Спосіб обробки шламу з частинками, що містять метал, оксид металу чи гідроксид металу, і апарат для здійснення даного способу

1. Спосіб обробки шламу, що має рідку фракцію і розподілені в ній металовмісні частинки, до складу яких входить метал, оксид металу чи гідроксид металу, який передбачає такі операції: а) переведення шламу у розпилений стан, б) впорскування розпиленого шламу у полум'я пальника, встановленого у печі, в) випаровування рідкої фракції шламу за допомогою зазначеного полум'я, підтримуючи полум'я шляхом окремої подачі до нього палива, г) переведення щонайменше частини металовмісних частинок у розплавлений стан за допомогою полум'я. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що передбачає таку додаткову операцію: д) рекуперування металовмісних частинок у рідкій чи у твердій фазі. C2 2 (19) 1 3 76740 4 Вимоги з боку керівних органів і споживачів - дозатор, установлений між контейнером і пазнайти нові рішення даної проблеми дедалі посильником, який забезпечує подачу шламу від конлюються. Раніше застосовуване рішення у виді тейнера до пальника. вивозу на поховання більш не розглядається як Використання способу й апарата відповідно до прийнятне й у багатьох країнах є незаконним. Ісвинаходу забезпечує подолання чи, принаймні, нуючі технології конверсії і добування є дорогими. ослаблення проблем, властивих рівню техніки. І з економічної, і з екологічної точок зору рекуЗамість включення окремої операції сушіння, рідперація часто представляється кращим варіантом кий матеріал піддається обробці безпосередньо у рішення проблеми відходів. Однак вона часто пепечі, завдяки чому заощаджуються витрати на редбачає здійснення якоїсь зовнішньої обробки, додаткове устаткування ι скорочується час, затращо потребує транспортування до спеціалізованих чуваний на обробку. установок і здійснення операцій, які не входять до Далі буде докладно описаний приклад здійсскладу нормального виробничого циклу. нення винаходу з посиланням на прикладені кресВідоме рішення розглянутих проблем полягає лення. у гранулюванні чи брикетуванні відходів для наНа Фіг.1 приведена схематична ілюстрація ступної подачі їх у піч. Однак таке рішення зв'язаустановки для обробки шламу та інших рідких відне з проблемою додаткових витрат на окрему ходів відповідно до винаходу. установку для сушіння і наступного гранулювання На Фіг.2 схематично представлений вид пальматеріалу відходів. ника, використовуваного при здійсненні способу за [У патентному документі DE 2460799] описавинаходом, у поздовжньому перерізі. ний спосіб спалювання масла, що містить металеНа Фіг.3 пальник за Фіг.2 схематично зображеві частинки. Відомий спосіб спрямований на руйний на виді спереду. нування масла із запобіганням забруднення Далі приводиться докладний опис способу та середовища зазначеними частинками. При спалюапарата за даним винаходом. При цьому матеріал, ванні використовується тільки енергія, що міститьподаваний до апарата за винаходом, іменується ся у самому маслі. шламом. Однак має бути зрозуміло, що даний те[У патентному документі DE 4241283] описармін у контексті даного винаходу охоплює широкий ний спосіб газифікації з видобуванням частинок. клас матеріалів, у тому числі стічні води, мул, хвоСпосіб не передбачає якої-небудь окремої подачі сти флотації та інші суспензії, до складу яких вхопалива. дять вуглецьвмісні частинки, включаючи кокс, наЗадача, на вирішення якої спрямований даний півкокс і т.п., а також нафтошлами, відходи винахід, полягає в тому, щоб розробити удосконанафтовидобувної, нафтопереробної і нафтохімічлені спосіб і апарат для обробки шламу і, більш ної галузей, осад стічних вод і т.д. При цьому відконкретно, спосіб ι апарат для обробки шламу з повідно до кращого варіанта винаходу вміст метарозподіленими в ньому частинками, що містять лу в шламі складає не менше 5%, краще, не метал, оксид металу чи гідроксид металу. При менше 20%, і найкраще, не менше 50%. цьому винахід повинний усунути чи принаймні, На Фіг.1 схематично представлений загальний ослабити названі недоліки відомих технологій. вид установки для обробки шламу та інших волоДаний винахід оснований на встановленні тогих відходів, позначеної в цілому позицією 10. Осго, що рідкий матеріал може бути поданий безпонову установки складає пальник 20, розташований середньо в полум'я пальника, у результаті чого в бічній стінці печі 