Способ обработки золы перед удалением в золоотвалы

 

Изобретение относится к пояготовке к утилизации промышленных отходов в частности золы, насыщенной гидравлически активными веществами, например высококальциевой золы уноса от сжигания угля или сланцев. Целью изобретения является повышение экономичности обработки золы путем обеспечения подвижности водозоловой смеси без введения дополнительных реагентов и предотвращение загрязнения окружающей среды. Способ обработки золы перед удалением в золоотвалы включает перемешивание зоиы с водой, выдерживая соотношение воды и золы в пределах 0,6-1,5, трансформирование смеси под давлением по трубопроводам до золоотвала. Перед сбросом в золоотвал водозоловую смесь подвергают механической активации до ее перехода в гелеобразное состояние . Функцию активатора выполняет центробежный насос. 1 ил, 2 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Р 23 J 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4434415/33 (22) 30.05.88 (46) 23.02.91.Бюл. N". 7 (7i) Предприятие "Уралтехэнерго", Сибирский филиал Научно-исследовательского института гидротехники им.Б.Е.Веденеева| Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова и Ростовское отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектно-изыскательского института "Теплоэлектропроект" (72) В.Я.Сизых, А.M.Âèíåð, Б.Л.Вишня, В.N.ÓÀèìöåâ, В.В.Тетельмин, P.Т.Шугалей и А.И.Кушко (53) 621.182.94 (088.8) (56) Патент СССР Р 1255067, кл. F 23 J 1/02, 1981. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗОЛЫ ПЕРЕД

УДАЛЕНИЕМ В ЗОЛООТВАЛЫ (57) Изобретение относитсяк попготов1

Изобретение относится к области подготовки к утилизации промышленных отходов, в частности золы, насыщенной гидравлически активными веществами, например высококальциевой золы-уноса от сжигания угля или сланцев.

Цель изобретения — повышение экономичности обработки золы путем обеспечения подвижности водозоловой смеси без введения дополнительных реагентов и предотвращение загрязнения окружающей среды.

„„SU „„1629696 A 1 ке к утилизации промышлснных отходов в частности эолы, насыщенной гидравлически активными веществами, например высококальциевой золы уноса от сжигания угля или сланцев. Целью изобретения является повышение экономичности обработки золы путем обеспечения подвижности водозоловой смеси без введения дополнительных реагентов и предотвращение загрязнения окружающей среды. Способ обработкй золы перед удалением в золоотвалы включает перемешивание золы с водой, выдерживая соотношение воды и золы в пределах 0,6-1,5, трансформирование смеси под давлением по трубопроI водам до .золоотвала. Перед сбросом в золоотвал водозоловую смесь подвергают механической активации до ее перехода в гелеобразное состояние. Функцию активатора выполняет центробежный насос. 1 ил, 2 табл.

Предлагаемый способ включает следующие операции.

Золу, содержащую, например; 20.60Х окиси кальция (такой.в частнос- . ти, является эола канско-ачинских углей, сжигаемых на тепловых электростанциях), смешивают с водой, выдерживая соотношение воды и золы в ней в пределах 0,6-1,5 по несу.

Смесь перекачивают насосами по трубопроводам в золоотвал.

Перед сбросом в золоотвал водозоловую смесь подвергают моханичес1629696 кой активации в рецнркуляционной установке до перехода в стабильное гелеобразное состояние с полным физическим и химическим связыванием во5 ды.

На чертеже представлена схема рециркуляционной установки.

Установка состоит из бака- 1 с водоэоловой смесью, центробежного 10 .насоса 2 с регулируемым числом оборотов и линией 3 рециркуляции.

Установка работает следующим образом.

Водоэоловая смесь при соотноше- 15 нии воды и золы в пределах 0,6-1,5 в количестве Q> поступает в бак 1.

Функцию активатора выполняет центробежный насос 2, производительность которого в 2-15 раз превосходит 2р транзитный расход Q водозоловой смеси в магистральном трубопроводе подачи смеси на отвал. Расход смеси

Q<, подаваемой на отвал, равен расходу смеси н, поступающей на уста- 25 новку. Рециркуляцнонный расход смеси О равен 1 — 14 0 с. Соотношение между рециркуляционным расходом смеси и расходом смеси, подаваемой на . отвал, регулируется открытием армату- 30 ры на напорной и рециркуляционной линиях насоса, а также числом оборотов насоса в зависимости от химсостава золы и соотношения воды и золы в смеси. Требуемые параметры рециркуляционной установки (соотношение

Ц ц и Q, число оборотов насоса) определяются в момент перехода смеси в гелеобразное состояние, характеризующееся известным скачком вяз- 40 кости и легко контролируемое по давлению на напорной линии насоса., и в дальнейшем корректируются иэ условия поддержания смеси в состоянии перехода в гель. 45

Транспортабельность смеси характеризуется ее подвижностью, показателем которой является растекаемость по конусу АзНИИ. Водозоловая смесь с соотношением воды н золы (в/з)

0,25 в процессе перемешивания в течение 3 мин,превращается в твердое образование. Смесь в в/э=0,3 имеет первоначальную растекаемость по конусу АэНИИ 6,5 см и нетранспортабельна по трубопроводу. Смесь с в/э=0.4 имеет первоначальную растекаемость по конусу АэНИИ 17 см и через 15 мин

° теряет подвижность: растекаЬмостьее по конусу АзНИИ падает до 12,5 см и смесь становится труднотранспортируемой.

Смесь с соотношением в/з=0,5 имеет первоначальную растекаемость по конусу АзНИИ 20 см, которая в течение 2 ч изменяется до 14 см, т.е. смесь также нетранспортируема на дальнее расстояние.

В отличие от указанных смесей смесь эолы березовского угля с водой при соотношении в/з=0.,6 имеет первоначальную растекамость по конусу

АзНИИ 21 см, а через 2,5 ч 20 см; смесь золы ирша-бородинского угля с водой при соотношении в/з=0,6 через

2. ч имеет растекамость по конусу

АзНИИ на уровне первоначальной (23 см).

При увеличении соотношения воды и золы текучесть смеси повышается.

Механическая активация водозоловой смеси с соотношением в/з=0,61,5 перед сбросом ее в эолоотвал позволяет вобрать всю воду затворения в структуру золового камня, образующегося в золоотвале, когда смесь затвердевает.

В табл.1 приводятся результаты опытов по выделению воды из водозоловых смесей различной консистенции без активации и при механической активации.

Из табл.1 видно, что если без механической активации вода из водозоловой смеси начинает выщеляться при в/з=0,5, то.при механической активации отделение воды начинается за пределом в/з=1,5: при в/3=0,2из смеси выделяется 61 воды, а при в/з=3,0 выделяется уже 20Х воды.

Результаты опытов подтверждают оптимальность выбранного диапазона соотношения воды и золы в водозоловой смеси 0,6-1.5. Верхний предел обусловлен растекаемостью смеси: при в/з (0,6 текучесть смеси резко падает и смесь перестает быть транспортабельной. Нижний предел обусловлен показателем выделения воды из смеси, который при механической активации существенно улучшается: при в/з < 1,5 вода из смеси не выделяется, смесь приобретает устойчивое гелеобразное состояние °

Таким образом, водозоловую смесь с соотношением воды и эолы 0.6-1,5 (ускоряется), о чем свидетельствует повышение температуры смеси. Температура смеси с 22 С (исходная) повышается до 49,? С.

Более мелкие (дисперсные) частицы золы вбирают большое количество воды. Смесь переходит в гель, не содержащий свободной воды. Со временем он набирает прочность, равную 2-4 MIIa.

Анализ рентгенограммы золового кам" ня показывает, что продукты гидратации смеси представлены следующими фазами: гидросиликат кальция, эттрингит, гидрат трехкальциевого силиката, имеется также кварц, муллит, периклаз гидрохлоралюминат. Тот факт, что золовый камень представлен теми же фазами, что и цементный камень, говорит о том, что исходные минералы прогидратировали, а золовый камень будет сохранять водонепроницаемость, подобно цементному камню. В случае, если зола не высококальциевая, не способная к самостоятельному тверде-, нию, при механической активации проявляется только диспергация золы.

Диспергированная более мелкая зола может вобрать введенную воду. Однако в золоотвале из густой не затвердевшей массы атмосферными о адками вымываются химические компоненты и загрязняют, подземные воды и близлежащие водоемы.

Таким образом, предпагаемый способ обработки высококальциевой золы -пе-, ред сбросом ее в золоотвал обеспечивает транспортабельность золы по трубопроводам на большое расстояние (10-12 км) и ее складирование в состоянии, безопасном для окружающей среды, без дополнительных материальных и трудовых затрат. связанных с необходимостью вводить в водозоловую смесь разжижающие компоненты.

Способ обеспечивает хранение золы

1629696 можно транспортировать на значительное расстояние, а механическая активация этой смеси перед с< росом ее в эолоотвал обеспечивает полное вступление воды в физико-химическое

5 взаимодействие с золой, вся вода входит в состав структуры золового камня.

При соотношении в/з (0.6 гидрата1О ция зоды и схватывание смеси начинается уже в трубе, что не позволяет транспортировать золу на расстояние более 200-300 м.

При использовании данного способа обработки золы ее можно транспортировать на расстояние до 10-12 км без применения каких-либо разжижающих реагентов. При в/3 1,5 из смеси при укладке ее в золоотвал выделяется вы- 20 сокоминерализованная вода, загрязняющая землю и близлежащие водоемы.

Для предотвращения этого требуется-строительство водоудерживающих дамб противофильтрационных экранов, дре- 25 нажных систем, систем перехвата и возврата воды.

После механической активации смеси с в/з=0,6-1,5 находящаяся в ней вода полностью связывается с частицами 30 золы, в результате образуется структурированная масса. Уложенная в отвал, эта масса твердеет в течение нескольких часов или суток без отделения воды, превращаясь в монолитный камень с прочностью 1,0-4,0 МПа и

-7 -В коэффициентом фильтрации 10 -10 см/с.

Диапазон в/з=0,6- 1,5 оптимален для высококальциевой золы с содержанием в ней 20-60Х окиси кальция, какими являются золы канско-ачинских углей, сланцев и пр.

В опытах по определению оптимального диапазона соотношения воды и золы в водозоловой смеси использова- 45 лась исходная зола, химический состав которой приведен в табл.2.

При перемешивании воды с золой при в/з=1,0 в течение 20-30 мин 50 общая минерализация воды в смеси составляет ?200-2500 мг/л. После механической обработки (вода отделялась перед эатвердеванием смеси) общая минерализация воды возрастает до 55 ,3500-4500 мг /л, в том числе: $ i 0 с

16 до 120; $04 с 224 до 1440 мг/л.

СаО до 5, 86 г/л. В результате процесс гидратации золы усиливается n золоотвалах. в виде золового камня, т.е. в состоянии, в котором зола пригодна для ее использования, например, в строительстве.

Формула изобретения.

Способ обработки золы перед удалением в золоотвалы, в частности золы, насыщенной гидравлически активными веществами, например высококальциевой золы-уноса от сжигания угля или слан1629696

Таблица 1

Выделение воды из смеси, %

Соотношение воды и золы в смеси

Bes акти- После мехавации нической активации

Вода не выделяется

Вода не выделяется

0,4

1,0

Нет

1,5

0,6

0,7

2,0

6,0

1,0

22,0

1 5

6.0

36,0

2,0

20,0

58 О

3,0

Таблица2

Содержание окислов в пересчете на сухое вещество,7.

Потери при про кали

Ре 0 з Са0 Mg0 SO з СаО (об- (свощий) бодный) вании

$10 А1 0

3,09 25-29 11,2 19,37 31,63 5,61 2.,98 5,2 цев, включающий перемешивание золы с водой и транспортирование водозоловой смеси под давлением по трубопроводам до золоотвала, о т л и ч а юшийся тем, что., с целью повышения экономичности обработки золы путем обеспечения подвижности водозоловой смеси без введения дополни1 тельных реагентов и предотвращения загрязнения окружающей среды, водо" золовую смесь транспортируют при отношении воды к золе в пределах

0,6-1,5 и перед сбросом в золоотвал подвергают ее механической активации до перехода смеси в гелеобразное состояние.

1629696

Составитель Е.Меркачева

Техред Л. Сердюкова Корректор Т.Палий

Редактор О.йрковецкая

Заказ 4?9 Тираж 346 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101