PL104358B1 - Sposob wytwarzania granulek z popiolu lotnego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia granulek z popiolu lotnego w celu jego utyli¬ zacji a zwlaszcza sposób zageszczania popiolu lot¬ nego w celu uzyskania zageszczonych granulek.

W opisie patentowym St. Zjednoczonych Ameryki nr 3 850 839 opisano proces wytwarzania gazu syn¬ tezowego przez przepuszczanie pary poprzez Jloze fluidalne stalych czasteczek materialu weglowego.

Gaz syntezowy stanowi mieszanine wodoru i tlenku wegla a tworzenie sie go z wegla i pary wodnej, znane jako reakcja gazu wodnego moze byc zilu¬ strowane nastepujacym równaniem teoretycznym: 871°C C + H2O (para). _CO + H2 W wysokiej temepraturze i w obecnosci kataliza¬ tora zachodzi konwersja gazu syntezowego do me¬ tanu lub syntetycznego gazu ziemnego co znane jest przy wytwarzaniu energii i paliw. Technologia taka jest w trakcie intensywnych badan jako czesc caloksztaltu prac nad praktycznym systemem zgazowania wegla. Przy prowadzeniu opisanego w wyzej wymienionym opisie patentowym procesu, wysoce endotermiczna reakcje wegla z para pod¬ trzymuje sie strumieniem opadajacych w dól po¬ przez strefe zgazowania, ogrzanych granulek skad sa one odprowadzane do fluidalnej strefy ogrzewa¬ nia zasilanej goracymi gazami spalinowymi, po czym ponownie ogrzane granulki zawraca sie do generatora gazu i zawraca do ponownego obiegu.

Granulki te stanowia twarde ogniotrwale cza- 2 steczki o dostatecznej gestosci, przy czym nie ule¬ gaja one fluidyzacji w strefie zgazowania ale prze¬ chodza w dól przez medium fluidyzacyjne przeka¬ zujac zawarte w nich cieplo do srodowiska zgazo¬ wania.

Pozadane jest, aby granulki mialy ksztalt o sred¬ nicy okolo minus 6,35—12,7 mm, korzystnie okolo minus 9,525 mm. Co wiecej, jest istotne aby gra¬ nulki wykazywaly inne wlasciwosci takie jak: cieplo wlasciwe w granicach 0,230—0,275, ciezar wlasciwy okolo 2,30—4,00, temperature topnienia lub mieknienia okolo powyzej 1093°C i byly od¬ porne na wykruszanie sie i scieranie. Wykruszanie sie granulek oznacza pekanie lub luszczenie sie granulek na skutek wstrzasów cieplnych przy zetknieciu sie z goracymi gazami w komorze spa¬ lania. Zuzycie wskutek tarcia oznacza scieranie sie granulek w trakcie przechodzenia miedzy i po¬ przez generator gazu i komore spalania.

Chociaz wiele sposród ognioodpornych materia¬ lów spelnia poprzednio wymienione wymagania, s.q one jednak zbyt drogie do wytwarzania gazu na szeroka skale.

W rzeczywistosci oszacowano, ze gdyby chciano produkowac wystarczajaca ilosc gazu syntezowego metoda fluidyzacyjna zgazowania wegla, to zapo¬ trzebowanie na granulki wyniosloby 4536000 kr* granulek dla metanizacji 7079250 m3 syntetycznego gazu ziemnego dziennie, co wymaga minimum fabryki o produkcji w skali przemyslowej. Wyma- 104 3583 104358 4 galoby to dziennej dostawy wegla w ilosci 24.605 [on dia dostarczenia do procesu dostatecznej HolcI wegla.

Najbardziej ekonomicznym zródlem sposród olbrzymiej ilosci materialów ognioodpornych jest pozostalosc nieorganiczna lotnego popiolu, który pozostaje po zuzytkowaniu weglowej substancji reagujacej. Byly propozycje utylizacji goracego rozdrobnionego popiolu weglowego do dostarczania do generatora gazu syntezowego ciepla przenoszo¬ nego przez fluidyzowane stale castki weglowe.

