способ разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций

Формула изобретения

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/см ³, средней фракции насыпной плотности 0,35-0,41 г/см ³ и легкой фракции насыпной плотности 0,28-0,35 г/см ³ путем отбора продуктов с нижних и верхних частей аппаратов, при этом в каждом последующем аппарате повышают скорость подачи воды относительно предыдущего значения.

Описание изобретения к патенту

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/см ³ и тяжелого продукта насыпного веса более 0,3 г/см ³. 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/см ³. 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/см ³, средней фракции насыпной плотности 0,35-0,41 г/см ³ и легкой фракции насыпной плотности 0,28-0,35 г/см ³ 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 (V_i, см/мин), которая определяется как отношение расхода воды на сливе из колонны (Q _в, см³/мин) к площади сечения колонны (S_к, 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 (V ₁ 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>V ₁), 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(V ₃>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 V ₄ (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 ( _н, г/см³) и линейными скоростями нисходящего потока воды.

Возможность осуществления заявляемого технического решения с получением продуктов различной насыпной плотности, в том числе с _н<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/см ³ 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, %	н, г/см3	V0, см/мин	выход, %	н, г/см3	V1, см/мин	выход, %	н, г/см3	V2, см/мин	выход, %	н, г/см3	V3, см/мин	выход, %	н, г/см3	V4, см/мин
1	Томь-Усинская ГРЭС, концентрат ценосфер, н=0,41 г/см3	4,2	0,74	V01	5,2	0,42	V11	21	0,46	V 21	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	V 22	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	V 23	42,7	0,40	V33	20	0,28	V43
4	Новосибирская ТЭЦ-5, продукт ситового разделения концентрата ценосфер -0,17+0,1 мм, н=0,40 г/см3	2,2	0,75	V04	5,4	0,42	V14	19,3	0,45	V 24	39,1	0,41	V34	34	0,33	V44