DK146216B - Fremgangsmaade til fraskillelse af kulpartikler fra flyveaske ved flotation - Google Patents

Description

146216

Opfindelsens tekniske område

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fraskillelse af kulpartikler fra flyveaske ved flotation i vand indeholdende samler og skummer.

5 Flyveaske produceres i store mængder ved forbrænding i kraft- og varmeanlæg, særlig i kulfyrede anlæg. Ca. 99% af den producerede flyveaske opsamles i værkernes røggasfiltre. Produktionen af flyveaske fra kulfyrede kraftværker i Danmark var i 1980 ca. 1 million t med stigende tendens, 10 og den årlige produktion af flyveaske fra kraftværker i USA er af størrelsesordenen 35-40 millioner t.

146216 2

Flyveasken fra især kulfyrede anlæg indeholder ret betydelige mængder uforbrændt kul, fra moderne kulstøvfyrede anlæg således af størrelsesordenen 10-20%, fra de nu sjældnere anvendte ældre ristefyrede anlæg op til ca. 50%. Hidtil 5 har denne kulmængde ikke været udnyttet, men kulpartiklerne er blevet i flyveasken ved dennes tekniske udnyttelse eller deponering. Store mængder flyveaske udnyttes teknisk, bl.a. som vejmateriale, i cement- og betonindustrien og som fyldmateriale, fx i dæmninger og støjvolde. Flyveaskens anvende-10 lighed ville blive større og mere alsidig hvis den i hovedsagen kunne befries for kulpartikler; og med de stigende kulpriser er det ikke økonomisk forsvarligt at lade de store kulmængder i flyveasken gå til spilde.

Det er kendt at udvinde kul fra kulbrydning i 15 miner etc. ved flotation, fx fra beskrivelsen side 532-543 i Gaudins bog "Flotation"· 2nd. edition, McGraw Hill, New York 1957. Også patentlitteraturen indeholder en række anvisninger på adskillelse af kul fra ledsagemineraler ved flotation, bl.a. GB patent 741085 og fra nyeste tid DE offentliggørelses-20 skrifterne 27 40 548, 28 27 929, 28 53 410, 28 50 988 og 29 14 050. Det har vist sig at man ikke fra den nævnte litteratur kan hente vejledning vedrørende flotation af flyveaske.

Belgisk patentskrift nr. 633.634 angiver udvinding af kul fra flyveaske ved flotation, og den beskrevne fremgangs-25 måde er nærmere belyst i en afhandling af P. Moiset, "Flotation von Glugasche aus Kraftwerken" i en rapport fra Fifth International Coal Preparation Congress (i Aachen), Section A, Papier I, 1967. Hverken patentskriftet eller afhandlingen indeholder mange oplysninger om de tekniske betingelser for 30 vellykket gennemførelse af flotationen; de siger bl.a. intet om flotationsopslæmningens surhedsgrad eller temperatur. Afhandlingen refererer en række forsøg. Der kunne ved flotation af en flyveaske fra et grubekraftværk og med et- askeindhold på 64,25% opnås en kulfraktion indeholdende 98,2% af flyveaskens 35 kulindhold, men med et askeindhold på 46%. Som samler/skummer bruges 90 vægt% ikke nærmere defineret brændselsolie og 10% metylisobutylcarbinol. Denne flyveaske indeholdt ca. 50% korn med en kornstørrelse over 100μ og ca. 16% med en kornstørrelse 3 146216 under 10μ. Ved forsøg med noget finerekornet flyveaske fra forskellige kraftværker opnåedes udvinding af 70-93% af askens kulindhold, i kulfraktioner indeholdende 50-77% aske, altså meget urene kulfraktioner. Ved nogle af forsøgene efterflotereåes 5 kulfraktionen; det medførte et ret betydeligt yderligere kultab uden at det lykkedes at komme ned under 26,6% askeindhold i kulfraktionen. Så vidt vides er den ovenfor beskrevne fremgangsmåde aldrig blevet udnyttet i praksis.

Der er således behov for at tilvejebringe en flotati-10 onsproces, ved hvilken man på den ene side kan udvinde en høj andel af selv finkornet flyveaskes kulindhold og på den anden side kan genvinde dette kulindhold i en forholdsvis ren kulfraktion, altså en kulfraktion med lavt askeindhold.

Det bemærkes at kvaliteten af de kul, hvorfra flyveasken 15 stammer, sætter en grænse for hvor ren kulfraktionen kan blive , selv om denne grænses nøjagtige beliggenhed ikke er kendt.

Flyveaske består af diskrete partikler hvis kornstørrelse i flyveaske fra kulstøvfyrede anlæg i hovedsagen er 20 3-300μ og fra ristefyrede anlæg (stokeranlæg) 5-500μ; i vejteknisk terminologi drejer det sig således om fraktioner fra fin silt- til helholdsvis mellem- og grov sandfraktion.

Flyveaskekornene er i hovedsagen kugleformede, men ofte hule. Kulkornene har mere uregelmæssig form og indehol-25 der i hovedsagen kun kul, kornene af andre stoffer i hovedsagen ikke kul, selv om blandingskorn kan forekomme. Flyveasken fra kulfyr er ret stærkt alkalisk.

Redegørelse for opfindelsen

De ovennævnte skrifter indeholder oplysninger om bl.a.

30 skummer og samler til flotation af flyveaske og skummer, samler og flotationspromotorer til flotation af kul fra dag-og dybbrud, men alligevel intet hvoraf man kan slutte hvilke forholdsregler man skal tage for med god effektivitet at flo-tere kul indeholdt i flyveaske. Ved de undersøgelser, der 35 førte frem til den foreliggende opfindelse, viste det sig hurtigt at en afgørende faktor er pH-værdien, og om den kan ingen anden vejledning udledes af litteraturen, end at et 146216 4 par offentliggørelsesskrifter perifert nævner at et muligt flotationsadditiv er en pH-regulator, uden at nævne hvad den skal regulere pH til. Det drejer sig således blot om en generel oplysning der gælder flotation i almindelighed.

5 Undersøgelserne viste at flotationen kunne gennemføres til udvinding af en ganske god andel af flyveaskens kulindhold og også med nogenlunde kvalitet, dvs. uden excessive mængder ledsagestoffer, hvis pH i floteringsvæsken holdtes i området 3-8. Kullenes renhed var dog ikke helt tilfredsstil-10 lende ved arbejdet i det øvre område (pH 6-8), og hvis man gennemførte flotationen i den nedre del af pH-området blev syreforbruget meget højt, hvilket dels forringede procesøkonomien, dels medførte at en hel del af flyveaskens andre bestanddele gik i opløsning og gav forureningsproblemer samt umulig-15 gjorde recirkulation af procesvandet. Ved en række forsøg, til dels refereret omstående, viste det sig at problemerne kunne løses hvis man foretog flotationen i mindst to trin, hvor pH er omkring neutralpunktet i første og i det moderat sure område i andet trin.

20 I overensstemmelse hermed er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved at flotationen gennemføres under kraftig luftning og i mindst to trin, idet pH reguleres i første trin til en værdi mellem 6 og 8 og i sidste trin til en værdi mellem 3 og 5.

25 På denne måde opnås en proces der er billig at gennem føre idet syreforbruget til neutralisation og syrning af flyveaskeopslæmningen bliver lavt, og som giver særdeles effektiv adskillelse af kulfraktion og mineralfraktion med meget lidt kul tilbage i mineralfraktionen og med lav mængde 30 mineralske forureninger i kulfraktionen. Det lave syreforbrug medfører at kun en ringe mængde af de mineralske stoffer går i opløsning, og vandet kan derfor genanvendes, altså recirkuleres til fornyet anvendelse i flotationsprocessen, hvilket er af stor betydning for optimering af procesøkonomien.

35 Første trin kan eventuelt opdeles i et antal deltrin i serie, og man kan i disse om ønsket variere flotationsopslæmningens pH-værdi inden for det angivne område 6-8. Hvis pH kommer over 8, bliver adskillelsen for dårlig, der går for 5 146216 meget kul med i mineralfraktionen med mindre den genfloteres.

Hvis pH er over 8, kan en genflotering i pH-området 6-8 derfor blive nødvendig således at den syrebesparelse der i første omgang opnås ved den høje pH-værdi mere end udlignes ved 5 nødvendighed af genflotering.

Når første trin er afsluttet og hovedparten af mineralfraktionen fraskilt som bundfraktion, der på kendt måde sendes til en tykner og derefter udvindes til teknisk anvendelse eller deponering, går den opskummede topfraktion til andet 10 trin, der ligeledes om ønsket kan opdeles i flere deltrin i serie. Da hovedparten af de alkalisk reagerende mineraler nu er fjernet, er syreforbruget til opnåelse af ønsket, forholdsvis lav pH-værdi beskedent, og den nedsatte mineralmængde bevirker at kun en ringe mængde opløses, således at van-15 det ikke forurenes mere end at det kan recirkuleres tir' fornyet anvendelse som flotationsvæske,, eller kan bortledes til recipient.

Det har vist sig at pH i sidste trin skal være højst 5, idet man, selv om man i og for sig kunne arbejde her ved 20 pH helt op til fx 6,5, først herved får høj renhed af det udvundne kul og dermed bedst mulig brændværdi og mindst mulig forurening af fyr heraf. Hvis sidste trin er opdelt i deltrin, hvilket ofte kan være fordelagtigt (se omstående forsøg, kan man eventuelt gradvis nedsætte pH fra det ene til 25 det andet. Undergrænsen på pH 3 er kun kritisk i den forstand man ved lavere pH ikke opnår endnu højere renhed af kullet, og at syreforbruget altså bliver for stort uden at der knytter sig nogen fordel dertil.

I princippet kan man opnå den ønskede pH-værdi ved 30 hjælp af en hvilken som helst syre, således at valget

af syre først og fremmest sker under hensyn til procesøkonomien. Dog er saltsyre uønskelig på grund af sin relative flygtighed, og en række syrer vil være uønskede af miljømæssige grunde, fx fordi de giver uønskede virkninger i 35 den recipient, hvor syren til syvende og sidst havner. I

praksis vil man ifølge opfindelsen foretrække svovlsyre, der i de fleste tilfælde er den billigste syre, regnet pr. syreækvivalent, og som er miljømæssigt lidet betænkelig. I nog- 146216 6 le tilfælde, fx nær papir- og cellulosefabrikker, kan sulfon-syrer tænkes at være til rådighed i stort omfang og kan være velegnede.

I praksis er det mest hensigtsmæssigt at tilsætte den 5 til regulering af pH-værdien i første trin nødvendige syremængde i den blandebeholder, hvor flyveaske blandes med det vand, der bruges ved flotationen, mens syren til regulering af pH i sidste trin tilsættes direkte i vedkommende flotationstrins beholder eller beholdere.

10 Det kan ifølge opfindelsen være fordelagtigt helt el ler delvis at tilvejebringe den ønskede pH-værdi ved at lede sure røggasser gennem opslaamningen. Dette kan forbedre procesøkonomien yderligere, navnlig hvor flotationsanlægget er anbragt ved vedkommende fyringsanlæg.

15 Temperaturen ved flotationen kan være omgivelsernes, også om vinteren, blot vandet ikke fryser, men er ofte mindst 15°C, da kemikalieforbruget (skummer og samler) ellers kan blive for stort og flotationsprocessen for langsom.

Det foretrækkes dog ifølge opfindelsen at temperaturen un-20 der flotationen ligger mellem 40 og 60°C. Det kan være særlig fordelagtigt at arbejde i nærheden af den øvre ende af dette område, idet der derved kan spares noget på kemikalieforbruget. Det er dog ikke den eneste parameter der bestemmer arbejdstemperatu-ren, da opvarmning af flotationsgodset af hensyn til procesø-25 konomien helst skal undgås. Det vil normalt ikke give nogen problemer at holde temperaturen på et passende niveau. Flotationsanlægget, der ikke kræver nogen stor kapitalinvestering i forhold til den mulige gevinst, bør findes på selve det kraftværk eller anden virksomhed, hvis flyveaske skal 30 floteres fordi for store transportomkostninger forringer processens totaløkonomi. Flyveasken udtages fra røggasfiltrene med en temperatur på 100-120°C og kan således give den ønskede varne til flotationsvandet.

Det er vigtigst at sikre god omrøring og god beluft-35 ning i flotationsbeholderne, idet man også herved kan opnå besparelser i kemikalieforbruget. Lufttilførsel og omrøring eller anden aktiv bevægelse af flotationsvæsken er snævert forbundne faktorer således af god omrøring, der effektivt 14521$ 7 virker i hele flotationsbeholderens rumfang, kan mindske den nødvendige luftningsmængde noget. Som hovedregel er det ifølge opfindelsen ønskeligt at lufte med en luftmængde pr. minut af mindst samme rumfang som rumfanget af flotations-5 væsken.

Som samler kan man bruge en række af de sædvanligt ved flotationer anvendte oliebaserede samlere. Særlig hensigtsmæssigt er det at bruge mineraloliefraktioner der overvejende indeholder kulbrinter, såvel alifatiske som aromatiske.

10 I praksis foretrækkes det ifølge opfindelsen at bruge den brændselsoliefraktion der i Danmark går under betegnelsen gasolie. Mængden af samler er ikke særlig kritisk men af hensyn til procesøkonomien skal den holdes så lavt som muligt. I praksis vil samlermængden være af størrelsesordenen 5-15 1 15 pr. t. flyveaske..

Som skummer kan bruges en række af de i flotationsteknikken velkendte skummere. Særlig anvendelige er forskellige terpenolier (terpenalkoholer), men også cresylsyrer og lignende forbindelser kan komme på tale. Særlig fordelagtigt 20 bar ifølge opfindelsen fyrrenåleolie (pine oil) vist sig at være. Fyrrenåleolie er i handelen både som naturlig, vegetabilsk og som syntetisk fyrrenåleolie. Førstnævnte har den fordel i nogen grad tillige at virke som samler og behøves i lidt mindre mængde end den til gengæld noget billigere synte-25 tiske fyrrenåleolie. Mængden af skiammer er ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt ca. 4 vægt% af mængden af samler·.