Tak wiec, opisy patentowe St. Zjedn. Ameryki nr 2.654.665 i nr 3.620.697 ujawnialy procesy, w których strumien goracego rozdrobnionego popiolu z komory spalania zasila generator gazowy tworzac mieszanine fluidyzowanego popiolu i wegla. Po¬ woduje to jednak trudnosci w oddzieleniu ozie¬ bionego popiolu od nieprzereagowanego wegla, po¬ niewaz zdolnosc utrzymywania sie na powierzchni cieczy czasteczek wegla i popiolu jest prawie taka sama. Mozna temu zapobiec przez prowadzenie procesu w komorze spalania w podwyzszonej tem¬ peraturze wystarczajacej do tego, by czasteczki popiolu staly sie lepkie i przyczepialy sie jedna do drugiej tworzac ciezkie aglomeraty, jak to podano w opisie patentowym St. Zjednoczonych Ameryki nr 3.171.369. W sposobie tym kontrola przebiegu procesu jest jednak uciazliwa a zlepione agre¬ gaty sa za duze aby mogly byc uzyte jako roz¬ drobniony srodek do wymiany ciepla.

Z opisu patentowego St. Zjednoczonych Ameryki nr 3 328 180 znane jest wykorzystywanie lotnego popiolu weglowego znanego jako agregat lekki.

Material ten posiada strukture rozluzniona i na- peczniala i wytwarza sie go przez wypalanie wil¬ gotnych granulek z lotnego popiolu. Chociaz agre¬ gaty lekkie przydatne sa w mieszankach betono¬ wych i blokach zuzlowych to jednak do zastosowa¬ nia ich jako nosniki wymiany ciepla w fluidalnym generatorze gazowym para — wegiel brak im po¬ przednio wymienionych wlasciwosci jak: wysokie cieplo wlasciwe, odpornosc na kruszenie sie, na scieranie oraz pozadanej ognioodpornosci.

Wobec powyzszego, uwaza sie, ze dotychczas nie opracowano zadowalajacego rozwiazania wytwa¬ rzania nosników ciepla z popiolu weglowego przy¬ datnych w fluidyzacyjnym urzadzeniu do zgazo- wania wegla.

Wedlug wynalazku granulki zageszczonego po¬ piolu weglowego, przydatne jako nosnik wymiany ciepla do dostarczania ciepla zlozu fluidalnemu weglowego generatora gazowego wytwarza sie spo¬ sobem polegajacym ma sortowaniu lotnego popiolu • w celu otrzymywania frakcji o wielkosci mniejszej od 200 mesh, nawilzaniu *przesortowanej frakcji dostateczna iloscia wody w celu uformowania suro¬ wych granulek, sortowaniu surowych granulek, bebnowaniu przesortowanych surowych granulek w celu upakowania czasteczek, az do wycisniecia z nich nadmiaru wody i pozostalosci wilgoci wy¬ noszacej okolo 10—20%. Podczas bebnowania wy¬ mienione granulki opyla sie popiolem lotnym * z etapu wstepnego sortowania o wielkosci — 200 mesh w celu absorpcji wycisnietej wody i za¬ pobiezenia przez to aglomeracji, suszenia w celu usuniecia z granulek niezwiazanej wody, wstepnego spiekania w temperaturze od okolo 533°C do zakre¬ su okolo 70—90% absolutnej temperatury mieknie- nia popiolu i spiekania w temperaturze 70—30% absolutnej temperatury mieknienia popiolu.

Popiól lotny jest to unoszona z powietrzem nie¬ organiczna pozostalosc ze spalenia sproszkowanego wegla, tak jak w zlozu fluidalnym kotla w elek¬ trownii. Tworzy sie on takze przy fluidyzacyjnym zgazowaniu weglowych cial stalych i weglopochod- nych w procesie otrzymywania gazu syntezowanego w reakcji gazu wodnego.

Sklad chemiczny popiolu lotnego miesci sie za¬ zwyczaj w nastepujacych granicach: Zawartosc % wegiel (pozostalosc) — 0,1—16,0 krzemionka — 37,0—60,0 tlenek glinowy — 15,0—30,0 tlenki zelaza — 5,0—20,0 siarka — 0,0—3,0 tlenki alkaliczne — 3,0—9,0 W sposobie wedlug wynalazku, surowe granulki przygotowuje sie z popiolu lotnego o ciezarze nasy¬ powym okolo 1,0—1,4 i przesortowanego na sicie 25 mesh. Frakcje + 25, która stanowi glównie klinkier odrzuca sie. Frakcje — 25 mer,h rozdrab¬ nia sie przez zgniatanie, az prawie caly material zostanie rozdrobniony do ponizej 200 mesh.

W celu otrzymania jak najbardziej spoistego nosnika ciepla waznym jest, by indywidualne czastki popiolu upakowane byly przed wypalaniem tak szczelnie jak to tylko jest mozliwe. Aby ten stan osiagnac rozpoczyna sie proces przez dobre rozdrobnienie popiolu lotnego. Pozadanym jest, by W materiale przechodzacym przez sito 200 mesh bylo 95% czastek drobniejszych od 325 mesh a ko¬ rzystnie, aby 70% mialo wymiary mniejsze niz —20 mikJjnów, z korzystna porcja okolo —15% w przedziale 5 mikronów. Trwale ubijanie 40 czastek poteguje sie w obecnosci substancji akty¬ wujacej poslizg czastek popiolów przez zwiekszenie smarnosci.

