Спосіб одержання гранульованого вугілля

Изобретение относится к технологии переработки твердого топлива, а именно к способу получения гранулированного угля, и может быть использовано в области обогащения полезных ископаемых. Известен способ масляной агломерации угля из суспензии уголь-вода (SU, A, 1174464). Указанный способ включает перемешивание при помощи перемешивающего устройства суспензии уголь-вода с вводом гидрофобизатора угольной фазы, углеводородного связующего, воды для разжижения и отделения полученных гранул. В процессе перемешивания сначала вводят аполярный реагент – гидрофобизатор угольной фазы и углеводородное связующее, а затем при достижении максимальной вязкости суспензии вводят воду для разжижения. Для грануляции используют каменный уголь марки "Г", крупностью 2,0 мм, зольностью 16,1 %. В качестве аполярного реагента используют гидрофобизатор ААР–1, который вводят в количестве 2% от массы твердых частиц. В качестве углеводородного связующего – мазут марки М–100, вводимый в количестве 15 % от массы твердых частиц. Температура смеси угля и жидкой фазы во время всего процесса гранулирования составляет 60оС. Время гранулирования от ввода гидрофобизатора до остановки перемешивающего устройства – 10 мин. Гранулы отделяют от воды на виброгрохоте. Ведение процесса грануляции по предлагаемому способу улучшает условия контакта угля со связующим на первой стадии процесса (до разжижения суспензии) и стабилизирует формирование углемасляных структур на второй стадии (после разжижения). Однако указанный способ включает введение воды для разжижения при достижении максимальной вязкости суспензии, что нетехнологично, поскольку нагрузка на вал перемешивающего устройства при этом резко возрастает. Кроме того, указанный способ не обеспечивает полного отделения гранулированных частиц, поскольку многие гранулированные частицы угля, размер которых меньше размера отверстия в виброгрохоте, удаляются вместе с водой и осадком. Известен также способ получения гранулированного угля, согласно SU, A, 1527250. Указанный способ включает измельчение угля, например, каменного угля марки "Г" зольностью 16,6 % и крупностью до 100 мм, до крупности не более 3 мм. Затем выделяют фракции измельченного угля 0,1 – 0,2 мм 15–20 мас.% и 0,2–3,0 мм остальное, смешивают указанные фракции с водой и масляным агентом. В качестве масляного агента используют мазут марки М 100, который вводят в количестве 15 % от массы твердых частиц. Перемешивание фракций угля с водой осуществляют в течение 5 мин в турбинном грануляторе при частоте вращения импеллера 25 с-1. Температура среды 20оС. Полученные гранулы выделяют из гидросмеси на сите с ячейкой 0,5 мм. Указанный способ более технологичен по сравнению с описанным выше способом. Однако и в этом случае для выделения гранулированных частиц угля используется сито, через ячейки которого частицы гранулированного угля, размер которых меньше 0,5 мм, удаляются вместе с водой и осадком, снижая при этом выход гранулированного угля. Задачей изобретения является создание способа получения гранулированного угля, новые операции и параметры операций которого позволяли бы повысить выход гранулированного угля при высокой скорости агрегатообразования. Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения гранулированного угля, включающем измельчение исходного угля, смешение его с водой, маслосодержащим агентом и выделение полученных гранул, согласно изобретению, в процессе измельчения в исходный уголь добавляют омасленную окалину в количестве 10,0–50,0 % мас. от исходного угля, а выделение полученных гранул производят магнитной сепарацией. Указанный способ получения гранулированного угля позволяет повысить выход гранулированного угля при высокой скорости агрегатообразования. Здесь и далее под омасленной окалиной понимают отходы в виде железных опилок, на поверхности которых имеется слой масла. Повышение выхода гранулированного угля при обеспечении высокой скорости агрегатообразования достигается вследствие того, что в процессе