30. Пальник відноситься до типу відбувається випаровування рідини ι розплавлентак званих кисневопаливних пальників, тобто, він ня металвмісних частинок. забезпечується паливом і киснем, що надходять Спосіб обробки шламу, що має рідку фракцію і відповідно по першій і другій лініях 21, 22 подачі. розподілені в ній металвмісні частинки, до складу Під киснем у контексті винаходу розуміється газ з яких входить метал, оксид металу чи гідроксид вмістом О2, що перевищує 21 %, і краще, є так металу, який передбачає такі операції: званим технічним киснем, вміст О2 у якому склаа) переведення шламу у розпилений стан, дає 90-100%. б) впорскування розпиленого шламу у полум'я Шлам подається до пальника по третій лінії 23 пальника, встановленого у печі, подачі, що приєднана до дозатора 40. До складу в) випаровування рідкої фракції шламу за додозатора 40 входить контейнер 42, до якого надпомогою зазначеного полум'я, підтримуючи полуходить мокрий вихідний матеріал у виді шламу. З м'я шляхом окремої подачі до нього палива, контейнера 42 шлам направляється до блоку, що г) переведення, щонайменше, частини метамістить живильну помпу 45, зв'язану із привідним ловмісних частинок у розплавлений стан за доподвигуном 46. За допомогою живильної помпи 45 могою полум'я. шлам подається до пальника 20 з витратою, що Апарат для обробки шламу, який включає: задається продуктивністю даної помпи. - контейнер шламу, що має рідку фракцію і роДо пальника 20 подається також відповідне зподілені в цій рідкій фракції металовмісні частинсередовище (наприклад, кисень), що забезпечує ки, до складу яких входить метал, оксид металу чи розпилення (атомізацію) шламу. Це розпилювальгідроксид металу, не середовище подається до пальника від відпові- пальник , що утворює при своєму функціонудного (не зображеного) джерела по лінії 25 подачі. ванні полум'я і має у своєму складі: У прикладі виконання установки, представле- лінію подачі палива для підтримки полум'я, ному на Фіг.1, піч 30 є окремим модулем, у нижній - трубу для подачі шламу в полум'я, частині якого знаходиться випускний канал 32 для - розпилювач для розпилювання-шламу, і виведення розплавленого металу, що містить час 5 76740 6 тинки, виділені в результаті обробки шламу. У печі трубі 23, задається продуктивністю живильної 30 мається також витяжна труба 34, розташована помпи 45. До того, як шлам досягне полум'я 27, що в її верхній частині, яка служить для відведення утворюється при спалюванні кисневопаливної сугазів, що утворюються при випаровуванні і спалюміші і, можливо, палива, що міститься в шламі, він ванні шламу в процесі горіння. На дні печі накопирозпорошується за допомогою розпилювача 26. У чується залишок 36, що утворюється з матеріалу, деяких випадках горіння може підтримуватися за подаваного в піч 30 через пальник. рахунок лише енергії, що міститься в шламі. У поДалі буде описаний перший варіант виконання дібних випадках паливо, подаване по лінії 21 попальника 20, з посиланнями на Фіг.2 і 3, на яких дачі, використовується, в основному, для ініціюпредставлені відповідно поздовжній переріз пальвання процесу горіння. За рахунок того, що шлам, ника і пальник на виді спереду. Даний варіант паякий виходить з передньої частини пальника, розльника розрахований на використання з газовим бивається на дрібні частинки, підвищується ефекпаливом, таким як пропан, природний газ чи бутан, тивність його нагрівання. а також з нафтовим паливом. Як показано на Фіг.3, паливо подається по У пальника 20 є основна частина 24, до якої трубках 21a-21f, тоді як оболонка кисню забезпеприєднані лінії 21-23 і 25 подачі, показані на Фіг.1. чується його подачею через зовнішню кільцеву Як видно з Фіг.3, де більш детально представлена частину 22. Кисневопаливна суміш створює полуконфігурація ліній подачі, основна частина 24 має м'я 27, характеристики якого (такі, як довжина, круглий поперечний переріз Паливо надходить по температура та ін.) контролюються шляхом керупершій лінії 21 подачі, що містить 6 еквідистантних вання витратами палива і кисню. Чим вище вміст трубок 21a-21f, розташованих на однаковій відстакисню, тим вище температура полум'я, яка теорені від центральної осі основної частини 24. Кисень тично може досягати 1500°С і більше. При цьому подається через зовнішню кільцеву частину, що шлам інжектується в центральну зону полум'я. відповідає лінії 22 подачі, і, як