Analiza potencjału energetycznego depozytów mułów węglowych

Transkrypt

1 zaiteresowaia wykorzystaiem tej metody w odiesieiu do iych droboziaristych materiałów odpadowych ze wzbogacaia węgla kamieego ależy poszukiwać owych, skutecziej działających odczyików. Zdecydowaie miej korzyste i bardzo podobe wyiki ao wzbogacając muły w klasyfikatorze ododkowym i wzbogacaliku strumieiowym zwojowym typu Reichert LD4. Z materiału podawaego a te urządzeia wzbogacające wydzieloo wcześiej w hydrocykloie ziara poiżej 0, mm. Średi wychód kocetratu w procesie wzbogacaia wyiósł dla spirali Reicherta ok. 25%, a dla klasyfikatora ododkowego ok. 22%. Uzyskae wartości opałowe tego kocetratu wyiosły odpowiedio i kj/kg. Zawartość popiołu w kocetracie wyiosła odpowiedio ok. 25 i 22%. W badaiach tymi metodami otowao też stosukowo iska zawartość popiołu w odpadach. Wyiosła oa edio 48 i 58%. W procesie wzbogacaia w hydrocykloie, w wyiku wydzieleia ziara poiżej 0, mm, ao wprawdzie zaczący wychód 53%, lecz kosztem jakości wzbogacoego materiału. Kocetrat charakteryzował się bowiem zaczą zawartością popiołu (39,6%) i iską wartością opałową (6 950 kj/kg). Natomiast odpad ay w tym procesie posiadał stosukowo iską zawartość popiołu (48,%). Proces rozdziału ziar drobych był w tym procesie iestety mało skuteczy. W kocetracie bowiem pozostało 38% ziar poiżej 0, mm, a ziara te posiadają wysoką zawartość popiołu. Podsumowując stwierdzić ależy, że istieje możliwość wzbogacaia ziar drobych. Jest to zabieg istoty z uwagi a zacze ilości materiału, który zdepooway został w osadikach ziemych w miioym okresie. Alteratywą dla wzbogacaia materiałów o tak drobych ziarach jest ich kierowaie do spalaia w piecach fluidalych. Kotły te projektowae są i wykoywae dla idywidualego paliwa charakteryzowaego uziarieiem i parametrami jakościowymi. Niektóre z materiałów, które poddae były badaiom spełiają te kryteria. prof. dr hab. iż. Aleksader Lutyński, dr iż. Ireeusz Baic, dr iż. Marci Lutyński Aaliza potecjału eergetyczego depozytów mułów węglowych Streszczeie W artykule przedstawioo wyiki aalizy potecjału eergetyczego depozytów mułów węglowych dla stau surowego tych mułów oraz dla produktów aych w wyiku wzbogacaia. Muły węglowe wzbogacao w hydrocykloie zagęszczająco-klasyfikującym, klasyfikatorze ododkowym, wzbogacaliku zwojowym Reicherta i metodą flotacji. Oceioo zarówo potecjał eergetyczy mułów po ich wzbogaceiu jak i straty potecjału eergetyczego, które pooszoe są w wyiku wzbogacaia.. Wprowadzeie Odpady o ajdrobiejszym uziarieiu, a więc muły węglowe i odpady flotacyje posiadają ajwyższy poziom substacji węglowej spoód wszystkich odpadów powstałych w wyiku wydobywaia i wzbogacaia węgla. Wskazują a to badaia jakości wykoywae w różych jedostkach aukowo-badawczych. Z tego względu poszukuje się skuteczych metod pozwalających a efektywe wykorzystaie potecjału eergetyczego, który zawierają te odpady. Metodami tymi mogą być metody wzbogacaia tych ajdrobiejszych odpadów lub metody bezpoediego wykorzystaia podczas spalaia p. w kotłach z łożem fluidaly. Metody wzbogacaia pozwalają a pozyskaie pełowartościowego paliwa w postaci drobo