Способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций
Изобретение относится к классификации порошковых материалов и может быть использовано при переработке техногенных отходов, преимущественно ценосфер летучих зол тепловых электростанций, для получения широкого ассортимента полых алюмосиликатных микросфер с заданными свойствами. Способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций включает гравитационное разделение ценосфер в нисходящем потоке водной среды с выделением пыли, осколков, перфорированных ценосфер и неперфорированных ценосфер различной насыпной плотности. Неперфорированные ценосферы последовательно пропускают через три колонных аппарата навстречу водному потоку с получением тяжелой фракции насыпной плотности 0,42-0,46 г/см3, средней фракции насыпной плотности 0,35-0,41 г/см3 и легкой фракции насыпной плотности 0,28-0,35 г/см3 путем отбора продуктов с нижних и верхних частей аппаратов. При этом в каждом последующем аппарате повышают скорость подачи воды относительно предыдущего значения. Технический результат - повышение степени гидродинамического разделения и получение фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,3 г/см3. 1 ил., 1 табл.
Реферат
Заявляемое техническое решение относится к классификации порошковых материалов и может быть использовано при переработке техногенных отходов, преимущественно ценосфер летучих зол тепловых электростанций, для получения широкого ассортимента полых алюмосиликатных микросфер с заданными свойствами.
Известен способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций [Пат. РФ №2212276, В03В 7/00], в котором с целью повышения степени разделения и снижения пожароопасности процесса разделение ценосфер проводят путем гранулометрической классификации и гравитационного разделения в водной среде на продукты различной крупности и плотности. Гранулометрическую классификацию проводят путем рассева на ситах, а гравитационное разделение осуществляют в нисходящем потоке водной среды при скорости потока 50-80 м/ч с получением легкого продукта насыпного веса 0,3-0,35 г/см3, тяжелого продукта насыпного веса 0,35-0,45 г/см3 и перфорированных ценосфер. Дополнительно проводят аэродинамическое разделение продукта насыпного веса 0,3-0,35 г/см3 в восходящем потоке воздуха при скорости потока 0,1-0,4 м/с с получением легкого продукта насыпного веса 0,1-0,3 г/см3 и тяжелого продукта насыпного веса более 0,3 г/см3. Предварительно из исходного материала выделяют пыль и разрушенные ценосферы путем гидросепарации исходного материала с получением легкого и тяжелого продуктов и выводом тяжелого продукта. Для выделения перфорированных ценосфер проводят дегазацию легкого продукта гидросепарации с последующим заполнением перфорированных ценосфер водой и их осаждением в виде тяжелого продукта. Перфорированные ценосферы подвергают гравитационному разделению, а для получения продуктов заданного содержания магнитного компонента исходный материал или конечные продукты подвергают магнитной сепарации.
В указанном способе для получения легких фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,3 г/см3 дополнительно используется аэродинамическая сепарация продуктов гидродинамического разделения, что наиболее целесообразно лишь в случае получения легких фракций с насыпной плотностью менее 0,25 г/см3. Применение аэродинамической сепарации вызывает необходимость дополнительной сушки продуктов гидродинамической стадии и делает процесс гравитационного разделения многостадийным. Недостатками указанного способа являются многостадийность разделения ценосфер по плотности и низкая степень разделения ценосфер на стадии гидродинамического разделения. Способ выбран за прототип.
Целью заявляемого технического решения является повышение степени гидродинамического разделения ценосфер и получение на этой стадии фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,3 г/см3.
Указанная цель достигается тем, что гравитационное разделение ценосфер осуществляют в нисходящем потоке водной среды с выделением: пыли, осколков, перфорированных ценосфер и неперфорированных ценосфер различной насыпной плотности, при этом неперфорированные ценосферы последовательно пропускают через три колонных аппарата навстречу водному потоку, движущемуся со скоростью 5-30 см/мин, с получением тяжелой фракции насыпной плотности 0,42-0,46 г/см3, средней фракции насыпной плотности 0,35-0,41 г/см3 и легкой фракции насыпной плотности 0,28-0,35 г/см3 путем отбора продуктов с нижних и верхних частей аппаратов, при этом в каждом последующем аппарате повышают скорость подачи воды относительно предыдущего значения.
На чертеже изображена принципиальная схема гидродинамического разделения ценосфер энергетических зол, включающая в себя: 1 - дозатор ценосфер; 2 - загрузочную воронку; 3 - сборник отходов; 4 - подогреватель пульпы; 5.1-5.3 - разделительные колонны; 6 - мешалку с электроприводом; 7.1-7.5 - фильтры.
Сущность заявляемого технического решения поясняется схемой, приведенной на чертеже, и состоит в регулировании линейной скорости подаваемого в колонны разделения нисходящего потока воды (Vi, см/мин), которая определяется как отношение расхода воды на сливе из колонны (Qв, см3/мин) к площади сечения колонны (Sк, см2). Исходный концентрат ценосфер через дозатор (1) и загрузочную воронку (2) вместе с водой в виде пульпы со скоростью V0 непрерывно подается в нижнюю часть емкости (3), оборудованной мешалкой (6). Наиболее тяжелая фракция, преимущественно осколки (продукт «отходы»), осаждается на дно бака и непрерывно или периодически выводится на фильтр (7-1). Вода, содержащая мелкие взвеси пыли, сливается в канализацию или же после дополнительной очистки может быть возвращена в процесс.
Всплывшая фракция ценосфер в виде пульпы через переливную трубу сверху поступает на подогреватель (4), нагревается до 95-98°С и подается в нижнюю часть колонны (5-1), где смешивается с поступающей сверху холодной водой (V1≈V0) и охлаждается до 30-35°С. При этом полые перфорированные частицы (продукт «перфорированные ценосферы») охлаждаются, заполняются водой и оседают на дно колонны, откуда непрерывно выводятся на фильтр (7-2). Неперфорированные ценосферы всплывают наверх и через переливную трубу выводятся в нижнюю часть колонны (5-2). За счет дополнительной подачи воды сверху увеличивают скорость нисходящего водного потока до значения V2(V2>V1), что вызывает осаждение части ценосфер в качестве тяжелого продукта (продукт «тяжелая фракция»), который непрерывно выводится через низ колонны на фильтр (7-3) и периодически убирается. Более легкие ценосферы всплывают наверх и через переливную трубу поступают в нижнюю часть колонны (5-3), где аналогично за счет создания более высокой скорости потока воды V3(V3>V2) более тяжелые ценосферы (продукт «средняя фракция») выводятся непрерывно через низ на фильтр (7-4). Оставшаяся легкая фракция (продукт «легкая фракция») поднимается вверх и через переливную трубу со скоростью V4 (V4≈V0=V1) выводится на фильтр (7-5). Таким образом, в качестве целевых продуктов выделяется фракция перфорированных ценосфер, а также тяжелая, средняя и легкая фракции, плотность которых определяется насыпной плотностью исходного концентрата ценосфер (ρн, г/см3) и линейными скоростями нисходящего потока воды.
Возможность осуществления заявляемого технического решения с получением продуктов различной насыпной плотности, в том числе с ρн<0,3 г/см3, подтверждается примерами разделения ценосфер Томь-Усинской ГРЭС и Новосибирской ТЭЦ-5 по вышеописанной схеме (см. таблицу).
В случае использования исходного сырья с меньшей плотностью или же при повторном разделении продуктов, а также при варьировании линейных скоростей водного потока возможно получение фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,27 г/см3 при их наличии в загружаемом сырье. В общем случае из концентратов ценосфер с насыпной плотностью менее 0,55 г/см, преимущественно 0,40-0,42 г/см3, значения насыпной плотности трех продуктов гидродинамического разделения укладываются в интервалы 0,42-0,46 г/см3 (тяжелая фракция), 0,35-0,41 г/см3 (средняя фракция) и 0,28-0,35 г/см3 (легкая фракция).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пат. РФ №2212276 «Способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций». МПК В03В 7/00. Оп. 20.09.2003. - прототип
Таблица | ||||||||||||||||
Результаты гидродинамического разделения концентратов ценосфер | ||||||||||||||||
Пример | Наименование и характеристика сырья | Продукты и параметры гидродинамического разделения | ||||||||||||||
Отходы | Перфорированные ценосферы | Тяжелая фракция | Средняя фракция | Легкая фракция | ||||||||||||
выход, % | ρн, г/см3 | V0, см/мин | выход, % | ρн, г/см3 | V1, см/мин | выход, % | ρн, г/см3 | V2, см/мин | выход, % | ρн, г/см3 | V3, см/мин | выход, % | ρн, г/см3 | V4, см/мин | ||
1 | Томь-Усинская ГРЭС, концентрат ценосфер, ρн=0,41 г/см3 | 4,2 | 0,74 | V01 | 5,2 | 0,42 | V11 | 21 | 0,46 | V21 | 42,8 | 0,40 | V31 | 22,8 | 0,32 | V41 |
2 | То же | 3,9 | 0,75 | V02 | 5,9 | 0,41 | V12 | 23 | 0,45 | V22 | 43,8 | 0,41 | V32 | 21,4 | 0,32 | V42 |
3 | То же | 4,7 | 0,74 | V03 | 5,9 | 0,42 | V13 | 25,8 | 0,45 | V23 | 42,7 | 0,40 | V33 | 20 | 0,28 | V43 |
4 | Новосибирская ТЭЦ-5, продукт ситового разделения концентрата ценосфер -0,17+0,1 мм, ρн=0,40 г/см3 | 2,2 | 0,75 | V04 | 5,4 | 0,42 | V14 | 19,3 | 0,45 | V24 | 39,1 | 0,41 | V34 | 34 | 0,33 | V44 |
Способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций, включающий гравитационное разделение ценосфер в нисходящем потоке водной среды с выделением пыли, осколков, перфорированных ценосфер и неперфорированных ценосфер различной насыпной плотности, отличающийся тем, что, с целью повышения степени гидродинамического разделения и получения фракций ценосфер с насыпной плотностью менее 0,3 г/см3, неперфорированные ценосферы последовательно пропускают через три колонных аппарата навстречу водному потоку с получением тяжелой фракции насыпной плотности 0,42-0,46 г/см3, средней фракции насыпной плотности 0,35-0,41 г/см3 и легкой фракции насыпной плотности 0,28-0,35 г/см3 путем отбора продуктов с нижних и верхних частей аппаратов, при этом в каждом последующем аппарате повышают скорость подачи воды относительно предыдущего значения.