Способ подготовки угля к гидротранспортированию

 

Изобретение касается гидротранспорта и относится к способам подготовки угля к гидротранспортированию. Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение сохранности угля при транспортировании. Сущность способа заключается в том, что уголь измельчают, классифицируют и смешивают с водой, доводят процентное содержание частиц по кл. 0,05 в смеси воды с частицами по кл. 0-3 мм до определенной концентрации, в зависимости от массовой концентрации угля в гидросмеси, при этом омасливают 4-8% суммарной поверхности частиц угля.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

027 А2 (19) (И) (51) 5 В 65 С 53/30!

° c, »;,-...

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

llPH ГКНТ СССР (61) 1288143

1 (21) 4305513/27-11 (22) 11.09.87 (46) 15.04.90. Бюл, № 14 (71) Донецкий политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт трубопроводного гидротранспорта (72) В.С.Белецкий, А.Ю.Макаревич, А.Т.Елишевич, Ю.Г.Свитлый, Т.В.Карлина и П.Л,Креймер (53) 621.867.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1288143, кл. В 65 G 53/30, 1985.

Изобретение относится к гидротранспорту и является усовершенствованием изобретения по авт. св.

¹ 1288143.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и повышение сохранности угля при транспортировании.

Пример. Подготовка угля к гидротранспортированию осуществляется в лабораторных . условиях, а проверка технологических свойств угля— на стендах Донецкого комплексного отдела института ВНИИПИгидротрубопровод. В качестве исходного принят уголь марки Ж Кузнецкого. бассейна, имеющий характеристики: А = 11,4%

М иг = 5,1%; S = 0,40Х, крупность

100-0 мм, 2 (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГЛЯ К ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЮ (57) Изобретение касается гидротранспорта и относится к способам подготовки угля к гидротранспортированию, Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение сохранности угля при транспортировании. Сущность способа заключается в том, что уголь измельчают,.классифицируют и смешивают с водой, доводят процентное содержание частиц по кл. 0,05 в смеси воды с частицами по кл.

0-3 мм до определенной концентрации, в зависимости от массовой концентрации угля в гидросмеси, при этом омасливают 4-8Х суммарной поверхности частиц угля.

Исходный уголь измельчается до крупности 0-6 мч. Причем процентное содержание угля по кл. 0-3 мм в общей массе угля 0-6 мм составляет

95%, а содержание угля кл. 0-0,05 мм

8,4Х, Уголь смешивается; с водой при массовой концентрации гидросмеси 50%.

Содержание частиц угля по кл.

0-0,05 мм в смеси воды с частицами

0-3 мм доводится до оптимального уровня — 11% (при этом содержание класса 0-0,05 в угле составляет

21,5%). Затем в гидросмесь вводится масляный агент, представляющий собой смесь мазута М 100 и бензина

А 76. Вязкость масла составляет

120 сСт при 1 С. Расход масла подбирается таким образсм, чтобы степень

1557027

1О

35

55 омасливания угольной поверхности составляла 67.. Контроль степени омасливания внешней поверхности угля масляным агентом производится методом избирательной адсорбции красителя метиленовый голубой с помощью колориметра типа Кол-1м. После введения масла гидросмесь угля подвергается гидротранспорту, при котором определяется энергоемкость транспортирования. Гидротранспортная установка состоит из углесоса 12У10 с регулируемым приводом постоянного тока, замкнутой системы труб диаметром

156 мм м длиной 130.м и загрузочной воронки. С целью интенсификации (улучшения) введения угля и масла в трубопроводную систему производится временная частичная циркуляция гидросмеси через загрузочную воронку.

Удельные потери напора определяются на прямолинейном измерительном участке длиной 20 м. Для исключения влияния измельчения угля на параметры гидротранспортирования измерения проводятся лишь в диапазоне (1,0-1,2)

V p при низкой частоте вращения приводного двигателя и ротора углесоеа.

После испытаний гидросмеси, как объекта гидротранспортирования, она подвергалась обезвоживанию методами масляной агломерации и центрифугировання. Масляная агломерация производится при следующих режимных параметрах: расход масла — мазута М 100—

3% от сухой массы угля; частота вращения ротора турбинного гранулятора

25с ; показатель рН среды пеллети -! ° рования 7,1; температура гидросмеси

15 С; время активации гидросмеси 7 мин.

После агломерирования угля гидросмесь обезвоживалась на центрифуге

ЦЛС-3 при Г = 700.Опыт повторялся при степени омасливания поверхности угля 2%, 4%, 8%, 10%. Кроме того, в лабораторных условиях проводится. испытание агломерирования угольной фазы при варьировании связности. связующего масляного агента в пределах 100-500 сСт. Различная вязкость масла достигается путем изменения долевого участия в нем компонентов — мазута и бензина.