Przykladami czynników wzmagajacych poslizg sa bentonit, kaolinit lub inne glinopodobne mine- m raly, krzemian sodu, polimery karboksywinylowe, 45 skladniki kauczukowe i fosforan glinowo-sodowy.

Tam gdzie popiól lotny zawiera znacznie wiecej niz okolo 7% wolnego wegla, trzeba go usunac, w przeciwnym wypadku otrzyma sie granulki po¬ rowate o niskiej gestosci. Zupelnie wolny od wegla popiól otrzymuje sie latwo przez ogrzewanie po¬ piolu lotnego do czerwonosci, do temperatury okolo 760°C w powietrzu dla wypalenia pozostalego wegla.

Przesortowany jak wyzej popiól spryskuje sie drobno rozpylona woda z taka szybkoscia by wy¬ tworzyc surowe granulki z uniknieciem tworzenia sie wilgotnych grudek. Do czynnosci tej uzywa sie urzadzenia do granulowania. Surowe granulki skla- daja sie z nabudowanych na siebie warstw popiolu lotnego. W celu otrzymania jednolitego produktu, sortuje sie surowe granulki do zadanej srednicy, która w skali sitowej wynosi 6—8 tak, by w koncu sprasowane granulki nadawaly sie do zastosowania 05 jako rozdrobniony material sluzacy do wymiany 555 1M3» * ciepla w polaczeniu ze zlozem fluidalnym urza¬ dzenia do zgazowania wegla.

Granulki o wiekszych wymiarach pozostale po przesiewaniu pcddaje sie suszeniu, rozdrabnianiu przez zgniatanie i mieszaniu ze swiezym pópio- 5 lem — 25 mesh. Mieszanine zawraca sie do obiegu w celu przeksztalcenia w dodatkowe surowe gra- uniki.

Przesortowane surowe granulki bebnuje sie w celu wycisniecia nadmiaru wody i lepszego ubicia 10 czastek. Do bebna dodaje sie okolo 5—10% wa¬ gowych suchego rozdrobnionego pylu o tych sa¬ mych wymiarach co zawartosc w bebnie, w celu osuszenia powierzchni granulek, które staly sie wilgotne przez wycisniecie wody. Zapobiega to 1S tworzeniu sie aglomeratów, które maja niska wy¬ trzymalosc mechaniczna. Na ogól, poddaje sie bebnowaniu surowe granulki — 6 az do +8 mesh, z nadmiarem wysuszonego popiolu lotnego w ciagu do 30 minut, po którym to czasie zawartosc 2Q pozostalej wilgoci wynosi okolo 20—40% wagowych.

Nastepnie granulki przesiewa sie w celu oddzie¬ lenia pylu, suszy w celu usuniecia niezwiazanej wody, hartuje w temperaturze od okolo 538°C do do temperatury wynoszacej okolo 70—90% tempe¬ ratury mieknienia popiolu, po czym granulki spie¬ ka sie. Spiekanie prowadzi sie w temperaturze pomiedzy okolo 70—90% absolutnej temperatury mieknienia popiolu, jednak nie nizszej od okolo 982°C. Na przyklad popiól z wegla" Illinois 6 mieknie w powietrzu w temperaturze 1232—1288°C i sporzadzone z niego granulki korzystnie spieka sie w temperaturze okolo 982—1066°C. Normalnie, im wyzsza jest temperatura spiekania, tym moc¬ niejsza jest granulka, ale w zadnym wypadku tem¬ peratura nie moze na tyle byc wysoka, by spowo¬ dowac stopnienie granulki.

W wyniku spiekania granulka kurczy sie, czemu towarzyszy wzrost ciezaru wlasciwego przekracza¬ jacy na ogól wartosc 2,0 zwykle okolo 2,2 do 2,3.

Przy zawartosci do okolo 10% tlenku glinowego w popiele lotnym temperatura mieknienia granu¬ lek moze wzrosnac do okolo 1149°C. Inne dodatki jak krzemionka i zdyspergowana glina takze wply¬ waja na wzrost temperatury mieknienia granulek.

Pozadany stopien rozdrobienia tych dodatków wy¬ nosi — 200 mesh i ponizej.

Granulki wytworzone sposobem wedlug wyna¬ lazku poddaje sie nastepujacym próbom. 1. Próba na przyspieszone scieranie w strumieniu w powietrza.

Próbe na przyspieszone scieranie w strumieniu powietrza przeprowadza sie przy zastosowaniu aparatury skladajacej sie z 1 litrowej kolby Erlen- mayera z wycietym w dnie otworem o srednicy ,4 mm pokrytym siatka z nierdzewnej stali o wymiarach 10 mesh, rotametru do pomiaru ilosci suchego powietrza uzywanego do mieszania próbki, przez który powietrze powinno byc dostarczane równomiernie, korki kolby sciete wkleslo aby za- w bezpieczyc próbke przed powstawaniem przestrzeni martwych. Wszedzie tam gdzie to jest wymagane stosuje sie znormalizowane przewody i urzadzenia, a wiec sprzet do analiz sitowych, wytrzasarke i znormalizowane sita, sprzet do usuwania piasku, ^ piec do obróbki wstepnej wraz z wyposazeniem.

Reprezentatywna próbke otrzymuje sie przez od- piasecanienie dostarczonej do badan próbki zbior¬ czej. Próbke te przesiewa sie w celu otrzymania okolo 200 gramów frakcji przechodzacej siatki sita 3 i 7 mesh. W badaniu na przyspieszone scieranie w strumieniu powietrza, 30 g próbke, przygoto¬ wana jak podano wyzej, wazy sie z dokladnoscia do ±0,01 g i umieszcza w odwróconej kolbie Erlenmayera. Suche powietrze doprowadza sie przez dysze i wklesly korek w ciagu jednej go¬ dziny z szybkoscia 172,7 Nm*/minute. Powietrze podnosi próbke i rzuca ja na góre kolby. Powietrze z czastkami o wymiarach mniejszych od 10 mesh uchodzi przez otwór o srednicy 25,4 mm.

Po jednogodzinnej próbie material zostaje prze¬ siany na sicie 10 a pozostalosc na sicie wazy sie.

Wynik badania w strumieniu powietrza stanowi % pozostalego materialu na sicie 10 w stosunku do ciezaru calej próbki. Zuzycie na skutek przyspie¬ szonego scierania w strumieniu powietrza okresla sie nastepujaco: A. Zuzycie na skutek Waga calosci próbki — scierania w strumie-— waga pozostalosci na si- niu powietrza cie 10 po badaniu X100 r.. Odzysk próby w stru- 3fl mieniu powietrza waga calej próbki = 100 — straty na scieranie 2. Badanie scierania na goraco.

Granulki w ilosci okolo 800 g poddaje sie fluidy- z?cji gazem w temperaturze 1038°C, podnosi okolo 6 metrów do sekcji rozszerzonej, gdzie przetrzymu¬ je sie je w temperaturze 704—816°C i potem opuszr- cza na dól. Postepowanie to powtarza sie w ciagu 18 godzin, cyklami trwajacymi 3,2-minuty. Strata na wadze próbki podczas tej obróbki jest ilosciowa miara zuzycia przy scieraniu. Wynalazek przedsta¬ wiony jest szczególowiej w nastepujacych przy¬ kladach postepowania. We wszystkich przykladach popiól lotny stanowi próbke pochodzac \ ze spale¬ nia wegla Illinois 6 w przemyslowej komorze spa¬ lenia wegla o zlozu fluidalnym. Warunki technicz¬ ne popiolu lotnego sa nastepujace: Analiza sitowa % wagowy +10 mesh . . +45 mesh . . +120 mesh . . +2,30 mesh . . +325 mesh . . mocny lupek . substancje lotne . . . 0,2 . . 7,5 . . 8,2 . . 0,05 . . 81,57 . 2,48 0,09 . 7,03 (wegiel + + wilgoc) Analiza chemiczna na bazie pozbawionej wilgoci.

Sklad chemiczny %wagowy Al Ca Cu Fe Mg K SiO* - 9,4 - 2,4 - 0,1 — 14,8 — 0,54 — 0,88 — 45,7104 358 7 ¦-''' 8 Ti — 0,91 P jako P04 — 0,46 S — 2,97 CO3 ¦ — 0,01 Cl — brak Na — 1,21 Popiól sortuje sie na sitach o numerze miedzy 25 i 48 mcsh. Odrzuca sie material gruboziarnisty a przesiana frakcje wprowadza do mlyna kulowego i bebnuje, az do osiagniecia stopnia rozdrobnienia dostatecznego, by znaczna czesc przesz]a przez sito 200 mesh. Bebnowanie przeprowadza sie w labora¬ toryjnym mlynie kulowym o pojemnosci okolo 2.202 litrów stosujac 12,7 mm porcelanowe kulki.

