мкм (140,6г); 100 500мкм (134,8г); 500 - 1000мкм (51,1г) и 1000 2000мкм (18,3г), что соответствуе т вы ходам (мас.%): 64,2; 14,6; 14,0; 5,3 и 1,9 (табл.1). Анализ содержания углерода показывает понижение относительной концентрации его в самых мелких классах: 12,0 и 16,4%, или среднее содержание в классе 0 - 100мкм - 12,8%. В средних и крупных классах золы (размеры частиц более 100мкм) относительная концентрация углерода выше исходной более, чем в 2 раза. Суммарное извлечение углерода в классы 500 - 1000мкм и 1000 - 2000мкм (по известному способу) составляет 20,4%. При этом извлечение в средний класс (согласно предлагаемому изобретению) составляет 27,6%, что наряду с известным способом позволяет извлечь в продукты для дальнейшего обогащения почти 50% всего углерода. Использование для последующей сепарации класса 100 - 500мкм позволяет также избежать почти 100% - ных потерь углерода (по отношению к прототипу). Электрическая сепарация всех классов золы проводится в барабанном коронном сепараторе ЭС2 при изменении основных параметров в следующи х пределах: напряжение на коронирующем электроде от 5 до 15кВ, температура осадительного электрода - 20°C, градиент напряжения - 200 - 400кВ/м, скорость вращения осадительного электрода - 106 306мин-1. Результаты обработки фракций золы, характеризующиеся высокими качественными показателями (выход проводникового продукта, содержания в нем углерода) приведены в табл.2. Так, для класса 100 - 500мкм (массой 134,8г) при скорости вращения 206мин-1 были получены три продукта: проводниковый (П) - 42,2г (или 31,3% от исходной массы), промежуточный продукт (ПП) 48,1г (35,7%) и зольный (непроводниковый) продукт (З) - 44,5г - (33,0%). Суммарный продукт П + ПП, содержащий основное количество углерода, имеет выход 67% при общем извлечении углерода - 96,9% от содержащегося в исходном классе. Содержание углерода в отдельных продуктах соответственно составляет 88,0%, 26,5% и 3,6% при исходном содержании 38,2%. Более мелкие классы при электросепарации в условиях соблюдения герметичности показали меньший выход проводникового продукта и соответственно значительные потери углерода в зольном продукте. Эти данные указывают на целесообразность использования при электросепарационной обработке зол уноса с целью выделения углеродных концентратов классов золы с размерами частиц выше 100мкм, а именно 100 - 500мкм, 500 - 1000мкм и 1000 2000мкм. В табл.3 приведены опытные и расчетные данные по извлечению углерода в целевые продукты после нескольких стадий обработки угольной золы уноса. При сохранении высоких относительных концентраций углерода в проводниковом продукте (около 90мас.%) предлагаемый способ позволяет увеличить выход суммарного класса углеродсодержащих частиц почти в 3 раза, более чем в 2 раза увеличить извлечение углерода в целевой проводниковый и суммарный продукты. Таким образом, предлагаемый способ разделения углеродсодержащего материала позволяет получить дополнительное количество забалансовых источников углеродного топлива, улучшая при этом экологические условия на близлежащих к теплоэлектростанциям территориях (сокращая количество зольных отходов, на них расположенных).