DE3218503A1 - Waessrige kohle-aufschlaemmung - Google Patents
Waessrige kohle-aufschlaemmungInfo
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Classifications
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- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
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Description
Die Erfindung betrifft einen wässrigen Kohleschlamm oder Kohle-Suspension vorzugsweise sehr hoher
Konzentration, der sich entweder direkt als Brennstoff verwerten läßt oder transportiert werden kann.
Es sind die verschiedensten Suspensionen oder Aufschlämmungen bekannt; so ist es aus der US-PS
3 762 887 bekannt, einen Kohleschlamm mit einer Konzentration von maximal 69 Vol.-96 herzustellen,
10 wobei die Kohle eine Feinheit von 43 /um bis
4,7 mm (4 bis 325 mesh) besitzt. Der Hauptteil
der Kohle hat eine Feinheit von 0,59 bis 4,7 mm (4 bis 28 mesh), und das bedeutet, daß Korngrößen
über 4 mm vorliegen.
Diese bekannte Aufschlämmung hat zwei Nachteile,
nämlich relativ grobe Kohle und relativ geringe Kohle-Konzentration. Diese zwei Nachteile, insbesondere
erster, bedeutet , daß die Suspension 20 direkt als Brennstoff nur in Spezialeinrichtungen,
wie Zyklonbrennern, verfeuert werden kann, sich jedoch nicht für übliche Verbrennungsanlagen eignet.
/2
1A-56 029 -
Selbst mit Spezialeinrichtungen, d.h. für lange Ver weilzeiten, kommt es doch immer zu einem Austrag
von nicht verbrannter Kohle mit Rauch und/oder Asche infolge irgendeines Funktionsfehlers.
Aus der DE-AS 28 23 568 sind Kohleschlämme mit einer Feinheit <C 100 /um bekannt. Deren Herstellung
ist Jedoch kompliziert durch die Tatsache, daß sie gleichzeitig mit der Abscheidung
10 von Bergen aus der Kohle (inserts) stattfindet
durch Einwirkung eines Polyelektrolyten, welcher die Kohleteilchen elektrisch anders auflädt als
die inerten Teilchen; dazu muß die Kohle in Wasser in einer Konzentration von nicht mehr als 10 Gew.-%
15 dispergiert werden, was die Folge hat, daß nach
Abtrennung der Berge die Kohle-Suspension konzentriert werden muß, was - wie leicht verständlich zu
einer schlechten Filtrierbarkeit aufgrund der feinen Kohleteilehen und zu relativ hohen Trenn-
20 kosten führt.
Es wurde überraschender Weise festgestellt, daß die Nachteile der. bekannten Verfahren durch Wahl
zweier Kornfraktionen und Zugabe eines bestimmten Polyelektrolyten in die Suspension vermieden werden
können.
Nach der Erfindung hat die erste Kohlefraktion
eine mittlere Größe von 60 bis 210 /um mit einem Maximum nicht über 300 /Um und die zweite Kornfraktion
1/6 bis 1/20 der mittleren Teilchengröße der ersten Kornfraktion. Die mittlere Korngröße
einer Kornfraktion ist die Größe entsprechend 50 % der kumulativen Massenverteilung der jeweiligen
35 Fraktion.
1A-56 029 -
Die Teilchen der ersten Fraktion stellen zumindest 40 Gew.-%, vorzugsweise etwa 60 Gew.-% der gesamten
Teilchen dar.
Da die kumulative Teilchengrößen-Verteilungskurve
das Resultat von zwei Fraktionen ist, d.h. zwei getrennte Gruppen von Kohleteilchen; muß sie im doppelt
logarithmischen Diagramm eine flache Zone zwischen den Werten der entsprechenden mittleren
Größen der Fraktionen ergeben. Eine flache Zone bedeutet einen Teil der Kurve, in der die Ableitung
- berechnet im doppelt-logarithmischen Maßstab < 0,4, vorzugsweise = 0,1, insbesondere 0,beträgt.
Die kumulative Teilchengrößen-Verteilung muß derart sein, daß immer zwei Teilchengrößen d^ und d^ zwischen
den mittleren Durchmessern der zwei Fraktionen liegen, für die der Ziffernwert nach folgender Gleichung
20 log (% CM1) - log (% CM2)
log d1 - log d2
<0,4, vorzugsweise == 0,1, insbesondere etwa
0(beträgt.
% CM1 bzw. % CM2 geben die Gesamtanteile der Masse
von Teilchen mit einer Größe < d,, bzw» < dp an*
Der numerische Wert dieser Gleichung ist offensichtlieh
unabhängig von der Dimension ( /um oder mm), in welcher die Teilchengröße angegeben wird.
Neben obigen Kohle-Fraktionen enthält der erfindungsgemäße Schlamm einen nicht-oberflächenaktiven anionisehen
Polyelektrolyt, insbesondere enthaltend eine
/4
1A-56 029 2
alkylsubstituierte mehrkernige aromatische Gruppe^ mit einem Molekulargewicht
> 500, vorzugsweise 000 bis 3 000. Ein Beispiel dafür sind einwertige
kationische Salze polymerisierter Alkylnaphthalinsulfonsäuren mit einem Molekulargewicht von etwa
2 000, ("DAXAD 15 und DAXAD 19"sowie "Reoplast 203"). Die Menge an Polyelektrolyt in der Aufschlämmung
liegt im allgemeinen zwischen 0,1 und 1 Gew.-%, vorzugs
weise 0,3 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere etwa 0,4 Gew.-%#
bezogen auf die gesamte Aufschlämmung. Es ist wesentlich darauf hinzuweisen, daß der Elektrolyt vorzugsweise
in Form einer konzentrierten wässrigen Lösung zugesetzt wird. Die Elektrolyt-Lösung wird entweder
dem Wasser vor Dispergieren der beiden Kohle-IS Fraktionen zugesetzt oder der wässrigen Suspension
der zweiten Kohle-Fraktion, wenn diese beispielsweise
durch Naßmahlen hergestellt wird, bevor die erste Kohle-Fraktion zugefügt wird.
Die erfindungsgemäße Suspension kann auch einen
Stabilisator in Form eines organischen Gels, z.B. ein Polysaccharid (wie "Kelzan"),enthalten.
Die Stabilisatormenge in der Suspension soll 0,01 bis 0,03 Gew.-?6, vorzugsweise etwa 0,02 Gew.-%,betrngen.
Die Zugabe des Stabilisators geschieht zukommen mit oder nach dem Polyelektrolyten.
Der Stabilisator wird vorzugsweise nur dann angewandt, wenn die Kohle-Suspension nach längerer Zeit
angewandt wird. Dies hängt auch von der Art der Kohle ab und die Zeit kann in der Größenordnung
von 1 Monat liegen. Es wird darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße wässrige Kohle-Suspension
auch beliebige inerte Stoffe oder Berge, die die Kohle
1A-56 029· - SrB OZIÖOUJ
begleiten, enthalten kann. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Kohle-Suspension nach der Erfindxmg
vom Stand der Technik, wo die vorherige Abscheidung der inerten Stoffe oder Berge erforderlich ist und
erst nach dieser Trennung die Kohle/Wasser-Suspension gebildet wird. Mit anderen Worten stellen nach
der Erfindung Begleitminerale oder Berge kein Hindernis dar zur Herstellung einer stabilen
fließfähigen Suspension hoher Kohle-Konzentration.
Die Kohle-Konzentration in der Suspension kann
sehr hohe Werte erreichen, beispielsweise = 80 Gew.-%.
Was nun das für die Suspension anzuwendende Wasser anbelangt, konnte überraschender Weise festgestellt
werden, daß dieses keinen Beschränkungen unterliegt und normales Frischwasser,entmineralisiertes
Wasser oder selbst Salzwasser bis hinauf zu etwa A-O g/l oder darüber gelösten Salzen,
insbesondere auch Seewasser, zur Anwendung gelangen kann.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kohle-Suspension geschieht durch folgende Verfahrensstufen:
1. Mahlen (und Klassieren) der Kohle auf zwei Kornfraktionen und zwar trocken oder naß
- also in Gegenwart von Wasser -, um ent-
weder zwei Kornfraktionen durch Trockenmahlen zu erhalten oder eine wässrige Aufschlämmung
von zwei Kohlefraktionen. Für gröberes Korn wird Trockenmahlen und für feineres Korn Naßmahlen
bevorzugt. Der Polyelektrolyt kann während
35 des Naßmahlens vorhanden sein;
/6
2. die beiden Kornfraktionen werden in den angegebenen Mengenverhältnissen gemischt;
3ο der Polyelektrolyt wird entweder dem Wasser zugesetzt
oder wenn die feineren Kohle-Teilchen naß gemahlen worden sind, der wässrigen Suspension
der feinen Fraktion;
4. es werden die entsprechenden Mengen entweder der beiden Kornfraktionen zu einer wässrigen Lösung
des Polyelektrolyten gegeben oder aber die gröbere Kohle-Eraktion wird der Aufschlämmung
der bereits Polyelektrolyt enthaltenden feinen Kohle-Fraktion zugesetzt;
5. gegebenenfalls wird der Stabilisator entweder
zusammen mit dem Elektrolyten eingebracht oder nach dessen Zugabe, jedoch vor dessen Zugabe
zum Gemisch der Kohle-Fraktionen; der Stabilisator kann auch der Grob-Fraktion zugesetzt werden
oder nach dem die beiden Fraktionen bereits in Wasser eingetragen sind.
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen weiter erläutert.
Herkunft und Charakterisierung der Kohlen findet sich in Tabelle 1« Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen
Suspensionen ist für die Beispiele bis 23 in der Tabelle 2 zusammengefaßt.
/7
| Polen 1 | Polen 2 | China | Kanada | Südafrika |
| 25 122 (6 000) 1,73 |
25 122 (6 000) 0,93 |
25 122 (6 000) 0,36 |
25 122 (6 000) 1 |
25 540 (6 100) 2,4 |
| 12 | 15,6 | 19 | 10 | 12,8 |
| 33 | 31 | 28,4 | 31 | 22,1 |
| 52 | 49 | 50 | 62 | 56,4 |
| 0,8 | 0,8 | 1,6 | 1 | 0,64 |
CD
VJl CT>
O Γο VD
Provenienz
kJ/kg
(kcal/kg)
Feuchte %
(kcal/kg)
Feuchte %
Asche %
Flüchtiges %
gebundener Kohlenstoff %
Schwefel0/
cn
CZ) CO
+79'O +7*95
L* 22 8*2 L
29
Ii Ol
OQ +7*82
ei
+7*2 I 9£Ό
(00L· 9) (000 9) (000 9) " QZ ZZl QZ ZZl QZ
BUXl[O
8*0
8*0 aeuepunqsS
9'Ql 2L·
£6*0 iL'l
(000 9) (000 9)
221 QZ ZZl QZ
(3it/TBO3t)
| ΏΞ-tä" | fcStatcQität | VJi cn |
| O | ||
| ro | ||
| VD | ||
| Α/Ν | w/i | |
| C/3 | W/30 | |
| α/ν | W/l | |
| Α/Ν | w/i | |
| Α/Ν | Y./1 | 4 . - |
| Α/Ν | W/l | |
| Β/Ν | x/30 | ;" |
| α/ν | w/i | |
| Α/Ν | V/30 |
I
V) |
| Α/Ν | W/l | |
| C/3 | W/l | |
| C/3 | W/l | |
| c/b | w/30 | |
| B/N | W/l | |
| CO | ||
| NJ |
Konzentration
| Bei- Kohle | dml | di | dm2 | do | CkI | CMl | Cw2 | CH2 | (90 | DAXAD 15 | .KELZAN | 0 | Viskcsiü |
| spiele | (^m) | (Jm) | (2m) | (*) | (*)■ | (*) | (Ji) | 70 | (*) | (*) | 0.02 | ||
| 15 Kanada | 210 | 172 | 20 | 70 | 55 | 45 | 45 | 44.7 | 70 | 0.4 | 0 | A/N | |
| 16 | 210 | 172 | 20 | >0 | 55 | 45 | 45 | 44.7 | 69 | 0.4 | 0 | C/B | |
| 17 | 210 | 172 | 15 | 70 | 55 | 45 | 45 | 45 | 69 | 0.4 | 0 | a/n | |
| 18 " | 150 | 127 | 15 | 70 | 55 | 45 | 45 | 44.7 | 74 | 0.4 | 0.01 | a/n | |
| 19 Südafrika | 210 | 175 | 15 | 70 | 60 | 4o | 40 | 39.6 | 72 | 0.5 | 0 | c/b | |
| 20 » | 210 | 175 | 15 | 70 | 60 | 40 | 40 | 39.6 | 72 | 0.4 | 0 | c/b | |
| 21 | 210 | 175 | 15 | 70 | 6o | 40 | 40 | 39-6 | 69 | 0.4 | 0 | b/n | |
| 22 " | 150 | 127 | 15 | 70 | 60 | 40 | 40 | 40 | 70 | 0.3 | A/l | ||
| 23 | 83 | 44 | 11 | 25 | 6o | 40 | 40 | 40 | 0.5 | a/n | |||
CTi CD CO
1A-56 029
Legende zu den Tabellen
dm1
5 dm2
Cw1
Cw2
A/ B/ C/ /N
/B W/ X/ Y/ /1 /30
: mittlere Korngröße der ersten Fraktion
(/um)
: mittlere Korngröße der zweiten Fraktion ( /um)
: Gewichtsanteil der ersten Fraktion
: Gewichtsanteil der ersten Fraktion
(trocken)
: Gewichtsanteil der zweiten Fraktion
: Gewichtsanteil der zweiten Fraktion
(trocken)
: Viskosität 350 bis 700 (cP) mPa-s
Viskosität >700 bis 1 000 (cP) mPa«s : Viskosität
>1 000 (cP) mPa-s : Newton'sches oder schwach Bingham1sches
plastisches Verhalten
Bingham'sches plastisches Verhalten hervorragende Stabilität gute Stabilität
annehmbare Stabilität
Stabilität bestimmt nach 1 Tag Stabilität bestimmt nach 30 Tagen
Bingham'sches plastisches Verhalten hervorragende Stabilität gute Stabilität
annehmbare Stabilität
Stabilität bestimmt nach 1 Tag Stabilität bestimmt nach 30 Tagen
/11
- - ■ ■-■-■ ■--·■■ - 32 1 R5O3
1A-56 029
Die Figuren 1 und 2 zeigen mögliche Formen der Kurven kumulativer Anteile gegenüber der Korngröße
im doppelt-logarithmischen Diagramm.
Auf der Ordinate ist die Konzentration und auf der Abszisse die Korngröße in ,um angegeben.
Aus Figur 1 ergibt sich, daß die mittlere Korngröße der ersten Fraktion 83 /um und der zweiten
Fraktion 11 /um ist, während d>. 44 /um, dp 25 /um,-die
Konzentration an erster Fraktion 40 und an zweiter Fraktion ebenfalls 40 % beträgt (Beispiel 23).