uziarioych mieszaek węglowych o wysokich parametrach eergetyczych. Poprawa jakości kocetratów pozyskiwaych w wyiku wzbogacaia pociąga za sobą powstawaie odpadów o pewej zawartości substacji węglowej. Jest to ieuikioe, mimo istiejących dzisiaj skuteczych metod wzbogacaia. W przeprowadzoych badaiach ad możliwością wzbogacaia mułów wykoaych w Katedrze Przeróbki Kopali i Utylizacji Odpadów Politechiki Śląskiej wykorzystao sześć różych metod. W prezetowaym materiale wykorzystao tylko wyiki czterech metod, które uzao za metody ajefektywiejsze. Metodami tymi są: metoda wzbogacaia z wykorzystaiem siły ododkowej, w której użyty został hydrocyklo klasyfikująco-zagęszczajacy i klasyfikator ododkowy, metoda wzbogacaia strumieiowego (jede z procesów wzbogacaia grawitacyjego), w której użyty został wzbogacalik strumieiowy zwojowy typu Reichert LD4, metoda fizykochemicza flotacji. Każda z tych metod pozwalała a aie kocetratu o cieple spalaia wyższym iż ciepło spalaia mułu surowego, który pozyskao z osadików. Jedak każda z aalizowaych metod powodowała stratę po- CZASOPISMO TCHNICZN 59

2 tecjału eergetyczego zawartego w odpadach. Wielkości tych strat były róże, co pokazao w iiejszym artykule. Badaia wzbogacaia mułów przeprowadzoo w hydrocykloie klasyfikująco-zagęszczajacym o edicy 50 mm. Nadawa o dobraym zagęszczeiu podawaa była pompą do hydrocyklou z przelewem zapewiającym utrzymaie stałego ciśieia hydrostatyczego. W badaiach wstępych ustaloo, że ajkorzystiejszym zagęszczeiem dla wzbogacaego materiału jest 50 g/l. W metodach wzbogacaia grawitacyjego jakość kocetratów jest pogarszaa zaczą zawartością iewzbogacoych ziar ajdrobiejszych <0, mm, które w większości trafiają razem z większymi, lekkimi ziarami węglowymi do kocetratów. Poprawę jakości kocetratów uje się odmulając adawę kierowaą do wzbogacaia lub odmulając ae kocetraty. W wykoywaych badaiach odmuloo materiał w hydrocykloie klasyfikująco-zagęszczajacym i materiał ay jako kocetrat wykorzystao w badaiu możliwości wzbogacaia mułów w klasyfikatorze ododkowym i wzbogacaliku strumieiowym. Badaia wzbogacaia mułów w klasyfikatorze ododkowym wykoao dla zagęszczeia adawy 00 i 50 g/l. W artykule zaprezetowao wyiki dla zagęszczeia adawy 50 g/l, które uzao za korzystiejsze. W metodzie wzbogacaia strumieiowego użyty został wzbogacalik Reichert typu LD4. Staowisko badawcze składało się ze zbiorika adawy, wzbogacalika strumieiowego LD4 o układzie 2 koryt po sześć zwojów i przesiewacza odwadiającego. Nadawa była podawaa grawitacyjie ze zbiorika z mieszadłem szybkoobrotowym i dodatkowo mieszaa powietrzem ze sprężarki. Ruch mieszadła i strumień powietrza powodowały, że adawa ie osiadała w zbioriku i miała stałe zagęszczeie. Badaia przeprowadzoo a materiałach z siedemastu i dziewiętastu osadików dla dwóch zagęszczeń adawy kierowaej a spiralę 300 g/l i 400 g/l. Wyiki badań dla zagęszczeia adawy 400 g/l, uzao za korzystiejsze. Badaia laboratoryje mułów węglowych metodą flotacji przeprowadzoe zostały a flotowikach laboratoryjych o pojemości komory flotacyjej wyoszącej dm 3. Zagęszczeie mieszaiy wodo-węglowej wyosiło 00 g/l. W badaiach użyte zostały dwa