Po okolo 8—16 godzinach osiaga sie optymalna wielkosc i rozrzut czastek.

Przesortowany jak wyzej popiól lotny o wiel¬ kosci — 200 mesh umieszcza sie w urzadzeniu do granulowania na przyklad w bebnie lub pochylo¬ nej panwi rotacyjnej. Maszyne wprowadza sie w ruch i do popiolu dodaje sie wody celem zainicjo¬ wania formowania sie granulek. Waznym jest, by granulki formowaly sie przez stopniowe naklada¬ nie sie warstw z czastek popiolu. Jezeli stosuje sie nadmiar wody lub dodaje sie ja za szybko, wtedy powstaja wilgotne grudki popiolu o malej wytrzy¬ malosci mechanicznej. Unika sie tego przez ostroz¬ ne nawilgacanie popiolu bardzo drobno rozpylonylii strumieniem wody, uregulowanym tak, by wpro¬ wadzac akurat dostateczna ilosc wody dla zaini¬ cjowania formowania sie kuleczek popiolu, któ¬ rych wymiary rosna w miare przylaczania sie swiezych czastek suchego popiolu. Proces narasta¬ nia kontynuuje sie tak dlugo, az wiekszosc suro¬ wych granulek osiagnie wymiary rzedu 4—6 mesh dostarczajac zageszczonego rozdrobnionego wymien¬ nika ciepla o korzystnych wymiarach.

Nastepnie surowe granulki 'sortuje sie i frakcje o stopniu rozdrobnienia rzedu —4 do +6 lub —4 do +8 mesh zatrzymuje sie do nastepnej obróbki cieplnej. Frakcje o wymiarach wiekszych mozna wydzielic i zawrócic spowrotem do procesu przez suszenie i rozdrabnianie za pomoca zgniatania z poczatkowym swiezym popiolem — 25 mesh. Jak to uprzednio wykazano, w trakcie obróbki na go¬ raco ma miejsce znaczne kurczenie sie granulek.

W zwiazku z tym, nalezy wybierac surowe gra¬ nulki wieksze od wielkosci wymaganej dla gra¬ nulek zageszczonych. W ten sposób surowe granulki o stopniu rozdrobnienia 4—6 mesh w koncowym produkcie beda mialy stopien rozdrobnienia 6—8 mesh.

Przesortowane jak wyzej surowe granulki umieszcza sie w mlynie kulowym i bebnuje, by spowodowac upakowanie sie czastele lotnego po¬ piolu. W trakcie bebnowania dzieki naciskowi czastki popiolu zostaja zmuszone dp scislejszego zwiazania sie ze soba, z przestrzeni posredniej miedzy czasteczkami zostaje wypisnieta woda i zbiera sie ona na powierzchni granulek w postaci wilgotnej blony. W celu zabezpieczenia przed aglo¬ meracja, granulki opyla sie popiolem lotnym o stopniu rozdrobnienia — 200 mesh dla zaabsorbo¬ wania warstewki wody. Bebfowanie i opylanie kontynuuje sie tak dlugo, az zostanie wycisniety nadmiar wody, co nastepuje zwykle po okolo —30 minutach. Ilosc dodawanego przesortowa¬ nego popiolu lotnego — 200 mesh, potrzebna do absorpcji nadmiaru wody wynosi do okolo 5—10°/„ wagowych w stosunku co wagi poczatkowo ufor¬ mowanych swiezych tabletek. Po wycisnieciu nad¬ miaru wody, tabletki zawieraja zazwyczaj okolo —40° o wilgoci szczatkowej.

Powyzsze surowe granulki poddaje sie suszeniu w celu usuniecia co najmniej wody niezwiazanej, to jest wody, która jest niezwiazana chemicznie, tak jak wodziany. Suszenie prowadzi sie w tempe¬ raturze ponizej 150°C, korzystnie w temperaturze okolo 90—120°C. W próbach laboratoryjnych jako zródlo ciepla stosuje sie piec muflowy. Wysuszone granulki poddaje sie hartowaniu przez ogrzewanie ich w dostatecznej temperaturze, w wyniku czego zachodzi spadek liczby krystalicznych jednostek w morfologii granulki. Te zwiekszona jednolitosc struktury stwierdzono w widmie rentgenowskim granulki. Stan ten wizualnie potwierdza jednolity brunatnawy kolor przez cala strukture granulki, wlasciwy dla konwersji tlenków zelaza glównie na a — Fe:Q?. w postaci hematytu. W trakcie tego ogrzewania powinno sie pozwolic na spalenie po¬ zostalosci wegla w popiele. Jezeli pozostaje wiecej niz okolo 3—5% wegla, to jego obecnosc zaklóci koncowe ogrzewanie lub spiekanie dajac w rezul¬ tacie slabe granulki.