Aus der Figur 2 entnimmt man, daß die mittlere Korngröße der ersten Fraktion 82 /um und der zweiten
Fraktion 7,2 /Um, d^ 50 /um und d2 20 /Um beträgt,
während die Konzentration der ersten Fraktion 69,6 und der zweiten Fraktion 63,6 % ist (Beispiel 10),
8146
Claims (19)
1. Wässrige Kohle-Aufschlämmung, gekennzeichnet durch eine maximale Korngröße
der Kohle von 300 /um und zwei Kornfraktionen der Kohle,,enthaltend einen Polyelektrolyt und
gegebenenfalls einen Stabilisator.
2. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die mittlere Größe der ersten Kornfraktion 60 bis 210 /um
beträgt.
3. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch
gekennzeichnet
daß
die mittlere Größe der zweiten Kornfraktion 1/6 bis 1/20 der mittleren Größe der ersten Kornfraktion
beträgt.
4. . Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet , daß die Konzentration der ersten Kornfraktion zumindest
40 Gew.-% beträgt.
5. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet
daß die Konzentration
der ersten Kornfraktion etwa 60 Gev.-% beträgt.
1A-56 029· - 2 -
6. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet , daß die kumulative
Korngrößen-Verteilungskurve im doppeH>]£jprithimschen Diagramm
einen flachen Bereich zwischen Werten der mittleren
5 Größen der beiden Kornfraktionen aufweist.
7. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet , daß die Kurve der kumulativen Korngrößen-Verteilung derart ist,
daß zwei Kornfraktionen d^ und dp mit mittleren
Durchmessern, die sich aus der Gleichung
log (% CM1) - log (% CM2)
log d1 - log d2
1 S
^ vorliegen,
^ vorliegen,
mit < 0,4 ergeben,/worin % CM1 bzw. % CM2 den
Gesamtanteil der Teilchenmasse mit einer Größe < äL bzw.<dp bedeutet.
8. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ziffernwert der Gleichung =0,1 ist.
9. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ziffernwert der Gleichung ^ 0 ist.
10. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Polyelektrolyt eine anionische Substanz ohne oberflächenaktiven Eigenschaften ist.
11. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Polyelektrolyt alkylsubstituierte mehrkernige aromatische Verbindung
ist.
/3
1A-56 029 - 3 -
12. Kohle-Auf r.ohl ninmung nach Anspruch 10 odor 11,
dadurch gekennzeichnet , daß
der Polyelektrolyt ein Molekulargewicht ) 500,
vorzugsweise 800 bis 3 000 besitzt.
13. Kohle- Aufschlämmung räch Anspruch 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet , daß der Polyelektrolyt ein einwertiges kationisches Salz polymerisierter
Alkylnaphthalinsulfonsäure mit einem
10 Molekulargewicht von ^ 2 000 ist.
14. Kohle-Auf schlämmung nach Anspruch 1 täjs 13, dadurch
gekennzeichnet , daß der Polyelektrolyt in einer Menge von 0,1 bis 1, vorzugsweise 0,3 bis
15 0,5 Gew.-Jo, in der Suspension vorliegt.
15« Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 14, dadurch
gekennze ichnet , daß der Polyelektrolyt in einer Menge von etwa 0,4 Gew.-% in
der Suspension vorliegt.
16. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet , daß der Stabilisator in einer Menge von 0,01 bis 0,03
25 Gew.-%. in der Suspension vorliegt.
17. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stabilisator in einer Menge von etwa 0,02 Gew.-% vorliegt.
18. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet , daß der Stabilisator ein organisches Gel, vorzugsweise ein Polysaccharid ist.
/4
1Α-56 029 - 4 -
19. Kohle-Aufschlämmung nach Anspruch 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet , daß das
Wasser Salzwasser, insbesondere Seewasser ist.
8146
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| IT20261/82A IT1150698B (it) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Sospensione acquosa di carbone |
Publications (2)
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| DE3218503C2 DE3218503C2 (de) | 1986-06-19 |
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|---|---|---|---|
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