從含無機固體的顆粒煤中分離碳質組分的方法及裝置的製作方法

2023-09-20 06:46:30

專利名稱:從含無機固體的顆粒煤中分離碳質組分的方法及裝置的製作方法
本發明涉及從含無機固體的顆粒煤中分離碳質，組分的方法及裝置。
C.E.Capes等在1972年5月23日的美國專利3，665，066中提出了「煤的富集」，向含粘土的煤粉水漿中加入「橋接液」(bridging liguid)，攪拌所得的混合物，即形成「煤附聚物(Coal agglomerates)，分散在殘留雜質(粘土和灰)的水漿中。再藉助浮沉箱中的溢流噴嘴的撇取作用分出煤附聚物。如在浮沉箱底導入大量空氣，可促進煤附聚物的分離。
雖然Capes等指出的這一分離方法是有效的。但最受歡迎的還是能夠提供一種方法，其中ⅰ)不需要浮沉箱，ⅱ)使附聚物本身更有浮力，因而更容易從殘留水漿中分離，ⅲ)如Capes等指出的，已經形成的附聚物發生破裂並又重新形成，使捕集在其中的灰分釋放出來而附聚物變得更有浮力，更容易從水漿中分離。
按照本發明提供的從含無機固體的顆粒煤中分離碳質組分的方法包括a)攪拌顆粒煤水漿，使之與附聚油(agglomerating oil)和空氣充分混合，直到形成濃重的、有浮力的附聚物。附聚物包含碳質煤顆粒、附聚油和聚集在殘留顆粒表面上的捕集的空氣，還有含水的無機固體。
b)從殘留物中分離出附聚物。
在本發明的一些實施方案中，顆粒、含煤無機固體是以煤/油附聚物的狀態存在的。在水中攪拌煤/油附聚物，使之形成水漿。
最好向水漿中加入至少0.3%(重量%)的附聚油，以水漿的固體含量為基準。
在本發明的一些實施方案中，把水從附聚物中分離出來。
在本發明的一些實施方案中，向水漿中加入起沫劑。
在本發明的一些實施方案中，向水漿中加入調節劑，以增加煤的油溼潤性(Oil Wetab ility)。
此外，按照本發明提供的，從含無機固體的顆粒煤中分離碳質組分的分離裝置包括a)盛放煤水漿和附聚油的槽箱，b)由煤的碳質部分、油、和捕集在其中的空氣形成附聚物時，把煤、油、空氣加以攪拌和充分混合的裝置。
在本發明的一些實施方案中，攪拌裝置呈葉輪組件的形式，包括葉輪、下端裝有葉輪的葉輪軸、與葉輪軸共軸、從軸向外隔開的空氣導管，並在軸上端密封以利軸的旋轉導管上端的空氣進入裝置、圍繞葉輪的柱狀管套、管套有上部環形的附聚物入口，圍繞導管下部空氣出口端向外部延長和複雜的弓形附聚物出口，圍繞管套並從葉輪徑向向外隔開，以便由葉輪形成的附聚物和捕集在其中的空氣一起從此離心排出。
在用實施例說明的本發明的實施方案的附圖中，圖1是從含無機固體的顆粒煤中分離碳質組分所用裝置的側視簡圖;
圖2是與圖1一樣的側視圖，只是裝置不同;
圖3也是與圖1一樣的側視圖，是又一不同的裝置;
圖4是更複雜裝置的側視簡圖。
現在看圖1。燒杯1和攪拌器2，攪拌器包括玻管4與玻管4下端燒結的多孔燒結玻璃噴嘴5和連接到壓縮空氣源，(圖中未示出)的軟管6。
當用圖1所示的裝置來驗證本發明時，向燒杯1中傾入含無機固體的顆粒煤的水漿8，同時加入附聚油。沿軟管6通入的壓縮空氣以細泡形式從噴嘴5放出，通過水漿8而升起。沿X方向快速攪拌導管，煤的碳質部分與油和捕集在其中的空氣形成了附聚物。捕集的空氣使附聚物具有足夠的浮力使其升起而聚集在水面，因而容易分離。煤中的殘留灰分則沉積在水底。
現在看圖2。常規拌和混合筒10和包含馬達驅動裝置的基座12，葉輪軸與筒10旋轉密封，並延長穿過筒10的基座。葉輪16有17-20個葉片，其形能吸入空氣生成旋渦，在筒10中充氣、攪拌而形成水漿。
當用圖2的裝置來驗證本發明時，含無機固體的顆粒煤水漿22傾入筒10中。葉輪16沿箭頭Y的方向快速旋轉，在水漿22中形成空氣渦流24，並充氣和攪拌。煤的碳質部分與油和捕集在其中的空氣形成了附聚物。捕集的空氣使附聚物具有足夠的浮力，使其升起而聚集在水面，因而容易分離。煤中的殘留灰分則聚集在水的下部。
現在看圖3。容器26與葉輪組件28。葉輪組件28包括葉輪30，下端裝有葉輪30的葉輪軸32、與葉輪軸32共軸並從軸向外隔開的空氣導管34並在軸32上端密封以利軸32的旋轉、導管34上端的空氣進入裝置36、圍繞葉輪30的筒狀外套38、外套38有上部環形的附聚物進口40，圍繞導管34的下部空氣出口端向外部延長和複雜的弓形附聚物出口，如出口42與44，圍繞套管並從葉輪30徑向向外隔開，以便由葉輪30形成的附聚物和捕集在其中的空氣一起由此離心排出。
當用圖3的裝置來驗證本發明時，將預先形成的煤/油附聚物與水和附聚油一起同時傾入容器26中，壓縮空氣從氣源(圖中未示出)進入入口36，軸32沿箭頭Y的方向旋轉。預先形成的煤/油附聚物與水由葉輪30抽入入口40，附聚物在此破裂而從導管28出來的煤的碳質部分與油和捕集在其中的空氣重新形成附聚物。預先形成的煤/油附聚物中存在的一些殘留灰分就留在水中。當殘留灰分在容器26的底部聚集時，重新形成的附聚物就聚集在水的上層。
也可用圖3的裝置，向容器26中傾入含無機固體的顆粒煤水漿。
圖4中有出口管48與50和回管52的水箱46，管48與50連接到離心泵54的入口側，在出口管中裝有閥56與58。回管52連接到從泵54來的出口，有閥60。空氣管62也連接到泵54的入口側。水箱46有一附聚物溢流堰64，向有篩的脫水真空濾器66運送附聚物。濾器是藉助管68連接到溼真空系統70上的。還設有附聚物貯槽72。
在運轉中，用常規的高剪切混合器，再用低剪切混合器預先製成附聚物，和水一起傾入水箱46中製成水漿。打開閥56與60，開動泵54，空氣沿管62進入泵體，使水漿沿管48抽吸並沿管52充氣返回。充氣促使煤的碳質組分、油和所含的捕集空氣形成濃溼的附聚物而聚集在水漿表面，容易藉助溢流堰64撇取出來。應按時加入新鮮水。
濃溼的附聚物批料一批跟一批地在濾器66的篩網上攤開，開動真空系統70，使之脫水。乾燥後，分批輸送到容器72貯存。
當水箱46中附聚物的生成減弱時，打開閥58，把含殘留灰分的水從水箱46沿管74泵送到水澄清器(圖中未示出)中。
下列各表提供了驗證本發明的一些試驗結果。
表Ⅰ提供一種不易發生油附聚作用煤樣的試驗結果。通過試驗發現，調節劑和/或起沫劑對煤可燃物(主要是碳質組分)的高回收是必要的。表Ⅰ提供的試驗結果是用圖2的裝置預先和捕集的空氣製成的煤附聚物破裂後與原來的水和灰分分開，再用圖1的裝置重新形成附聚物，然後回收。
表Ⅰ加拿大西部含灰45%(重量)的煙煤尾渣水漿用3.5%(重量)4號燃料油的附聚物回收法，把氧化的煤調節劑和/或起沫劑每種在0.03%(重量)至0.15%(重量)的範圍內加入，以水漿的總固體含量為基準。
