RU2543833C2 - Способ получения золоцемента - Google Patents
Способ получения золоцемента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543833C2 RU2543833C2 RU2014119288/03A RU2014119288A RU2543833C2 RU 2543833 C2 RU2543833 C2 RU 2543833C2 RU 2014119288/03 A RU2014119288/03 A RU 2014119288/03A RU 2014119288 A RU2014119288 A RU 2014119288A RU 2543833 C2 RU2543833 C2 RU 2543833C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- product
- ash
- brown coal
- grinding
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims abstract 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims abstract 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 5
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 claims description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 1
- 108010021724 tonin Proteins 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 3
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- -1 if necessary Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);lanthanum(3+);neodymium(3+);oxygen(2-);phosphate Chemical compound [O-2].[La+3].[Ce+3].[Nd+3].[O-]P([O-])([O-])=O IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 229910052590 monazite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 1
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011182 sodium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству вяжущего из топочных отходов. В способе получения золоцемента, включающем измельчение бурого угля до консистенции пыли - более 95% фракции менее 0,09 мм с введением корректирующей добавки, сжигание его в топке теплоэлектростанции - ТЭС с доведением степени сжигания в форсунках углистых веществ до 95-98% и съем золы-уноса - указанного целевого продукта с электрофильтров отходящих дымовых газов, первый раз измельчение бурого угля производят в щелочной водной среде в выемочной камере залежи в процессе его скважинной гидродобычи до консистенции твердого в пульпе, составляющей до 80% фракции менее 25 мм, производят второй раз измельчение бурого угля в щелочной водной среде в составе твердого в пульпе путем гидропомола до консистенции грубодисперсной фазы, составляющей до 75% фракции менее 0,145 мм, затем отделяют первый промежуточный угольный продукт от первого попутного полезного продукта - гуматов, получаемых экстракцией гуминовых кислот щелочной средой при гидропомоле бурого угля, после этого первый промежуточный угольный продукт в третий раз подвергают гидропомолу в кислой водной среде до тонины 0,075 мм, после чего полученную водоугольную суспензию направляют в барботажную емкость, где осуществляют барботирование теплых отфильтрованных отходящих из топки ТЭС дымовых газов с повышением концентрации суммы кислот дисперсной среды суспензии и извлечения в раствор тяжелых редких металлов, затем отделяют второй промежуточный угольный продукт от второго попутного полезного продукта - коллективного концентрата тяжелых редких металлов и совместно гомогенизируют угольный продукт
Description
Изобретение относится к областям получения строительных материалов и к теплоэнергетике, где может быть использовано в производстве вяжущего и цементов из топочного отходов.
Интерес к использованию топочных отходов ТЭС/ТЭЦ в цементном производстве возник у специалистов достаточно давно и профильным учреждением Минстройматериалов СССР - НИИцемент в 1977 году, исходя из накопленного опыта, был структурирован по трем направлениям:
- применение золы в качестве сырьевого компонента;
- использование золы в качестве гидравлической добавки;
- применение золы для производства специальных цементов, признанных наиболее эффективными (Кишко Б.С., Кравченко И.В. Шире использовать золы тепловых электростанций в цементном производстве. - Цемент, 1977. - №6. - с.1-2).
В этот же период времени (1976-1980 гг.) Минэнерго СССР осуществило строительство 23 установок по отбору 6,1 тыс.т сухой золы с вводом мощностей в объеме 370 тыс.т на Омской ТЭЦ-4, 250 тыс.т на Красноярской ТЭЦ-1, 204 тыс.т на Ливийской ГРЭС и т.д.
Существовавшие гидрозолошлакоудаления на ТЭС/ТЭЦ и отсутствие электрофильтров, улавливающих сухую золу-унос в дымовых газах, не способствовали практическому использованию золы в различных вариантах производства вяжущего и спеццементов.