odczyiki flotacyje, ajczęściej stosowae w procesach flotacji w zakładach przeróbczych kopalń węgla kamieego. W pierwszej kolejości wykoao serię badań wstępych w celu ustaleia optymalej dawki odczyika flotacyjego. Badaia przeprowadzoo dla dawki flokulata: 0,4; 0,5 i 0,6 kg/mg materiału suchego. Badaia wykazały, że dla dawki flokulata 0,6 kg/mg materiału suchego ao ajlepszy efekt flotacji mułów węglowych. Badaia przeprowadzoo dla wszystkich zidetyfikowaych osadików. Za pozytywy wyik badań flotowalości mułów uzao taki, dla którego 80% badaych próbek daego osadika wykazywało pozytywy efekt flotacji. Za pozytywy wyik flotacji mułów z jedego badaego osadika uzawao taki, dla którego w 66% badaych prób ao wychód a poziomie większym iż 30%, a zawartość popiołu w kocetracie z tych prób była miejsza od 25%. Te waruki spełiały próbki z 2 osadików. 2. Sposób szacowaia potecjału eergetyczego depozytów Podstawowa aaliza jakościowa mułów węglowych i dokoae oszacowaia ich ilości wykoae w ramach projektu rozwojowego Nr N R /2009 pt: Idetyfikacja potecjału eergetyczego depozytów mułów węglowych w bilasie paliwowym kraju oraz strategia rozwoju techologiczego w zakresie ich wykorzystaia pozwoliły a oszacowaie potecjału eergetyczego tych mułów. W tym celu opracoway został algorytm szacowaia potecjału eergetyczego ziwetaryzowaych osadików. Zapropoowao szacowaie potecjału eergetyczego w dwóch wariatach. Pierwszy z tych wariatów staowi przybliżoe oszacowae potecjału eergetyczego osadika, którego podstawą są: oszacowaa masa mułów zajdujących się w osadiku, edia wartość opałowa wyzaczoa w badaiach jakościowych poszczególych próbek pobraych do badań z osadika. W powyżej poday sposób szacowaa jest edia przybliżoa wartość potecjału eergetyczego osadika, która jest wykorzystywaa i podawaa ajczęściej w różych opracowaiach przedmiotowych. Jest to iewątpliwie iformacja waża, lecz dla pełiejszej wiedzy wstępej o depozycie istotym też jest podaie graic w jakich może oscylować szacowaa wartość potecjału eergetyczego mułów. W tym celu oprócz wartości ediej potecjału eergetyczego podaje się jej wartości graicze: górą i dolą a podstawie oszacowaego odchyleia stadardowego z ozaczeń wartości opałowej dla poszczególych prób. Z teorii rachuku prawdopodobieństwa wiadomo, że w zakresie tych wartości graiczych leży 68% wartości oszacowań idywidualych z poszczególych prób aych w badaiach. Tak więc edią przybliżoą wartość potecjału eergetyczego osadika w staie roboczym lub laboratoryjym szacowaa jest z zależości: 3 = M 0 gdzie: edia wartość potecjału eergetyczego osadika, M oszacowaa masa mułów zajdujących się w osadiku, [Mg] edia wartość opałowa w staie roboczym lub aalityczym wyzaczoa w badaiach jakościowych poszczególych próbek pobraych do badań z osadika, która szacowaa jest z zależości: = i [kj / kg] Wartości graicze potecjału eergetyczego osadika szacowae są z zależości: oraz max mi = M = M 3 ( + S ) 0 3 ( S ) 0 60 CZASOPISMO TCHNICZN

