Способ обработки твердых продуктов сгорания угля

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ обработки твердых продуктов сгорания угля, характеризующийся тем, что продукты сгорания

вначале смешивают с основанием, причем в качестве основания применяют минеральное основание или основание, содержащее элемент из группы щелочных металлов и/или щелочно-земельных металлов;

после чего осуществляют спекание полученной смеси, при этом спеченную смесь после спекания промывают кислотным раствором, причем в качестве кислотного раствора применяют раствор неорганической кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный элемент из группы щелочных металлов и/или щелочно-земельных металлов выбран из калия и натрия, а в качестве основания применяют гидроксиды, гидросульфиты или карбонаты щелочных и/или щелочно-земельных металлов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный раствор неорганической кислоты представляет собой водный раствор кислоты, выбранной из группы, включающей азотную кислоту, соляную кислоту и хлорноватую кислоту (HClO3).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что основание добавляют к продуктам сгорания в стехиометрическом или сверхстехиометрическом количестве по отношению к содержанию кремния (Si) и/или двуокиси кремния (SiO2).

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанное соотношение представляет собой стехиометрическое соотношение основания и кремния (Si) и/или двуокиси кремния (SiO2), большее или равное 1.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что спекание осуществляют при температуре от 100 до 2000°C в течение промежутка времени от 0,1 до 4 ч.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что для промывания в спеченную смесь продуктов сгорания и основания добавляют кислотный раствор, причем после этого или одновременно осуществляют разделение промывочного раствора и промытых остатков спеченной смеси продуктов сгорания и основания путем фильтрования.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что для промывания в продукты сгорания добавляют кислотный раствор в стехиометрическом или сверхстехиометрическом количестве по отношению к содержанию оксидов, и/или кремния (Si), и/или двуокиси кремния (SiO2), и/или алюминия (Al), и/или окиси алюминия (Al2O3), и/или натрия (Na), и/или окиси натрия (Na2O).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанные оксиды представляют собой основные компоненты продуктов сгорания.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что кислотный раствор добавляют в стехиометрическом соотношении, большем или равном 1.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что для промывания кислотный раствор вначале добавляют при комнатной температуре в спеченную смесь продуктов сгорания и основания, а затем осуществляют нагревание смеси, состоящей из кислотного раствора и спеченной смеси продуктов сгорания и основания, при температуре от 25 до 300°C перед разделением промывочного раствора и промытых остатков спеченной смеси продуктов сгорания и основания путем фильтрования.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что при этом образуется гель.

13. Способ по любому из пп.11 или 12, отличающийся тем, что образованный при промывании гель, который можно рассматривать как промытый остаток спеченной смеси продуктов сгорания и основания, после отделения от возможно еще содержащейся части промывочного раствора подвергают сушке при температуре от 20 до 500°C.

14. Способ по любому из пп.12 или 13, отличающийся тем, что гель или высушенный гель при условии осуществления сушки геля размалывают или растирают на одном или нескольких этапах.

15. Способ по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что гель или высушенный гель, который, кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию, дополнительно промывают кислотным раствором на одном или на нескольких этапах, при этом соответственно осуществляют разделение промывочного раствора и промытых остатков геля.

16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что промытые остатки подвергают сушке и прокаливанию при температуре от 250 до 3000°C.

17. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что основание и/или продукты сгорания перед смешиванием подвергают сушке соответственно при температуре большей или равной 50°C в течение промежутка времени от 0,1 до 4 ч.

18. Способ по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что перед спеканием осуществляют сушку смеси продуктов сгорания и основания при температуре большей или равной 50°C в течение промежутка времени от 0,1 до 4 ч.