Na ogól konwersje surowych granulek przepro¬ wadza sie tak jak opisano powyzej przez ich ogrze¬ wanie w temperaturze w zakresie okolo 70—90% temperatur spiekania popiolu lotnego, zazwyczaj w granicach 538—1038°C. Ten okres ogrzewania kontynuowany jest az do wystapienia wyzej wy¬ mienionych morfologicznych zmian, na ogól p^z?z okolo 0,5—16 godzin, w zaleznosci od rodzaju po¬ piolu lotnego i jego przygotowania np. do warun¬ ków sortowania i suzsenia surowych granulek. Po okresie wstepnego spiekania przez ogrzewanie, gra¬ nulki poddaje sie odpowiednio dzialaniu dostatecz¬ nej temperatury, by zaszlo dalsze spiekanie i zo¬ stala zakonczona obróbka cieplna.

Przyklad I. Postepujac podanym wyzej spo- robem 200 g lotnego popiolu z wegla Illinois nr 6 rozdrobniono na proszek w mlynie kulowym tak, ze 95,6% wagowych przeszlo przez sito 325 mesh.

Przesiana frakcje granulowano nawilzajac za po¬ moca 160 g destylowanej wody. W trakcie prowa¬ dzenia granulowania usuwano frakcje o stopniu rozdrobnienia —4 + 6 a frakcje —6 bebnowano dalej w celu spowodowania dodatkowego wzrostu granulki, az do uformowania sie granulek glównie o wymiarach —4 +6. Granulki o wymiarach —4 +6 bebnowano w ciagu 60 minut opylajac je okre- . sowo 17 g suchego lotnego popiolu o stopniu roz¬ drobnienia 200 mesh. Opylanie to mialo na celu zaabsorbowanie wycisnietej wilgoci i przez to zabez¬ pieczenie przed przywieraniem jednej granulki do drugiej. Granulki z szesciu szarzy suszono przez noc w dwóch duzych niepolewanych porcelanowych parownicach w temperaturze 110°C. Podczas susze¬ nia ciezar wilgotnych granulek spadl z 2175 g na 40 45 50 55 CO\ 9 1423 g. Nastepnie wysuszone granulki poddano obróbce cieplnej w temperaturze 760°C w ciagu 2 godzin i potem spiekano przez noc w piecu muf¬ lowym w terrperaturze 1038°C.

Calkowita wydajnosc zageszczonych granulek wynosila 1345 g, z czego 90% mialo wymiary w granicach —6 + 8 mesh przy czym material o wy¬ miarach — 8 stanowil mniej niz 2% wagowych w koncowym produkcie. W tablicy 1 podano dane dla f.ranulek otrzymanych sposobem wedlug wynalazku oraz dane porównawcze.

Tablica 1 Dane z badan granulek z lotnego popiolu na zuzycie na skutek scierania Material badany Granulki sporzadzo¬ ne z nieprzesorto- wanego popiolu lot¬ nego Illinois 6 Granulki sporzadzo¬ ne z popiolu lotnego Illinois 6 sposoben wedlug wynalazku (przyklad I) Handlowy popióJ weglowy agregaty lekkie Fiasek, stopien roz¬ drobnienia 6—ic| mesh (norma USA} Kors, mulit, granul¬ ki o srednicy 3,175 mm handlowe, og¬ nioodporne Badanie przy¬ spieszonej scieralnosci w strumieniu powietrza, Straty na sku¬ tek scierania % wagowy w temperaturze otoczenia 96—100 —18 38—69 ponizej 1 Próby scie¬ ralnosci na goraco, straty na skutek scie¬ rania % wagowy w tempe¬ raturze 704^1038°C ,0 100 28—75 19—6,5 Przyklady II — X. Przyklady te prowadzono w celu wykazania zaleznosci gestosci granulek od zmian czasu utwardzania w temperaturze 1038°C, od zawartosci wegla w lotnym popiele i promoto¬ rów upakowania granulek. We wszystkich przy¬ padkach surowe granulki suszono w temperaturze 104°C co najmniej przez 2 godziny. Wmieszano do¬ datkowy popiól o stopniu rozdrobnienia — 200 mesh, ilosc wyrazono w procentach wagowych wmiesza¬ nej mieszanki.