3 gdzie: S odchyleie stadardowe wartości opałowej szacowae z wykorzystaiem zależości: S ( ) i = Wyiki przeprowadzoych oszacowań przedstawioo w tabeli i 2. Drugi z wariatów szacowaia potecjału eergetyczego osadików wykoyway jest a podstawie głębszej wiedzy o materiale zgromadzoym w osadiku, łączie z wiedzą o kieruku wykorzystaia mułów i sposobie jego wzbogaceia. Oszacowaie potecjału eergetyczego wykoywae jest w oparciu o: zdefiiowaą masę mułów zajdujących się w osadiku, Osadik Tabela. Potecjał eergetyczy mułów w staie roboczym zdepoowaych w osadikach Orietacyja pojemość osadika Średia wartość opałowa Odchyleie stadardowe wartości opałowej Potecjał eergetyczy w staie roboczym edi maksymaly miimaly [Mg] [kj/kg] [kj/kg] K K K K8/ K8/ K/ K3/ K3/ K K K K4/ K4/ K4/ K5/ K5/ K5/ K5/ K/ K Osadik Tabela 2. Potecjał eergetyczy mułów w staie aalityczym zdepoowaych w osadikach Orietacyja pojemość osadika Średia wartość opałowa Odchyleie stadardowe wartości opałowej Potecjał eergetyczy w staie aalityczym edi maksymaly miimaly [Mg] [kj/kg] [kj/kg] K K K K8/ K8/ K/ K3/ K3/ K K K K4/ K4/ K4/ K5/ K5/ K5/ K5/ K/ K CZASOPISMO TCHNICZN 6

4 kocetratu pozyskaego w wyiku zastosowaia wybraej techologii wzbogacaia, edią wartość opałową wyzaczoą dla kocetratów pozyskaych z poszczególych prób techologiczych. Ze względu a koieczość porówywaia potecjału eergetyczego mułów wzbogacaych z wykorzystaiem różych techologii do wykoywaych oszacowań przyjmowaa była wartość opałowa w staie aalityczym. Średią wartość potecjału eergetyczego osadika oszacowao z zależości: a 3 = M U 0 gdzie: edia przybliżoa wartość potecjału eergetyczego osadika, M oszacowaa masa mułów zajdujących się w osadiku, [Mg] a edia wartość opałowa kocetratu w staie aalityczym wyzaczoa w badaiach jakościowych poszczególych prób techologiczych procesu wzbogaceia wybraą techologią, [kj/kg] U kocetratu pozyskaego z poszczególych prób techologiczych procesu wzbogaceia wybraą techologią oszacoway z zależości: U = U i [ ] Wyiki oszacowań potecjału eergetyczego mułów w staie aalityczym dla czterech metod ich wzbogacaia przedstawioo w tabelach 3 i Omówieie wyików aych w badaiach i aalizie Zaprezetowae wyiki badań ze wzbogacaia mułów węglowych i aaliza ich potecjału eergetyczego wykazały, że w wyiku wzbogacaia zacza ilość tego potecjału jest stracoa. Jest to wyik przechodzeia ajdrobiejszych ziar węglowych do odpadów. Najkorzystiejsze rezultaty, co wydaje się zrozumiałe ze względu a istotę procesu wzbogacaia ao w przypadku metody flotacji. Średio strata potecjału eergetyczego wyiosła w tym przypadku 5%. Strata ta wahała w graicach od 3 do 3% dla poszczególych osadików. Średio wartość opałowa aego produktu wyiosła kj/kg i była ajwyższa spoód aych we wszystkich aalizowaych metodach. Niestety, ie wszystkie muły węglowe, według przyjętego kryterium, były podate a tą metodę wzbogacaia przy zastosowaych w badaiach flokulatach. Najwyższe straty potecjału eergetyczego mułów węglowych zaotowao w przypadku wzbogacaia w klasyfikatorze ododkowym z wstępym odmuleiem wzbogacaego materiału. Strata potecjału eergetyczego wyiosła w tym przypadku edio 68% i wahała się dla poszczególych osadików od 3 do awet 98%. Jak widać są to bardzo szerokie graice, co świadczy rówież o iedoskoałości metody. Średio wartość opałowa aego produktu wyiosła kj/kg, co jest bardzo dobrym rezultatem. Wyiki te są podobe do osiągaych przy wzbogacaiu mułów w spiralach Reicherta z wstępym odmulaiem materiału. Średia strata wyiosła 64%, a ciepło spalaia produktu kj/kg. Najiższe wartości opałowe produktów wzbogacaia iwao w przypadku wzbogacaia w hydrocykloie. Mimo istotych strat potecjału eergetyczego mułów, Tabela 3. Zmiay potecjału eergetyczego mułów węglowych w poszczególych osadikach jako wyik wzbogacaia w hydrocykloie klasyfikującym klasyfikatorze ododkowym Sta surowy osadika Hydrocyklo Klasyfikator ododkowy, 50 g/l Osadik wart. potecjał wart. potecjał strata wart. potecjał strata pojemość opałowa opałowa pot. opałowa pot. [Mg] [kj/kg] [ ] [kj/kg] [%] [ ] [kj/kg] [%] K , , K , , K , , K8/ , K8/ , K/ , , K3/ , , K3/ , K , , K , , K , , K4/ , , K4/ , , K4/ , , K5/ , , K5/ , , K5/ , , K5/ , , K/ , , K , , edia , , CZASOPISMO TCHNICZN

5 Tabela 4. Zmiay potecjału eergetyczego mułów węglowych w poszczególych osadikach jako wyik wzbogacaia w spirali Reicherta i metodą flotacji Sta surowy osadika Spirala Reicherta, 400g/l Flotacja, odczyik 2 Osadik wart. potecjał wart. potecjał strata wart. potecjał strata pojemość opałowa opałowa pot. opałowa pot. [Mg] [kj/kg] [ ] [kj/kg] [%] [ ] [kj/kg] [%] K , K , K , K8/ , K8/ K/ , K3/ , K3/ , , K , , K , , K , , K4/ , , K4/ , , K4/ , , K5/ , K5/ , , K5/ , , K5/ , , K/ , , K , , , , który wyiósł edio 53% wartość opałowa produktu wyiosła edio 6950 kj/kg i iewiele wzrosła w stosuku do ciepła spalaia mułów surowych wyoszącego 6427 kj/kg. Przeprowadzoe badaia upoważiają do stwierdzeia, że istieje możliwość wzbogacaia mułów zdepoowaych w osadikach. Należy liczyć się jedak ze zaczymi stratami potecjału eergetyczego tych materiałów. Pamiętać rówież ależy, że każda z metod wzbogacaia wymaga rozmycia mułów, a więc dostarczeia zaczych ilości wody, a co wskazują zagęszczeia mieszaiy wodo-węglowej, iezbęde dla efektywości procesu. Z przeprowadzoej aalizy wyika, że przemysłowe wykorzystaie mułów będzie w pełi efektywe w przypadku zastosowaia metody pozbawioej koieczości dodatkowych zabiegów wzbogacających materiał. mgr iż. Jarosław Stakiewicz, dr Stefa Góralczyk Kieruki gospodarczego wykorzystaia odpadów po procesach wzbogacaia depozytów mułów węglowych Streszczeie W artykule zaprezetowao jede z potecjalych kieruków gospodarczego wykorzystaia odpadów powstających w trakcie procesów wzbogacaia depozytów mułów węglowych wraz z wytyczymi techologiczymi. Opracowae w ramach projektu pt. Idetyfikacja potecjału eergetyczego depozytów mułów węglowych w bilasie paliwowym kraju oraz strategia rozwoju techologiczego w zakresie ich wykorzystaia techologie wzbogacaia agromadzoych depozytów mułów węglowych a paliwo dla eergetyki zawodowej będą geerowały pewe ilości substacji odpadowych w postaci bardzo drobych frakcji. Z tego też względu w ramach realizacji projektu określoe zostały potecjale kieruki ich gospodarczego wykorzystaia wraz z wytyczymi techologiczymi. Ocea makroskopowa wybraych próbek odpadów wykazała, że jest to materiał bardzo droby, ilasty barwy od ciemoszarej do czarej. Czasami występuje w formie CZASOPISMO TCHNICZN 63