19. Способ по любому из пп.1-18, отличающийся тем, что спеченную смесь продуктов сгорания и основания, полученную после спекания, перед промыванием раствором кислоты подвергают размалыванию на одном или нескольких этапах.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ УГЛЯ Изобретение относится к способу обработки продуктов сгорания, при этом продукты сгорания вначале смешивают с основанием, после чего осуществляют спекание полученной смеси, причем после спекания спеченная смесь может затем подвергаться промыванию кислотным раствором.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СОЛА НЬЮ ТЕКНОЛОДЖИ ГМБХ Настоящее изобретение относится к способу обработки твердых продуктов сгорания угля, в частности каменного угля или битуминозного угля. При этом согласно настоящему изобретению продукты сгорания могут включать все твердые остатки сгорания, которые образуются при сжигании угля, преимущественно каменного угля или битуминозного угля, и/или могут оставаться после сжигания, преимущественно каменного угля или битуминозного угля. При этом согласно настоящему изобретению продукты сгорания образуются лишь при самом сгорании и/или после него. В частности, согласно настоящему изобретению твердые продукты сгорания могут включать продукты сгорания каменного угля или битуминозного угля и/или твердые остатки такого сгорания, например золу, летучую золу, шлак и пепел. Известно, что твердые продукты сгорания имеют определенное содержание различных элементов и соединений, в частности щелочных металлов, щелочно-земельных металлов, переходных металлов, металлов, тяжелых металлов, благородных металлов, полуметаллов, лантаноидов и актиноидов, и/или соответствующих соединений этих элементов. В частности, продукты сгорания могут, например, содержать следы или же более или менее значительные количества меди, железа, никеля, серебра, свинца, цинка, олова, алюминия, кальция, натрия,кремния, титана, золота, платины, палладия, родия, иридия, индия, вольфрама, рения, таллия, ниобия,урана и/или соответствующих соединений этих элементов. По этой причине продукты сгорания преимущественно собирают и отдельно подвергают утилизации или же помещают в хранилище, чтобы уменьшить риск возможного выделения тяжелых металлов или других токсичных веществ или соединений и предотвратить загрязнение окружающей среды при помощи особой утилизации или же помещения в хранилище. Из уровня техники известны способы максимально надежного - с точки зрения предотвращения вымывания - связывания или изолирования продуктов сгорания и содержащихся в них элементов и соединений. При этом продукты сгорания предпочтительно вводят в связующую матрицу, которая может содержать, например, силикаты и/или предпочтительно стекло или цемент. При этом задачей соответствующего способа является как можно более надежное связывание элементов и соединений, находящихся в продуктах сгорания, так что токсичные элементы и соединения максимально возможным образом не могут выделяться. В частности, при этом должно быть также обеспечено, чтобы токсичные элементы и соединения не смогли выделяться даже при контакте или же при промывании соответствующим растворителем, например, содержащим щелочной или кислотный раствор. Полученные согласно этому способу вещества, содержащие максимально возможно инертную матрицу с включенными или помещенными в нее с невозможностью вымывания токсичными элементами и соединениями, можно, например, поместить в хранилище и/или применять в качестве стекла и/или в качестве наполнителей или изоляционных материалов, в частности, для строительных элементов. Такие способы подробно описаны, например, в опубликованных описаниях изобретенийDE 4435618 и DE 3717085. Однако поскольку получение полностью инертной матрицы, в которой могут быть заключены токсичные элементы и соединения, возможно лишь с очень большим трудом и поскольку, в особенности при длительном хранении, может произойти перемещение токсичных элементов и соединений (внутри матрицы и наружу из матрицы), а также коррозия матрицы, то нельзя полностью исключить выделение токсичных элементов и соединений. По этой причине в уровне техники также известны способы, согласно которым продукты сгорания промывают кислотными растворами или же растворами, которые содержат связующее средство или хелатирующий агент, чтобы удалить тяжелые металлы из продуктов сгорания. Получаемые при этом наполнители имеют соответственно существенно более низкую концентрацию токсичных элементов и соединений, так что их применение становится значительно менее проблематичным. При этом в опубликованном описании изобретения DE 4141889 описан, например, способ, согласно которому золу промывают раствором, содержащим хелатирующий агент, чтобы удалить из золы токсичные тяжелые металлы. Кроме того, в опубликованном описании изобретения DE 4318535 описан способ, согласно которому применяют кислотные растворы, чтобы вымыть из золы токсичные тяжелые металлы. Тем самым концентрация тяжелых металлов в золе может быть существенно снижена. Обработанная зола может затем без проблем применяться, например, в качестве наполнителя. Однако, в зависимости от состава продуктов сгорания, может быть очень затруднительным достаточное удаление токсичных элементов и соединений из продуктов посредством одного только вымывания. Фактически, в зависимости от состава продукты сгорания, в частности продукты сгорания и/или зола после сжигания угля, предпочтительно после сжигания каменного угля или битуминозного угля, могут, например, содержать большое количество двуокиси кремния и/или стекла и/или нерастворимые или очень труднорастворимые соединения, в частности нерастворимые или очень труднорастворимые оксиды, и/или предпочтительно нерастворимые или очень труднорастворимые силикаты, или же нерастворимые или очень труднорастворимые в воде и/или в кислоте силикаты, и/или нерастворимые или очень труднорастворимые соединения и/или силикаты щелочных металлов, щелочно-земельных металлов, переходных металлов, металлов, тяжелых металлов, благородных металлов, полуметаллов, лантаноидов и актиноидов. Вследствие этого многие из токсичных элементов и соединений могут присутствовать связанными или же включенными в двуокись кремния и/или в стекло, и/или в нерастворимые или очень труднорастворимые соединения, в частности в нерастворимые или очень труднорастворимые оксиды, и/или предпочтительно в нерастворимые или очень труднорастворимые силикаты, или же в нерастворимые или очень труднорастворимые в воде или кислоте силикаты, и/или в нерастворимые или очень труднорастворимые соединения и/или силикаты щелочных металлов, щелочно-земельных металлов, переходных металлов, металлов, тяжелых металлов, благородных металлов, полуметаллов, лантаноидов и актиноидов. Поскольку токсичные элементы и соединения в этом случае большей частью присутствуют в виде включений или же связанными и/или введенными в нерастворимые или труднорастворимые соединения, то тяжелые металлы и другие токсичные элементы и соединения при определенных обстоятельствах могут быть удалены посредством промывания кислотными растворами или растворами, содержащими связующее средство или хелатирующий агент, лишь с очень большим трудом или же лишь очень неудовлетворительно. Поэтому задачей настоящего изобретения является обеспечение способа обработки продуктов сгорания, который обеспечивает возможность обработки продуктов сгорания, предпочтительно продуктов сгорания угля, в частности каменного угля или битуминозного угля, и/или предпочтительно продуктов сгорания, которые, например, содержат двуокись кремния и/или стекло и/или нерастворимые или очень труднорастворимые соединения, в частности нерастворимые или очень труднорастворимые оксиды,и/или предпочтительно нерастворимые или очень труднорастворимые силикаты, или же нерастворимые или труднорастворимые в воде и/или в кислоте силикаты, и/или нерастворимые или очень труднорастворимые соединения и/или силикаты щелочных металлов, щелочно-земельных металлов, переходных металлов, металлов, тяжелых металлов, благородных металлов, полуметаллов, лантаноидов и актиноидов таким образом, что возможно удаление в достаточной мере из этих продуктов сгорания металлов, в частности тяжелых металлов и/или других токсичных элементов и соединений, чтобы обеспечить возможность дальнейшего применения остатков продуктов сгорания без проблем. При этом понятия нерастворимый, и/или труднорастворимый, и/или очень труднорастворимый предпочтительно означают нерастворимый в воде или же в кислоте, и/или труднорастворимый в воде или же в кислоте, и/или очень труднорастворимый в воде или же в кислоте. Эта задача решена при помощи способа обработки продуктов сгорания, характеризующегося признаками независимого п.1 формулы изобретения. Конкретные варианты реализации или усовершенствования способа согласно изобретению содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения, а также в подробном описании способа согласно настоящему изобретению. При этом способ обработки продуктов сгорания согласно настоящему изобретению включает сначала смешивание продуктов сгорания с основанием, после чего осуществление спекания полученной смеси, при этом после спекания спеченная смесь может подвергаться промыванию кислотным раствором. При этом могут образовываться обработанные и промытые остатки продуктов сгорания, а также предпочтительно кислотный раствор или же промывочный раствор тяжелых металлов, или же других токсичных элементов и соединений, и/или, например, щелочных металлов, щелочно-земельных металлов, переходных металлов, металлов, благородных металлов, полуметаллов, лантаноидов и актиноидов или соответствующих соединений этих элементов. Посредством этого тяжелые металлы и другие токсичные элементы и соединения, а также, например, щелочные металлы, щелочно-земельные металлы, переходные металлы, металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды или соответствующие соединения этих элементов могут в достаточной мере удаляться из продуктов сгорания, чтобы обеспечить возможность дальнейшего использования обработанных остатков продуктов сгорания без проблем. В качестве основания согласно настоящему изобретению можно рассматривать все вещества или же смеси веществ и/или соединения или же смеси соединений, которые могут образовывать в водном растворе гидроксильные ионы (OH-). Однако согласно настоящему изобретению в качестве основания предпочтительно применяют минеральные основания, и/или щелочи, и/или основания, которые содержат элемент из группы щелочных и/или щелочно-земельных металлов. Кроме того, в качестве основания в способе согласно изобретению необязательно могут также применяться смеси двух или большего количества таких оснований. В частности, согласно изобретению наиболее предпочтительно можно применять основания, которые содержат калий и/или натрий. Посредством добавления основания, в частности основания, содержащего по меньшей мере один щелочной металл и/или щелочно-земельный металл, в частности натрий и/или калий, а также необязательного добавления в остатки продуктов сгорания веществ, элементов и соединений, в частности щелочных металлов и/или щелочно-земельных металлов, например натрия и/или калия, при последующем спекании смеси основания и продуктов сгорания могут усиленно или же преимущественно образовываться, например, растворимые в воде и/или в кислоте соединения, в частности растворимые в воде и/или в кислоте алюминаты и/или силикаты, в частности щелочные силикаты, предпочтительно растворимые в воде и/или в кислоте щелочные силикаты, например силикаты натрия или калия (Na2SiO3 или K2SiO3). Соответственно, нерастворимые или очень труднорастворимые соединения, и/или оксиды, и/или силикаты, в частности нерастворимые или труднорастворимые в воде и/или в кислоте силикаты, могут также преобразовываться при спекании в растворимые в воде и/или в кислоте соединения, и/или оксиды, и/или силикаты, в частности в щелочные силикаты, предпочтительно в растворимые в воде и/или в кислоте щелочные силикаты, более предпочтительно в силикаты натрия или калия (Na2SiO3 или K2SiO3). Предпочтительно в способе согласно изобретению в продукты сгорания добавляют только одно основание, которое при этом не представляет собой смесь оснований. Благодаря этому упрощается обращение с основанием и его хранение. Предпочтительно добавление основания в продукты сгорания в способе согласно настоящему изобретению осуществляют без добавления дополнительных солей и/или оксидов, а также, в частности, без добавления соли (солей) и/или оксида или же, альтернативно, нескольких оксидов, которые согласно настоящему изобретению не могут действовать в качестве основания. Кроме того, способ согласно изобретению перед спеканием и вплоть до него, включая само спекание,осуществляют предпочтительно без добавления воды и/или водного раствора кислоты в основание и/или в продукты сгорания и/или в смесь продуктов сгорания и основания. При этом добавление основания предпочтительно осуществляют не в виде добавления раствора основания, в частности водного раствора основания. Кроме того, добавление основания в способе согласно изобретению предпочтительно осуществляют после основного сгорания, так что основание добавляют в продукты сгорания. В частности, это может означать, что в способе согласно изобретению после добавления основания сгорание преимущественно уже не происходит. В частности, в способе согласно настоящему изобретению в качестве основания можно применять гидроксиды или гидросульфиты щелочных металлов и/или щелочно-земельных металлов. При этом в качестве основания в способе согласно изобретению особенно предпочтительно можно применять также карбонаты, в частности карбонаты щелочных металлов и/или щелочно-земельных металлов. Применение карбонатов является предпочтительным, так как при определенных обстоятельствах они обеспечивают возможность минимального внесения щелочных металлов и/или щелочно-земельных металлов в остатки продуктов сгорания, поскольку при спекании при определенных обстоятельствах небольшие количества СО 2 могут просто улетучиваться. Предпочтительно в качестве основания применяют, например, гидроксид натрия, гидроокись калия,гидросульфит натрия, гидросульфит калия и/или их смесь. Особенно предпочтительно в качестве основания могут применяться, например, карбонат натрия, карбонат калия и/или их смесь. При этом основание предпочтительно можно добавлять в продукты сгорания, например, в стехиометрическом или сверхстехиометрическом количестве по отношению к содержанию кремния (Si), и/или стекла, и/или двуокиси кремния (SiO2) и необязательно смешивать с продуктами сгорания, так что в смеси продуктов сгорания и основания для достижения соотношения, в частности стехиометрического соотношения основания и кремния (Si), и/или стекла, и/или двуокиси кремния, предпочтительно большего или равного 1, более предпочтительно от 1 до 4, более предпочтительно от 1,05 до 3, более предпочтительно от 1,1 до 2, более предпочтительно от 1,15 до 1,5, более предпочтительно от 1,2 до 1,4, причем особенно предпочтительным может быть соотношение, в частности стехиометрическое соотношение, от 1 до 1,2, в частности от 1 до 1,1. Кроме того, спекание или агломерация в соответствии со способом согласно изобретению могут включать в себя, по меньшей мере, частичное сплавление частиц продуктов сгорания, в частности продуктов сгорания угля, предпочтительно каменного или битуминозного угля, и частиц основания, предпочтительно при повышенной температуре. При этом понятия спекание и агломерация могут применяться взаимозаменяемо. При этом необходимо понимать, что, по меньшей мере, при частичном сплавлении частиц продуктов сгорания и частиц основания, предпочтительно при повышенной температуре, продукты сгорания, в частности продукты сгорания угля, предпочтительно каменного угля или битуминозного угля, и/или при определенных обстоятельствах их компоненты и основание могут реагировать друг с другом. Предпочтительно температура при спекании может составлять, например, от 100 до 2000C,предпочтительно от 200 до 1700C, более предпочтительно от 300 до 1600C, более предпочтительно от 400 до 1500C, более предпочтительно от 450 до 1450C, более предпочтительно от 500 до 1400C, более предпочтительно от 550 до 1350C, более предпочтительно от 600 до 1300C, более предпочтительно от 625 до 1275C, более предпочтительно от 650 до 1250C, более предпочтительно от 675 до 1225C, более предпочтительно от 700 до 1200C, более предпочтительно от 712,5 до 1187,5C, более предпочтительно от 725 до 1175C, более предпочтительно от 737,5 до 1150C, более предпочтительно от 750 до 1125C, более предпочтительно от 762,5 до 1100C, более предпочтительно от 775 до 1087,5C, более предпочтительно от 787,5 до 1075C, более предпочтительно от 800 до 1057,5C, более предпочтительно от 805 до 1050C, более предпочтительно от 810 до 1037,5C, более предпочтительно от 815 до 1025C, более предпочтительно от 820 до 1012,5C, более предпочтительно от 825 до 1000C, более предпочтительно от 830 до 990C, более предпочтительно от 835 до 980C, более предпочтительно от 840 до 970C, более предпочтительно от 845 до 960C, более предпочтительно от 850 до 950C, более предпочтительно от 852,5 до 940C, более предпочтительно от 855 до 930C, более предпочтительно от 857,5 до 915C, более предпочтительно от 860 до 900C, более предпочтительно от 865 до 895C и более предпочтительно от 870 до 890C. При этом спекание может осуществляться, например, в течение промежутка времени от 0,1 до 4 ч,предпочтительно от 0,2 до 3 ч, более предпочтительно от 0,25 до 2 ч и более предпочтительно от 0,5 до 2 ч. После спекания спеченная смесь, состоящая из продуктов сгорания и основания, может затем подвергаться промыванию кислотным раствором. Таким образом, из спеченной смеси могут вымываться тяжелые металлы и другие токсичные элементы и соединения, а также, например, щелочные металлы, щелочно-земельные металлы, переходные металлы, металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды или соответствующие соединения этих элементов. При этом в соответствии со способом согласно изобретению преимущественным образом могут вымываться и переводиться в водный раствор тяжелые металлы, а предпочтительно также и благородные металлы и/или переходные металлы. Предпочтительно в качестве кислотного раствора, который используют для промывания, согласно настоящему изобретению применяют, например, неорганическую кислоту, в частности азотную кислоту,соляную кислоту или хлорноватую кислоту, или же соответствующий раствор одной из этих кислот, в частности водный. Кроме того, необязательно можно применять смеси двух или более этих кислот или же соответствующие растворы. Предпочтительно эти кислоты могут образовывать преимущественно растворимые в воде или кислоте комплексы токсичных элементов и соединений, в частности щелочных металлов, щелочно-земельных металлов, переходных металлов, металлов, тяжелых металлов, благородных металлов, полуметаллов, лантаноидов и актиноидов, так что при определенных обстоятельствах они могут растворяться и переводиться в водную фазу или раствор. Особенно предпочтительно применяют соляную кислоту или же раствор соляной кислоты. Ее можно относительно легко нагревать и, кроме того, дополнительно можно рециркулировать и повторно применять в замкнутом циркуляционном контуре. Предпочтительно при этом в качестве кислотного раствора можно применять раствор, содержащий только одну кислоту, так что, в частности, не применяют раствор, который содержит смесь двух или более кислот. Благодаря этому при определенных обстоятельствах может упрощаться обращение с кислотным раствором, а также его обработка и рециркуляция. Например, для промывания спеченной смеси продуктов сгорания и основания применяют 10-75%-ный, предпочтительно 15-60%-ный, более предпочтительно 20-45%-ный раствор кислоты, предпочтительно водный. Более предпочтительными при этом являются, например 10-30%-ные, а более предпочтительными 10-25%-ные растворы кислоты, предпочтительно водные. В частности, для промывания спеченной смеси продуктов сгорания и основания можно применять,например, 10-20%-ный раствор соляной кислоты, предпочтительно 10-20%-ный водный раствор соляной кислоты. При этом согласно настоящему изобретению промывание кислотным раствором может, например,означать, что кислотный раствор просто добавляют в спеченную смесь продуктов сгорания и основания,причем затем и/или одновременно может осуществляться разделение раствора или же промывочного раствора и промытых остатков спеченной смеси продуктов сгорания и основания при помощи соответствующих средств, в частности, путем фильтрования. При этом кислотный раствор можно добавлять в спеченную смесь продуктов сгорания и основания с целью промывания, например, до тех пор, пока токсичные элементы и соединения, а также, например, щелочные металлы, щелочно-земельные металлы, переходные металлы, металлы, тяжелые металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды или соответствующие соединения этих элементов, не будут в достаточной степени удалены из спеченной смеси продуктов сгорания и основания, чтобы обеспечить возможность дальнейшего применения промытых остатков спеченной смеси продуктов сгорания и основания после промывания без проблем. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению для промывания можно применять или же добавлять в спеченную смесь продуктов сгорания и основания кислотный раствор или же содержащуюся в нем кислоту, предпочтительно в стехиометрическом или сверхстехиометрическом количестве по отношению к содержанию оксидов, в частности тех оксидов, которые представляют собой основные компоненты продуктов сгорания, и/или кремния (Si), и/или стекла, и/или двуокиси кремния(SiO2), и/или алюминия, и/или окиси алюминия (Al2O3), и/или натрия (Na), и/или окиси натрия (Na2O) в продуктах сгорания и/или предпочтительно в спеченной смеси продуктов сгорания и основания. Соответственно, в полученной таким образом смеси, состоящей из кислотного раствора и спеченной смеси продуктов сгорания и основания, может быть достигнуто соотношение, в частности стехиометрическое соотношение кислоты и оксидов, в частности тех оксидов, которые представляют собой основные компоненты продуктов сгорания, и/или кремния (Si), и/или стекла, и/или двуокиси кремния (SiO2), и/или алюминия (Al), и/или окиси алюминия (Al2O3), и/или натрия (Na), и/или окиси натрия (Na2O), предпочтительно большее или равное 1, более предпочтительно от 1 до 4, более предпочтительно от 1,05 до 3, более предпочтительно от 1,1 до 2, более предпочтительно от 1,15 до 1,5 и более предпочтительно от 1,2 до 1,4, причем особенно предпочтительным может быть соотношение, в частности стехиометрическое соотношение, от 1,1 до 1,35. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению сначала кислотный раствор для промывания добавляют в спеченную смесь продуктов сгорания и основания предпочтительно при комнатной температуре, а затем предпочтительно перемешивают или же размешивают перед тем, как будет произведено разделение промывочного раствора и промытых остатков спеченной смеси продуктов сгорания и основания, например, путем фильтрования. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению сначала кислотный раствор для промывания добавляют в спеченную смесь продуктов сгорания и основания, предпочтительно при комнатной температуре, а затем предпочтительно перемешивают или же размешивают, причем после этого необязательно осуществляют нагревание смеси, состоящей из кислотного раствора и спеченной смеси продуктов сгорания и основания, предпочтительно перед разделением промывочного раствора и промытых остатков спеченной смеси продуктов сгорания и основания, например, путем фильтрования. Нагревание можно осуществлять, например, при температуре от 25 до 300C, предпочтительно от 50 до 200C, более предпочтительно от 75 до 150C, более предпочтительно от 90 до 125C, особенно предпочтительно от 25 до 90C. При этом нагревание предпочтительно можно осуществлять таким образом и/или настолько долго, чтобы при этом образовался гель. Образование геля может обеспечить возможность особенного эффективного вымывания из геля токсичных элементов и соединений, а также,например, щелочных металлов, щелочно-земельных металлов, переходных металлов, металлов, тяжелых металлов, благородных металлов, полуметаллов, лантаноидов и актиноидов или соответствующих соединений этих элементов. Предпочтительно образование геля может обеспечить возможность особенно эффективного вымывания из геля тяжелых металлов, и/или, в частности, благородных металлов, и/или переходных металлов, при этом может осуществляться эффективный перевод в промывочный раствор тяжелых металлов, и/или, в частности, благородных металлов, и/или переходных металлов. Продолжительность нагревания может составлять при этом, например, от 0,1 до 24 ч, предпочтительно от 0,25 до 20 ч, более предпочтительно от 0,3 до 15 ч, более предпочтительно от 0,5 до 12 ч, более предпочтительно от 0,75 до 10 ч, более предпочтительно от 0,9 до 7,5 ч, более предпочтительно от 1 до 5 ч, более предпочтительно от 1,25 до 3 ч и более предпочтительно от 1,5 до 2 ч. После образования геля возможно еще оставшуюся часть промывочного раствора с целью завершения промывания затем отделяют от геля, например, путем фильтрования. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению образованный при промывании посредством нагревания гель, который можно рассматривать как промытый остаток спеченной смеси продуктов сгорания и основания, после отделения (которое может осуществляться, например, путем фильтрования) от возможно еще оставшейся части промывочного раствора и, таким образом, после промывания необязательно подвергают сушке. При этом сушку можно осуществлять, например, при температуре от 20 до 500C, более предпочтительно от 40 до 400C, более предпочтительно от 50 до 300C,более предпочтительно от 60 до 250C, более предпочтительно от 70 до 200C, более предпочтительно от 80 до 150C, более предпочтительно от 90 до 125C, особенно предпочтительно от 25 до 70C и/или в вакууме. Продолжительность сушки может составлять при этом, например, от 0,25 до 4 ч, предпочтительно от 0,5 до 3 ч, более предпочтительно от 1 до 2 ч. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению гель или высушенный гель, если только была осуществлена сушка геля, подвергают размалыванию на одном или более этапах. Размалывание можно осуществлять аналогично размалыванию спеченной смеси продуктов сгорания и основания. Предпочтительно при этом получают, например, гранулят или порошок со средним размером частиц от 0,001 до 50 мм, предпочтительно от 0,01 до 45 мм, более предпочтительно от 0,1 до 40 мм, более предпочтительно от 0,1 до 35 мм, более предпочтительно от 0,1 до 30 мм и более предпочтительно от 0,1 до 1 мм. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению гель или высушенный гель, если только была осуществлена сушка геля, который, кроме того, при необходимости был подвергнут размалыванию, подвергают дальнейшему промыванию кислотным раствором на одном или нескольких этапах,после чего осуществляют разделение промывочного раствора и промытых остатков. Промывание геля или высушенного геля (если только была осуществлена сушка геля), который, кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию, может осуществляться, в частности, в дополнение к промыванию спеченной и необязательно также подвергнутой размалыванию смеси продуктов сгорания и основания, при котором при определенных условиях может образовываться гель. Соответственно способ согласно настоящему изобретению может включать по меньшей мере два этапа промывания, на которых для промы-5 020452 вания применяют кислотные растворы. При этом на первом этапе промывания необязательно можно осуществлять промывание смеси продуктов сгорания и основания, причем необязательно может образовываться гель. На втором этапе промывания затем можно осуществлять промывание геля или высушенного геля (если только была осуществлена сушка геля), который, кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию. При этом в качестве кислотного раствора для промывания геля или высушенного геля (если только была осуществлена сушка геля), который, кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию, также может быть применена неорганическая кислота, в частности азотная кислота, соляная кислота или хлорноватая кислота, или же соответствующий раствор, в частности водный раствор одной из этих кислот. При этом можно применять также смесь двух или более этих кислот или соответствующий раствор. Однако в качестве кислотного раствора предпочтительно применение раствора, который содержит только одну кислоту, следовательно, в частности, не применяют раствор, содержащий смесь двух или более кислот. Благодаря этому при определенных обстоятельствах может упрощаться обращение с кислотным раствором, а также его обработка и рециркуляция. Особенно предпочтительно применяют соляную кислоту, или же раствор соляной кислоты, предпочтительно водный. Ее можно нагревать относительно легко и, кроме того, необязательно ее можно рециркулировать в замкнутом циркуляционном контуре и повторно применять. Благодаря соответствующей рециркуляции и обработке соляную кислоту или раствор соляной кислоты можно повторно применять для существенного сокращения количества соляной кислоты, фактически расходуемой в процессе. Кроме того, в течение всего процесса для промывания предпочтительно можно применять одну и ту же кислоту или же раствор одной и той же кислоты. Благодаря этому может быть упрощено хранение, обращение и утилизация или обработка по сравнению с несколькими различными кислотами. Например, для промывания геля или высушенного геля (если только была осуществлена сушка геля), который, кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию, можно применять 1-12,5%-ный,предпочтительно 2-10%-ный, более предпочтительно 3-7,5%-ный, более предпочтительно 3,5-6%-ный,более предпочтительно 4-5%-ный раствор кислоты, предпочтительно водный. В частности, например, для промывания геля или высушенного геля (если только была осуществлена сушка геля), который, кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию, можно применять примерно 5%-ный раствор соляной кислоты, в частности 5%-ный водный раствор соляной кислоты. Если гель или высушенный гель (если только была осуществлена сушка) перед промыванием был подвергнут размалыванию, то промывание может осуществляться более эффективно, так что токсичные элементы и соединения, а также, например, щелочные металлы, щелочно-земельные металлы, переходные металлы, тяжелые металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды или соответствующие соединения этих элементов при определенных обстоятельствах могут очень эффективно удаляться из геля или высушенного геля. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению промывание геля или высушенного геля (если только была осуществлена сушка), который, кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию, можно осуществлять в несколько этапов и/или посредством нескольких порций кислотного раствора. В частности, промывание геля или высушенного геля (если только была осуществлена сушка), который, кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию, можно осуществлять или же повторяться, например, при помощи по меньшей мере 2, предпочтительно от 3 до 10, более предпочтительно от 4 до 6 порций кислотного раствора. При этом промывочный раствор и промытые остатки могут подвергаться разделению (например, путем фильтрования) соответственно после каждой порции или же после каждого промывания. Благодаря повторному промыванию геля или высушенного геля, который необязательно также может быть подвергнут размалыванию, токсичные элементы и соединения, а также,например, щелочные металлы, щелочно-земельные металлы, переходные металлы, металлы, тяжелые металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды или соответствующие соединения этих элементов при определенных обстоятельствах могут быть особенно эффективно удалены из геля или высушенного геля. Согласно настоящему изобретению при каждом промывании предпочтительно осуществляют разделение промывочного раствора и соответственно промытых остатков. Это разделение можно осуществлять, например, путем фильтрования, центрифугирования и/или просто путем осаждения промытых остатков. При этом промывочный раствор может быть, в частности, водным раствором, содержащим применяемую для промывания кислоту, а также токсичные элементы и соединения, и/или вымытые щелочные металлы, щелочно-земельные металлы, переходные металлы, металлы, тяжелые металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды или соответствующие соединения этих элементов,которые были вымыты из смеси продуктов сгорания и основания и/или из геля (высушенного или не высушенного, а также подвергнутого или не подвергнутого размалыванию), и/или из уже промытых остатков. При этом промытые остатки могут представлять собой преимущественно нерастворимые и/или труднорастворимые, в частности нерастворимые и/или труднорастворимые в воде остатки, которые остаются после промывания, в частности после промывания спеченной смеси продуктов сгорания и основания, и/или после промывания геля (высушенного или не высушенного, а также подвергнутого или не подвергнутого размалыванию), и/или после промывания уже промытых остатков. В следующем варианте реализации настоящего изобретения промытые остатки дополнительно могут быть подвергнуты сушке, а затем прокаливанию. Дополнительная сушка может осуществляться, например, при температуре от 25 до 500C, более предпочтительно от 40 до 400C, более предпочтительно от 50 до 300C, более предпочтительно от 60 до 250C, более предпочтительно от 70 до 200C, более предпочтительно от 80 до 150C, более предпочтительно от 90 до 120C, особенно предпочтительно от 100 до 110C и/или в вакууме. Продолжительность дополнительной сушки может составлять, например, от 0,25 до 4 ч, предпочтительно от 0,5 до 3 ч, более предпочтительно от 1 до 2 ч. Кроме того, прокаливание может осуществляться, например, при температуре от 250 до 3000C, предпочтительно от 500 до 2500C, более предпочтительно от 750 до 2000C, более предпочтительно от 900 до 1500C и более предпочтительно от 1000 до 1200C. Продолжительность прокаливания может составлять, например, от 0,25 до 10 ч, более предпочтительно от 0,5 до 7,5 ч, более предпочтительно от 0,75 до 5 ч, более предпочтительно от 1 до 3 ч и более предпочтительно от 1,5 до 2 ч. При этом из остатков можно получать двуокись кремния. В частности, промывочный раствор может быть 0,2-0,5%-ным раствором соляной кислоты, предпочтительно водным, содержащим применяемую для промывания кислоту, а также вымытые токсичные элементы и соединения и/или вымытые щелочные металлы, щелочно-земельные металлы, переходные металлы, металлы, тяжелые металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды или соответствующие соединения этих элементов. Кроме того, промывочный раствор можно подвергать обработке, чтобы связать, отделить и/или повторно использовать растворенные в нем вещества. В частности, возможно растворенные в промывочном растворе щелочные металлы, щелочно-земельные металлы,переходные металлы, металлы, тяжелые металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды предпочтительно можно отдельно подвергать сепарации, например, путем электролиза и/или осаждения и/или подавать для дальнейшей переработки или вторичного использования. В частности, в способе согласно изобретению предпочтительно тяжелые металлы, и/или благородные металлы, и/или переходные металлы можно отдельно подвергать сепарации путем электролиза и/или осаждения и/или подавать для дальнейшей переработки или вторичного использования. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению основание и/или продукты сгорания можно, кроме того, соответственно подвергать сушке перед добавлением основания в продукты сгорания. Предпочтительно сушку можно осуществлять, например, при температуре большей или равной 50C, предпочтительно большей или равной 100C, более предпочтительно при температуре от 110 до 400C, более предпочтительно при температуре от 120 до 300C, более предпочтительно при температуре от 150 до 200C и/или в вакууме. Продолжительность сушки может при этом составлять, например, от 0,1 до 4 ч, предпочтительно от 0,25 до 3,5 ч, более предпочтительно от 0,5 до 3 ч и более предпочтительно от 1 до 2 ч. Наиболее предпочтительно сушка основания может осуществляться, например, от 1 до 2 ч при 200C. Кроме того, в следующем варианте реализации способа согласно изобретению можно осуществлять сушку смеси продуктов сгорания и основания перед спеканием. Предпочтительно сушку можно осуществлять, например, при температуре большей или равной 50C, предпочтительно большей или равной 100C, более предпочтительно при температуре от 110 до 400C, более предпочтительно при температуре от 120 до 300C, более предпочтительно при температуре от 150 до 200C и/или в вакууме. Продолжительность сушки может при этом составлять, например, от 0,1 до 4 ч, предпочтительно от 0,25 до 3,5 ч,более предпочтительно от 0,5 до 3 ч и более предпочтительно от 1 до 2 ч. Наиболее предпочтительно сушка смеси продуктов сгорания и основания может осуществляться, например, от 1 до 2 ч при 200C. В следующем варианте реализации способа согласно изобретению спеченную смесь продуктов сгорания и основания (которую получают после спекания) перед промыванием раствором кислоты подвергают размалыванию на одном или на нескольких этапах. Предпочтительно при этом получают, например, гранулят или порошок со средним размером частиц от 0,001 до 50 мм, предпочтительно от 0,01 до 45 мм, более предпочтительно от 0,1 до 40 мм, более предпочтительно от 1 до 35 мм, более предпочтительно от 5 до 30 мм и наиболее предпочтительно от 0,1 до 1 мм. При этом благодаря размалыванию спеченной смеси продуктов сгорания и основания обеспечивают возможность более эффективного и лучшего промывания раствором кислоты, так как благодаря размалыванию может улучшаться контакт между раствором кислоты и спеченной смесью продуктов сгорания и основания. При этом поверхность контакта между спеченной смесью продуктов сгорания и основания и раствором кислоты после размалывания существенно больше, так что подвергнутая размалыванию спеченная смесь продуктов сгорания и основания лучше омывается раствором кислоты и тем самым промывается более эффективно. Благодаря этому возможно очень эффективное удаление из продуктов сгорания, в частности, токсичных элементов и соединений, а также, например, щелочных металлов, щелочно-земельных металлов, переходных металлов, металлов, тяжелых металлов, благородных металлов, полуметаллов, лантаноидов и актиноидов или соответствующих соединений этих элементов. В следующем конкретном варианте реализации способа согласно изобретению размалывание спеченной смеси продуктов сгорания и основания можно также осуществлять в несколько этапов. В частности, спеченную смесь продуктов сгорания и основания вначале на первом этапе можно подвергать лишь грубому размалыванию, чтобы, например, получить гранулят или порошок со средним размером частиц от 30 до 50 мм, предпочтительно от 25 до 40 мм, более предпочтительно от 20 до 30 мм и особенно предпочтительно от 0,1 до 1 мм. На втором и/или на нескольких следующих этапах спеченная смесь продуктов сгорания и основания, уже подвергнутую грубому размалыванию на первом этапе, можно еще раз подвергать размалыванию, чтобы, например, получить гранулят или порошок со средним размером частиц от 0,001 до 10 мм, предпочтительно от 0,01 до 5 мм и особенно предпочтительно от 0,1 до 1 мм. При этом, в частности, токсичные элементы и соединения, а также, например, щелочные металлы, щелочноземельные металлы, переходные металлы, металлы, тяжелые металлы, благородные металлы, полуметаллы, лантаноиды и актиноиды или соответствующие соединения этих элементов тем лучше вымываются из спеченной смеси продуктов сгорания и основания, чем мельче размолота спеченная смесь продуктов сгорания и основания. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки твердых продуктов сгорания угля, характеризующийся тем, что продукты сгорания вначале смешивают с основанием, причем в качестве основания применяют минеральное основание или основание, содержащее элемент из группы щелочных металлов и/или щелочно-земельных металлов; после чего осуществляют спекание полученной смеси, при этом спеченную смесь после спекания промывают кислотным раствором, причем в качестве кислотного раствора применяют раствор неорганической кислоты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный элемент из группы щелочных металлов и/или щелочно-земельных металлов выбран из калия и натрия, а в качестве основания применяют гидроксиды,гидросульфиты или карбонаты щелочных и/или щелочно-земельных металлов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный раствор неорганической кислоты представляет собой водный раствор кислоты, выбранной из группы, включающей азотную кислоту, соляную кислоту и хлорноватую кислоту (HClO3). 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что основание добавляют к продуктам сгорания в стехиометрическом или сверхстехиометрическом количестве по отношению к содержанию кремния (Si) и/или двуокиси кремния (SiO2). 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанное соотношение представляет собой стехиометрическое соотношение основания и кремния (Si) и/или двуокиси кремния (SiO2), большее или равное 1. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что спекание осуществляют при температуре от 100 до 2000C в течение промежутка времени от 0,1 до 4 ч. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что для промывания в спеченную смесь продуктов сгорания и основания добавляют кислотный раствор, причем после этого или одновременно осуществляют разделение промывочного раствора и промытых остатков спеченной смеси продуктов сгорания и основания путем фильтрования. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что для промывания в продукты сгорания добавляют кислотный раствор в стехиометрическом или сверхстехиометрическом количестве по отношению к содержанию оксидов, и/или кремния (Si), и/или двуокиси кремния (SiO2), и/или алюминия (Al),и/или окиси алюминия (Al2O3), и/или натрия (Na), и/или окиси натрия (Na2O). 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанные оксиды представляют собой основные компоненты продуктов сгорания. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что кислотный раствор добавляют в стехиометрическом соотношении, большем или равном 1. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что для промывания кислотный раствор вначале добавляют при комнатной температуре в спеченную смесь продуктов сгорания и основания, а затем осуществляют нагревание смеси, состоящей из кислотного раствора и спеченной смеси продуктов сгорания и основания, при температуре от 25 до 300C перед разделением промывочного раствора и промытых остатков спеченной смеси продуктов сгорания и основания путем фильтрования. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что при этом образуется гель. 13. Способ по любому из пп.11 или 12, отличающийся тем, что образованный при промывании гель,который можно рассматривать как промытый остаток спеченной смеси продуктов сгорания и основания,после отделения от возможно еще содержащейся части промывочного раствора подвергают сушке при температуре от 20 до 500C. 14. Способ по любому из пп.12 или 13, отличающийся тем, что гель или высушенный гель при условии осуществления сушки геля размалывают или растирают на одном или нескольких этапах. 15. Способ по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что гель или высушенный гель, который,кроме того, необязательно был подвергнут размалыванию, дополнительно промывают кислотным раствором на одном или на нескольких этапах, при этом соответственно осуществляют разделение промывочного раствора и промытых остатков геля. 16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что промытые остатки подвергают сушке и прокаливанию при температуре от 250 до 3000C. 17. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что основание и/или продукты сгорания перед смешиванием подвергают сушке соответственно при температуре большей или равной 50C в течение промежутка времени от 0,1 до 4 ч. 18. Способ по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что перед спеканием осуществляют сушку смеси продуктов сгорания и основания при температуре большей или равной 50C в течение промежутка времени от 0,1 до 4 ч. 19. Способ по любому из пп.1-18, отличающийся тем, что спеченную смесь продуктов сгорания и основания, полученную после спекания, перед промыванием раствором кислоты подвергают размалыванию на одном или нескольких этапах.

МПК / Метки

МПК: B09B 3/00

Метки: угля, обработки, твердых, способ, сгорания, продуктов

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/10-20452-sposob-obrabotki-tverdyh-produktov-sgoraniya-uglya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ обработки твердых продуктов сгорания угля</a>

Похожие патенты