ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ - ПРОДУКТОВ СЖИГАНИЯ УГОЛЬНОГО ТОПЛИВА
PROCESSING LINE FOR TREATMENT OF ASH-AND-SLAG WASTES, THAT IS, COAL FUEL COMBUSTION PRODUCTS

Изобретение относится к области удаления и переработки продуктов сгорания и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных, работающих на каменноугольных топливах.
Известна технологическая линия, содержащая оборудованную приемным бункером систему транспортирования золошлаковых отходов из отвала, смеситель отходов с разжижающей средой, соединенный с линией подачи указанной среды, по меньшей мере один классификатор золошлаковых частиц, по меньшей мере один сгуститель разжиженной золошлаковой смеси и систему отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц на утилизацию, дополнительно содержит дозатор-питатель золошлаковых отходов, соединяющий приемный бункер со смесителем, и установленный за смесителем измеритель консистенции разжиженной золошлаковой смеси, а линия подачи разжижающей среды соединяет смеситель с напорной линией системы гидрозолоудаления и выполнена в виде трубопровода отвода из нее золошлаковой пульпы текущего поступления. При этом трубопровод отвода золошлаковой пульпы может быть снабжен на входе в смеситель суживающимся соплом. Технологическая линия может также дополнительно содержать устройство размола крупных частиц разжиженной золошлаковой смеси (см. Применение новых технологий при переработке золошлаковых отходов на ТЭЦ 22 ОАО «Мосэнерго» / Козлов И.Н. и др. // Электрические станции. 2005. №11, с.22-26).
Недостаток этой технологической линии недостаточная эффективность удаления недожога, что в условиях реального присутствия недожога в значительных количествах (превышающих 5% от объема золы), не позволяет эффективно реализовывать все последующие процессы утилизации шлака.
Кроме того, принятая схема переработки золошлаковых отходов предполагает жесткую зависимость процессов их переработки от технологических процессов сжигания угля на электростанции, что усложняет организацию работы и требует проведения контроля за консистенцией поступающего материала и пульпы в процессе ее приготовления.
Известна также технологическая линия для переработки золошлаковых отходов из отвалов тепловых электростанций и котельных, сжигающих угольное топливо, содержащая оборудованную приемным бункером систему транспортирования золошлаковых отходов из отвала, дозатор-питатель золошлаковых отходов связанный со смесителем отходов, соединенным с источником разжижающей среды линией подачи, средства классификации золошлаковых частиц, систему отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц на утилизацию (см. RU 2363885 F23J 1/02, В03В 9/04, 2008).
Недостаток заявленного решения - малый диапазон фракционирования полезных компонентов, получаемых при переработке золошлаковых отходов.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является расширение диапазона фракционирования полезных компонентов, получаемых при переработке золошлаковых отходов..
Технический результат, получаемый при решении поставленной технической задачи, выражается в обеспечении возможности эффективной утилизации золошлаковых отходов, вследствие удаления недожога, а также возвращения соответствующей части топлива в процесс его сжигания. Кроме того обеспечивается извлечение железосодержащих минералов, благородных металлов и высокая степень очистки золошлаковых отходов, до фракции содержащей оксиды кремния и алюминия, что позволяет, при необходимости либо наладить выработку целевых продуктов (алюминия и/или кремния), при их соответствующем разделении, либо наладить выпуск силикатного кирпича и других строительных материалов.
Для решения поставленной задачи технологическая линия для переработки золошлаковых отходов из отвалов тепловых электростанций, сжигающих угольное топливо, содержащая оборудованную приемным бункером систему транспортирования золошлаковых отходов из отвала, дозатор-питатель золошлаковых отходов связанный со смесителем, соединенным с источником разжижающей среды линией подачи, средства классификации золошлаковых частиц, систему отвода обезвоженных масс отклассифицированных фракций частиц на утилизацию, отличается тем, что технологическая линия содержит последовательно связанные блок выделения недожога, блок выделения железосодержащих фракций и блок выделения благородных металлов, при этом выход хвостовой фракции предыдущего блока, выполнен, как вход последующего, кроме того, блок выделения недожога, содержит приемный бункер выполненный с возможностью дезинтеграции золошлаковых отходов, его выход, сообщен с металлокамневыделителем, выполненным с возможностью дополнительного измельчения золошлаковых отходов, при этом, золошлаковый выход металлокамневыделителя сообщен с дозатором-питателем золошлаковых отходов, кроме того, средства классификации золошлаковых частиц выполнены в виде гидроциклонов, при этом, песковый вход первого из них подключен, к пульповому выходу смесителя посредством первого трубопровода, снабженного первым песковым насосом, причем выход легкой и мелкой фракции первого гидроциклона посредством второго трубопровода связан со входом флотационной установки, а песковый выход первого гидроциклона открыт в накопительный бак, выход которого связан со входом дезинтегратора, выход которого связан с песковым входом второго гидроциклона, выход легкой и мелкой фракции которого сообщен со вторым трубопроводом, а его песковый выход посредством второго пескового насоса сообщен с накопительным баком, кроме того, выход флотированного материала флотационной установки сообщен с перечистной флотирующей установкой, выход флотированного материала которой сообщен с первым сгустителем, песковый выход которого, через обезвоживающее средство сообщен с накопителем и/или средством переработки недожога, а водный выход через первый водяной насос связан с патрубком подвода воды в верхний участок первого трубопровода, при этом камерный выход перечистной флотирующей установки сообщен со входом флотационной установки, кроме того, камерный выход флотационной установки сообщен с контрольной флотирующей установкой, выход флотированного материала которой сообщен со входом флотационной установки, а камерный выход контрольной флотирующей установки использован как входной элемент блока выделения железосодержащих фракций, который содержит первый, второй и контрольный магнитные сепараторы и технологическую цепочку, содержащую последовательно установленные средства обезвоживания и сушки магнитной фракции, при этом, водный выход средства обезвоживания связан с первым водяным насосом, причем, камерный выход контрольной флотирующей установки сообщен с первым магнитным сепаратором, выход магнитной фракции которого, через второй магнитный сепаратор, сообщен с обезвоживающим средством, при этом, выход немагнитной фракции первого магнитного сепаратора, через контрольный магнитный сепаратор сообщен со входным устройством блока выделения благородных металлов, в качестве которого использован второй сгуститель, кроме того, выход немагнитной фракции второго магнитного сепаратора и выход магнитной фракции контрольного магнитного сепаратора связаны со входом первого магнитного сепаратора, при этом, водный выход второго сгустителя через второй водяной насос сообщен с баком сбора осветленной воды, выход которого связан со смесителем, а песковый выход второго сгустителя сообщен с первой магнито-электро-гравитационной шлюзовой установкой, концентрационный выход которой сообщен с доводочной магнито-электро-гравитационной шлюзовой установкой, а хвостовый выход первой магнито-электро-гравитационной шлюзовой установки сообщен с накопителем материалов, содержащих окислы алюминия и кремния и технологической цепочкой, включающей устройство обезвоживания и средства переработки этой фракции, при этом, хвостовый выход доводочной магнито-электро-гравитационной шлюзовой установки сообщен с амальгаматором, а ее концентратный выход через электрогидравлический классификатор сообщен с электростатическим классификатором, выходы которого снабжены накопителями фракций благородных металлов.
Кроме того, метало-каменный выход металлокамневыделителя связан с накопителем каменных и металлических включений. Кроме того, флотационные установки сообщены с источником флотирующего агента, предпочтительно, керосина. Кроме того, средства переработки материалов, содержащих окислы алюминия и кремния, выполнены предпочтительно в виде линии по производству силикатного кирпича.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признаки «…технологическая линия содержит последовательно связанные блок выделения недожога, блок выделения железосодержащих фракций и блок выделения благородных металлов, при этом выход хвостовой фракции предыдущего блока, выполнен, как вход последующего…» обеспечивают возможность извлечения из золошлаковых отходов широкого спектра продуктов совокупная ценность которых существенно превышает ценность сырья для производства строительных материалов, получаемого при обычной схеме переработки золошлаковых отходов.
Признаки, указывающие, что «блок выделения недожога содержит приемный бункер, выполненный с возможностью дезинтеграции золошлаковых отходов», обеспечивают выделение недожога, при этом обеспечивается первая стадия разрушения материала золошлаковых отходов до крупности не более 50×50×50 мм.
Признаки, указывающие, что выход приемного бункера «сообщен с металлокам невыделителем, выполненным с возможностью дополнительного измельчения золошлаковых отходов» обеспечивают удаление металлических предметов и камня, являющихся инородными включениями в золошлаковые отходы (загрязняюшими их), кроме того, они обеспечивают разрушение материала золошлаковых отходов до крупности не более 5×50×5 мм.
Признак «…золошлаковый выход металлокамневыделителя сообщен с дозатором-питателем золошлаковых отходов…» обеспечивает возможность приготовления пульпы заданной консистенции из предварительно измельченного материала.
Признак «…средства классификации золошлаковых частиц выполнены в виде гидроциклонов…» обеспечивает эффективную классификацию пульпы, включающей воду и измельченные золошлаковые отходы, которые дополнительно дезинтегрируются в процессе приготовления пульпы, вследствие взаимного истирания частиц в процессе перемешивания.
Признаки, указывающие, что «песковый вход первого из них (гидроциклонов) подключен, к пульповому выходу смесителя посредством первого трубопровода снабженного первым песковым насосом, причем выход легкой и мелкой фракции первого гидроциклона посредством второго трубопровода связан со входом флотационной установки, а песковый выход первого гидроциклона открыт в накопительный бак, выход которого связан со входом дезинтегратора, выход которого связан с песковым входом второго гидроциклона, выход легкой и мелкой фракции которого сообщен со вторым трубопроводом, а его песковый выход посредством второго пескового насоса сообщен с накопительным баком» обеспечивают эффективную классификацию золошлаковых частиц, составляющих твердую компоненту пульпы, при этом гидроциклоны проходят (и подаются на флотацию только частицы с крупностью меньшей 1 мм), а все что крупнее подвергается еще одному этапу дезинтеграции. При этом накопительный бак обеспечивает выравнивание режима работы дезинтегратора, подключенного через него к песковому выходу первого гидроциклона.
Признаки «…выход флотированного материала флотационной установки сообщен с перечистной флотирующей установкой, выход флотированного материала которой сообщен с первым сгустителем, песковый выход которого, через обезвоживающее средство сообщен с накопителем и/или средством переработки недожога…» повышают качество выделения недожога и обеспечивают вывод недожога в процесс его обезвоживания для последующего использования или переработки.
Признаки, указывающие, что водный выход первого сгустителя «через первый водяной насос связан с патрубком подвода воды в верхний участок первого трубопровода», обеспечивают возврат воды в процесс классифицирования твердой компоненты пульпы.
Признаки, указывающие, что «камерный выход перечистной флотирующей установки сообщен со входом флотационной установки», обеспечивают повышение качества выделения недожога и легкой фракции и сохраняют для дальнейшей переработки остальные компоненты пульпы (кроме недожога),
Признаки, указывающие, что «камерный выход флотационной установки сообщен с контрольной флотирующей установкой, выход флотированного материала которой сообщен со входом флотационной установки», обеспечивают повышение качества удаления недожога и легкой фракции из материала подаваемого во второй блок (блок выделения железосодержащих фракций) и сохраняют для дальнейшей переработки недожог и легкую фракцию,
Признаки, указывающие, что «камерный выход контрольной флотирующей установки использован как входной элемент блока выделения железосодержащих фракций», обеспечивают технологическое разделение процессов выделения недожога и последующего передела.
Признаки, указывающие, что блок выделения железосодержащих фракций «содержит первый, второй и контрольный магнитные сепараторы и технологическую цепочку, содержащую последовательно установленные средства обезвоживания и сушки магнитной фракции, при этом, водный выход средства обезвоживания связан с первым водяным насосом», обеспечивают выделение окислов железа, как магнитной фракции из состава золошлаковых отходов, оставшихся после отделения недожога и возвращение воды в технологический цикл.
Признаки, указывающие, что «камерный выход контрольной флотирующей установки сообщен с первым магнитным сепаратором, выход магнитной фракции которого, через второй магнитный сепаратор, сообщен с обезвоживающим средством», обеспечивают эффективное отделение железосодержащей фракции и ее подготовку к последующей переработке (сушке, брикетированию и т.п.).
Признаки, указывающие, что «выход немагнитной фракции первого магнитного сепаратора, через контрольный магнитный сепаратор сообщен со входным устройством блока выделения благородных металлов, в качестве которого использован второй сгуститель», обеспечивают технологическое разделение процессов выделения железосодержащих фракций и последующего выделения благородных металлов.
Признаки «…выход немагнитной фракции второго магнитного сепаратора и выход магнитной фракции контрольного магнитного сепаратора связаны со входом первого магнитного сепаратора…» обеспечивают повышение качества извлечения железосодержащих фракций.
Признаки «…водный выход второго сгустителя через второй водяной насос сообщен с баком сбора осветленной воды, выход которого связан со смесителем…» обеспечивают обезвоживание немагнитной фракции и возврат воды в технологический процесс, на стадию приготовления пульпы.
Признак «…песковый выход второго сгустителя сообщен с первой магнито-электро-гравитационной шлюзовой установкой…» обеспечивает возможность получения из входящего дисперсного материала концентрата благородных металлов и зольного остатка, содержащего окислы кремния, алюминия и, в незначительном количестве, других металлов.
Признаки, указывающие, что концентрационный выход первой магнито-электро-гравитационной шлюзовой установки «сообщен с доводочной магнито-электро-гравитационной шлюзовой установкой», обеспечивают повышение качество концентрата благородных металлов.
Признаки, указывающие, что «хвостовый выход первой магнито-электро-гравитационной шлюзовой установки сообщен с накопителем материалов, содержащих окислы алюминия и кремния и технологической цепочкой, включающей устройство обезвоживания и средство переработки этой фракции», обеспечивают возможность последующей утилизации материалов содержащих окислы алюминия и кремния.
Признаки, указывающие, что «хвостовый выход доводочной магнито-электро-гравитационной шлюзовой установки сообщен с амальгаматором», обеспечивают возможность улавливания и извлечения особо тонких фракций драгоценных металлов.
Признаки, указывающие, что концентратный выход доводочной магнито-электро-гравитационной шлюзовой установки «через электрогидравлический классификатор сообщен с электростатическим классификатором, выходы которого снабжены накопителями фракций благородных металлов», обеспечивают разделение концентрата благородных металлов, на золотосодержащую и платиносодержащую фракции.
Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают возможность отдельного накопления каменных и металлических включений, загрязнявших золошлаковые отходы и их последующую утилизацию.
Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают эффективность извлечения недожога.
Признаки четвертого пункта формулы изобретения указывают на возможный вариант использования фракции, содержащей оксиды алюминия и кремния.
На фиг.1 в качестве одного из примеров реализации изобретения схематически изображена технологическая линия для переработки золошлаковых отходов - продуктов сжигания угольного топлива (далее - технологическая линия).
На чертеже показаны: приемный бункер 1, выполненный с возможностью дезинтеграции золошлаковых отходов, дозатор-питатель 2 золошлаковых отходов, смеситель 3, дозатор 4 разжижающей среды, линия подачи 5 разжижающей среды (осветленной воды), первый транспортер 6, связывающий приемный бункер 1 с металлокамневыделителем 7, который выполнен с возможностью дополнительного измельчения золошлаковых отходов. Золошлаковый выход металлокамневыделителя 7 сообщен с дозатором-питателем 2 золошлаковых отходов посредством второго транспортера 9. Средства классификации золошлаковых частиц выполнены в виде первого 10 и второго 11 гидроциклонов, с песковыми входами, соответственно, 12 и 13. При этом, песковый вход 12 первого гидроциклона 10 подключен, к пульповому выходу 14 смесителя 3 посредством первого трубопровода 15, снабженного первым песковым насосом 16, причем выходы легкой и мелкой фракции первого 10 и второго 11 гидроциклонов, соответственно, 17 и 18, посредством второго трубопровода 19 связаны со входом 20 флотационной установки 21, а песковые выходы 22 и 23. соответственно, первого 10 и второго 11 гидроциклонов связаны с накопительным баком 24, выход которого связан со входом дезинтегратора 25. Выход дезинтегратора 25 связан с песковым входом 13 второго гидроциклона 11, выход легкой и мелкой фракции 18 которого сообщен со вторым трубопроводом 19, а его песковый выход 23 посредством второго пескового насоса 26 сообщен с накопительным баком 24. Выход 27 флотированного материала флотационной установки 21 сообщен с перечистной флотирующей установкой 28, выход флотированного материала 29 которой сообщен с первым сгустителем 30, песковый выход 31 которого, через обезвоживающее средство 32 сообщен с накопителем 33 и/или средством переработки недожога, а водный выход 34 через первый водяной насос 35 связан с патрубком 36 подвода воды в верхний участок первого трубопровода 15 (у пескового входа 12 первого гидроциклона 10). При этом, камерный выход перечистной флотирующей установки 28 сообщен со входом 20 флотационной установки 21. Камерный выход 37 флотационной установки 21 сообщен с контрольной флотирующей установкой 38, выход флотированного материала 39 которой сообщен со входом 20 флотационной установки 21. Перечисленные до этого агрегаты и оборудование составляют блок выделения недожога 40. При этом, камерный выход 41 контрольной флотирующей установки 38 использован как входной элемент блока выделения железосодержащих фракций 42, который содержит первый 43, второй 44 и контрольный 45 магнитные сепараторы и технологическую цепочку, содержащую последовательно установленные средство обезвоживания 46 и средство сушки 47 магнитной фракции. Камерный выход 41 контрольной флотирующей установки 38 сообщен с первым магнитным сепаратором 43, выход 48 магнитной фракции которого, через второй магнитный сепаратор 44, сообщен с обезвоживающим средством 47, водный выход 49 которого сообщен с первым водяным насосом 35. Выход немагнитной фракции 50 первого магнитного сепаратора 43, через контрольный магнитный сепаратор 45 сообщен со входным устройством блока 51 выделения благородных металлов, в качестве которого использован второй сгуститель 52, кроме того, выход 53 немагнитной фракции второго магнитного сепаратора 44 и выход 54 магнитной фракции контрольного магнитного сепаратора 45 связаны со входом первого магнитного сепаратора 43. При этом водный выход второго сгустителя 52 через второй водяной насос 55 сообщен с баком 56 сбора осветленной воды, выход которого связан со смесителем 3, причем песковый выход 57 второго сгустителя 52 сообщен с первой магнито-электро-гравитационной шлюзовой установкой 58, концентрационный выход 59 которой сообщен с доводочной магнито-электро-гравитационной шлюзовой установкой 60, а ее хвостовый выход 61 сообщен с накопителем 62 материалов, содержащих окислы алюминия и кремния и технологической цепочкой, включающей устройство обезвоживания 63 и средство переработки 64 этой фракции, предпочтительно в виде линии по производству силикатного кирпича. Хвостовый выход 65 доводочной магнито-электро-гравитационной шлюзовой установки 60 сообщен с амальгаматором 66, а ее концентратный выход 67 через электрогидравлический классификатор 68 сообщен с электростатическим классификатором 69, выходы которого снабжены накопителями 70 и 71 фракций благородных металлов. Кроме того, на чертежах показаны метало-каменный выход 72 металлокамневыделителя 7, накопитель 73 каменных и металлических включений, источник 74 флотирующего агента (керосина) и насос перекачки 75 концентрата.
В качестве агрегатов и оборудования технологической линии (кроме приемного бункера 1 отвальной золы, промежуточного бункера золы, т.е. золошлакового выхода 8 металлокамневыделителя 7, используемого для подачи золы на второй транспортер 9, и смесителя 3) используются известные серийно производящиеся машины и механизмы, подбираемые с учетом их производительности, исходя из общей производительности технологической линии.
Целесообразно также для повышения производительности линии использовать специальное, серийно выпускаемое оборудование для обезвоживания конечных продуктов - на чертежах не показано, например, для обезвоживания концентратов - сгуститель типа СП-1 А (СП-2А), а для обезвоживания зольной фракции (грохоты интенсивного обезвоживания). В качестве флотационной установки целесообразно использовать колонные флотационные аппараты конструкции ИрГТУ, флотомашины Пермского института технической химии, или механические импеллерные флотационные машины), группируя их по три (для стабилизации характеристик процесса флотирования.
В качестве магнитных сепараторов целесообразно использовать устройства производства НПО «Эрга» или ОПРУП "Феррит".
Целесообразно на первой ступени в блоке 51 выделения благородных металлов (в качестве первой магнито-электро-гравитационной шлюзовой установки 58) использовать магнито-электро-гравитационную шлюзовую установку (МЭГШУ) «Говерла 1», производительностью по сухому материалу 2,5 т/ч, связанную через насос перекачки 75 концентрата со второй ступенью (доводочной магнито-электро-гравитационной шлюзовой установкой 60), в качестве которой целесообразно использовать МЭГШУ «Говерла 2», производительностью 40 кг/ч. В конструкции магнито-электро-гравитационную шлюзовой установки этого типа заложен принцип магнитно-флокуляционного (МФ) извлечения золота в магнитоструктурированную магнетитовую постель, генерируемую на наклонной осадительной поверхности МФ-концентратора. Конструкция установки оптимизирована под извлечение мелкого и тонкого золота (частицы менее 0,1- 0,15 мм), за счет увеличения регенерационной способности и емкости улавливающего магнетитового слоя путем оптимизации конструктивных и технологических параметров процесса.
*1
В качестве электрогидравлического классификатора 68 целесообразно использовать электрогидравлический ударный классификатор концентратов Полюдова, а в качестве с электростатического классификатора 69 - электростатический классификатор концентратов R' и R" Полюдова
Заявленная технологическая линия работает следующим образом.
Часть технологического цикла, касающаяся предварительного измельчения золошлаковых (ЗШО) отходов, реализуется до их подачи на технологическую линию.
Первую ступень измельчения - предварительное измельчение ЗШО до размеров не более 250×250×250 мм и удаление крупногабаритного мусора - осуществляют на складской площадке погрузочной техникой, для этого, после выгрузки на складе, ЗШО фронтальным погрузчиком многократно (3-5 раз) перекладывают в упорядоченный бурт. Во время перекладки происходит дополнительное разрыхление и подсушка ЗШО, отделяются крупногабаритные включения. Пласты и комки раздавливаются ковшом погрузчика, прокатываются колесами и измельчаются до размеров не более 250×250×250 мм. Крупногабаритные, не зологилаковые включения убираются погрузчиком в отведенное место, и далее сортируются и утилизируются известным образом.
Вторая ступень измельчения - измельчение и усреднение смеси при прохождении через приемный бункер - взрыхление и разрушение загружаемого материала до размеров 50×50×50 мм. Для этого над бункером - накопителем - установлен виброгрохот известной конструкции, выполненный в виде металлической решетки с размерами ячеек 100×100 мм, укомплектованной вибраторами ИВ - 98Н.
Предварительно измельченные погрузчиком при выгрузке и укладке в штабель, подсохшие ЗШО, загружают погрузчиком на грохот с работающими площадочными вибраторами. До 70-80% ЗШО, от каждой загруженной ковшом погрузчика навески проходят через решетку без задержки. При забивании около 40-50% ячеек используют проталкивающее устройство, выполненное в виде металлической плиты с закрепленными на ней металлическими штырями - пуансонами, установленными так, что при опускании плиты на грохот, они попадают в отверстия решетки грохота, разрушая и проталкивая залипшие в ячейках ЗШО. Таким образом, ЗШО раздавливаются на куски размером не более 100×100×100 мм и проталкиваются в приемный бункер. Инородные (не золошлаковые) включения размером более 100×100×100 мм остаются на решетке и удаляются. Необходимость применения проталкивающего устройства определилась тем, что, при предварительных опытах, часть комков не разрушалась на решетке только от вибрационного воздействия, а налипала на решетку и забивала ячейки. На выходе из приемного бункера 1 куски золошлаковых материалов имеют размеры не более 50×50×50 мм и сбрасываются на первый транспортер 6 (конвейер подачи ЗШО к металлокамневыделителю 7).
Третья ступень измельчения - измельчение ЗШО на частицы не крупнее 5×5×5 мм и дальнейшее усреднение смеси, осуществляемое на металлокамневыделителе 7.
Конструктивно механизм дополнительного измельчения и металло-камне-грязевыделения (металлокамневыделитель 7) включает валы, параллельно установленные на прямоугольной раме. Каждый из валов выполнен в виде наборной конструкции из шайб шестигранной формы собранных в пакет на одной оси через промежуточные вкладыши. Шестигранники одновременно выполняют функции меляще-истирающего органа и толкателя. Шестигранники на соседних валах расположены в шахматном порядке. Валы вращаются со скоростью 30 оборотов в минуту. При вращении валов комки золы подвергаются ударному и истирающему воздействию шестигранников, разбиваются и просыпаются на промежуточный конвейер измельченной золы, расположенный под металлокамневыделитель 7. Одновременно смесь перемещается в линейном направлении. Более твердые частицы (камни, металл) или более легкие, не проходящие в щели между шестигранниками, транспортируются в накопитель 73, предназначенный для сбора каменных и металлических включений, после чего сортируются и утилизируются. Измельченные ЗШО ленточным конвейером (вторым транспортером 9) транспортируются к дозатору-питателю 2 золы, через который они попадают в смеситель 3 (куда одновременно подается разжижающая среда от дозатора 4 разжижающей среды), где осуществляется приготовление водозольной пульпы.
Одно из ряда технологических ограничений, имеющих место при организации переработки отвальных ЗШО, является наличие в золошлаках несгоревшего топлива - т.н. недожога, которое регламентируется ГОСТ 25818-91 «Зола-унос тепловых электростанций для бетона», ГОСТ 25593-83, 91 «Смесь золошлаковая тепловых электростанций для бетона» и др. При содержании недожога в ЗШО от сжигания бурых углей выше 5% использование ЗШО в производстве строительных материалов не допускается. В разработанном варианте технологической линии применена флотация ЗШО из водозольной пульпы, как метод менее затратный и согласующийся с последующими технологическими переделами. Подготовка водозольной пульпы является одним из самых ответственных технологических процессов, поскольку от ее однородности зависит количество удаляемого недожога. При этом используют смеситель 3 конструктивно представляющий емкость, оснащенную, по меньшей мере, одной лопастной мешалкой. Емкость заполняют водой и измельченной золошлаковой смесью. Соотношение содержания золошлаков и воды в пульпе регулируют дозатором-питателем 2 и дозатором 4. За счет вращения валов мешалок, золошлаковая компонента пульпы равномерно распределяется во всем объеме емкости.
Для того чтобы частицы недожога отделялись от зольной пульпы их необходимо дополнительно измельчить до размеров менее 1 мм, максимально очистить (отделить) от других компонентов золы и обеспечить равномерное распределение частиц по всему объему пульпы для обеспечения их контакта с частицами воздуха и реагентом. Решение этой задачи обеспечивают двухступенчатой классификацией и домолом золошлаковой пульпы перед подачей на флотационную установку 21. При этом готовую золошлаковую пульпу через пульповой выход 14 смесителя 3, посредством первого пескового насоса 16 по первому трубопроводу 15 подают на песковый вход 12 первого гидроциклона 10, где осуществляется разделение пульпы на мелкую фракцию (меньшую 1 мм), включающую недожог и крупную песковую фракцию. Далее, через выход легкой и мелкой фракции 17 первого гидроциклона 10, легкая фракция (содержащая недожог) по второму трубопроводу 19 уходит на вход 20 флотационной установки 21, а крупный песок, через песковый выход 22 первого гидроциклона 10 сбрасывается в накопительный бак 24 и далее поступает в дезинтегратор 25, где происходит дополнительное измельчение взвешенных в воде золошлаков. С выхода дезинтегратора 25, пульпу с дополнительно измельченными частицами подают на песковый вход 13 второго гидроциклона 11, где осуществляется повторное разделение пульпы на мелкую фракцию (меньшую 1 мм), включающую недожог и крупную песковую фракцию.
Далее, через выход легкой и мелкой фракции 18 второго гидроциклона 11, легкая фракция (содержащая недожог) поступает во второй трубопровод 19 и уходит на флотационную установку 21, а крупный песок, через песковый выход 23 второго гидроциклона 11, с помощью второго пескового насоса 26 сбрасывается в накопительный бак 24.
Таким образом, смесь золошлакового материала и воды оказывается преобразована в водную взвесь частиц золы, измельченного шлака и недожога с достаточно узким фракционным составом, представленным в табл.1.
Таблица 1.
Фракционный состав ЗШО после дезинтеграции водозольной пульпы
№ п/п
Размер фракции(X), мкм.
В процентах от общего количества
В том числе в % от своего класса
Чистая фракция
Недожог
1.
0<X<90
80
75
25
2.
90<X<200
15
80
20
3.
200<Х<900
5
40
60
4.
Общее количество зольной составляющей
100
≈74% от общего количества
≈26% от общего количества
Далее пульпу перекачивают на флотационную установку 21, где известным образом осуществляется выделение недожога из смеси (пульпа смешивается со сжатым воздухом, подаваемым от компрессора (на чертежах не показан) и реагентом (керосином). Далее рабочий поток, насыщенный воздухом и реагентом, поступает в камеру флотации, где происходит резкое снижение давления. При этом растворенный воздух выделяется мелкими пузырьками, к которым, по ходу потока в камере флотации, прикрепляются частицы недожога. Пузырьки на своей поверхности выносят недожог в верхнюю часть камеры, образуя на зеркале флотатора пенный слой. Образовавшийся на зеркале установки флотошлам - смесь недожога с воздухом и реагентом удаляется механизмом шламоудаления и самотеком уходит через выход флотированного материала 27 флотационной установки 21 и поступает на перечистную флотирующую установку 28, где подвергается повторной (перечистной флотации). Далее, через выход флотированного материала 29 перечистной флотирующей установки 28 недожог подают на первый сгуститель 30, где из него отбирается вода, которая через водный выход 34 первого сгустителя 30, с помощью первого водяного насоса 35 подается в патрубок 36 подвода воды в верхний участок первого трубопровода, 15 (расположенный у пескового входа 12 первого гидроциклона 10). Масса недожога, через песковый выход 31 первого сгустителя 30 подается на обезвоживающее средство 32, откуда сбрасывается в накопитель 33 и/или передается на средство переработки недожога (представленное технологической линией по брикетированию недожога, если такое запланировано). При этом материал, оставшийся в камере перечистной флотирующей установки 28, через ее камерный выход возвращается на вход 20 флотационной установки 21.
Усредненный химический состав алюмосиликатного остатка для производства строительных материалов представлен табл.2.
Таблица 2.
Усредненный химический состав алюмосиликатного остатка.