Появление возможности использования качественного сырья - сухой золы ТЭС/ТЭЦ - стимулировало появление значительного числа технических решений по его применению в составе сырьевой смеси и вяжущего.
Например, известно предложение по получению сырьевой смеси из техногенных отходов, включающих золу ТЭЦ, портландцемент, алюминиевую пудру и другие компоненты (А.с. СССР №1377269).
Известно техническое решение по производству вяжущего, содержащего, мас.%: портландцемент 8,5-18,5; бокситовый шлам 57,0-60,5; зола-унос 6,5-9,0; вода - остальное (SU 1766866).
Известно применение сухой золы Омской ТЭЦ-4 для получения вяжущего. Золоцементное вяжущее (зольцит) получают посредствам совместного размола до удельной поверхности 4500-5500 см2/г смеси ингредиентов, мас.%: кислая зола-унос 30-40; бокситовый или нефелиновый шлам 20-30; комплексная добавка 3-5, портландцемент - остальное (RU 2452703).
Общими недостатками упомянутых аналогов являются применение в процессе получения целевого продукта компонентов, не связанных с деятельностью ТЭС/ТЭЦ, достаточная сложность получения целевого продукта и его относительная дороговизна.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению аналогом (прототипом) является способ, предложенный проф., д.т.н. МГГУ Петросовым А.А. (Производство цемента из золы тепловых электростанций. - Горный журнал, 2007, - №11. - с.50-51).
Согласно способу-прототипу следует изменить технологию сжигания угля в топках ТЭС/ТЭЦ и наряду с тепло- и электроэнергией получать вместо золошлаковых отвальных отходов золоцемент. Для этого уголь измельчается до консистенции пыли (до ≥95% фракции - 0,09 мм); сжигается в топках ТЭС/ТЭЦ с доведением степени сжигания в форсунах углистых веществ, особенно бурого угля, до 95-98%; съем золы-уноса с электрофильтров; загрузка золоцемента в цементные силосы; расфасовка золоцемента и доставка его потребителям.
В качестве недостатков способа-прототипа можно отметить ограничение по недожогу в составе целевого продукта - содержание 3
ограниченных остатков в золоцементе не должно превышать 7% из-за действия гумусовых кислот, которые ухудшают вяжущие свойства цемента; ограничение по наличию вредных элементов в составе золоцемента, препятствующих их использованию в жилищном строительстве; трудности по организации эффективного сжигания на факеле угольной пыли, подшихтованной некоторым количеством тонкоизмельченной доломитовой (известняковой) пыли и мелкодисперсной глины.
Поставлена задача - предложить способ получения из бурых углей золоцемента, не содержащего гуминовых кислот, вредных элементов, с регулируемыми вяжущими свойствами.
Поставленная задача решена посредством сжигания жидкого угольного топлива с выведенными из его состава гуминовыми кислотами и тяжелыми редкими металлами и с введенными в его состав, при необходимости, добавками, корректирующими вяжущие свойства золоцемента. При этом бурый уголь подвергают троекратному измельчению, каждый раз с увеличением его дисперсности - в процессе гидродобычи, в процессе экстракции гуминовых кислот, в процессе извлечения тяжелых редких металлов с последующей совместной гомогенизацией с корректирующими добавками в процессе приготовления однородного по составу и свойствам жидкого угольного топлива. Вывод из состава исходного сырья - бурого угля - вредных для золоцемента ингредиентов в виде гуминовых кислот и тяжелых редких металлов осуществляют путем придания жидкой дисперсной среде водоугольной суспензии, поочередно, свойств щелочи и свойств кислоты, используя реагентный ресурс топочного процесса. Ввод в состав золоцемента, при необходимости, усилителей вяжущих свойств производят в процессе приготовления жидкого угольного топлива путем добавок известняковой/доломитовой пыли в твердую дисперсную фазу или путем приготовления жидкой дисперсной среды суспензии в виде известнякового молока. Однако часто встречаются бурые угли, зола которых удовлетворяет требованиям по вяжущим свойствам золоцементов.