Przyklady II, III i IV wykazuja, ze optymalna odpornosc na scieranie i optymalna gestosc gra¬ nulki osiaga sie po 13 godzinnym ogrzewaniu w temperaturze 1038°C, chociaz granulke w stanie nadajacym sie do stosowania otrzymuje sie juz po 1 godzinie w temperaturze 1038°C. 358 W przykladach V i VI granulki wykonano z lot¬ nego popiolu o stopniu rozdrobnienia — 200 mesh z dodatkiem 1% wagowego bentonitu w przelicze¬ niu na mieszanke. Zaobserwowano, ze bentonit po- fc 5 woduje zwiekszenie gestosci granulki w porówna¬ niu z przykladami II, III i IV. Co wiecej bentonit w sposób widoczny przyspiesza utwardzenie co wy¬ kazano w przykladzie V, w którym utwardzenie prowadzono tylko przez 0,5 godziny i produkt wy- io kazywal dobra odpornosc na scieranie, co stwier¬ dzono na podstawie 85% odzysku.

Przyklady VII i VIII pokazuja, ze przy iden¬ tycznym czasie utwardzania, granulki zawierajace 1% bentonitu maja wyzsze gestosci.

W przykladach IX i X przed granulowaniem po¬ piól o stopniu rozdrobnienia — 200 mesh spalano w temperaturze 760°C w celu wypalenia wegla.

W obu przykladach uzyskano granulki o znacznej gestosci. Z popiolu wolnego od wegla, bez dodat- ków, otrzymuje sie bardziej scisle granulki niz w wypadku preparowania granulek z popiolu lot¬ nego zawierajacego wegiel (porównaj gestosc z przykladu IX z przykladami II, III, IV lub VII.

Wyniki prób i dane dot. przykladów II—X zesta- wiono w tablicy 2.

Przyklady XI—XV. Przyklady te przeprowa¬ dzono w celu okreslenia wytrzymalosci granulek w zaleznosci od zmian w suszeniu i wstepnym spie¬ kaniu surowych granulek w trakcie obróbki ciepl- nej. Stosowano popiól lotny ze spalenia wegla Illinois nr 6. Wyniki zestawiono w tablicy 3. Na¬ lezy podkreslic, ze granulki wedlug przykladu XI, w którym poddano je najdluzszemu okresowi ogrzewania wliczajac w to suszenie, wykazywaly najlepsza odpornosc na scieranie.

Takze w przykladach XII i XIII wykazano wy¬ soka odpornosc na scieranie potwierdzajaca fakt, ze granulki byly dostatecznie wysuszone i ogrzane.

W przykladzie XIV dostarczono niewystarczajaca ilosc ciepla, co wplynelo na niska odpornosc na scieranie. Oznacza to, ze wazne przeobrazenia za¬ chodzace w granulce t.zn. redukcja jednostek k;ys- talicznych i konwersja tlenków zelaza do -FeiOs nie zaszla calkowicie. Przyklad XV wskazuje na to, ze zanim podda sie granulke dzialaniu tempe- . ratur celem wstepnego spiekania, niezbedny jest okres suszenia dla usuniecia co najmniej wody nie- zwiazanej.

Granulki w przykladzie XV poddane takiej ob¬ róbce wykazywaly tylko marginesowa odpornosc na scieranie i uwaza sie, ze taka uboga jakosc jest wynikiem zbyt naglego wydalania wody w mo¬ mencie, gdy granulka zetknie sie z wysoka tempe¬ ratura wstepnego spiekania. 5g Przyklad XVI. W przykladzie tym surowe grcnulki wysuszono i poddano obróbce cieplnej w piecu o powierzchni 929,03 cm2. 15,24 cm glebokie zloze granulek ogrzewano za pomoca przeplywa¬ jacego w dól gazu goracego utrzymujac tempera- 60 ture ponizej 121°C, az do usuniecia calej wilgoci, co stwierdzono za pomoca termopary umieszczonej powyzej i w zlozu. Nastepnie temperature zwiek¬ szano powoli do wartosci miedzy 538—871°C po¬ zwalajac na wstepne spiekanie i powolne spalanie* 65 sie wegla (7,2%) tak, zeby reakcje egzotermiczne11 164 358 Tablica 2 Gestosci granulek odpornych na scieranie z popiolu lotnego 12 Przyklad Nr II III IV V VI VII VIII IX X Zawartosc wegla w po¬ piele lotnym % wagowy 6,94 6,94 6;94 6,94 6,94 6,94 6;94 0,1 0,1 Dodatki brak brak brak 1% bentonit 1% bentonit brak 1% bentonit posypywano po¬ piolem posypywano po¬ piolem z dodat¬ kiem 1° o bento¬ nit Czas utwardza¬ nia w tem¬ peraturze 1038°C 0,5 1,0 13 0,5 13 13 13 13 13 Wyniki w % wagowych odzysk *) 71,3 78,3 90,7 85,0 79,0 97,0 81,7 72,5 76,7 Gestosc granulek g/cm3 nasypowa 1,02 0,98 1,06 1,55 1,40 1,49 1,32 1,33 1,51 czastki (woda) 1,89 1,88 2,01 2,62 2,55 2,56 2,87 3,0 2,84 | *) Badanie przyspieszonego scierania w strumie¬ niu powietrza odzyskanych granulek. byly niedostrzegalne. Nastepnie temperature pod¬ niesiono do maksymum 1010°C. Caly cykl ogrze¬ wania wymagal 28 minut czasu. Granulki byly przez caly czas czerwone dzieki zdolnosci do kon¬ wersji zelaza w Fe.Ch (pierwotny popiól lotny za¬ wieral 14,8% wagowych Fe).

W rezultacie granulki — 4 do + 6 mialy wy¬ trzymalosc na zgniatanie 21,093 kGr/cm2 a podczas badania na scieranie przyspieszone w strumieniu powietrza odzysk wynosil 91%. Gdy granulek nie poddawano suszeniu w celu usuniecia niezwiazanej wilgoci i podnoszono szybko temperature do 538°C a potem powoli ogrzewano, czas calkowitego ogrze¬ wania do maksymum 1038°C wynosil 21 minut, górne warstwy granulek byly nadtopione i wyka¬ zywaly duze wzdecia. Co wiecej wewnetrzne warstwy granulek byly czarne, co wskazywalo na to, ze Fe?Ch nie ulegl konwersji w FeO.

Tablica 3 Wplyw czasu ogrzewania na wytrzymalosc granulek 40 45 50 Przyklad nr XI XII XIII XIV XV Czas su¬ szenia w tempera¬ turze 100°C godziny 16 4 1 1 0 Czas w empera- turze 538— 1066°C godziny 4,5 3,0 3,0 0,75 ,0 Czas w tempera¬ turze 1066°C godziny 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Próba przyspie- i szonej scieralnosci w strumie¬ niu powiet¬ rza (% odzysku) 87,4 84,4 83;5 32,7 73,1 55

Claims (6)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania granulek z popiolu lot¬ nego, w którym sproszkowany material zwilza sie v oda w'Tosci dostatecznej do utworzenia granulek i bebnuje opylajac granulki w trakcie bebnowania w celu zapobiezenia aglomeracji, znamienny tym, ze lotny popiól sortuje sie dla otrzymania frakcji o wielkosci czastek ponizej 200 mesh, wydzielona frakcje ewentualnie z dodatkiem srodka poslizgo¬ wego i/lub srodka zwiekszajacego temperature mieknienia popiolu zwilza sie woda w ilosci dosta¬ tecznej do utworzenia surowych granulek, surowe granulki sortuje sie i przesortowane granulki beb¬ nuje cie ubijajac, w nich czastki, az do wycisniecia nadmiaru wody, opylajac w trakcie bebnowania prze¬ sortowanym lotnym popiolem o powyzszej frakcji dla zaabsorbowania nadmiaru wody i zapobiezenia aglomeracji, ubite granulki suszy sie dla usuniecia z nich wolnej wody i ogrzewa w warunkach nie- spiekania w temperaturze od okolo 538°C do tem¬ peratury wynoszacej 70—90% absolutnej tempera¬ tury mieknienia, az tlenki zelaza ulegna przeksztal¬ ceniu do a-Fe203 w postaci hematytowej zas we¬ giel ulegnie wypaleniu do wielkosci pozostalosci nie wiekszej niz 3—5%, po czym spieka sie tak trak¬ towane, wysuszone granulki w temperaturze wy¬ noszacej 70—G0% absolutnej temperatury mieknie¬ nia popiolu.

2. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze stosuje sie 95% lotnego popiolu o wielkosci poni¬ zej 325 mesh.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze granulki wytwarza sie z lotnego popiolu zawiera¬ jacego srodek poslizgowy.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze jako srodek poslizgowy sto::uje sie bentonit, kaoli- nit, krzemian sodowy, polimer karboksywinylowy, zwiazek typu kauczuk lub fosforan glinowo-sodo- wy.104 358 13 14

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze

6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze HTnulki wytwarza sie z lotnego popiolu zawiera- jako srodek zwiekszajacy temperature mieknienia jacego go 10% srcJka zwiekszajacego temperature lo'nego popiolu stosuje sie tlenek glinu lub krze- mieknisria lo na;*o popiolu. mionke.