186948. lajstromszámú szabadalom • Eljárás széniszapok hasznosítására szférikus agglomerizációval
2 186948 3 A találmány tárgya, eljárás vizes széniszapból kötőanyag alkalmazásával jó mechanikai és jó tüzeléstechnikai tulajdonságokkal rendelkező agglomerátum előállítására. Ismeretesek olyan eljárások, melyek segítségével a vizes széniszapok — melyek a környezetet nagymértékben szennyezik és tárolási nehézségeket is okoznak — további felhasználásra alkalmassá tehetők. A széniszapok hasznosításával általában, ezen belül konkrétan azok agglomerálásával számos szabadalmi leírásban találkoztunk. (US 4 234 320; DE 29 51; GB 2 024 250 A; DE 27 53 628; US 4 126 426; EB 874 315). Valamennyi említett eljárás első lépése a vizes széniszap összekeverése valamilyen ún. kötőanyaggal —ezek döntő többségükben cseppfolyós szénhidrogének. A keverés történhet mechanikai úton (pl. lapátos keverőkkel), ultrahanggal vagy nagy sebességkülönbségű folyadékfázisok összeáramoltatásával, azaz hidrodinamikai úton. A keverés eredményeként a szemcsék a vízben emulgeálódott olajjal összetapadnak és jól szűrhető agglomerátumot képeznek. Általában előnyösebbnek bizonyul, ha a keverést magasabb hőmérsékleten végzik. Egyes leírások (pl. US 4 234 320) az agglomerálást két lépcsőben tartják célszerűnek elvégezni. Az említett US 4 234 320 leírás szerint a szilárd anyag vizes szuszpenzióját turbulens keverés mellett elegyítik szénhidrogén kötőanyaggal, a képződő agglomerátumot elválasztják a víztől és a nem agglomérait szemcséktől, majd az agglomerátumot egy olyan vizet tartalmazó keverőbe viszik, amelynek hőmérséklete magasabb, mint a kötőanyag lágyuláspontja — ebben a keverőben további kötőanyagot adnak hozzá, majd az így kapott, az előzőnél jobb minőségű agglomerátumot mozgószitás szeparátorral elválasztják a forró víztől, amelyet visszavezetnek a ciklusba. Az US 4 126 426 szabadalom szerinti eljárás elsősorban abban különbözik az előbbi megoldástól, hogy az agglomerálás előtt a széniszapot szemcsenagyság szerint két frakcióra választják szét, a kisebb szemcseméretű (0,1 mm alatt) frakciót kötőanyaggal keverve agglomerálják, szeparálják, majd a nagyobb szemcsés — könnyebben kezelhető — frakciót víztelenítés után hozzáadjuk az agglomerátumhoz. Kötőanyagként itt is cseppfolyós szénhidrogéneket alkalmaznak. Az eljárás magasabb hőmérsékleten hatásosabb. Az RB 874 315 (belga) szabadalom értelmében az agglomerálást eredményező keverés hidrodinamikai úton történik; az áramló széniszapba keverik be a cseppfolyós szénhidrogént, a keveredés utáni agglomerálás és szeparálás szűrőcentrifugában történik. E szabadalmi leírás célszerűnek látja a szénhidrogénből — a széniszappal való keveredést megelőzően — vizes emulziót készíteni. Pontosan megadott keverési és viszkozitási adatok találhatók a GB 2 024 250 szabadalomban, amely szerint az agglomerálást flotáló szakasz előzi meg a szárazanyag koncentrálása céljából. Az eljárás nagy előnyének látszik a kis olajfelhasználás. A DE 27 53 628 eljárás szerint az agglomerálást olaj vizes emulziójával végzik, a szeparálás után a nem agglomerálódott meddővel az eljárást megismétlik. Nagy forráspontú olajat használnak, s a folyamat hatékonyságát felületaktív anyagok adagolásával fokozzák. A meddőtől és a víztől való elválasztás rázószitán történik, majd az agglomerátumot mosással tisztít ják meg a hozzátapadt meddőtől. A fentiekben idézett szabadalmak alapján az alkalmazott eljárások általánosítható jellemzői az alábbiak; 1. A vizes széniszapot cseppfolyós szénhidrogénnel, mint kötőanyaggal összekeverik, hogy a szemcsék szűrhető agglomerátumot képezzenek. A keverési eljárások változatosak: különböző mechanikai, hidrodinamikai és ultrahangos eljárásokat írtak le. 2. Az agglomerálás eredményesebb, ha a rendszer hőmérséklete magasabb. 3. Az alkalmazott szénhidrogének elsősorban kőolaj és szénlepárlási termékek legkülönbözőbb cseppfolyós frakciói. 4. A termeket szükség esetén mechanikai és/vagy termikus úton tovább szárítják. Ezeknek a megoldásoknak közös hátránya volt, hogy a keletkezett agglomerátum paszta konzisztenciájú volt cs így további kezelése nehézségekbe ütközött. Az ismert technológiák segítségével a hamutartalom egyetlen esetben sem volt 30%-nál nagyobb mértékben csökkenthető, kokszolható minőségű, agglomerátumot pedig egyáltalán nem lehetett előállítani. További hátrányként jelentkezett az is, hogy az agglomerátumtól 1 'lválasztott meddővel sok nehézolaj távozott, és így hasznos anyag ment veszendőbe. Az eddigi megoldásoknál a széniszap összekeverése az agglomeráló anyaggal és a keverék felmelegítése minden esetben két külön technológiai műveletet igényelt, ami az eljárás kivitelezésének időtartalmát és berendezés igényét is nagyon megnövelte. Munkánkban az a eél vezérelt bennünket, hogy az eddigi technológiák hiányosságait kiküszöböljük és jó fűtőértékű, kis hamutartalmú tüzelőanyagot állítsunk elő a lehető leggazdaságosabb úton. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha a kötőanyagként használt fűtő- illetve kátrányolajhoz kis mennyiségű (1—10%) szurkot adunk vagy nyerskátrinyt alkalmazunk, amely 50% szurkot is tartalmazhat, a termék szűrhetősége, mechanikai szilárdsága és a meddőtől való elválaszthatósága jelentősen megjavul. A nyert tennék hamutartalma legalább 50%-kal csökken és fűtőértéke ennek megfelelően növekszik. Kísérleteink eredményeként sikerült olyan eljárást k [dolgoznunk, amelynek során a keverést és a melegítést egy lépésben oldjuk meg. Technológiánk lényege, hogy a színiszapba — például tangenciálisan — bevezetett gőzzel a keverést és a felmelegítést egy lépésben valósítjuk meg. Kísérleteink a továbbiakban arra is irányultak, hogy a gazdaságtalan mechanikus keverést kiiktassuk a technológiából és így energiamegtakarítást érjünk el. Munkánk során azt is megállapítottuk, hogy a gőz hf tását nagymérték ben növeli, ha levegőt is juttatunk bele, mert így a keverési effektus növekszik. Előnyös megoldásnak találtuk azt is, ha a széniszaphoz szükség szerint felületaktív anyagot is adagoltunk. A célnak tapasztalataink szerint mind az ionos, mind a nemionos anyagok megfeleltek. További kísérleti tapasztalatok arra mutattak, hogy jó minőségű (kis meddőtartalmú) porszén, illetve a ter-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