Для сравнения с известным способом тот же уголь марки Ж Кузнецкого бассейна иэмельчается до крупности

0-6 мм. Процентное содержание угля по кл . 0-3 мм в общей массе угля кл. 0-6 составляет 957, Уголь сме6 шивается с водой при массовой концентрации 507.. Содержание частиц угля по кл. 0-0,05 мм в смеси воды с частицами 0-3 мм доводится до оптн мального уровня — 117. Затем гидросмесь подвергается испытанию на гидротранспортном стенде, где определяют удельные потери напора и после гидротранспортирования угольная фаза обезвоживается методами масляной агломерации и центрифугирования. Масляная агломерация проводится при следующих режимных параметрах: расход масла — мазута M 100 — 37. от сухой массы угля; частота вращения

° I ротора турбинного гранулятора — 25с; показатель рН среды пеллетирования—

7, 1; температура гидросмеси 13 Смин, время агитации гицросмеси 7 мин.

После агломерации угля гидросмесь обезвоживается на центрифуге ЦЛС-3

Fr = 700. Кроме того, гидросмесь после гидротранспорта обезвоживается по схеме. ввод в гидросмесь масляного агента "мазут — бензин в количествах, необходимых для омасливания внешней поверхности угля — активация водо-угле-масляной смеси с целью омасливания угля (в режиме: скорость ротора мешалки 25 с ; время активации 10 мин) — масляная агломерация угля — центрифугирование.

В таблице 1 представлена зависимость удельных потерь напора i от скорости гидросмеси.

Как видно из приведенных данных измерений (табл. 1) при омасливании

4% поверхности угольных частиц наблюдались минимальные удельные потери напора и соответственно энергоемкость транспортирования угля; они были в диапазоне (1, 0-1,05) Ч„на 2,0-1, 57

К ниже, чем в известном способе. При омасливании 27 поверхности удельные потери напора в диапазоне (1,0-1, 1)

V соответсвуют оптимальным и на

0,5-0,77 больше при повышенных скоростях. Омасливание 1% поверхности угля приводит в сравнении с известным способом к уменьшению удельных потерь напора лишь в диапазоне (1 0-1-1) т! пе менее 17..

При омасливании б поверхности удельные потери напора во всем диапазоне скоростей на 0,0002 (17) ниже, 57027 6 том центрифуги (низкая зольность твердого остатка фугата н высокое содержание в нем твердой фазы).

5- 15 чем в известном способе но при ско. т.

;ростях (1,0-1,1) V„> вьппе, чем при омасливании 47 поверхности угля, что, очевидно, объясняется частичной агломерацией тонких (менее 0,05 мм) частиц.

При увеличении омасливания поверхности до 8 7 (10X) удельные потери напора возрастают (в сравнении с 4Х омасливания), причем в большей степени при повышенных скоростях, что объясняется ростом агломерации тонких частиц угля. Таким образом, с точки зрения минимальных потерь напора и энергозатрат целесообразно омасливание 2-6Х поверхности угля.

Результаты обезвоживания гидротранспортируемого угля методом масляной агломерации и центрифугирования приведены в табл. 2, Результаты обезвоживания угля, приведенные в табл. 2 показывают, что агломерационная способность угля, подготавливаемого к гидротранспорту по известному способу, значительно ниже, чем по предлагаемому способу. .В результате обезвоживания угля, подготовленного по известному способу масляной агломерации и центрифугированием, неэффективно. Снижение агломерационной способности угля в процессе гидротранспорта можно пояснить изменением его поверхностных свойств, размоканием породы, которая "блокирует" угольные зерна, увеличением капилярной влаги угля, гидрацией его поверхности . Поэтому масляная агломерация гидротранспортируемого угля неэффективна даже в случае предварительного омасливания угля на .приемной станции (т.е. проведения прОцесса обезвоживания .по схеме: омасливание ЗХ поверхности — масляная агломерация — центрифугирование). Обезвоживание гидротранспортированного угля только центрифугированием менее эффективно, чем путем агломерация— центрифугирование. При данной операции центрифугирования влажность кека составляет 24,8Х, зольность твердой фазы 15,6Х, содержание твердого в фугате — 40,1 г/л. Таким образом качество угля, подготавливаемого по известному способу, как объекта обезвоживания низко. Влажность кека угля и агломерата находится в пределах

24,8-22, 1, а значительная часть тонких угольных. зерен теряется с 4yraПри омасливании угля на головной станции,т.е, в процессе подготовки к гидротранспорту, масляный агент взаимодействует со "свежей" угольной поверхностью, еще не подвергшейся воздействию факторов гидротранспорта, В результате при омасливании,в межфазной зоне уголь — масло имеют место физико-химические взаимодействия, 15 обуславливающие прочную связь адгезива и субстрата. Эта связь сохраняется и в процессе гидротранспорта.

Участки поверхности угля покрытые маслом (а их расположение по поверх20 ности угля, очевидно, повторяет его лиофильно-лиофобную моэаичность) не гидратируются и практически не блокируются размокшей породой. При масляной агломерации угля на приемной

25 станции эти участки (в дальнейшем

"активные зоны") играют роль активизаторов, центров взаимодействия угольной и масляной фаз. В результате пеллетирование протекает активно с образованием агломератов минимальной крупностью О, 1-0 5 мм. Причем, лучшие результаты обезвоживания имеют место при степени омасливания угля (омасливания в процессе подготовки перед гидротранспортом), рав35 ной 4-87.. При этом зольность твердой фазы резко вырастает до 40,8-50,07. а содержание твердого в фугате уменьшается до 16-10Х. Следовательно, 4О уменьшаются потери угля с фугатом

Влажность же кека снижается до 19,1—

18,37.. Снижение степени омасливания угля в процессе подготовки к гидротранспорту до 2Х существенно умень45 шает количество активных зон на поверхности угля, масляная агломерация затрудняется и обезвоживание угля ухудшается, приближаясь по показагелю влажности (4 г = 21,ЗХ) к характеристикам известного способа.

Потери угля с фугатом также резко возрастают. Повышение степени омас,ливания выше SX слабо изменяют агломерационную способность угля, что может быть пояснено достижением мак.симального количества возможных активных зон уже -при 8Х омасленной поверхности. Таким образом, степень омасливания ниже 4Х и выше ЗХ неце1557027

Таблица 1

Степень омасли- Удельные потери напора (100. ) " вания угля, . при скоростях U (м/с) Способ подготовки угля к гидротранспорту

1,05 1,10

1,15 1,20 1,25

1,94

1,93

1,91

1,91

1,92

1,94

1,95

1,84

1,82

1,80

1,80

1,82

1,83

1,84

2,05 2, 16 2,28

2 04 2ь 16 2328

202 2 15 228

202 2, 14 226

2,03 2, 14 2,26

2,05 2,18 2,31

2,06 2,20 2,33

Известный

Предлагаемый

2

6

10

П р и м е ч а н и я. Критическая скорость.

Величина 100i принята для удобства записи. лесообразна. Наибольшее, по отношению к известному спосбу, улучшение качества угля, как объекта обезвоживания, при степени его омасливания перед гидротранспортом 4-8Х.

Учитывая тот фактор, что минимально допустимая температура транспортабельной водоугольной гидросмеси регламентирована на уровне плюс 1 С, а вязкость масляного агента, влияющая на его свойства как связующего вещества, изменяется в зависимости от температуры, определены границы вязкости масла, при которых,для 15 предлагаемых его расходов практически не происход;.и агрегатирование зерен крупностью 0,-0,05 мм. Испытания проведены в лабораторных условиях. Степень омасливания угля составляла 8 (т.е. максимальна в предлагаемом диапазоне). КонтроЛь агрегатирования зерен маслом производится под микроскопом. Температура гидо росмеси находилась в пределах 1-30 С. 25

Причем, омасливание в каждом из опытов проводилось при температуре гидросмеси на 3-5 С вьппе, чем темперао тура застывания масляного агента, так как именно в этом диапазоне .температур агломерационная способность масла максимальна.

Агрегатирующая способность масел различной вязкости представлена в табл. 3.

Следовательно по данным табл. 3, агрегатирование зерен крупностью

0-0,05 мм находится в пределах до

4 - 5X при вязкости масла не вьппе

400-420 сСт. Это не нарушает его оптимального содержания в смеси воды с частицами кл. 0-0 05 мм вьппе, чем на 0,5Х что допустимо.

Проведенные испытания показали, что при подготовке угля к гидротранспорту гранулометрического состава такого как в известном способе, но с дополнительным омасливанием

4-8Х (преимущественно 4-6X) его поверхности масляным агентом с вязкостью при 1 С, равной не выше

400-420 сСт, достигается комплексное улучшение качества угля, и как объекта гидротранспорта, и как объекта последующего обезвоживания.

Формула из обретения

Способ подготовки угля к гидротранспортированию по авт. св.

Р 1288143, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения сохранности угля при . транспортировании, омасливают 4-8 суммарной поверхности частиц угля.

1557027

Таблица 2! ольность Содержание

I вердой фаз твердого в гломерата фугате центриентрифуги фуги, г/л л z

Способ подготовки угля к гидротранс порту

Иинимальн ая крупность уг лемасляных агломер, мм

Влажность агломерата обеэвоженно тепень масливания го на центРнф ° W ., 7

Известньн

2

6

10

Предлагаемый

Т а б л и ц а 3

Вязкость масла Наличие и характер связи зерен класса при 1 С, сСт 0-0,05 мм масляным агентом

100

Связь зерен угля посредством масляного агента практически отсутствует

Отдельные зерна угля связаны мостиками масляного агента

Зерен угля, связанных маслом не более 1-2Z от общего их количества

Зерен угля, связанных маслом 4-5Х от общего их количества

Зерен угля, смазанных маслом 6-77 от общего их количества

Зерен угля, связанных маслом около 10Х от общего их количества

200

300

400-420

450-470

480-500

Составитель Г.Киселева

Техред М.Дидык Корректор C.Иевкун

Редактор И.Сегляник

Заказ 691 Тираж 654

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

0,1

0,1

0,1-0,2

0,2-0,3

0,3-0,4

0,3-0,4

0,3-0,5

22,2

22,1

21,3

19, 1

18,4

18,3

18,3

26, 1

26,1

30,4

40,8

48,5

50,0

50, 1

33,2

33,2

28„1

16,4

10,6

9,0

9,8