Andre kemikalier behøves i almindelighed ikke til flotationen, men det kan være hensigtsmæssigt at tilsætte en ringe mængde dispergeringsmiddel, fortrinsvis en polyglykol-30 æter; det kan særlig være hensigtsmæssigt ved flotation af deponeret flyveaske. Et egentligt emulgeringsmiddel til god fordeling af samleren i flotationsvandet kan være hensigtsmæssigt, men er på grund af den ønskelige kraftige luftning og omrøring som regel ikke nødvendigt.

33 Andre i flotationsteknikken velkendte reguleringsmid ler kan tilsættes efter behov, men er som regel ikke nødvendige. Det er således normalt ikke nødvendigt at tilsætte hverken aktiveringsmidler såsom kobbersulfat, eller deaktiverings- 146216 8 midler såsom jern(II)-forbindelser eller natriumcyanid. Flok-kuleringsmidler er overflødige.

Kemikalierne sættes til flotationsvæsken til første trin, hvor der arbejdes ved den højere pH-værdi, og der til-5 sættes ikke yderligere kemikalier (samler, skimmer osv.) ud over syre til sidste trin hvor der arbejdes ved den lavere pH-værdi. Det har derimod vist sig hensigtsmæssigt at tilsætte ca. halvdelen af kemikalierne (bortset fra syren til regulering af pH) i en konditioneringsbeholder, hvor flotations-10 opslæmningen får et kort ophold inden flotationen begynder, og resten tilsættes under flotationen i første flotationstrin.

Det opnås herved at flotationen begynder effektivt straks når opslæmningen er trådt ind i flotationsbeholderen. Hvis første trin er opdelt i flere deltrin, der foregår i flere 15 beholdere efter hinanden i serie, kan det være hensigtsmæssigt at fordele tilsætningen af den sidste halvdel af kemikalierne på flere eller alle af disse deltrin. Derimod tilsættes der ikke yderligere kemikalier i sidste trin (med den lave pH).

20 Samlerreagenset følger kulfraktionen og forøger kullets brændværdi.

Mængden af flyveaske opslæmmet i flotationsvandet, den såkaldte pulptæthed, er ikke særlig afgørende. Der har ved en række forsøg med held været arbejdet med en pulptæt-25 hed på dels 10, dels 15%; i industriel målestok kan det eventuelt være fordelagtigt at gå ned til lidt lavere værdier, dog også afhængigt af temperaturen, idet højere temperatur tillader en større pulptæthed end lavere temperatur. Ifølge opfindelsen arbejdes der hensigtsmæssigt med en mængde 30 flyveaske på 5-16 vægt% af den ved flotationen anvendte vandmængde .

Kort beskrivelse af tegningen På tegningen viser fig. 1 et blokdiagram der belyser den praktiske udø-35 velse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen og fig 2 et kendt flotationsapparat på hvilken en række laboratorieforsøg er udført.

9 146216

Bedste kendte udførelsesform for opfindelsen

Den praktiske udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal i det følgende belyses nærmere under henvisning til fig. 1.

5 Der blandes vand fra en ledning 10 og svovlsyre (eller anden ønsket syre) fra en ledning 12 i en blandebeholder 14 i en sådan mængde, at en opslæmning deri af flyveaske i en pumpe 22 og senere organer får en pH-værdi i området 6-8. Pra blandebeholderen 14 går det sure vand gennem en ledning 16 10 med en indskudt varmeveksler 18 og et flowmeter 20 til pumpen 22, hvor flyveasken, der fortrinsvis stadig er varm fra røggassen, tilblandes fra røggasfilteret eller en silo via en ikke vist doseringssnegl og en transportør 24.

Mængden af flyveaske andrager hensigtsmæssigt ca. 10 15 vægt% af det i blandebeholderen blandede sure vand, og den dannede opslæmning går gennem en ledning 26 til en konditione-ringsbeholder 28 hvor ca. halvdelen af den ønskede mængde samler, skummer og eventuelt dispergeringsmiddel og andre kemikalier tilsættes. Det foretrækkes at bruge 4% "Dertal" (et i Danmark 20 ikke indregistreret varemærke for en syntetisk fyrrenåleolie) i gasolie, eventuelt tilsat ca. 1% polyglykolæter som dispergeringsmiddel. I konditioneringsbeholderen opholder opslæmningen sig hensigtsmæssigt i 5-10 minutter og føres derefter via en ledning 32 til flotationsaggregatet, der i blokdiagrammet 25 omfatter fem flotationsceller 34, 36, 38, 40 og 42 i serie. Af disse repræsenterer cellerne 34, 36, og 38 første flotationstrin, der altså er opdelt i tre deltrin, og cellerne 40 og 42 tilsammen sidste flotationstrin, dog således at reguleringen af pH til 3-5 direkte sker i cellen 42.

