Подготовка ТГИ к переработке. Обогащением называется процесс удаления из топлива минеральных примесей. Обогащенная часть топлива называется концентратом.


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Подготовка ТГИ к переработкеЛектор: доцент кафедры ХТТ и ХК, к.т.н. Попок Е.В. Подготовка ТГИ к переработкеДля получения топлива и химических продуктов с характеристиками, обеспечивающими высокие технико-экономические показатели процессов коксования, полукоксования, газификации, гидрогенизации, энергохимии и ряда других, обязательной является подготовка ТГИ к переработке. В процессе подготовки из топлива удаляют влагу (Wr), вредные минеральные примеси (Ad), выделяют продукт определенного гранулометрического состава. Подготовка ТГИ к переработкеОбогащением называется процесс удаления из топлива минеральных примесей. Обогащенная часть топлива называется концентратом. Под обогатимостью угля (Т) подразумевается повышение в них доли органической массы за счет отделения неорганических компонентов от исходного материала.Процесс обогащения включает операции: грохочения, дробления, измельчения и последующего обогащения различными методами Категории обогатимостиОбогатимость (Т, %)КатегорияСтепень обогатимостиДо 4 % (вкл.)Свыше 4 до 10 (вкл.)Свыше 10 до 17 (вкл.)Свыше 171234ЛегкаяСредняяТруднаяОчень труднаяПоказатель обогатимости: равен отношению суммарного выхода промежуточных фракций к выходу беспородной массы, где – содержание промежуточных фракций, %; – содержание породных фракций, %. ГрохочениеГрохочением называют способ механического разделения частиц на группы (классы) в зависимости от их крупности. Для рассева исходного продукта используют сита, имеющие тканные, щелевидные просеивающие поверхности, решета со штампованными просеивающими поверхностями и колосниковые решетки.Грохочение бывает: сухим, мокрым комбинированным. Эффективность грохочения зависит от таких факторов, как форма отверстий, наклон сита, влажность угля и скорость движения частиц по ситу. ДроблениеДроблением (измельчением) называют процесс, позволяющий уменьшить размеры частиц топлива путем воздействия механических сил.Степень дробления (измельчения) i определяют как отношение размеров исходных и полученных частиц i=D/d, или i=Dmax/dmax. Дробление бывает (мм): крупное (до 100–200), среднее (25–80), мелкое (3–10); измельчение (мм) грубое (до 0,5) и тонкое (<0,5). ОбогащениеОбогащение в тяжелых средах происходит за счет разделения исходных компонентов (угля и породы) по плотности в однородных органических жидкостях, растворах солей или в минеральных суспензиях (взвесь тонкоизмельченных минеральных частиц менее 0,1 мм). Этот метод позволяет разделить исходное сырье с высокой точностью, отличается простотой автоматизации. Эффективность процесса обогащения в тяжелых средах определяется устойчивостью суспензии, ее плотностью и вязкостью. ОбогащениеВ лабораторных исследованиях применяют тяжелые органические жидкости с плотностями (кг/м3): ацетилентетрабромид С2Н2Br4 – 2930, бромоформ СНBr3 – 2810, дибромэтан С2Н4Br2 – 2170 и др.). А из солей в качестве тяжелых жидкостей используют растворы хлористых солей цинка и кальция (ZnCl2, CaCl2).В промышленности используются минеральные суспензии, в которых в качестве минералов-утяжелителей применяют минералы с плотностью (кг/м3): магнетит – 5200, барит – 4700, колошниковая пыль – 3000 и песок – 2600. Фракционный анализПеред обогащением дается оценка обогатимости углей. Она основана на результатах фракционного анализа (ГОСТ 4790–75).Сущность фракционного анализа заключается в следующем:в последовательном расслоении пробы угля на фракции в жидкостях различной плотности;в определении весовых выходов и зольности полученных фракций.Для расслоения применяют водные растворы минеральных солей и органические жидкости. Для расслоения крупных классов углей диаметром больше 0,5–1,0 мм используют водные растворы хлорида цинка – расслоение в статических условиях. Материал мелких классов расслаивают в органических жидкостях пониженной вязкости (CCl4 c C6H6 – плотность 1,5 г/см3, CCl4 + CHBr3 – более плотная жидкость), для ускорения процесса применяют центрифуги. Результаты фракционного анализа угля{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}Плотность фракции, кг/м3Выход фракции, %Зольность фракции, Аd, %Суммарные всплывшие фракцииСуммарные осевшие фракциивыход, %Аd, %выход, %Аd, %<130052,23,252,23,2100,022,01300–140014,610,166,84,747,842,51400–15006,519,773,36,033,256,71500–16004,027,477,37,126,765,81600–18003,638,280,98,522,772,5>180019,179,0100,022,019,179,0Итого:100,022,0––––Пример: При обогащении данной пробы угля по удельной массе 1,5 в концентрат будут уходить все частицы удельной массы менее 1,5, а в отходы – более 1,5. По данным таблицы, теоретический выход концентрата составляет 73,3 %, его зольность – 6,0 %. Выход отходов равен 26,7 % с зольностью 65,8 %. Гравитационное обогащениеГравитационное обогащение основано на различии плотности зерен угля и минеральных примесей. Плотность органической массы ТГИ возрастает с увеличением степени химической зрелости. Минеральные вещества в топливе имеют более высокую плотность{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}МатериалПлотность, г/см3Пирит4,8–5,2Полевой шпат2,45Песчаник2,2–2,6Бурый уголь1,10–1,25Каменный уголь1,26–1,33Антрацит1,34–1,46 Гравитационное обогащениеПроцесс разделения материала бывает мокрым и сухим (пневматическим). Мокрое обогащение в тяжелых жидкостях и суспензиях основано на различии в плотностях разделяющей среды, выделяемого полезного продукта (концентрата) и отходов. Сухое обогащение – в воздушной непрерывно или прерывно восходящей струе. Сухое обогащение является менее точным способом, т. к. приходится уголь орошать водой для уменьшения пылеобразования. Гравитационное обогащениеДо настоящего времени не существует единой общепризнанной теории гравитационного обогащения (ГО).Наиболее распространены формулы Ньютона – Риттенгера для крупных зерен (больше 0,5 мм):где – гравитационная сила, дин (1 дин =10-5 н);– диаметр падающей в воде шарообразной частицы, см; – плотность частицы, г/см3;1 – плотность воды, г/см3 – ускорение силы тяжести, см/с2. Гравитационное обогащениеНа частицу действует сила сопротивления среды, которая, по Ньютону, пропорциональна динамическому напору жидкости и площади проекции частицы на плоскость, перпендикулярную движению:где Ψ – коэффициент сопротивления;F – площадь проекции тела на плоскость, перпендикулярную к направлению его движения, см2; – плотность частицы, г/см3; – скорость частицы, см/с. Гравитационное обогащениеПлощадь F равнагде d – диаметр падающей в воде шарообразной частицы, см.Падающая в воде шарообразная частица достигает конечной скорости тогда, когда сила динамического сопротивления станет равной гравитационной силе:где Ψ= для шарообразной частицы.В зависимости от формы частицы, крупности и ее плотности К варьируется от 2,26 до 3,04. Гравитационное обогащениеФормула Стокса для зерен меньше 0,5 мм. Предыдущая формула выведена без учета действия сил трения. Когда частица движется в вязкой жидкости, она испытывает, кроме динамического, еще сопротивление вязкости:Данные формулы показывают, что конечная скорость свободного падения твердой частицы в воде зависит от крупности и ее плотности. Флотационное обогащениеФлотацией называется процесс обогащения в водной среде, основанный на различной смачиваемости угля и породы водой и органическими жидкостями.Способом флотации обогащается угольная пыль и шлам крупностью 0–1 мм. Смесь воды и мелких частиц материала, подвергающихся флотации, называется пульпой. Флотационная пульпа является системой, состоящей из трех фаз: твердой (угольная масса), жидкой (воды) и газообразной (воздух). Последний в виде мелких воздушных пузырьков подается в пульпу в камерах флотационных машин Флотационное обогащениеРазличают флотацию:масляную, пленочнуюпенную. Масляная флотация не нашла широко применения в практике обогащения угля по причине большого расхода масла на этот процесс (до 25 % от веса исходного угля). Пленочная флотация основана на несмачиваемости (гидрофобности) частиц одних минералов и смачиваемости (гидрофильности) частиц других минералов, помещенных на поверхность воды. Так, плохо смачиваемая угольная пыль, положенная на поверхность воды, будет некоторое время на ней удерживаться. В то же время хорошо смачиваемые водой породные частицы сразу утонут. Пленочная флотация также не нашла широкого применения на практике по причине малой производительности процесса. Флотационное обогащениеДля флотации наибольшее значение имеет адсорбция на минеральной поверхности веществ, растворенных в воде (пульпе), называемых реагентами.По степени активности применяемые при флотации реагенты делятся на полярные, аполярные и гетерополярные вещества.Полярные вещества – различные соли, неорганические кислоты и др. состоят из неоднородных атомов, распадающихся в воде на ионы; отличаются химической активностью; проводят электрический ток; обладают значительной поверхностной энергией. Эти вещества растворимы в воде и смачиваются ею. Флотационное обогащениеАполярные вещества – различные жиры, масла, углеводороды (керосин, бензол) и другие органические соединения, состоят из однородных атомов, не распадающихся на ионы, химически мало активны; обладают малой поверхностной энергией, не растворимы в воде и не смачиваются ею.Гетерополярные вещества – сосновое масло, крезиловая кислота, тяжелый пиридин, этиловый спирт, различные смолы и др. имеют молекулы, состоящие из полярных и аполярных групп атомов. У такой молекулы на одном конце находится группа атомов с полярными, а на другом – с аполярными свойствами. Флотационное обогащениеПо выполняемым функциям реагенты могут быть разделены на следующие группы:собиратели или коллекторы (керосин, контакт Петрова, смолы,нефть, продукты перегонки нефти, угля, сланцев и др.), способствующие избирательному прилипанию флотируемых частиц к пузырькам воздуха;вспениватели (вещества, содержащие гидроксил-фенол, терпинеол, крезиловая кислота, тяжелый и легкий пиридины и др.), способствующие образованию устойчивой пены;регуляторы флотации: а) подавители или депрессоры, препятствующие флотации минералов, присутствие которых в пенном продукте (концентрате) нежелательно; б) активаторы, изменяющие поверхность частиц для усиления процесса флотации; в) регуляторы среды (известь, сода, жидкое стекло, поваренная соль, декстрин, крахмал и др.), устраняющие вредное действие различных примесей в воде (растворимых солей, тонких шламов), регулирующие щелочность и кислотность пульпы. Флотационное обогащениеСтепень смачиваемости поверхности тела определяется величиной краевого угла смачивания, образуемого поверхностью растекающейся капли и поверхностью твердого сухого тела, или угла, образуемого пузырьком воздуха, прилипшего к твердой поверхности, измеряемого в сторону жидкости. Величина краевого угла лежит в пределах от 0 до 180°.

Приложенные файлы

  • pptx 1220431
    Размер файла: 508 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий