Способ обогащения галлием угольной золы-уноса

 

Использование: способ обогащения галлием угольной золы - уноса классификацией частиц золы по размерам. Сущность: после классификации фракции золы с размером частиц 0 - 45 мкм подвергают электростатической сепарации. 2 табл.

Изобретение относится к энергетической промышленности, в частности к области утилизации зольных отходов теплоэнергетической промышленности, и может быть использовано при получении концентратов галлия из угольной золы для последующего выделения металла или его химических соединений.

Известны способы обработки галлийсодержащих твердых материалов с целью его выделения концентрированными растворами кислот [1] или щелочей [2]. В известных способах предусмотрено получение концентрированных растворов искомого металла, что требует значительных затрат энергии и реагентов, что усложняет технологию и требует особых мер предосторожности.

Известен способ [3] подготовки угольной золы и последующего концентрирования в ней галлия путем удаления летучих примесей ртути и серы. Обработка золы ведется в окислительной атмосфере при весьма высоких температурах (от 900^oC до температуры на 50^oC ниже температуры плавления зольного материала). Способ требует сложного технологического оборудования и энергоемок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ [4] обогащения галлием угольной золы уноса, включающий классификацию частиц золы по размерам. Использование в качестве основного инструмента ситового анализа золы с выделением ее мелких фракций не всегда приводит к эффективному концентрированию галлия в получаемых концентратах.

Целью изобретения является повышение содержания галлия в получаемых концентратах процесса классификации угольной золы.

Поставленная цель достигается тем, что способ дополнительно включает электрическую сепарацию зольных фракций. Причем большего концентрирования добиваются при использовании наиболее мелких фракций, а именно частиц с размерами 0-45 мкм.

При сжигании в котлах ТЭС тонкодиспергированного угля галлий концентрируется на поверхности охлаждающихся алюмосиликатных частиц зольной части угля. Чем меньше размер частиц золы, тем быстрее они охлаждаются и тем выше относительная концентрация летучих соединений галлия, конденсирующихся на их поверхности. Применение электростатической сепарации позволяет отделить от массы угольной золы несгоревший углерод и тем самым повысить концентрацию галлия в отделяемой минеральной, в основном алюмосиликатной, части золы.

Пример осуществления изобретения.

Образец угольной золы уноса Старобешевской ГРЭС ПЭO "Донбассэнерго" был отобран из пробоотборника в газоходе. Зола, высушенная в течение 2 ч при температуре 105^oC, по данным химического анализа содержит, мас.%: галлий 0,0250; углерод 19,36; а также соединения железа (5,72), алюминия, кремния, никеля, серы, хрома, кальция и др. На первой стадии обработки золы проведена классификация ее частиц по размерам. На ситах получены фракции менее 45 мкм, 45-90 мкм, 90-340 мкм и более 340 мкм. После рассеивания масса частиц с размерами 0-45 мкм составила 737 г (73,7% от массы всей золы), 45-90 мкм - 50 г, 90-340 мкм - 157 г. Остаток на сите с размерами отверстий 340 мкм составил 56 г. Результаты приведены в табл.1.

Согласно данным табл.1, происходит концентрирование галлия в самой мелкодисперсной фракции золы (0-45 мкм) на 13,6%, что нельзя признать удовлетворительным. Поэтому на второй стадии обработки золы уноса после ее классификации полученные фракции, в том числе и концентрат (фракция 0-45), подвергаются электрической сепарации с получением собственно зольного продукта, промпродукта и "проводникового" продукта, содержащего несгоревший углерод. Для проведения эксперимента использовали серийный электростатический пластинчатый сепаратор ЭС-2 CКБ "Геотехника". Принцип обработки мелкодиспергированной золы заключается в придании определенной траектории полета различно заряженных частиц золы в электрическом поле с напряжением 20 кВ у отрицательного электрода. Отклоняющий положительный электрод находится под напряжением 5 кВ.

В опытах использовали образцы фракций массой 50 г. Так, при сепарации фракции 0-45 мкм получено 1,95 г зольного продукта (ЗП), 12,95 г промпродукта (ПП) и 35,10 г "проводникового" продукта (ПРП). В каждом продукте было определено содержание галлия. Результаты электростатической сепарации различных фракций угольной золы приведены в табл.2.

Согласно опытным данным табл. 2, выход зольного продукта, а также и суммы его с промпродуктом, как наиболее концентрированных по галлию, наибольший во фракции 0-45 мкм. Причем концентрирование галлия в зольный продукт составляет 68,0% по сравнению с исходной фракцией и 90,8% по сравнению с исходной золой. Суммарный продукт (ЗП+ПП) по расчету имеет концентрацию галлия 0,0358 мас.%, что также выше исходной концентрации в золе на 43,2%. Все приведенные показатели выше, чем в сравниваемом варианте прототипа.

Кроме того, как следует из данных табл.2, использование при концентрировании галлием фракций золы с размерами выше 45 мкм также приводит к увеличению содержания галлия в зольном и промпродукте, однако содержание металла в них находится на уровне исходной золы, что снижает эффективность использования электростатической сепарации.

Таким образом, отделение углеродсодержащей части угольной золы позволяет упростить технологию извлечения галлия из нее традиционными методами (возгонкой при нагревании или растворением в кислой или щелочной среде с последующими экстракцией или ионным обменом) за счет того, что повышается содержание галлия в зольной части и снижается масса перерабатываемого источника галлия, что снижает расход реагентов и эксплуатационные затраты.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ГАЛЛИЕМ УГОЛЬНОЙ ЗОЛЫ-УНОСА, включающий классификацию частиц золы по размерам, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания галлия в получаемом концентрате, после классификации фракции золы с размерами частиц 0 - 45 мкм подвергают электростатической сепарации.

РИСУНКИ

Рисунок 1