30 I cellen 34 sker en begyndende flotation under indvirk ning af de i konditioneringsbeholderen 28 tilsatte kemikalier.

Den floterede (opskummede) kulholdige fase, altså topfasen, føres som antydet med en pil til cellen 40, der nærmest danner en slags overgang mellem første (pH 6-8) og sidste (pH 3-5) 35 flotationstrin, idet indvirkning af syretilsætning i cellen begynder at gøre sig gældende, mens den overvejende aske-holdige bundfase som ligeledes antydet med en pil går til andet deltrin af første floteringstrin, dvs. cellen 36. I denne tilsæt- 10 U6216 tes i den viste udførelse resten af kemikalierne (samler, skum” mer, dispergeringsmiddel) via en ledning 43. Den opskummede kulfase går til cellen 34 og derfra ved flotationen videre til cellen 40, mens askefasen fra flotationscellen 36 går 5 til cellen 38. Opskummet kulholdig topfase går direkte sammen med den fra cellen 36 til cellen 34, mens askefasen udtages gennem en ledning 44 og føres til en tykner 46. I denne adskilles en askefraktion, der bortledes til teknisk anvendelse eller deponering, og returvand der fortrinsvis føres gennem 10 en ledning 48 til pumpen 22, men også om ønsket helt eller delvis kan ledes til blandebeholderen 14.

Fra cellen 40 føres topfraktionen, det kulholdige floterede skum, til sidste del af sidste flotationstrin, repræsenteret af cellem 42. Her sker den endelige adskil-15 lelse af kul og aske, og for at gøre den så effektiv som muligt og dermed sikre det mindst mulige askeindhold i kulfraktionen, tilsættes der yderligere svovlsyre (eller anden valgt syre) i cellen 42 gennem en ledning 50, således at opslæmningen i cellen 42 får en pH-værdi i området 3-5.

20 Væskefasen føres tilbage til cellen 40 og kulskumfraktionen går gennem en ledning 52 til et vakuumfilter 54, hvor den fraskilles som en filtreret kulfraktion 56.

Cellerne 34-42 kan være af kendt udformning, og hver af dem er på velkendt måde udstyret med røreaggregat og 25 tilførselsorganer for luft. Hver celle kan have en størrelse 3 3 på fx 1,5 m så den bekvemt kan rumme 1 m flyveaskeopslæmning. Under den forudsætning luftes der i hver celle hensigtsmæssigt med en luftmængde på 1000-1400 liter pr. minut. Ved en sådan luftning vil den typiske opholdstid for opslæmnin-30 gen i hver celle være 3-5 minutter.

Det viste aggregat kan bruges både til diskontinuerlig og til kontinuerlig flotation. Antallet af celler kan variere inden for vide grænser. I praksis er der hensigtsmæssigt 2-4 deltrin i første og 1-3 deltrin i sidste flo-35 tationstrin.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal i det følgende belyses nærmere ved nogle forsøg.

11 146216

Forsøgsrække 1

Nogle forsøg udførtes på et i handelen gående flotationsapparat til laboratoriebrug (leveres af "Westfalia Din-nendahl Groppen AG", Bochum, BRD), vist skematisk i fig. 2.

5 Det består i det væsentlige af en flotationscelle 60 hvori der er neddyppet en roterende belufter 62 gennem hvilken luft tilføres og som også er omrører. Kulskummet udtages via en tud 64, og askefasen bliver blot opsamlet fra den tilbagev-rende væske. Cellen 60 har en størrelse så 3 1 opslæmning af 10 flyveaske kan floteres ad gangen. Ved forsøgene indeholdt opslæmningen enten 300 eller 450 g flyveaske (10 eller 15%)· pH kan reguleres ved hjælp af ikke nærmere viste pH-regule-ringsorganer 66, således at disse styrer tilsætning af svovlsyre.

15 Forsøgene udførtes med flyveaske fra et ristefyret kulfyr på Sakskøbing Sukkerfabrik. Flyveaskens kulindhold var ca. 50%. Samtlige bestemmelser af kulindhold er sket som målinger af glødetab. pH reguleredes automatisk med 50%s svovlsyre. I samtlige forsøg anvendtes 0,5 ml syntetisk pine oil 20 (" Derto.1') som skummer, uanset mængden af flyveaske, og 6-12 ml gasolie som samler? skummeren tilsattes før, samleren efter igangsætning af lufttilførslen. Skummet blev afskrabet med en håndskraber i hvert forsøg og standsedes da der visuelt tydeligt kunne ses opsplitning mellem askefraktion 25 (lys) og kulfraktion (mørk). Varigheden af de enkelte forsøg var 5-12 minutter.