измельчения угля происходит раскрытие новых реакционноактивных поверхностей. Разрывы в боковых цепях макромолекулы угля приводят к появлению химически активных радикалов, открывается часть дислокаций, окрестности которых также химактивны. Наличие в непосредственной близости от этих активных зон масляного агента окалины приводит к образованию прочных связей "уголь–масло". Причем, кроме физических сил адгезии, эти связи обуславливаются Н-связями, донорноакцепторными и др. хемосорбционными явлениями. Вследствие же того, что масло на окалине до контакта с угольной фазой находилось в порах, трещинах, раковинах частиц окалины, а также частично с ним химически связано за счет кислородсодержащих соединений, возникают комплексы "уголь-масло-окалина", где масло с одной стороны связано с углем, а с другой – с окалиной. Кроме того, в момент измельчения имеют место явления механического проникновения частиц металла в угольные зерна и накопление их в порах складках кавернах частиц угля и наоборот, оседание частиц угля в неровных поверхностях окалины. Все это позволяет на конечном этапе выделения образовавшихся гранул использовать магнитную сепарацию, которая обеспечивает наиболее полное удаление гранулированного угля. Способ получения гранулированного угля осуществляют следующим образом. Исходный уголь марки "Г" крупностью 0–13 мм, зольностью 17,2 % смешивается с масляной окалиной, которая взята после обработки деталей подшипников Винницкого подшипникового завода. В состав окалины входят: окислы железа FeO, Fe2O3, Fe3O4 – 70%, масляные фракции – 30 %. Масляная окалина вводится в исходный уголь в количестве 10–50 % мас. Смесь исходного угля и масляной окалины измельчается в два этапа, сначала на молотковой дробилке, а потом в лабораторной шаровой мельнице до крупности 0–0,5 мм. Измельченная смесь смешивается с водой при рН = 3–12 в пропорции Т:Ж = 1: (1–20). По лученная пульпа далее перемещается в турбинную мешалку. В процессе перемешивания в пульпу добавляется масляный агент – мазут марки М 100 в количестве 15 % мас. от твердой фазы пульпы. Перемешивание пульпы с масляным реагентом осуществляется в течение 5–10 мин при частоте оборотов импеллера мешалки 14–50 с-1. Затем на лабораторном магнитном сепараторе 237–СЭ с постоянным магнитным полем и напряженностью 80 кА/м отделяли полученные гранулы от воды. Водная фаза после отделения гранул фильтровалась на вакуум-фильтре, твердый осадок подвергали анализу на зольность. Определяли зольность у осадка, который содержал частицы окалины и осадка, у которого перед определением зольности частицы окалины удалялись магнитом. Ниже приведены примеры конкретного осуществления изобретения. Параметр зольности отходов коррелирует с количеством агломератов-гранул в отходах. Чем выше зольность отходов, тем меньше они содержат гранул, а, следовательно, выше выход гранулированного угля и чем ниже зольность, тем больше в отходах углемасляных гранул. В таблице приведена также скорость агрегатообразования. Пример 1. Способ получения гранулированного угля согласно изобретению осуществляли так, как это описано выше. В 10 мг исходного угля вводили масляную окалину в количестве 10 % мас. от исходного угля – 1 кг. Соотношение твердые частицы: жидкость Т:Ж = 1:3, рН = 8. Перемешивание пульпы с масляным реагентом осуществляли 10 мин при частоте вращения импеллера мешалки 20 с-1. Результаты определения зольности осадка после отделения гранул угля, а также скорости агрегатообразования сведены в таблицу . Пример 2. Способ получения гранулированного угля согласно изобретению осуществляли так, как это описано выше. В 10 кг исходного угля вводили масляную окалину в количестве 15 % мас. от исходного угля – 1,5 кг. Соотношение твердые частицы : жидкость Т: Ж = 1 : 10, рН = 10. Перемешивание пульпы с масляным реагентом осуществляли 8 мин при частоте вращения импеллера мешалки 50 с-1. Результаты определения зольности осадка после отделения гранул угля, а также скорости агрегатообразования сведены в таблицу . Пример 3. Способ получения гранулированного угля согласно изобретению осуществляли так, как это описано выше. В 10 кг исходного угля вводили масляную окалину в количестве 25% мас. от исходного угля – 2,5 кг. Соотношение твердые частицы : жидкость T: Ж = 1 : 20, рН = 12. Перемешивание пульпы с масляным реагентом осуществляли 10 мин при частоте вращения импеллера мешалки 50 с-1. Результаты определения зольности осадка после отделения гранул угля, а также скорости агрегатообразования сведены в таблицу. Пример 4. Способ получения гранулированного угля согласно изобретению осуществляли так, как это описано выше. В 10 кг исходного угля вводили масляную окалину в количестве 50 % мас. от исходного угля – 5 кг. Соотношение твердые частицы : жидкость Т: Ж = 1,3, рН = 8. Перемешивание пульпы с масляным реагентом осуществляли 8 мин при частоте вращения импеллера мешалки 20 с-1. Результаты определения зольности осадка после отделения гранул угля, а также скорости агрегатообразования сведены в таблицу . Пример 5 (сравнительный). Способ получения гранулированного угля осуществляли так, как это описано выше. В 10 кг исходного угля водили масляную окалину в количестве 5 % мас. от исходного угля – 0,5 кг. Соотношение твердые частицы : жидкость T: Ж = 1:3, рН = 3. Перемешивание пульпы с масляным реагентом осуществляли 5 мин при частоте вращения импеллера мешалки 14 с-1. Результаты определения зольности осадка после отделения гранул угля, а также скорости агрегатообразования сведены в таблицу . Пример 6 (сравнительный). Способ получения гранулированного угля осуществляли так, как это описано выше. В 10 кг исходного угля вводили масляную окалину в количестве 75 % мас. от исходного угля – 7,5 кг. Соотношение твердые частицы : жидкость T : Ж = 1:3, рН = 8. Перемешивание пульпы с масляным реагентом осуществляли 8 мин при частоте вращения импеллера мешалки 20 с-1. Результаты определения зольности осадка после отделения гранул угля, а также скорости агрегатообразования сведены в таблицу . Пример 7 (сравнительный). Способ получения гранулированного угля осуществляли так, как это описано выше. В 10 кг исходного угля вводили масляную окалину в количестве 100 % мас. от исходного угля – 10 кг. Соотношение твердые частицы : жидкость T : Ж = 1:3, рН = 8. Перемешивание пульпы с масляным реагентом осуществляли 10 мин при частоте вращения импеллера мешалки 20 с-1. Как видно из приведенных выше данных предлагаемый способ получения гранулированного угля (примеры 1–4) позволяет повысить зольность осадка, полученного после отделения гранулированного угля по сравнению со способом в соответствии с SU, А 1527250, что, как было указано выше, свидетельствует о повышении выхода гранулированного угля. При этом обеспечивается высокая скорость агрегатообразования. Из таблицы также видно, что введение масляной окалины в количестве ниже 10 % мас. (пример 5) ведет к снижению зольности осадка, полученного после отделения гранулированного угля. При увеличении количества вводимой окалины выше 50 % мас. существенно снижается скорость агрегатообразования. Это объясняется снижением вероятности встречи агрегатообразующих композиций из-за чисто механического фактора, вносимого частицами окалины и препятствующего столкновению угольных микроагрегатов и их адгезионному смешиванию. Это значительно ухудшает технологичность способа. Вполне очевидно, что выше приведены лишь некоторые конкретные примеры осуществления изобретения. Однако возможны и другие варианты, не выходящие по существу за пределы, ограниченные формулой изобретения. В соответствии с изобретением Показатели Зольность осадка после удаления гранулированного угля, % – с окалиной – без окалины – общая Скорость агрегатообразования, мг/сек 10-3 Сравнительные примеры В соответствии Пример с SU , А, 1527250 7 Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 – 86,1 86,1 97,5 97,2 90,1 96,1 86,2 90,4 95,9 87,4 91,0 – 72,6 72,6 96,3 87,1 91,4 95,8 86,8 91,6 69,8 69,8 3,1 2,9 – 2,7 3,2 2,0 1,0 3,2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03