Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania wegla tworzacego zawiesine w srodowisku wodnym.Wegiel wystepuje w tej zawiesinie w postaci bardzo malych czastek, to znaczy czastek o wymiarach zblizonych do czas¬ tek koloidalnych oraz w postaci czastek koloidalnych.W ostatnich latach wraz ze wzrostem zainteresowania ochrona zasobów naturalnych bardzo waznym problemem stalo sie oddzielenie surowców od róznych substancji i zawracanie obu rozdzielonych materialów do ponownego uzycia. Tego rodzaju problem wystepuje w waznej obecnie technice transportu wegla w srodowisku wodnym, przezna¬ czonego na opal lub do przerobu. Wegiel musi byc wy¬ dzielony ze srodowiska wodnego.Podstawowe zasady postepowania polegaja na stosowaniu .gnanych technologii. Jednak po takim rozdziale w srodowisku wodnym pozostaja zazwyczaj bardzo male czastki wegla o wielkosci koloidalnej lub zblizonej i oddzielenie tych czastek wegla tworzacych zawiesine nastrecza wiele trud¬ nosci.Nalezy przy tym rozróznic dwa problemy tj. klarowania i oczyszczenia srodowiska wodnego, które po tym zabiegu nadaje sie do powtórnego uzycia, przy czym wystepuje problem usuwania substancji rozpuszczonych w srodowisku wodnym. Zazwyczaj w tym celu stosuje sie krystalizacje i wytracanie. Operacja ta obejmuje nastepujace etapy: przesycenie przez schlodzenie, przesycenie przez odparo¬ wanie rozpuszczalnika, przesycenie przez adiabatyczne odparowania i wysalanie przez wysycenie substancja bardziej rozpuszczalna, która po dodaniu do rozpuszczal- 10 15 20 25 mka zmniejsza rozpuszczalnosc i powoduje stracenie sub¬ stancji wyodrebnianej z roztworu.Technologia stosowana w tych procesach jest zupelnie rózna od technologii potrzebnej w procesie aglomeracji i flokulacji subtelnie rozdrobnione) w cieczy substancji stalej. Sposób wedlug wynalazku dotyczy tego wlasnie problemu.Do aglomeraqi i flokulacji subtelnie rozdrobnionej substancji stalej tworzacej zawiesine stosowano dotych¬ czas do wstepnej aglomeracji wapno, a nastepnie w celu calkowitego zakonczenia procesu wprowadzano rozpuszczal¬ ny w wodzie, organiczny, polimeryczny srodek flokulu- jacy. Rozdrobniony wegiel jest materialem szczególnie trudnym do oddzieleni?, a ilosc wapna i organicznego, po- limerycznego srodka flokulujacego potrzebna do usuniecia rozdrobnionego wegla powoduje, ze proces ten jest dosc kosztowny, o ile w ogóle jest mozliwy do przeprowadzenia.W zwiazku z tym potrzebne jest opracowanie bardziej wydajnego sposobu aglomerowania, który przebiegalby z wieksza wydajnoscia w zakresie calego procesu aglomeracji i/lub flokulacji.Sposób wedlug wynalazku odzyskiwania wegla tworza¬ cego zawiesine w srodowisku wodnym, do którego nie dodano uprzednio anionowego polimeru do usuwania wegla towrzacego zawiesine, polega na tym, ze do zawiesiny dodaje sie sól zelazawa w ilosci wystarczajacej do aglome¬ rowania czastek wegla tworzacych zawiesine. Sól zelazawa stanowi korzystnie chlorek zelazawy lub siarczan zelazawy.W wiekszosci przypadków uzycie tych soli moze byc wystarczajace, ale jeszecze lepszy przebieg procesu uzyskuje 111 493111 493 sie wprowadzajac do wodnego srodowiska rozpuszczalny w wodzie, organiczny polimeryczny srodek flokulujacy.Poniewaz sól zelazawa jest skuteczna jako srodek aglomeru¬ jacy normalnie nie potrzebna jest zmiana wartosci pH zawiesiny, ale etap flokulacji przebiega lepiej, jezeli pH osrodka wodnego doprowadzi sie przed flokulacje do wartos¬ ci okolo 7. Chlorek zelazawy najkorzystniej dodaje sie w postaci 30% roztworu wodnego.Dzialanie srodka aglomerujacego lub inaczej mówiac koagulujacego wstepnie polega na rozbiciu powstalej emulsji, a nastepnie na utworzeniu zwartych klaczków substancji i zlozonej z czastek, tworzacej w wodzie zawiesine koloidalna lub prawie koloidalna, przy czym w przypadku stosowania tego srodka zuzywa sie mniej organicznego polimerycznego srodka flókulujacego, który stanowi zazwyczaj anionowy polimer, taki jak polimer poliakryloamidowy, stosowany w celu przeprowadzenia wlasciwej flokulacji.Stwierdzono, ze sole zelazawe, a szczególnie chlorek zelazawy i siarczan zelazawy, sa znacznie lepsze od zna¬ nych srodków aglomerujacych, czyli wstepnie koaguluja- cych, takich jak chlorek zelazowy itp., które sa raczej nie¬ skuteczne jako aglomeranty czastek wegla. Dzialanie tych soli nie jest jednak jeszcze w pelni wyjasnione.W celu okreslenia skutecznosci chlorku zelazawego i siarczanu zelazawego, jako srodków aglomerujacych w procesie odzyskiwania wegla tworzacego zawiesine w srodowisku wodnym przeprowadzono serie badan.W badaniach tych postepowano w nastepujacy sposób.Okreslono stezenie anionowego polimeru potrzebne w e- tapie flokulacji, po czym zmieniano ilosc soli zelazawej w etapie wstepnej aglomeracji do minimum niezbednego do uzyskania klarownej cieczy nad osadem, a nastepnie doprowadzano stezenie soli zelazawej do stezenia umozli¬ wiajacego najmniejsze zuzycie anionowego polimeru.Procedura jest podobna do postepowania jakie nalezaloby przyjac w operacjach stosowanych w technice, poniewaz stezenie czastek w strumieniu zawiesiny wegla stale ulega zmianie.Wyniki badan przedstawiono w tablicy. 10 15 20 25 30 35 Próbke B stanowila próbka z odcieku uzyskiwanego z wirówek uzywanych do wydzielania rozdrobnionego wegla, w tym przypadku mialu weglowego, z zawiesiny stosowanej do transportu. Dwuetapowy uklad chlorek zelazawy-anionowy polimer dziala nawet przy tak niskiej wartosci pH jak 5, ale stwierdzono, ze zwiekszenie pH po etapie aglomeracji do wartosci 7 i do wyzszej doprowadza zuzycie polimeru do minimum.Jak wynika z danych zawartych w tablicy, 0,5 cm3 30% roztworu chlorku zelazawego na 500 cm3 roztworu zawiera¬ jacego 7,5% substancji stalych wymagalo zastosowania 0,02 g anionowego polimeru na 500 cm3 roztworu. Najlep¬ sze wyniki dawal takze w tym przypadku polimer poliakry¬ loamidowy, zarówno polimer znany pod nazwa handlowa Allied Colloids Percol 156 jak i polimer znany pod nazwa Calgon WT 2900.Próbke C stanowila próbka ze strumienia z plukania wegla o wysokiej zawartosci popiolu, zawierajaca 40% sub¬ stancji stalej. W tym przypadku zmiana wartosci pH nie. byla potrzebna, poniewaz wartosc pH wynosila 7,5.Uzycie 0,5 cm3 30% chlorku zelazawego na 500 cm3 roz¬ tworu o zawartosci substancji stalych 40%, wymagalo zastosowania 0,0075 g anionowego polimeru na 500 cm3 roztworu. Jako anionowy polimer uzyto Calgon WT 2900.Obie próbki D i E poddawano aglomeracji i flokulacji srodowiska wodnego zawierajacego gruboziarnisty wegiel, otrzymany z procesu plukania wegla.W przypadku próbki D stosowano chlorek zelazawy sposobem wedlug wynalazku, natomiast w przypadku próbki E stosowano jako srodek aglomerujacy siarczan zelazawy w postaci roztworu o gestosci 1,22. Jako anionowy polimer w drugim etapie, czyli flokulacji, stosowano w obu przypadkach Calgon WT 2900.Jak wykazuja wyniki badan tych próbek dla uzyskania takiego samego zuzycia anionowego polimeru w etapie flokulacji, tj. 0,0025 g na 500 cm3, nalezy uzyc o 50% wiecej" siarczanu zelazawego (0,75 cm3 na 500 cm3 roztworu) niz chlorku zelazawego (0,5 cm3 na 500 cm3 loztworu.y Tablica Próbka A B C D E Wartosc pH 7—7,5 1 5 — poczatkowe 7 — przy dodawaniu polimeru 7,5 8 8 FeQ2 (roztwór 30%) 3 ppm 0,5 cm3/500 cm3 roztworu (7% subst. stalych) 0,5 cm3/500 cm3 roztworu (40% subst. stalych) 0,5 cm3/500 cm3 roztworu (2,7% subst. stalych) 0,75 cm3/500cm3 roztworu (2,77% subst.st.) Roztwór FeS04 o gestosci 1,22 1 Anionowy polimer l 1—2 ppm 1 0,02 g/500 cm3 0,0075 g/500 cm3 0,0025 g/500 cm3 0,0025 g/500 cm3 Próbke A stanowila próbka ze strumienia koksowo-wod- nego wychodzacego z rozdzielacza w urzadzeniu do oddzie¬ lania koksu od wody. Jak przedstawiono w tablicy przy wartosci pH wynoszacej normalnie 7,7,5 optymalne ste¬ zenie chlorku zelazawego jako srodka aglomerujacego wynosila 3 czesci na milion, przy czym zuzycie anionowego polimeru stosowanego do flokulacji wynosilo 1—2 czesci na milion. Jako anionowy polimer uzyto znany srodek o nazwie handlowej Allied Colloids Percol 156, który stanowi polimer poliakryloamidowy.W obu przypadkach wartosc pH roztworu wynosila 8 i nie bylo potrzeby jego regulacji.Analiza zawiesmy rozdrobnionego wegla w srodowisku wodnym, jak na przyklad w próbkach D i E, wykazala*. to ze wiekszosc czastek w tej zawiesinie stanowia czastki o srednicy 50 u i mniejszej, przy duzym udziale procento¬ wym czastek o wymiarach w granicach 0,5 mikrona.Wegiel plukany stanowi paliwo o niskiej zawartosci siarki, którego sklad zmienia sie zasadniczo z godziny na. 65 godzine zaleznie od stopnia utlenienia pozostalosci weglo-111 493 5 wej. Te zmiany jakosci wegla powoduja widoczne zmiany ilosci srodka aglomerujacego i srodka flokulujacego, potrze¬ bnych do wydzielenia czastek wegla.W przypadku stosowania wapna jako srodka aglomeruja¬ cego zuzycie polimeru moze zmieniacsie w ciagu godziny od tak niskiej ilosci jak 5 czesci na milion (ppm) do tak wysokiej jak 20 ppm. Przy zastosowaniu zamiast wapna odpowiedniej stalej ilosci chlorku zelazawego, to jest 0,1—0,13 kg na 500 kg zawiesiny, zuzycie polimeru spadlo w tym przypadku do 1,5—8 ppm. Zawartosc substancji stalych w srodowisku wodnym wynosila do 5,2% Przeprowadzono takze serie badan srodowiska wodnego próbki B, w którym zawartosc substancji stalych wynosila okolo 7,8%, stosujac chlorek zelazowy, siarczan glinowy i glinian sodowy jako srodki aglomerujace.Wyjsciowa wartosc pH wynosila 5,5. W oddzielnych próbach do próbki o objetosci 1000 cm3 dodawano az do 1 g w przeliczeniu na postac bezwodna, kazdego z tych zwiazków i nie uzyskano w zadnym przypadku widocznego efektu. W kazdej próbie pH bylo nastepnie doprowadzane do wartosci 8 wodorotlenkiem sodowym, po czym doda¬ wano anionowy polimer i nie stwierdzono równiez flokula- cji.Kolejne operacje: wprowadzenie srodka do wstepnej koagulacji, czyli srodka aglomerujacego, nastepnie w dru¬ gim etapie, po ewentualnym doprowadzeniu pH do wy¬ maganej wartosci, dodanie srodka flokulujacego moze byc przeprowadzone w dowolnej typowej aparaturze do rozdzialu. Korzystnie, etap flokulacji i rozdzialu prowadzi sie w wirówce wprowadzajac rozpuszczalny w wodzie 6 anionowy poliakryloamid do strumienia zasilajacego wirówke. Scinanie prowadzone w wirówce upraszcza caly proces. 5 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób odzyskiwania wegla tworzacego zawiesine w srodowisku wodnym, bez dodatku anionowego polimeru do usuwania wegla tworzacego zawiesine, znamienny tym, io ze do zawiesiny dodaje sie sól zelazawa w ilosci potrzebnej do zaglomerowania czastek wegla tworzacych zawiesine. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako sól zelazawa stosuje sie chlorek zelazawy lub siarczan zelazawy. 15 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie dodatkowy etap flokulacji przy uzyciu rozpuszczalnego w wodzie, organicznego polimerycznego srodka flokuluja¬ cego, po etapie aglomeracji zawiesiny przeprowadzanej sola zelazawa. 20 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze pH srodowiska wodnego doprowadza sie do wartosci co najmniej 7 przed etapem flokulacji. 5. Sposób wedlug zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, ze jako sól zelazawa stosuje sie chlorek zelazawy. 25 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze chlorek zelazawy dodaje sie w postaci 30% roztworu wodnego. 7. Sposób wedlug zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, ze jako sól zelazawa stosuje sie siarczan zelazawy. 8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze siar- 39 czan zelazawy dodaje sie w postaci roztworu o gestosci 1,22. PL