Resultater er vist i tabel 1.

12 146216

Tabel 1. Forsøgsrække i laboratoriemålestok uden genflotering

Fors. Flyveaske Flot;- pH Kulfraktion Askefraktion nr. vægt kul- temp. vægt kul- vægt kul- g indh. °C g indh. g ind.

1 450 51,5% 28 8-9 254 69,1% 179 26,4% 10 300 53,9% 40 6 204 88,8% 79 4,4% 5 11 300 48,8% 50 6 199 87,5% 85 3,1% 12 300 52,3% 33 6 197 88,1% 91 5,4% 13 450 46,5% 32 5 284 88,3% 148 7,1% 14 450 51,7% 30 5 284 90,3% 147 5,7% Når summen af vægten af kulfraktionen og askefraktionen 10 ikke når op på vægten af udgangsmaterialet, skyldes det at en del faststof opløses i det syreholdige vand. Dette umuliggør genanvendelse af vandet til flotering og er en ulempe ved bortledning af vandet til recipient.

Forsøg 1 viser at resultatet ved arbejde ved pH over 15 8 er utilfredsstillende. Adskillelsen er dårlig, så der er for meget aske i kulfraktionen og for meget kul i askefraktionen. De øvrige forsøg viser en tendens til forbedret renhed af kulfraktionen med aftagende pH-værdi. Sammenligning af forsøgene 10-12 antyder en tendens til formindsket kul-20 indhold i askefraktionen med stigende temperatur inden for det undersøgte område. Forskellen på forsøg 13 og 14 er at der i første anvendtes 12, i sidstnævnte 6 ml gasolie; der kan således være en tendens til forbedret adskillelse ved nedsat kemikalieforbrug inden for effektive kemikaliemængder.

25 X alle forsøgene var kemikalieforbruget og syrefor bruget relativt højt, så højt at det ved omsætning til arbejde i teknisk målestok ville medføre en ikke særlig god procesøkonomi. Der er derfor foretaget forsøg med henblik på at forbedre den.

30 Forsøgsrække 2

Ved disse forsøg floteredes flyveaske fra et kulstøvfyret kraftværk, Asnæsværket i Vestsjælland (Danmark).. Den 13 146216 indeholdt ca. 11,5% kul, målt som glødetab efter 10 minutters glødning ved 1200°C.

En kornstørrelsesfordelingskurve for flyveaske fra Asnæsværket viser at ca. 50% til 90% har en kornstørreIse 5 under 50 p og fra 10% til 35% en kornstørrelse under 10 μ. Kornstørrelsen er væsentlig mindre end kornstørrelsen af den i forsøgsrække 1 anvendte flyveaske, selv om der ikke foreligger sigteanalyse af den.

Formålet var indledningsvis at afprøve pH-variationer 10 ved to forskellige pulptætheder, 10 og 15%.

Der anvendtes det i fig. 2 viste forsøgsapparat med en kapacitet på 3 1. Lufttilførslen var 4 Ι/min., omdrejningshastighed for omrøreren 1800 opm, temperaturen 35°C, flotationstiden 12 min., reagensmængden 3 ml bestående af 2,5 ml 15 gasolie og 0,5 ml syntetisk fyrrenålsolie. Vandmængden var 3 1, mængden af flyveaske enten 450 eller 300 g.

Resultaterne fremgår af tabel 2. Ved "% genvundet kul" menes den andel af flyveaskens kulindhold, der genvandtes i den ved flotationen vundne kulfraktion.

Tabel 2. Variation af pH ved flotering uden genflotering af flyveakse indeholdende moderat kulmængde

Forsøg Flyve- pH Syrefor-_Kulfraktion Askefraktion 20 nr. aske brug, vægt, kul- % gen- vægt kul- g ml 4N g indh.vundet g indh.

H2S04 % kul % A-l 450 6 6 98 47,2 89,5 350 1,2 A-2 450 8 2,5 112 40,8 88,2 335 1,8 A-3 450 4 22 77 60 89,2 359 1,3 A-4 300 4 18 53 60,5 93,0 239 1,2 A-5 300 8 1 63 48 87,5 235 1,8

Flyveasken fra kulstøvsfyrede anlæg er langt mere finkornet end flyveasken i forsøgsrække 1, og A-forsøgene i forsøgsrække 2 viser at der ved flotationen af en finkornet flyveaske med relativt lavt kulindhold kan opnås et meget 25 lavt kulindhold i askefraktionen, mens askeindholdet i kul- 14 146216 fraktionen er uønsket højt så en reflotation er ønskelig; af forsøgsrække 1 ses det at askeindholdet ved flotation af flyveaske med ca. 50% kulindhold kan nedbringes meget væsentligt.

Sammenligning af forsøg A-2 med A-5 og af A-3 med A-4 5 viser at det ved de valgte arbejdsbetingelser ikke gør nogen forskel om pulptætheden er 10 eller 15%. Forsøgene med pH 4 gav den bedste kvalitet af kulfraktionen, mens kvaliteten var udpræget dårlig ved forsøgene med pH 6 og 8. Sammentælling af den udvundne materialemængde (summen af kulfraktion 10 og askefraktion) viser at materialetabet var meget lavt ved forsøgene med pH 6 og 8. Det betyder at kun meget lidt materiale er gået i opløsning i flotationsvandet, der derfor kan genanvendes til genflotering eller flotation af en ny charge; eller uden større betænkeligheder efter fjernelse af 15 samler- og skummerreagenset kan ledes til recipient. Ved forsøgene ved pH 4 var materialetabet betydelig større, 14 og 8 g (3,1 og 2,7%), hovedsagelig af kalciumforbindelser gået i opløsning. Dette vand egner sig ikke til recirkulation, da der så vil ske opkoncentrering. Ved forsøg med flotation 20 ved pH 6 og 16°C opnåedes stort set samme resultater som i forsøg A-l.

Der blev derefter foretaget forsøg med en enkelt reflotation af det skim, der indeholder kulfraktionen. For at få en rimelig mængde kulskum til reflotation foretoges ved 25 disse forsøg første flotation som to parallelle flotationer, fra hvilke det floterede skum indeholdende kulfraktionen blev slået sammen til reflotation under ét.

Disse forsøg betegnes B-l, B-2 og B-3. Forsøgene gennemførtes med samme flyveaske som de med A betegnede og i begge 30 trin under samme betingelser med hensyn til lufttilførsel, omrøringshastighed, temperatur, flotationstid og reagensmængde som A-forsøgene.

De to førstefloteringer i forsøg B-l udførtes med hver en pulptæthed på 15% og pH 8. Askefraktionerne udgjorde hen-35 holdsvis 337 og 335 g med et kulindhold på henholdsvis 1,7 og 2,0%; forbruget af 4N var 2 ml for hver af de to charger.

De to førstefloteringer i forsøg B-2 udførtes ved en 15 148216 pulptæthed på 15% og pH 6. Askefraktionerne udgjorde henholdsvis 349 og 348/5 g med et kulindhold på henholdsvis 1,8 og 1,9%; forbruget af 4N HjSO^ var 2,5 ml til hver af chargerne.

De to førstefloteringer i forsøg B-3 udførtes med en 5 pulptæthed på 10% og pH 8. Askefraktionerne udgjorde henholdsvis 238 og 239,5 g med et kulindhold på henholdsvis 2,5 og 2,8%; forbruget af 4N ^SO^ var henholdsvis 1,5 og 1 ml.

De forenede skum indeholdende kulfraktionen blev derefter underkastet reflotation ved lavere pH-værdi som det 10 fremgår af nedenstående tabel 3.

Tabel 3. Forsøg med én genflotering af kulfraktion af finkornet flyveaske med moderat kulindhold.

Fors. Andet trin Kiilfraktion Askefraktion nr. pH ml 4N Vægt % % genvun- 2. trin ialt H2S04 g kul det kul vægt % vægt % _______g kul g kul B-l 5 6 148 60 84,9 69 2,6 741 1,9 B-2 5 4 141 64 85,8 51 2,6 749 1,9 B-3 4 8 82 68 80,9 36,5 3,2 514 2,6

Det samlede syreforbrug ved flotation plus reflotation var således 10 ml i B-l, 9 ml i B-2 og 10,5 ml i B-3, altså omkring det halve af forbruget i forsøgene A-3 og A-4.

15 Sammenligning mellem forsøg A-l (pH 6) og B-2 (pH 6 i første trin) viser at reflotationen gav en væsentligt forbedret kulfraktion med et ikke meget stærkt forøget syreforbrug. Samme resultat fremgår af sammenligning af A-2 (pH 8) med B-l (pH 8 i første trin); og af A-5 (pH 8) med B-3 (pH 8 i før-20 ste trin). A-5 og B-3 tyder også på at den nedsatte pulptæthed er gavnlig for kulfraktionens renhed, men at den medfører et noget øget kultab.

Materialetabet (opløsning i det syreholdige vand) var bemærkelsesværdigt lavt i forsøg B-3, kun 4 g, således at 25 vandet kan recirkuleres uden nogen betænkelighed.

Det konstateredes i forbindelse med B-forsøgene at det er vigtigt at holde en god hastighed af omrøreren fordi skum- 16 146216 met ellers bliver for voluminøst fordi boblerne bliver for store.