наслідок, оточує Як видно з Фіг.2, металовмісні частинки шлапаливо, що надходить по трубках 21a-21f. Шлам му, інжектовані в полум'я, утворюють агломерати, подається по лінії 23 подачі, що є трубою, коаксіаякі мають більші розміри, ніж частинки, що місльною основній частини 24 пальника. тяться в шламі. Процес агломерації контролюєтьУ трубі 23 передбачений розпилювач 26, що ся регулюванням декількох параметрів, серед яких функціонує у такий спосіб. Розпилювальне сереможна згадати такі: температура і швидкість полудовище, наприклад, кисень, подається до пальним'я 27, енерговміст чи густина інжектованого шлака по лінії 25, утвореній набором трубок. Ці трубки му, стехіометрія, тобто співвідношення газупід певним кутом виходять у центральну трубу 23 окислювача і палива, вміст кисню в газідля подачі шламу, і з їх допомогою здійснюється окислювачі, витрата кисню і палива, швидкість розпилення (атомізація) шламу, що виходить з інжектування шламу і його характеристики, триватруби 23. лість перебування шламу в полум'ї, а також харакЯк вже було відзначено, пальник 20 встановтеристики і конфігурація пальника, включаючи лений у бічній стінці печі 30. У кращому варіанті його нахил. виконання пальник може встановлюватися похило, Рідка частина шламу випаровується під дією тобто, під різними кутами щодо горизонталі і вервисоких температур у полум'ї; гази, що відходять, тикалі. Різні орієнтації пальника можуть бути викопіднімаються нагору і виходять через витяжну труристані для досягнення бажаних характеристик бу 34. Утворювані агломерати і краплі розплаву процесу горіння. падають на дно печі 30, де вони збираються у виді Далі буде наведений детальний опис способу залишку 36. Цей залишок надалі рекуперується, за винаходом. без подальшої обробки, у рідкій чи твердій фазі. Шлам спочатку подається в контейнер 42 доАльтернативно, він повертається в процес. затора 40. Як уже згадувалося, у складі шламу є Вище були описані кращі варіанти здійснення рідка фракція і розподілені у цій рідкій фракції меспособу й апарата за винаходом. Фахівець у даній таловмісні частинки. До складу цих металовмісних області техніки розуміє, що можливі різні модифічастинок входить метал, оксид металу чи гідроккації винаходу, які не виходять за межі прикладесид металу. ної формули винаходу. Наприклад, хоча був опиШлам надходить з контейнера у живильну саний лише кисневопаливний пальник 20, замість помпу 45, за допомогою якої він транспортується нього можуть бути застосовані інші відомі пальнидо пальника 20. Витрата шламу визначається ки, включаючи плазмові, а в деяких випадках і папродуктивністю живильної помпи 45. льники, що працюють на паливоповітряній суміші і Функціонування кисневопаливного пальника мають високий тепловий ККД. 20 контролюється шляхом регулювання витрат Хоча вище була описана спеціалізована піч палива і кисню, подаваних по першій і другій лініях 30, спосіб за винаходом є в однаковій мірі засто21, 22 подачі, відповідно. Дані лінії подачі приєдсовним і до печей інших типів, таких як електродунані у звичайний спосіб до не зображених джерел гові, індукційні, відбивні і шахтні печі, а також до палива і кисню. До пальника 20 приєднане також, вагранок і конвертерів. за допомогою лінії 25 подачі, джерело розпилюваВ описаному варіанті апарата пальник встанольного середовища. влений у бічній стінці печі. Однак має бути зрозуДалі, з посиланнями на Фіг.2 і 3, на яких предміло, що можливі й інші варіанти його установки, ставлений газовий чи нафтопаливний пальник 20, наприклад, у верхній частині печі. Крім того, можбуде докладно описана робота цього пальника. ливі конфігурації з декількома пальниками. В Витрата шламу, що надходить по центральній останньому варіанті можна впорскувати шлам, 7 76740 8 наприклад, між трьома полум'яними факелами. стовують іншу кількість подавальних трубок. Був Подача шламу в пальник може здійснюватися описаний також окремий розпилювач. Має бути не лише за допомогою подавальної помпи, як в зрозуміло, що те ж саме джерело кисню може бути описаному варіанті, але і самопливом чи іншими використане як джерело і розпилювального сереметодами. Далі, крім представленої конфігурації довища, і подаваного в пальник окислювача папальника, можуть бути використані і будь-які інші лива. прийнятні конфігурації, наприклад такі, що викори Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601