Przedmiotem wynalazku jeat sposób odwadniania koncentratów wegla.Wydobywanie, przetwarzanief oczyszczanie itp. naturalnie wystepujacych mineralów zwykle obejmuje jedna lub wiecej operacji przetwarzania lub obróbki, w których drobne czastki interesujacego mineralu aa zawieszane lub dyapergowane w ciaglym osrodku wodnym i w których w razie potrzeby wydziela aie czastki tego mineralu z wodnego osrodka* Czesto w takich ope¬ racjach pozadane jest równiez zmniejszenie zawartosci reaztkowej wilgoci w tak odzyskanym materiale mineralnym do tak niakiej wartosci jak to Jeat praktycznie mozliwe, W zakladach przetwórstwa wegla, wydobyty wegiel miele sie i przemywa w celu usuniecia z niego siarki i skaly plonnej. W obiegu mialu weglowego takich urzadzen odzyskuje sie drobny wegiel o wiel¬ kosci na przyklad 9,5x0,6 mm, mniejszej niz 0,6 mm i/lub mniejszej niz 0,15 mm i odwadnia sie stosujac rózne urzadzenia filtracyjne i/lub suszace. Czesto stosuje sie prózniowe aparaty filtracyjne do odwadniania wegla o wielkosci czastek 28x0 mesh w takich urzadzeniach do przetwarzania wegla. Takie aparaty moga tylko zmniejszyó zawartosc wilgoci w placku filtra¬ cyjnym mialu weglowego do poziomu 25-30£ wagowych w stosunku do calkowitej zawartosci wil¬ goci w placku filtracyjnym wegla. Odwadniarki odsrodkowe róznych typów równiez stosuje sie w obiegach mialu weglowego urzadzen przetwórczych wegla do odwadniania wegla w zakresie wielkosci do i wlacznie z 9,5 mm x 0,6 mm /3/8* x 28 mesh/. Takie odwadniarki sa zwykle stosowane w polaczeniu z sitami odwadniajacymi umieszczonymi bezposrednio od strony przeciw- pradowej odwadniarek w operacjach odwadniania. Najnizsza zawartosc wilgoci, która mozna uzyskac za pomooa takich odwadniarek jest praktycznie zalezna od róznych czynników, wlacznie z wielkoscia czastek wegla poddawanego odwadnianiu. Na ogól takie odwadniarki odsrodkowe moga odwadniac wegiel o wielkosci czastek mniejszej niz 0,15 mm /100 x 0 mesh/ do poziomu wilgotnosci 20-24* wagowych w stosunku do calkowitej wagi, wegiel o wielkosci czastek mniej¬ szej niz 0,6 mm /28 z 0 mesh/ do poziomu wilgotnosci 8-10& wagowych w stosunku do calkowitej wegi i wegiel o wielkosci czastek od 9,5 mm x 0,6 mm /ya" x 28 mesh/ do poziomu wilgotnosci 6-8& wagowych •? stosunku do calkowitej wagi.2 143 740 Wiadomo, ie mo&na stosowac rófcne srodki chemiczne, na przyklad srodki powierzchniowoczynne w w polaczeniu z wymienionymi powyzej urzadzeniami odwadniajacymi, które na przyklad dodaje sie do zawiesiny wegla przed filtracja lub stosuje sie do wilgotnego zlote czastek wegla po prze¬ sianiu i przed wprowadzeniem do odwadniarki odsrodkowej, aby pomóc lub umoiliwic osiagniecie zmniejszonej zawartosci wilgotnosci resztkowej w takich urzadzeniach owadniajacych. Glówna grupe srodków powierzchniowo czynnych stosowanych jako srodki odwadniajace stanowia aulfobursz- tyniany Opisane w ksiazce "7ine Goal Processing", Surendra K.Mishra i Richard R.Kllmpel, Noyes Publications, USA, str* 253-254? Srodki te charakteryzuje jednak nadmierne pienienie w proce¬ sie, nadmierna sklonnosc do gromadzenia sie w wodzie obiegowej, pociagajaca za aoba potrzebe stosowania dodatkowej obróbki i/lub urzadzen do usuwania srodków powierzchniowo czynnych, niezgodnosc z innymi typami dodatków takich jak flokulanty, pomocnicze materialy filtracyjna i inne, które sa zwykle stosowane w operacjach przetwarzania i odzyskiwania wegla* W swietle powyzszych Informacji pozadane jest opracowanie ulepszonego sposobu odwadniania koncentratów wegla pozbawionego podanych powyzej problemów wystepujacych w innych znanych procesach* Nieoczekiwanie stwierdzono, ze niektóre niejonowe srodki powierzchniowo czynne oparte na kopolimerach blokowych tlenku etylenu i tlenku butylenu, o stosunkowo niskiej masie czastecz¬ kowej i wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym z jest liczba calkowita od 2 do 10, y jest liczba calkowita od 1 do 10 i R oznacza liniowa lub rozgaleziona grupe alifatyczna za¬ wierajaca 1 do 14 atomów wegla, sa szczególnie skuteczne jako niskopieniace pomocnicze srodki odwadniajace do koncentratów wegla* Sposób wedlug wynalazku odwadniania koncentratów wegla polega na obróbce zawiesiny lub dyspersji drobnych czastek wegla na przyklad przesianiu i wysuszeniu lub filtracji w celu usuniecia zasadniczej porcji ciaglego wodnego osrodka w obecnosci niejonowego srodka powierz¬ chniowo czynnego o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym x,y i R maja wyzej podane znaczenie jako pomocniczego srodka odwadniajacego.Sposób wedlug wynalazku jest szczególnie korzystny, poniewaz zastosowane srodki powierz¬ chniowo czynne o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, oprócz wlasnosci niskopieniacych wykazuja równiez zasadniczo zmniejszona zdolnosó tworzenia lub gromadzenia sie w wodzie obiegowej. Takie srodki powierzchniowo czynne sa szczególnie dogodne do stosowania w urzadze¬ niach przetwórczych wegla, które nie sa zaopatrzone w mozliwosci obróbki wody obiegowej w, celu usuwania z niej nadmiaru srodka powierzchniowo czynnego* Korzystnie stosuje sie srodek powierzchniowo czynny o wartosci równowagi hydrofilowo- lipofilowej /ELB/ w granicach od 2 do 8* W tych przypadkach, gdy grupa R w zwiazku o wzorce ogólnym przedstawionym na rysunku zawiera i do 5 atomów wegla, korzystne jest aby liczba calkowita y wynosila 2 do 5. Alternatywnie, gdy R zawiera fi do 16 atomów wegla, korzystne jest aby y bylo liczba calkowita 1 do 6 a i bylo liczba calkowita 5 do 10.Stosowanie takiego srodka powierzchniowo czynnego ma te zalete, ze jego niskie pienienie sie wystarcza do zmniejszenia lub wyeliminowania problemów kawitacji pompy i tworzenia sie piany, które moga wystapic, gdy w procesie stosuje sie srodek powierzchniowo czynny majacy wieksza sklonnosó do pienienia* Ponadto te srodki powierzchniowo czynne sa szczególnie skuteczne w okresleniu ich sprawnosci odwadniania i sa korzystne ze wzgledu na zmniejszona sklonnosc do gromadzenia sie w wodnych strumieniach obiegowych instalacji* Oprócz tego niejonowy charakter srodków powierzchniowo czynnych jest takze praktyczna zaleta, poniewaz te srodki nie koliduja, to jest nie sa niezgodne z anionowymi lub kationowymi srodkami ta¬ kimi Jak flokulanty, pomocnicze srodki filtracyjne i inne, które moga byc równiez stopowane w tym samym etapie ogólnego procesu odzyskiwania wegla*143 740 3 W praktyce wskazany srodek powierzchniowo czynny mozna wprowadzac do koncentratu wegla w dowolny pozadany lub dogodny w tych warunkach sposóbt w takim czasief aby srodek powierz-* chniowo czynny pozostawal w kontakcie z rozdrobnionym materialem podczas co najmniej czesci obróbki odwadniajacej* Sak wiec na przyklad srodek powierzchniowo czynny mozna dodawac do wodnej zawiesiny lub dyspersji wegla przed jej odwadnianiem* Rzeczywiscie taki sposób stoso¬ wania jest korzystny w przypadku, gdy odwadnia sie ekstremalnie male czastki* na przyklad mniejsze niz 0,6 mm stosujac prózniowe aparaty filtracyjne* Alternatywnie rozcienczony wodny roztwór tego srodka powierzchniowo czynnego* na przyklad zawierajacy 2 do 5 procent wagowych srodka powierzchniowo czynnego w stosunku do calkowitej w gi mozna wprowadzac oddzielnie* na przyklad opryskujac wilgotne zloze czastek wegla w trak* cle operacji odwadniania* Ta technika jest korzystna w tych przypadkach* gdy urzadzenia od¬ wadniajace zawiera sito odwadniajace* za którym znajduje sie odwadniarkw odsrodkowa* W ta¬ kich przypadkach korzystne jest opryskiwanie wodnym roztworem wskazanego srodka powierzchniowo czynnego wilgotnego zloza czasteczek w poblizu wylotowego konca sita odwadniajacego apaietu i przed odwadniarka odsrodkowa.Ilosc srodka powierzchniowo czynnego stosowana w procesie wedlug wynalazku nie jest szczegól¬ nie krytyczna dopóki skutecznie ulatwia lub zwieksza odwodnienie koncentratu wegla. Srodek powierzchniowo czynny* stosuje sie w ilosci wystarczajacej aby obnizenie poziomu wilgotnosci w stosunku do poziomu wilgotnosci uzyskanego w takiej samej operacji odwadniania bez uzycia niejonowego srodka powierzchniowo czynnego* mozna bylo zmierzyc. W praktyce rzeczywista wiel¬ kosc odwodnienia w danym przypadku bedzie zalezna od róznych czynników takich jak na przyklad wlasciwosci powierzchni i wielkosc czastek wegla poddawanego przetwarzaniu, stosowane urza¬ dzenie odwadniajace, warunki i szybkosc dzialania instalacji i podobne* Na przyklad odwadnia¬ nie koncentratu wegla o ekstremalnie drobnych czastkach, na przyklad mniejezych niz 0,6 mm bez uzycia srodka powierzchniowo czynnego konczy sie zwykle na wilgotnym zlozu mineralu zawie¬ rajacym co najmniej 8, a czesto co najmniej 20£ wagowych wody w stosunku do calkowitej wagi, w naleznosci od stosowanego typu urzadzenia odwadniajacego. W takiej operacji odwadniania bardzo drobnych czastek zwykle korzystne jest stosowanie srodka powierzchniowo czynnego w ilosci wystarczajacej do zmniejszenia koncowej wilgotnosci zloza o co najmniej 2, korzystnie 3, a szczególnie korzystnie a% wagowe w stosunku do calkowitej wagi. 2 drugiej strony odwadniania koncentratów wegla w zakresie wielkosci czastek 9,5 mm x 0,6 mm poprzez przesianie i odwadnianie odsrodkowe bez uzycia srodka powierzchniowo czynnego pozwala uzyskac zawartosc resztkowej wilgotnosci co najmniej 6£ wagowych w stosunku do calkowitej wagi. W tej ostatniej operacji odwadniania zwykle korzystne jest stosowanie zwiazku powierz¬ chniowo czynnego o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku w ilosci wystarczajacej do obni¬ zenia poziomu wilgotnosci koncowego zloza mineralu o co najmniej 1, korzystnie co najmniej 2% wagowe wody w stosunku do calkowitej wagi.Na ogól stosowanie wskazanych srodków powierzchniowo czynnych w ilosci od 23 do 1500 czesci wagowych na milion czesci wagowych substancji mineralnych jest wystarczajace do osiagniecia zadanych wyników odwadniania* W operacji odwadniania, w których stosuje sie prózniowe aparaty filtracyjne zwykle korzystne jest stosowanie srodka powierzchniowo czynnego w ilosci od 200 do 1500 czesci wagowych na milion czesci wagowych substancji mineralnych* Gdy stosuje sie odwadni&rke odsrodkowa, korzystnie stosuje sie srodek powierzchniowo czynny w ilosci od 25 do 1000 czesci wagowych na milion czesci wagowych substancji mineralnych.Ogromna korzyscia wynikajaca ze stosowania srodków powierzchniowo czynnych o wzorze ogól¬ nym przedstawionym na rysunku jest fakt, ze sa one niskopleniace. Praktycznie to niskie pie¬ nienie mozna oznaczyc przez rozpuszczenie 0,1£ obj. aktywnego srodka powierzchniowo czynnego w 250 ml wody w temperaturze otoczenia, na przyklad 23°C, mieszanie uzyskanego roztworu z mala szybkoscia w mieszarce do spienienia, bezposrednio po tym wylanie spienionego roztworu do 500 ml wyskalowanego cylindra o srednicy wewnetrznej 4,5 cm i zmierzenie wysokosci utwo¬ rzonej plany* Zmierzone w podany powyzej sposób niejonowe srodki powierzchniowo czynne stosowane w sposobie wedlug wynalazku wykazuja poczatkowa wysokosc piany mniejsza, niz 10 cm, korzystnie mniojsza niz 5 cm.4 143 740 » Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladach wykonania, w których wszystkie czesci i procenty sa wagowet jezeli nie podano inaczej.Przyklady I, II i III* Próbke placka filtracyjnego wegla otrzymana z obiegu nlalu weglowego o wielkosci czastek mniejszej niz 0,6 mm w przemyslowej instalacji przetwórstwa wegla podzie¬ lono na 200 g próbki i kazda próbke zmieszano z 450 ml wody otrzymujac 31S zawiesine substan¬ cji stalej. Kazda zawiesine mieszano do otrzymania jednorodnej mieszaniny 1 dodano srodek powierzchniowo czynny w postaci 1 % roztworu wodnego w ilosci podanej w Tablicy I.Sito filtracyjne o oczkach 0,42 x 0,25 am /40 x 60 mesh/ z siatki drucianej o znanej masie sanuszono nastepnie w kazdej zawiesinie i stosowano zasysanie przez sito okolo 61 Pa rteci.Po uplywie 18 sekund sito wyjeto z zawiesiny i auszono na powietrzu przez 3 minuty. Nastepnie sito zawierajace placek filtracyjny zwazono /i odjeto wage samego sita filtracyjnego otrzymu¬ jac wage na mokro/ i wysuszono w piecu przez noc w temperaturze 65,5°C. Po ochlodzeniu sito zawierajace placek filtracyjny zwazono ponownie /i odjeto znowu wage samego, sita filtracyjnego otrzymujac wage na sucho/ i w nastepujacy sposób obliczono procentowa zawartosc wilgoci po filtracji 1 przed wysuszeniem: ot «-m*^i waga na mokro - waga na sucho % wu-soci =" .,,,„., x 100fc waga na mokro Stosowany w Przykladzie I srodek powierzchniowo czynny A stanowi kopolimer blokowy tlenku etylenu /£0/ i tlenku butylenu /BO/ zakonozony grupami alkoholu tridecylowego, zawierajacy srednio 7,$ jednostek EO i srednio 1,8 jednostek BO w ozasteczce. stosowany w Przykladzie II srodek powierzchniowo czynny B stanowi kopolimer blokowy EO i BO zakosczony grupami alkoholu tridecylowego zawierajacy srednio 7,5 jednostek £0 i 3*6 jednostek BO w czasteczce.Stosowany w Przykladzie III srodek powierzchniowo czynny C stanowi kopolimer blokowy EO i BO zakonczony grupami alkoholu etylowego zawierajacy srednio 3,2 jednostki BO i 9,0 jednostek BO w czasteczce.Wyniki przeprowadzonych prób zestawiono w Tablidy I. Dla porównania podatno wyniki prób przeprowadzonych w takich samych warunkach z zastosowaniem anionowego srodka powierzchniowo- czynnego, to jest bis-/2-etyloheksylo/sulfosukcynianu sodu, który jest szeroko rozpowszech¬ niony jako pomocniczy srodek odwadniajacy w przemysle przetwórstwa zelaza i miedzi. Wyniki osiagniete przy zastosowaniu srodków powierzchniowo czynnych A, B i C sa porównywalne z wyni¬ kami uzyskanymi przy uzyciu bia-/2-etyloheksylo/sulfosukcyniaiiu sodu.Tablica I Przy¬ klad i I II srodek po¬ wierzchniowo czynny 2 A A A A B B B B B Nr serii 3 pusta* 1.2 1.3 pus tax 2.1 2.2 2.3 2.4 otezenie srodka pow. czynnego ppu 4 0 250 500 1000 0 250 500 1000 1500 % wilgoci pozosta¬ lej /% wagowy/ 5 27,5 24,6 23,4 21,5 24,7 23,2 21,7 22,7 21,4 Róznica w % wilgoci w stos.do próby puatej /£ wagowy/ b -2»9 -4,1 -6,0 -1,5 -3,0 -2,0 1 -3,3 1143 740 * Tablica I c.d. 1 1 III Próba porów naw- cza 2 C G C c c bia-/2-etylo- heksylo/sulloj sukcynian sodu bia-/2-etylo- heksylo/sulfon sukcynian aodu 3 pusta1 3.1 3.2 3.3 3.4 puataz CX.1X j CX.2X CX.3Z CX.4X 4 0 250 500 1000 1500 0 250 500 1000 1500 5 24,1 21,7 21,1 20,6 19,6 25,0 23,6 23,2 22,9 I 21,4 6 -2,4 -3,0 -3,5 -4,2 I -1,4 -1,8 -2,1 -3,6 x Przyklad nie ilustruje sposobu wedlug wynalazku Przyklady IV, V i VI. W tych Przykladach oznaczono wzgledna sklonnosc do pienienia w temperaturze otoczenia dla srodków powierzchniowo czynnych A, B i C opisanych w przykla¬ dach I-III i dla bis-/2-etyloheksylo/sulfosukcynianu sodu* Próby przeprowadzono w sposób opisany w czesci ogólnej opisu. Uzyskane wyniki przedstawiono w Tablicy II, Ponadto w Tablicy tej podano równiez sklonnosc do pienienia w nizszej temperaturze, przykladowo w temperaturze 6°C. Dla tych ostatnich wyników stosowano taka sama procedure jak dla powyzszych, z tym ze próbe prowadzono w temperaturze 6°C zamiast w 23°C.Tablica II Przyklad nr IV V VI Próba porów¬ nawezax srodek powierzchniowo czynny A B C bis-/2-etylohekeylo/- sulfosukcynian aodu Wysokosc piany w cm w 235C 4,5 1,0 1,0 35,0 Wysokosc piany w cm w 6°C 27,0 1,0 1.0 33 przyklad nie ilustruje wynalazkuw 143 740 Przyklady Tli i VIII. V tych przykladach stosowano srodki powierzchniowo czynne A i B opisane w Przykladach I 1 II w róznych ilosciach w obazarach oceny w instalacji przetwórczej wegla* V tych ocenach srodki powierzchniowo czynne stosowano jako rozcienczone wodne roztwory, opryskujac takimi roztworami wilgotne zlote czastek wegla w poblizu wylotowego konca sita odwadniajacego tui przed wejscie* do odwadniarkl odsrodkowej* Próbki odwodnionego wegla opuszczajace odwadnlarke odsrodkowa zebrano 1 oznaczono poziom wilgotnosci tych próbek w sposób opisany w Przykladach I-III.W Przykladzie VII czastki wegla byly mniejsze nii 0.15 mm w zakresie wielkosci 100 x 0 mesh, M Przykladzie VIII czastki wegla byly w zakresie wielkosci 9,5 on x 0,6 md /3/8* z 28 mesh/* Wyniki oceny przedstawiono w Tablicy III* Tablica III Przyklad lvii11 VIII™ 1 i i Kr serii pusta2 7,1 7,2 7.3 pusta1 8,1 8.2 8.3 8,4 ¦ iii srodek powierzchniowo czynny Typ stezenie kg/2000 kg wegla 0 B 0,3 B 0,6 B 0f8 A 0 A 0t02 A 0,04 A 0,11 A 0,19 I zawartosc wilgoci /% wagowy/ 22,6 19,4 17,3 16,4 6,9 6p5 5,7 | 5,1 I 4,2 Zmniejszenie wilgot¬ nosci /% wagowy/ i ~3f2 -5,3 -6,2 —. -0,4 -1,2 -1,8 -2,7 x Przyklad nie ilustruje wynalazku xx 100 x 0 mesh wegiel xxx wegiel 3/8* x 28 mesh Przyklad IX. Ilosc 5% roztworu srodka powierzchniowo czynnego konieczna do osiagniecia dawki podanej ponizej zmieszano ze 100 ml 67% zawiesiny tlenku glinu o pH 13,6, Nastepnie zawiesine wyl'*no do 10 csi lejka Buchnera z wkladka z papieru Whitraana nr 4, który polaczono z 250 ml kolba ssawkowa aparatu filtracyjnego. Do filtra stosowano próznie 68 Pa Hg przez 30 sekund* Oznaczono zawartosc wilgoci w placku filtracyjnym w sposób opisany w Przykladach I-III. Wyniki prób przedstawiono w Tablicy IV.Powyzszy sposób powtórzono stosujac bie-/2~etyloheksylo/eulfosukcynian sodu dla porównania.Po dodaniu niejonowego srodka powierzchniowo czynnego do zawiesiny tlenku glinu o pH 13,6, zawiesina zzelcwala i woda w niej pozostala.143 740 Tablica IV I Przyklad I UL li Jrodek powierz¬ chniowo czynny B B B B B Nr serii pustax 9*1 9.2 ^•3 9.4 Stez.srodka pow- czynnego /ppt/ 0 0.8 1.6 3.2 6.4 # wilgoci pozos¬ talej /% wugowy/ 13,9 10,3 10,7 9.7 9*4 Róznica w £ wilgoci w 3tos. do próby pustej Ifc wagowy/ -3.9 -3.2 -4,2 -4,5 | Przyklad nie ilustruje wynalazku xx ppt m funty na tone /kg/2000 kg/ stalego tlenku glinu Obecny wynalazek opisano i zilustrowano w odniesieniu do szczególnych przykladów* Jednakze podane przyklady nie ograniczaja zakresu wynalazku* Zastrzezenia patentowe 1* Sposób odwadniania koncentratów wegla, w którym wodna zawiesine lub dyspersja drobnych czastek wegla poddaje sie obróbce w celu usuniecia zasadniczej czesci ciaglej fazy osrodka wodnego, w obecnosci grodków powierzchniowo czynnych, znamienny t y *% 7^ jfil/^ r°- nocniczy srodek odwadniajacy stosuje sie niejonowy srodek powierzchniowo czynny o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym x jest liczba calkowita od 2 do 10, y jest liczba calkowita od 1 do 10 i R oznacza liniowa lub rozgaleziona grupe alifatyczna zawierajaca 1 do 16 atomów wegla. 2. Sposób wedlug zaotrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie niejonowy srodek powierzchniowo czynny o wartosci IILB w zakresie od 2 do 8 wlacznie. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie niejonowy srodek powierzchniowo czynny o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym y jest licsba calkowita 1 do 6, x jest liczba calkowita 5 do 10 i R zawiera 0 do 16 atomów wegla. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie niejonowy srodek powierzchniowo czynny o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym x oznacza liczbe calkowita 2 do 5. y oznacza liczbj calkowita 5 do 10 i R zawiera 1 do b atomów wegla.CH- CH2 I R0- (CH2-CH2-0)x - (CH2-CHz-0)y-H PL PL