Ved yderligere forsøg foretoges to reflotationer ved lav pH-værdi. Dette forsøg udførtes med samme flyveaske og sam-5 me forsøgsbetingelser som A- og B-forsøgene, idet der som i B-forsøgene brugtes dobbeltflotering i første trin (2 x 450 g). I første trin var temperaturen 36°C, pH 7 og syreforbruget 2 X 2,5 ml 4N H2S04’

Derefter floteredes to gange ved 35°C, her betegnet 10 andet trin og tredie trin. I begge var pH 4, og forbruget af 4N var henholdsvis 9 og 2 ml, ialt for alle tre trin således 16 ml. Kulfraktionen fra sidste flotering var 122 g indeholdende 74% kul svarende til et kuludbytte på 88%. Askefraktionerne fra alle tre trin vejede 775 g med et kulindhold 15 på 1,5%.

Eksempel

Flotering er gennemført i driftsteknisk målestok i et anlæg som vist skematisk i fig. 1, dog uden fuld optimering af de forskellige parametre. Hver af floteringscellerne hav- 3 20 de en kapacitet på 1 m flotationsvæske og blandebeholderen 3 en kapacitet på 1,5 m . Flotationen gennemførtes kontinuerligt og som samler/skummer reagens anvendtes 4% "Dertol" i gasolie. Der holdtes en temperatur på 32°C og en pulptæt-hed på ca. 7%. pH reguleredes med 50%'s svovlsyre til 6 i 25 blandebeholderen og var derefter 6,3 i de fire første flotationsceller, mens den ved yderligere tilsætning af svovlsyre reguleredes til 3,8 i sidste celle.

Resultaterne var:

Flyveaske Kulfraktion Askefraktion kg/h %kul kg/h %kul kuludbytte % kg/h %kul 1103 10,2 146 71 92,0% 957 0,8 30 Reagenstilsætningen (samler/skummer) var 7,3 1/h svaren de til 6,6 1 pr. ton.

Ved tilsvarende arbejde med flyveaske, der havde været deponeret i to år. opnåedes samme resultat.

17 146216

Opfindelsens industrielle udnyttelse

Opfindelsen kan udnyttes industrielt ved varme- og kraftproducerende anlæg, særligt kulfyrede, men også sådanne anlæg hvis flyveaske indeholder partikler der helt 5 eller overvejende indeholder kul og andre der helt eller overvejende er kulfri. Da et flotationsanlæg er en relativt billig driftsenhed, kan værdien af det genvundne kul - i mange tilfælde kombineret med værdiforøgelsen af askefraktionen - rigeligt betale opstilling af flotationsanlæg på 10 i hvert fald større kraftværker, hvor flyveaskens og/eller røggassernes varme direkte eller indirekte desuden kan udnyttes til at give flotationsvandet en eventuelt ønsket ret høj temperatur. I en del tilfælde vil det kunne betale sig at føre flyveaske fra kraftanlæg, der ikke er store nok 15 til at bære omkostningerne ved et flotationsanlæg, til et nærbeliggende større værk med flotationsanlæg. Hvor flyveaske tidligere er deponeret uden at for meget andet materiale er blevet indblandet, vil det kunne betale sig at flotere den til kuludvinding.

Claims (9)

146216

1. Fremgangsmåde til fraskillelse af kulpartikler fra flyveaske ved flotation i vand indeholdende samler og skummer, kendetegnet ved at flotationen gennemføres 5 under kraftig luftning og i mindst to trin, idet pH reguleres i første trin til en værdi mellem 6 og 8 og i sidste trin til en værdi mellem 3 og 5.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved at pH-værdien reguleres helt eller delvis ved hjælp af 10 svovlsyre.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved at pH-værdien reguleres helt eller delvis ved gen-nemledning af sure røggasser.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendete g-15 net ved at temperaturen under flotation holdes mellem 30 og 60°C.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved at der under flotationen i hver flotationsbeholder luftes med en luftmængde pr. 20 minut af mindst samme rumfang som rumfanget af opslæmningen i beholderen.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved at der som samler bruges gasolie.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de fore gående krav, kendetegnet ved at der som skummer bruges vegetabilsk eller syntetisk fyrrenåleolie (pine oil).

8, Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved at der i den til flo-30 tering værende opslæmning indgår en ringe mængde dispergerings-middel, fortrinsvis en eller flere polyglykolætere.

9· Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved at ca. halvdelen af de anvendte kemikalier, undtagen syre til pH-regulering, sættes 35 til opslæmningen af flyveasken i det vand, hvor pH er reguleret til 6-8, i en konditiofteringsbeholder i hvilken opslæmningen opholder sig i kort tid inden den føres til første flotations-