Содержание, масс.% (среднее от суммы нескольких проб)
Наименование хим. соединения
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
К<sub>2</sub>О
Na<sub>2</sub>O
RO
61,24
22,82
4,47
5,93
2,08
1,63
0,18
1,65
Кроме того, материал, отбираемый с камерного выхода 37 флотационной установки 21, поступает на контрольную флотирующую установку 38, где подвергается контрольной флотации. Далее через выход флотированного материала 39 контрольной флотирующей установки 38 отфлотированные недожог и легкие фракции возвращаются на вход 20 флотационной установки 21, а оставшиеся зольно-шлаковые фракции, через камерный выход 41 контрольной флотирующей установки 38 поступают в блок выделения железосодержащих фракций 42, а именно на первый магнитный сепаратор 43, обеспечивающий разделение материала на магнитную (железосодержащую фракцию и остальную немагнитную). Далее через выход 48 магнитной фракции магнитного сепаратора 43 магнитная фракция поступает на второй магнитный сепаратор 44, где подвергается сепарации с разделением на магнитную и немагнитную фракции. Далее с магнитного сепаратора 44 магнитная фракция поступает на средство обезвоживания 46, откуда вода через водный выход 49 сбрасывается к первому водяному насосу 35, а магнитная фракция подвергается сушке на средстве сушки 47 и далее складируется, либо брикетируется, а немагнитная фракция, через его выход немагнитной фракции 53 возвращается на первый магнитный сепаратор 43. При этом немагнитная фракция с первого магнитного сепаратора 43 через его выход немагнитной фракции 50 подается на контрольный магнитный сепаратор 45, где подвергается контрольной сепарации с разделением на магнитную и немагнитную фракции, при этом магнитная фракция через выход магнитной фракции 54 контрольного магнитного сепаратора 45 направляется на вход первого магнитного сепаратора 43 для доизвлечения железосодержащих компонентов, немагнитная фракции с контрольного магнитного сепаратора 45 подается на входное устройство блока 51 выделения благородных металлов, а именно, на второй сгуститель 52. Вода, выделившаяся в процессе сгущения, из второго сгустителя 52 подается в бак 56 сбора осветленной воды через второй водяной насос 55 и далее может подаваться к смесителю 3. Твердая фракция с пескового выхода 57 второго сгустителя 52 подается на первую магнито-электро-гравитационную шлюзовую установку 58, где осуществляется разделение поступающего материала на концентрат благородных металлов и зольный остаток содержащий, в основном, окислы алюминия и кремния. В результате, концентрат благородных металлов посредством насоса перекачки концентрата 75, передается на вторую ступень обогащения (на доводочную магнито-электро-гравитационной шлюзовую установку 60), при этом зольный остаток, содержащий, в основном, окислы алюминия и кремния через хвостовый выход 61 МЭГШУ 58 сбрасывается в накопитель этих материалов 62. Далее зольный остаток подвергают обезвоживанию на устройстве обезвоживания 63, после чего его отправляют на средство переработки 64 и известным образом производят силикатный кирпич. На доводочной МЭГШУ 60 осуществляется перечистка концентрата благородных металлов. Причем, для повышения общего извлечения благородных металлов, за счет амальгамирования сверхтонкого золота, хвосты доводочной МЭГШУ 60 подвергают амальгамации в амальгаматоре 66, после чего известным образом отделяют золото от ртути. При этом, концентрат благородных металлов последовательно подвергают классификации на электрогидравлическом классификаторе 68 и электростатическом классификаторе 69, где обеспечивается разделение концентрата благородных металлов на отдельные фракции (платино- и золотосодержащую), которые накапливают в соответствующих накопителях 70 и 71 фракций благородных металлов.
Получение золота платины из ЗШО перспективно. Достоверные зерна платиноидов, подтвержденные микрозондовым анализом, были выявлены в пробах и продуктах обогащения золы бурых углей месторождения Хурмули Хабаровского края и в золоотвалах, на которые поступала зола бурых углей, главным образом из месторождения Павловское Приморского края. На двух золоотвалах ТЭЦ-1 в г.Хабаровске, где процент золы дальневосточных месторождений большой, при промывке проб лотком были намыты весовые значения платины, а в концентрате первой промывки были определены содержания Au-126 г/т, Pt-80 г/т, Pd-28 г/т. (см. Бакулин Ю.И. Черепанов А.А. Отчет по НИР. Опробование золоотвалов ТЭЦ и разработка технологии их использования. УДК 620.002.68:546.59/92 (571.62) ДВИМС. г.Хабаровск, 2001 г.).
Использование рудотермической печи с плазменным генератором (конструкции НПО «Техно-Плазма») позволяет извлекать золото из упорных материалах, таких, как золошлаковые отходы ТЭЦ (так, если аналитическими методами в золе ТЭЦ-2 г.Владивостока были установлены средние содержания золота - 0,8 г/т, платины >0,1 г/т, то применив плазменную металлургию посредством термической ионизации элементов, были получены многократно усредненные результаты по содержанию в ЗШО Владивостокской ТЭЦ-2 Au-1,5 г/т, Pt-2,5 г/т. (Данные НПО «Техно-Плазма»). Поэтому завершающим этапом передела концентратов благородных металлов может быть плавка концентрата в плазменной печи.
Все технологические блоки заявленной технологии проработаны экспериментально.