Более подробно способ получения золоцемента может быть раскрыт на конкретном примере его возможного использования в энергохимическом пределе бурых углей Таловского месторождения Томской области РФ.
Таловское буроугольное месторождение содержит несколько пачек пластов, залегающих близко от дневной поверхности на глубинах до 90 м и глубоко на глубинах 120-180 м, что существенно удорожает добычу угля открытым способом.
Поэтому специалистами Томской горнодобывающей компании предлагалось глубокозалегающие пласты таловских углей разрабатывать способом скважинной гидродобычи с последующим комплексным использованием добытого сырья путем энергохимического передела с целью сокращения издержек освоения месторождения (Технологическое решение Томской горнодобывающей компании по разработке и комплексному использованию бурых углей Таловского месторождения / Отв. исп.: В.И. Лунев. - Томск: ТомГДК, 2001 - 146 с.).
Согласно современным данным (по сост. на 2013 г.), при химической переработке 1 т обезвоженных таловских бурых углей из органической их части могут быть извлечены растворимые в водных растворах гуминовые кислоты в количестве до 300 кг, а из минеральной части - до 1 кг коллективного концентрата редких металлов, включая до 4 г урана и тория.
Исходя из приобретенного положительного опыта скважинной гидродобычи крупнообъемной (1700 т) технологической пробы бакчарской железной руды на территории Томской области с глубин залеганием железорудного пласта 167-214 м можно экстраполировать полученные технологические параметры гидродобычи на похожий геологический объект - глубокозалегающий пласт таловских бурых углей, а именно: угольный пласт кусковской свиты центрального участка средней мощностью 5,2 м, залегающий на глубинах 120-180 м от дневной поверхности.
Согласно «Отчета о проведении опытно-методических работ по теме «Оценка Бакчарского железорудного проявления для отработки методом СГД» - Госконтракт от 04.04.2006 г. №ТВ-04-04-2006. / Отв. исп.: В.И. Лунев. - Томск: ТомГДКруда, 2008» таловские бурые угли могут добываться из выемочной камеры объемом от 750 до 1500 м3 в составе пульпы при соотношении твердого к жидкому Т:Ж=1:10 и производительностью по твердому »20 т/ч (500 т/сут; 15 тыс. т/мес) с содержанием до 80% фракции - 25 мм (экстраполяционные данные).
Рабочее тело процесса гидродобычи - вода - может находиться в контакте с углем в течение времени 30-120 мин, в зависимости от того куда направляется пульпа, поднятая из выемочной камеры на дневную поверхность: на карту намыва или сразу на технологический передел, но в любом варианте большая часть воды возвращается в оборотную схему водоснабжения гидродобычи.
Подщелачивая оборотную воду каким-либо дешевым щелочным агентом, выбранным например, из гидратов окисей, карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, аммиачной воды, можно в течение времени отработки выемочной камеры (несколько суток) получить до 2 тыс. м3 жидких гуматов.
При направлении бурого угля в состав сгущенной пульпы (при Т:Ж от 1:5 до 1:1) подщелоченная вода успеет только «размягчить» гумусовые вещества ввиду малого времени контакта, что, однако, повысит эффективность и производительность экстрагирования гумусовых кислот в гуматы натрия/калия при гидропомоле бурого угля, например, в струйной мельнице в 1%-ном растворе щелочи NaOH/KOH с получением грубодисперсной угольной фазы с содержанием до 75% фракции - 0,145 мм при выходе гуматов до 300 кг/т с последующим их разделением, путем, например, центрифугирования в центрифугах осадительного типа.
Таким образом, целевой продукт - золоцемент - освобождается от гуминовых кислот, ухудшающих вяжущие свойства цемента.
Для использования золоцемента в жилищном строительстве он должен быть свободен от тяжелых редких металлов, включая U, Th, РЗЭ, которые в составе минерала монацита находятся в таловских бурых углях, и откуда могут быть извлечены путем щелочного или кислотного выщелачивания в процессе третьего гидропомола угля до тонины 0,075 мм, например, в гидроударной/кавитационной мельнице. В случае применения кислотного выщелачивания может быть использован химический потенциал дымовых газов ТЭС/ТЭЦ, содержащих оксиды углерода, азота, серы, которые при взаимодействии с водой могут продуцировать соответствующие кислоты, например Н2СО3, HNO3, H2SO4 и др. Для этого водоугольную суспензию после третьего гидропомола в подкисленной воде заливают в барботажную емкость, в которой осуществляют барботирование теплых отфильтрованных дымовых газов с получением более концентрированной суммой кислот дисперсной среды, выщелачивающей тяжелые редкие металлы в виде коллективного концентрата с выходом до 1 кг/т, в том числе выходом урана и тория до 1-4 г/т.
Полученный таким образом коллективный концентрат тяжелых редких элементов может быть посредством гидрометаллургии разделен на фракции, в которых преобладает тот или иной элемент, а технологии переработки отдельных фракций с целью получения индивидуальных металлов высокой степени чистоты известны и хорошо отработаны. После извлечения гуминовых кислот и тяжелых редких металлов буроугольный продукт направляют на гомогенизацию с жидкой дисперсной средой и добавками, если их присутствие желательно, с получением жидкого угольного топлива, однородного по составу и свойствам с параметрами, близкими к параметрам типового водоугольного топлива (ВУТ): содержание угля 60-65%; вязкость менее 1200 мПа/с; теплота сгорания низшая 4000-4700 ккал/кг; зольность 6-10%; содержание серы 0,25-0,80%; содержание частиц фракции менее 0,075 мм более 75%; степень сжигания углистых веществ до 98%. Сжигание жидкого топлива, приготовленного из переработанного продукта таловских бурых углей, может быть осуществлено на факелах форсунок топок Томской ТЭЦ-3, расположенной на борту Таловского буроугольного месторождения, спроектированной на сжигание углей КаТЕКа (разрез «Березовский»), а в настоящее время сжигающей томский природный газ.
Химический состав таловского золоцемента и основные характеристики вяжущего в сравнении с золами углей-аналогов и цементами приведены в Таблице 1. В состав углей-аналогов входят угли разрезов: «Тунгуйский» ОАО «Востсибуголь»; «Бородинский» ОАО «Красноярскуголь»; «Березовский» ОАО «Красноярскуголь»; «Назаровский» ОАО «Красноярскуголь»; «Переяславский» ОАО «Красноярскуголь»; «Ирбейский» ОАО «Красноярскуголь» и зола с электрофильтров ТЭС «Эспенхайм» (бывш. ГДР); в состав цементов входят: сульфатированный цемент 225; шлакопортландцемент 225; портландцемент 225 и портландцемент 350 (по А.А. Петросову, 2007).
Здесь основные характеристики вяжущего рассчитаны по формуле:
где β - содержание компонента в %.
Из приведенных сравнительных данных вяжущих материалов видно, что показатель активности таловского золоцемента имеет наивысшее значение 
, что в 1,5 раза больше среднего значения для цементов и в 2 раза больше среднего значения для зол углей-аналогов. Модуль щелочности таловского золоцемента равен 
, что в 1,5 раза меньше нижнего значения для цементов, но находится в вилке значений для зол углей-аналогов 0,07-2,04. Известковый стандарт таловского золоцемента равен 
, что в 6,6 раза меньше нижнего значения для цементов, но находится в вилке значений для зол углей-аналогов 2,03-81,4.
| Таблица 1 | |||||||||
| Сравнение данных вяжущих материалов | |||||||||
| Показатели вяжущего материала | Химический состав материалов | Характеристики вяжущего | |||||||
| Тип вяжущего материала | |||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | Показатель активности, Па | Модуль щелочности, Мо | Известковый стандарт, Кст | |
| Цементы | 20,7-28,3 | 6,6-10,5 | 1,5-2,9 | 38,7-62,7 | 2,0-9,2 | 2,3-7,7 | 0,28-0,37 | 0,24-1,8 | 36,1-93,5 |
| Зола углей-аналогов | 15,0-66,5 | 5,3-22,8 | 6,0-14,1 | 3,9-49,0 | 1,4-6,0 | 1,4-10,0 | 0,08-0,44 | 0,07-2,04 | 2.03-81,4 |
| Таловский золоцемент | 49,5 | 25,2 | 8,8 | 10,1 | 1,6 | 0,32 | 0,50 | 0,16 | 5,49 |
Таким образом, полученный без корректирующих добавок таловский золоцемент будет обладать следующими характерными свойствами золоцемента как вяжущего:
- при высоком содержании Al2O3 и низком СаО смеси на золоцементе при добавлении воды склонны к быстрому схватыванию в начале процесса, сопровождающегося интенсивным нагреванием смеси;
- повышенное содержание SiO2 обеспечивает высокую конечную прочность твердеющей смеси;
- «зольный камень» - основная составляющая золоцемента - обладает хорошим сопротивлением действию агрессивных вод.
В целях приближения показателей 
и 
к значениям, свойственным портландцементам, для целевой коррекции вяжущих свойств угольную пыль перед сжиганием можно шихтовать с некоторым количеством тонкоизмельченной доломитовой (известняковой) пыли и мелкодисперсной глины. В случае если требуемый объем корректирующих добавок будет негативно влиять на процесс сжигания угольной пыли (в случае ВУТ, например, минеральная часть не должна превышать 10% мас. в составе топлива), золоцемент можно получить путем смещения золы-уноса с порошком обожженного доломитового/известнякового продукта без участия потерь после прокаливания (ППП). При этом соотношение между корректирующей добавкой и золой-уносом в весовых частях «X» в шихте может быть рассчитано по известной формуле:
где КН=0,9 - коэффициент насыщения; S1, A1, F1, C1 - содержание в % мас. соответственно SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO в известняке и S2, A2, F2, C2 - содержание тех же окислов в золе-уносе.
В случае нашего примера в качестве корректирующей добавки к таловскому золоцементу могут быть использованы мергелистые известняки участка Комлев Камень-Каменского месторождения, находящегося недалеко
от Таловского буроугольного месторождения, имеющие следующий химический состав, % мас: ППП - 42,88; SiO2-3,70; Al2O3-0,89; Fe2O3-0,21; CaO-51,88; MgO-1,02; SO3 - нет.
Тогда, проведя расчеты, получим, что таловский золоцемент с корректирующей добавкой из высокодисперсного обожженного каменского мергелистого известняка будет состоять на 78% мас. из золы-уноса и на 22% мас. из материала корректирующей добавки при значениях основных характеристик вяжущего, равных Па тд=0,48; М0 тд=1,30; Кст тд=14,44.
Кроме того, необходимо заметить, что в качестве корректирующей добавки может быть использована другая зола-унос, например зола углей разреза «Березовский», имеющая высший показатель известкового стандарта, равный 81,4.
Таким образом, модуль щелочности увеличен почти на порядок величины и приблизился к максимальному значению для цементов, равному 1,8, а известковый стандарт поднялся более чем в 2,5 раза. Такие свойства золоцемента близки к свойствам шлакопортландцемента - 225 и сульфатированному цементу - 225, превосходя последние в быстром схватывании и в более высокой конечной прочности твердеющей смеси.
Технический результат от применения изобретения состоит в получении целевого продукта - золоцемента и двух попутных ценных продуктов - гуматов и коллективного концентрата тяжелых редких металлов при одновременном производстве тепла и электроэнергии в условиях снижения экологической нагрузки на окружающую среду. Достижимость технического результата подтверждается опытными работами Томской горнодобывающей компании - владельца лицензий на недропользование участков Таловского буроугольного месторождения и лабораторными исследованиями минерального сырья Томского политехнического университета в период 1999-2014 гг.
Claims (3)
1. Способ получения золоцемента, включающий измельчение бурого угля до консистенции пыли - более 95% фракции менее 0,09 мм с введением корректирующей добавки, сжигание его в топке теплоэлектростанции с доведением степени сжигания в форсунках углистых веществ до 95-98% и съем золы-уноса - указанного целевого продукта с электрофильтров отходящих дымовых газов, отличающийся тем, что первый раз измельчение бурого угля производят в щелочной водной среде в выемочной камере залежи в процессе его скважинной гидродобычи до консистенции твердого в пульпе, составляющей до 80% фракции менее 25 мм, производят второй раз измельчение бурого угля в щелочной водной среде в составе твердого в пульпе путем гидропомола до консистенции грубодисперсной фазы, составляющей до 75% фракции менее 0,145 мм, затем отделяют первый промежуточный угольный продукт от первого попутного полезного продукта - гуматов, получаемых экстракцией гуминовых кислот щелочной средой при гидропомоле бурого угля, после этого первый промежуточный угольный продукт в третий раз подвергают гидропомолу в кислой водной среде до тонины 0,075 мм, после чего полученную водоугольную суспензию направляют в барботажную емкость, где осуществляют барботирование теплых отфильтрованных отходящих из топки теплоэлектростанции дымовых газов с повышением концентрации суммы кислот дисперсной среды суспензии и извлечения в раствор тяжелых редких металлов, затем отделяют второй промежуточный угольный продукт от второго попутного полезного продукта - коллективного концентрата тяжелых редких металлов и совместно гомогенизируют этот угольный продукт с корректирующей добавкой с получением жидкого угольного топлива, подаваемого на указанное сжигание.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве корректирующей добавки используют тонкоизмельченную доломитовую или известняковую пыль.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве корректирующей добавки используют тонкоизмельченный бурый уголь, обеспечивающий более высокий коэффициент известкового стандарта золы-уноса.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119288/03A RU2543833C2 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Способ получения золоцемента |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119288/03A RU2543833C2 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Способ получения золоцемента |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014119288A RU2014119288A (ru) | 2014-08-10 |
| RU2543833C2 true RU2543833C2 (ru) | 2015-03-10 |
Family
ID=51355061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119288/03A RU2543833C2 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Способ получения золоцемента |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2543833C2 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4306912A (en) * | 1979-05-31 | 1981-12-22 | Flowcon Oy | Process for producing a binder for slurry, mortar, and concrete |
| SU1377269A1 (ru) * | 1985-11-26 | 1988-02-28 | Фрунзенский политехнический институт | Сырьева смесь дл изготовлени чеистого бетона |
| US4997484A (en) * | 1987-12-11 | 1991-03-05 | Lone Star Industries, Inc. | Hydraulic cement and composition employing the same |
| SU1766866A1 (ru) * | 1990-05-29 | 1992-10-07 | Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт | Сырьева смесь дл приготовлени легкого бетона |
| RU2101244C1 (ru) * | 1994-05-11 | 1998-01-10 | Гальперина Тамара Яковлевна | Вяжущее |
| RU2161168C2 (ru) * | 1995-06-07 | 2000-12-27 | Энертек Энвайронментал, Инк. | Эффективная утилизация топлив и отходов, содержащих хлор и/или влагу |
| RU2452703C2 (ru) * | 2010-09-15 | 2012-06-10 | Валерий Сергеевич Прокопец | Золоцементное вяжущее (зольцит) на основе кислых зол тепловых электростанций |
-
2014
- 2014-05-13 RU RU2014119288/03A patent/RU2543833C2/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4306912A (en) * | 1979-05-31 | 1981-12-22 | Flowcon Oy | Process for producing a binder for slurry, mortar, and concrete |
| SU1377269A1 (ru) * | 1985-11-26 | 1988-02-28 | Фрунзенский политехнический институт | Сырьева смесь дл изготовлени чеистого бетона |
| US4997484A (en) * | 1987-12-11 | 1991-03-05 | Lone Star Industries, Inc. | Hydraulic cement and composition employing the same |
| SU1766866A1 (ru) * | 1990-05-29 | 1992-10-07 | Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт | Сырьева смесь дл приготовлени легкого бетона |
| RU2101244C1 (ru) * | 1994-05-11 | 1998-01-10 | Гальперина Тамара Яковлевна | Вяжущее |
| RU2161168C2 (ru) * | 1995-06-07 | 2000-12-27 | Энертек Энвайронментал, Инк. | Эффективная утилизация топлив и отходов, содержащих хлор и/или влагу |
| RU2452703C2 (ru) * | 2010-09-15 | 2012-06-10 | Валерий Сергеевич Прокопец | Золоцементное вяжущее (зольцит) на основе кислых зол тепловых электростанций |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| КИШКО Б.С. и др. Шире использовать золы тепловых. электростанций в цементном производстве, Цемент, 1977, N 6, с.1,2 * |
| ПЕТРОСОВ А.А. Производство цемента из золы тепловых. электростанций, Горный журнал, 2007, N 11, с. 50, 51. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014119288A (ru) | 2014-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bodor et al. | Recent developments and perspectives on the treatment of industrial wastes by mineral carbonation—a review | |
| CN103143448B (zh) | 一种从煤矸石中浮选提取精煤、硫铁和高岭土的方法 | |
| CN101935768B (zh) | 一种石煤提钒碳综合回收方法 | |
| Trushko et al. | Topicality and possibilities for complete processing of red mud of aluminous production | |
| CN104446328B (zh) | 一种多固废协同利用生产预拌泵送高性能混凝土的方法 | |
| CN102311809A (zh) | 油泥为原料生产合成气的方法 | |
| EP2836315A1 (en) | Stabilized red mud and methods of making the same | |
| CN113087480A (zh) | 一种含超细尾泥的应用型胶结充填料及其制备方法和应用 | |
| DE3919011A1 (de) | Verfahren zur wiederverwertung von staub- oder schlammfoermig anfallendem sonderabfall | |
| EP0041269B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von calciumsilikat- und/oder calciumaluminathaltigen, gegebenenfalls pulverförmigen, Klinkermaterialien | |
| CN107129203A (zh) | 一种电解锰渣基膏体充填材料及其制备方法 | |
| RU2543833C2 (ru) | Способ получения золоцемента | |
| Domanskaya et al. | ICSC Problems and Perspectives of high-calcium fly ash from heat power plants in the composition of “green” building materials | |
| CN102161514A (zh) | 从煤矸石中提取金属氢氧化物的方法 | |
| WO2016057998A1 (en) | Additions of clay and slag materials to coal combustion boilers | |
| CN111333352A (zh) | 一种金属矿山全尾砂充填用新型尾砂胶凝料 | |
| US1536165A (en) | Method for producing hydraulic, particularly cementlike, mortarforming agents | |
| CN108609878A (zh) | 一种利用白泥制备磷铝酸盐胶凝材料的生产线及其工艺 | |
| DE938067C (de) | Verfahren zur Herstellung eines zur anschliessenden Verhuettung im Hochofen bestimmten Erzsinters | |
| DE810256C (de) | Herstellung von Baustoffen | |
| JPS57174394A (en) | Coal slurry composition | |
| CN104073318B (zh) | 一种高硫煤降硫方法 | |
| RU1802133C (ru) | Способ подземной разработки месторождений | |
| CN102173441A (zh) | 高铝煤热电及氧化铝的联产方法 | |
| RU2721566C1 (ru) | Состав закладочной смеси |