狀態 附聚物灰分%從煤尾渣水漿中回收的可(重量)燃物最初存在的%(重量)只用4號油 13.4 24調節劑+起沫劑 可忽略4號油+起沫劑 13 約為804號油+調節劑 13 85(最大)4號油+調節劑+起沫劑 15 約為90在表Ⅱ與表Ⅲ中，將已知的高剪切與低剪切煤/油附聚法預先使容易發生油附聚作用的煤形成附聚物仍在水中和原存於形成附聚物水漿中的無機物進行破裂，用圖3所示的裝置重新形成附聚物。
在表Ⅱ與表Ⅲ中，d.b.是存在於進料中固體的重量，MM為礦物成分，礦泥為進料總重量的d.b.重量百分。
上述各試驗表明ⅰ)向水漿中加入起沫劑(例如Cyanamide Canada Inc，Willowdale，Ontario，Canada的市售商品名Aerofroth 76)和甲基異丁基甲醇，對空氣泡的集結是有效的。
ⅱ)當煤中存在粘土，或當煤(如氧化煤)難以用油潤溼時，向水漿中加入調節劑，例如同上公司的市售商品名Accoal-4433，對增加煤的油潤溼性是有效的。
本發明為製造水連續相燃料提供有用的原料。這種水連續相燃料於1984年10月1日由Capes等在美國專利申請號656，675「水相連續的煤燃料水漿及其製造法」中作了描述與申請。
權利要求
1.從含無機固體的顆粒煤中分離碳質組分的方法包括a)攪拌顆粒煤水漿並與附聚油和空氣充分混合，直到形成濃重的、有浮力的附聚物。此附聚物包含碳質煤顆粒、附聚油和聚集在殘留顆粒表面上的捕集的空氣，還有含水的無機固體，b)從殘留物中分離出附聚物。
2.按照權利要求
1的方法，其中含無機的顆粒煤是以煤/油附聚物的形式存在，攪拌水中的煤/油附聚物，形成上述水漿。
3.按照權利要求
1的方法，其中向水漿中至少加入0.3%(重量)的附聚油，以水漿中的固體含量為基準。
4.按照權利要求
1的方法，其中從附聚物中分離出水來。
5.按照權利要求
1的方法，其中向水漿中加入起沫劑。
6.按照本發明的方法，其中向水漿中加入調節劑，以增大煤的油潤溼性。
7.從含無機固體的棵粒煤中分離碳質組分的分離裝置包括a)盛放煤水漿和附聚油用的容器，b)由煤的碳質部分、油和捕集在其中的空氣形成附聚物時，把煤、油、空氣加以攪拌和充分混合的裝置。
8.按照權利要求
7的裝置，其中攪拌裝置呈葉輪組件形式，包括葉輪、下端裝有葉輪的葉輪軸、與葉輪軸共軸、從軸向外隔開的空氣導管，並在軸上端密封，讓軸在其中旋轉。導管上端的空氣進入裝置、圍繞葉輪的柱狀管套、管套有上部環形的附聚物入口並圍繞導管下部空氣出口端向外部延長和複雜的弓形附聚物出口並圍繞套管並從葉輪徑向向外隔開。以便由葉輪形成的附聚物和捕集在其中的空氣一起從此離心排出。
專利摘要
把煤、附聚油與水加以攪拌和充氣，使煤中碳質組分與油和捕集在附聚物中的空氣形成附聚物的方法來從含無機固體的顆粒煤中分離碳質組分。捕集在附聚物中的空氣使附聚物有浮力，因此附聚物聚集在水面而容易分離，無機殘留固體卻聚集在水底。含煤無機固體可以與水成漿的形式存在，也可包含預先形成的附聚物。藉助攪拌使之分解而形成水漿。後一方法是為了分離那些初始附聚時難以分離的無機固體。攪拌作用可藉助攪拌器、攪拌葉輪或泵來完成。
文檔編號B03D1/02GK86103632SQ86103632
公開日1986年12月17日 申請日期1986年5月30日
發明者C·愛得華·卡比斯, 理察·D·科萊曼, 瑟格·科羅蒂奧, 威廉姆·L·薩耶爾 申請人:加拿大專利開發有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan