Использование жидких отходов нефтепереработки для обогащения высокозольного угольного шлама

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 622. 648. 24
С. А. Семенова, Ю.Ф. Патраков
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЖИДКИХ ОТХОДОВ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ВЫСОКОЗОЛЬНОГО УГОЛЬНОГО ШЛАМА
Современные способы добычи и первичной переработки углей (сортировка, обогащение) связаны с ростом количества мелких угольных фракций (отсевов, шламов), отличающихся повышенной влажностью и содержанием минеральных примесей. Увеличение мелочи в добываемом угле породило проблемы, связанные с отсутствием подходящего оборудования и технологий для обогащения, трудностями обезвоживания, сушки, транспортировки, хранения и складирования. Обзор существующих методов обогащения тонкодисперсных частиц показал эффективность масляной агломерации угольной мелочи [1−3].
Совместная переработка низкосортных углей с жидкими отходами нефтяной промышленности может позволить, во-первых, улучшить качество угольной продукции без увеличения потерь горной массы и, во-вторых, решить проблему утилизации отходов нефтепереработки. Получаемый таким образом углемасляный продукт может добавляться как к сортовому углю, так и использоваться в качестве органоводоугольных суспензий.
Качество углеобогащения в значительной степени определяется петрографическим составом угля. Из всех ингредиентов (витрен, кларен, дюрен, фю-зен) наибольшей дисперсностью вкраплений минеральных компонентов обладает дюрен [4]. Как правило, угли дюренового типа относятся к высокоминерализованным и, следовательно,
являются труднообогатимыми. бавок различных жидких проЦелью данного исследова- дуктов и отходов нефтеперера-
ния было испытать влияние до- ботки на флотируемость высо-
Таблица1
Технические характеристики исходного шлама
Вид анализа Наименование показателя Значе- ние пока- зателя
Технический Влага рабочая Wtг 17,0
анализ, % Влага аналитическая Wa 1,4
Выход летучих веществ У*1 25,2
Зольность А* 37,0
Теплота сгорания высшая, МДж/кг 37,70
ккал/кг 9010
низшая р1г, МДж/кг 17,20
ккал/кг 4110
Элементный Углерод С*11 87,1
состав, % Водород Н*1 4,6
Кислород О*1 6,0
Азот 2,0
Сера 0,3
Петрографиче- Витринит V: 37,8
ский состав, % Семивитринит Яу 27,8
ИнертинитI 34,4
Показатель отражения витринита Я0 1,37
Химический Я1О2 46,5
состав золы, % АЪОэ 16,0
РС2Оз 14,0
СаО 6,8
МяО 2. 0
Т1О2 0,4
МпО2 2,0
ЯОз 10,0
Р2О5 0,6
Таблица 2
Гранулометрический состав и зольность фракций исходного шлама
Класс угля, мкм Содержание в шламе, % Зольность фракции Ла, %
200−500 32,4 33,5
125−200 8,1 34,2
63−125 18,9 34,2
0−63 40,6 37,1
Химическая технология
77
козольного шлама с тонкодисперсным распределением минеральных компонентов.
Объектом исследования был шлам марки КС гидрошахты Красногорская Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузнецкого бассейна. Характеристика исходного шлама приведена в табл. 1.
В качестве собирателей-пенообразователей угольной составляющей использовали отработанное моторное масло, легкую фракцию прямогонного бензина, а также остаток перегонки нефти Талаканского месторождения (Якутия).
На эффективность масляной агрегации мелких частиц угля испытывали влияние расхода
реагентов, способов их подачи (совместной или раздельной), а также продолжительность перемешивания пульпы. Концентрацию шлама варьировали от 5 до 20% твердого, расход углеводородного связующего — от 10 до 40% от количества твердого, время перемешивания — от 5 до 15 мин. Число оборотов мешалки было постоянным и составляло 1000 об/мин.
Различные способы обогащения оценивали по индексу эффективности [2]
А
Ак
где у — выход концентрата, %- Ахв — зольность хвостов- Ак -зольность концентрата.
Результаты гранулометри-
Результаты масляной агломерации
ческого анализа (табл. 2) показали, что в шламе преобладают частицы размером менее 63 мкм. При этом зольность фракций закономерно увеличивалась с уменьшением крупности частиц. Достаточно высокая зольность (зз, 5%) более крупных классов свидетельствует о том, что минеральные компоненты находятся в угле в сростках с органическим веществом в виде органоминеральных комплексов. Поэтому для более четкого разделения минеральной и органической частей флотации подвергали фракцию с наименьшим диаметром угольных частиц. Результаты обогащения представлены в табл. з.
При использовании в каче-
Таблица з
Реагент- собиратель Особен- ности подачи реагентов Способ обогащения Выход концентрата, % Зольность концентрата Л1, % Золь- ность хвостов, Л1, % Индекс эффек- тивно- сти
Отработанное моторное масло Уголь + масло + вода 20% твердого- 20% масла от тв.- перемешивание 5 мин 5,1 19,7 29,8 7,7
То же Вода + масло + уголь 10% твердого- 15% масла от тв.- перемешивание 5 мин 9,8 14,9 29,9 19,7
Легкая фракция прямогонного бензина Вода + уголь + масло 10% твердого- 20% масла от тв.- перемешивание 15 мин 3,8 11,5 34,5 11,4
То же Вода + масло + уголь 5% твердого- 40% масла от тв.- перемешивание 5 мин 7,9 20,2 35,6 13,9
То же Уголь + масло + вода 20% твердого- 20% масла от тв.- перемешивание 5 мин 9,3 15,4 38,5 23,3
Остаток перегонки нефти Вода + масло + уголь 20% твердого- 20% масла от тв.- перемешивание 5 мин 4,2 21,4 35,0 6,8
То же Вода + масло + бутанол + уголь 10% твердого- 10% масла от тв.- 20% бу-танола от тв.- перемешивание 5 мин 10,5 14,5 34,5 25,0
Таблица 4
Характеристика углемасляного концентрата (флотация с отработанным моторным маслом)
Элементный состав, % на daf Зольность Л11, % Выход летучих веществ у& quot-, % Теплота сгорания
С Н (О+М+Я) Высшая р, 1аі Низшая Р1г
МДж/кг ккал/кг МДж/кг ккал/кг
86,6 6,4 7,0 14,9 42,3 8830 36,95 6280 26,30
стве собирателя отработанного моторного масла наиболее эффективным способом обогащения оказалось введение угольной мелочи в водомасляную эмульсию. Зольность концентрата при этом снизилась до 14,9%. Коэффициент эффективности обогащения составил 19,7%. Зольность потонувшей фракции также несколько понизилась по сравнению с исходным шламом, что может быть связано с незначительным об-масливанием наиболее минерализованных частиц угля. В результате агломерации низшая теплота сгорания углемасляного концентрата возросла более чем на 50% (табл. 4).
В опытах с прямогонным бензином наилучшие результаты были достигнуты при времени перемешивания 5 мин на пульпе, содержащей 20% твердого с соотношением масло: уголь — 1: 5. Зольность концентрата составила 15%. Коэффициент эффективности обогащения — 2з, з. Особенностью обогащения в данном случае являлось то, что уголь предварительно смачивался углеводородной жидкостью, а затем углемасляная смесь разбавлялась водой. Увеличение времени перемешивания пульпы, а также введение реагента-собирателя непосредственно в водоуголь-
ную суспензию не способствовало увеличению выхода фло-токонцентрата (табл. 3). Понижение концентрации угольных частиц в пульпе с 20 до 5% также привело к снижению качества углемасляных гранул.
Наименьшей флотационной активностью при прочих равных условиях обладал остаток перегонки нефти (е = 6,8), низкие флотационные качества которого могут быть обусловлены высокой вязкостью, затрудняющей образование устойчивой водомасляной эмульсии. Добавка к остатку бутилового спирта, обладающего высокой полярностью, показала наилучшие результаты разделения органической и минеральной составляющих (е = 25,0).
Помимо бутилового спирта согласно [1−3] хорошими пенообразующими свойствами могут обладать также кубовые остатки производства других технических спиртов (амилового, цик-логексанола, этиленгликоля и т. д.). Следовательно, они могут быть вовлечены в процессы обогащения в качестве дополнительного резерва к ресурсам нефтеперерабатывающих предприятий.
Для всех используемых нефтепродуктов выход флото-концентрата возрастал с увеличением подачи в пульпу жидко-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
го углеводородного сырья. Достаточно низкий выход всплывших фракций и зольность хвостов объясняются особенностями дюренового литотипного состава угля, минеральная составляющая которого связана с органической частью силами химического взаимодействия.
ВЫВОДЫ
1. Вовлечение в процессы углеобогащения труднообога-тимых низкосортных углей требует применения их предварительного ультратонкого измельчения с целью более эффективного разделения неорганической и органической составляющих.
2. Агломерация угольного шлама отходами нефтеперерабатывающей промышленности может способствовать получению высококалорийного углемасляного топлива, а также решению проблем, связанных с утилизацией жидких отходов нефтепереработки.
3. Для обогащения высокозольных и труднообогатимых шламов аполярные углеводородные флотореагенты рекомендуется сочетать с отходами производства технических спиртов.
1. Бабенко С. А., Семакина О. К., Миронов В. М., Чернов А. Е. Гранулирование дисперсных материалов в жидких средах. — Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2003. — 131 с.
2. Шубов Л. Я., Иванков С. И., Щеглова Н. К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья. Кн. 2. — М.: Недра, 1990. — 263 с.
3. Губайдулин Ш. Ш., Баранов Л. А., Станкевич Ф. М. // Обогащение и использование угля. Научные труды. Вып. У. — М.: Недра, 1970. С. 230−242.
4. Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Пе5трография и физические свойства угля. М.: Недра, 1980. — 263 с.
? Авторы статьи:
Семенова Светлана Александровна
— канд. хим. наук, доц. каф. химической технологии твердого топлива и экологии
Патраков Юрий Федоровия
— канд. хим. наук, зав. лаб. химии и химической технологии углей ()Ин-ститут угля и углехимии СО РАН

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой