RU2212276C2

RU2212276C2 - Method of separation of cenospheres of fly ashes of thermal power stations

Info

Publication number: RU2212276C2
Application number: RU2001112067/03A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Аншиц; А.И. Левинский; С.Н. Верещагин; С.В. Подойницын
Original assignee: Аншиц Александр Георгиевич; Левинский Александр Иванович; Верещагин Сергей Николаевич; Подойницын Сергей Владимирович
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2003-09-20

Abstract

FIELD: classification of powder materials; processing technogenious wastes, mainly fly ashes at thermal power stations for production of lighter components of ash-and-slag wastes (hollow aluminosilicate microspheres or cenospheres). SUBSTANCE: separation of cenospheres of fly ashes is performed by granulometric classification and gravitational separation in aqueous medium into products of various sizes and density. Granulometric classification is performed by screening in sieves and gravitational separation is performed in descending flow of aqueous medium at flow rate of 50-80 m/h, thus obtaining light product at bulk weight of 0.3-0.35 g/cu cm, heavy product at bulk weight of 0.35-0.45 g/cu cm and perforated cenospheres. Aerodynamic separation of product at bulk weight of 0.3-0.35 g/cu cm is performed additionally in ascending flow of air at flow rate of 0.1-0.4 m/s, thus obtaining light product at bulk weight of 0.1-0.3 g/cu cm and heavy product of bulk weight exceeding 0.3 g/cu cm. Dust and broken cenospheres are preliminarily separated from starting material by hydraulic separation of starting material, thus obtaining light and heavy products and removing heavy product. For separation of perforated cenospheres, degassing of light product of hydraulic separation is performed which is followed by filling the perforated cenopsheres with water and settling in form of heavy product. Perforated cenopsheres are subjected to gravitational separation; besides that, starting products or final products may be subjected to magnetic separation for obtaining products of preset content of magnetic component. EFFECT: increased degree of separation of cenospheres of fly ashes; reduced toxicity of process. 10 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Заявляемое техническое решение относится к классификации порошковых материалов и может быть использовано при переработке техногенных отходов, преимущественно летучих зол тепловых электростанций, для получения наиболее легкого компонента золошлаковых отходов (полых алюмосиликатных микросфер или ценосфер) со стабилизированными составом и свойствами. The claimed technical solution relates to the classification of powder materials and can be used in the processing of industrial waste, mainly fly ash of thermal power plants, to obtain the lightest component of ash and slag waste (hollow aluminosilicate microspheres or cenospheres) with stabilized composition and properties.

Одним из ценных компонентов летучих зол тепловых электростанций являются ценосферы (или полые алюмосиликатные микросферы), которые представляют собой полые тонкостенные сферические образования на основе оксидов кремния и алюминия с незначительным содержанием также Na, К, Fe, Ca, Mg, Ti [Chaves A. J. F. et al. Recovery of cenospheres and magnetite from coal burning power plant// Transactions of Iron and Steel Institute of Japan.-1987.-V.27.- 7. -P. 531-538] . Они обладают наименьшей плотностью (менее 1,0 г/см³) по сравнению с другими компонентами золы и за счет этого извлекаются из зол уноса путем гравитационного разделения золы в водной среде, съема всплывшей фракции и ее обезвоживания [Кизильштейн Л.Я, Дубов И.В., Шпицглуз А.Л., Парада С.Г. Компоненты зол и шлаков ТЭС.-М.: Энергоатомиздат, 1995,-176 с.; пат. РФ 2013410, В 03 В 5/64; 2017996, В 03 В 5/64; 2129470, В 03 В 7/00]. Для этого могут использоваться как известные устройства (лотки, радиальные сгустители, декантаторы, тонкослойные сгустители и отстойники, гидроциклоны), так и устройства, специально для этого предназначенные [патенты РФ 2047379, В 03 В 5/62; 2080934, В 03 В 5/62].One of the valuable components of the fly ash of thermal power plants is the cenospheres (or hollow aluminosilicate microspheres), which are hollow thin-walled spherical formations based on silicon and aluminum oxides with an insignificant content of also Na, K, Fe, Ca, Mg, Ti [Chaves AJF et al . Recovery of cenospheres and magnetite from coal burning power plant // Transactions of Iron and Steel Institute of Japan.-1987.-V.27.- 7. -P. 531-538]. They have the lowest density (less than 1.0 g / cm ³ ) compared with other components of the ash and due to this are extracted from fly ash by gravitational separation of ash in the aquatic environment, removal of the floated fraction and its dehydration [Kizilstein L. Ya, Dubov I .V., Spitsgluz A.L., Parade S.G. Components of ashes and slag of TPP.-M .: Energoatomizdat, 1995, -176 p .; US Pat. RF 2013410, V 03 V 5/64; 2017996, 03V 5/64; 2129470, B 03 B 7/00]. For this purpose, known devices (trays, radial thickeners, decanters, thin-layer thickeners and sedimentation tanks, hydrocyclones) can be used, as well as devices specially designed for this [RF patents 2047379, 03 V 5/62; 2080934, 03B 5/62].

В процессе гидросепарации отбирается легкая (плавающая) фракция летучей золы с содержанием 80-90 мас.% ценосфер, имеющих кажущуюся плотность в среднем 0,6-0,7 г/см³ (или насыпную плотность 0,4-0,5 г/см³) при влажности до 5-10% и гранулометрический состав от нескольких десятков до 400-500 микрон (0,4-0,5 мм). Кроме того, легкий продукт гидросепарации чаще всего содержит частицы недожога с плотностью 1,7-1,8 г/см³, всплывающие за счет высокой пористости и сорбирования пузырьков воздуха, а также осколки ценосфер в виде полусфер, удерживаемые общей массой материала. После отделения недожога и осколочного материала (например, в соответствии со способом [а.с. СССР 1697885, В 03 В 7/00] ) ценосферы пригодны для использования в процессах изготовления теплоизоляционных, композиционных и строительных материалов.In the process of hydroseparation, a light (floating) fraction of fly ash with a content of 80-90 wt.% Cenospheres having an apparent density of 0.6-0.7 g / cm ³ (or bulk density 0.4-0.5 g / cm ³ ) at a moisture content of up to 5-10% and particle size distribution from several tens to 400-500 microns (0.4-0.5 mm). In addition, a light hydroseparation product most often contains incomplete particles with a density of 1.7-1.8 g / cm ³ that pop up due to high porosity and sorption of air bubbles, as well as fragments of cenospheres in the form of hemispheres held by the total mass of the material. After separation of the underburn and fragmentation material (for example, in accordance with the method of [AS USSR 1697885, B 03 B 7/00]), the cenospheres are suitable for use in the processes of manufacturing heat-insulating, composite and building materials.

Наряду с этим, особенности химического и минерально-фазового состава ценосфер позволяют прогнозировать перспективность получения на их основе катализаторов, адсорбентов, фильтров и других высокотехнологичных материалов, способных к тому же функционировать в условиях воздействия агрессивных сред и высокой температуры. Для этого необходимы ценосферы со стабилизированными физико-химическими свойствами (диаметр ценосфер, толщина и морфология стенки, насыпная плотность, удельная поверхность, теплопроводность, температура плавления, стойкость к агрессивным средам и др.) и заданным химическим и минерально-фазовым составом. Так в составе ценосфер были обнаружены перфорированные ценосферы с оболочками, проницаемыми для жидкости, которые вместе с неперфорированными ценосферами нашли применение в способе получения керамической губки для концентрирования и отверждения жидких особоопасных отходов [пат. РФ 2165110, G 21 F 9/04, 9/16, С 04 В 38/00]. Along with this, the specific features of the chemical and mineral-phase composition of the cenospheres make it possible to predict the prospects of producing catalysts, adsorbents, filters, and other high-tech materials based on them, which can also function under the influence of aggressive environments and high temperatures. For this, cenospheres with stabilized physicochemical properties (diameter of cenospheres, wall thickness and morphology, bulk density, specific surface area, thermal conductivity, melting point, resistance to aggressive media, etc.) and a given chemical and mineral phase composition are needed. So, perforated cenospheres with shells permeable to liquids were found in the composition of cenospheres, which, together with non-perforated cenospheres, were used in a method for producing a ceramic sponge for concentration and solidification of liquid highly hazardous waste [US Pat. RF 2165110, G 21 F 9/04, 9/16, C 04 V 38/00].

В другой работе [Anshits A.G., Kondratenko E.V., Fomenko E.V. et al. Novel glass crystal catalysts for the processes of methane oxidation/ Catalysis Today. -V.64.-2001.-P.59-67] показано, что путем разделения легкого продукта гидросепарации летучей золы по крупности, плотности и по содержанию магнитной составляющей обеспечивается стабилизация состава ценосфер и связанных с ним физико-химических свойств, например каталитических в процессе окислительного превращения метана. Для выделения 9 фракций ценосфер с высоким содержанием активного каталитического компонента используют трехстадийную схему разделения, включающую сухую магнитную сепарацию, ситовое разделение магнитного продукта на 3 класса крупности (-0,4+0,2 мм, -0,2+0,16 мм и -0,16+0,1 мм) и гравитационное разделение фракций каждого класса крупности в среде органических жидкостей (этанол, гексан) на продукты трех значений насыпной плотности (0,52, 0,45 и 0,36 г/см³). Указанный способ разделения ценосфер не может быть использован в крупномасштабных производствах, поскольку является трудоемким и малопроизводительным, требует больших затрат дорогих химических реагентов, которые, как правило, являются пожароопасными и токсичными. К тому же это приводит к загрязнению ценосфер органическими веществами. Кроме того, из-за ограниченного набора жидких сред для гравитационного разделения способ имеет ограничения по плотности выделяемых продуктов (например, наиболее легких с насыпным весом в интервале 0,1-0,3 г/см³).In another work [Anshits AG, Kondratenko EV, Fomenko EV et al. Novel glass crystal catalysts for the processes of methane oxidation / Catalysis Today. -V.64.-2001.-P.59-67] it is shown that by separating the light product of the hydro-separation of fly ash by size, density and content of the magnetic component, the composition of the cenospheres and related physicochemical properties, for example, catalytic the process of oxidative conversion of methane. To isolate 9 fractions of cenospheres with a high content of active catalytic component, a three-stage separation scheme is used, including dry magnetic separation, sieve separation of the magnetic product into 3 particle sizes (-0.4 + 0.2 mm, -0.2 + 0.16 mm and -0.16 + 0.1 mm) and gravitational separation of the fractions of each class of fineness in the environment of organic liquids (ethanol, hexane) into products of three values of bulk density (0.52, 0.45 and 0.36 g / cm ³ ). The specified method of separation of the cenospheres cannot be used in large-scale production, since it is labor-intensive and low-productivity, requires high costs of expensive chemicals, which, as a rule, are fire hazardous and toxic. In addition, this leads to contamination of the cenospheres with organic substances. In addition, due to the limited set of liquid media for gravitational separation, the method has limitations on the density of the released products (for example, the lightest with a bulk density in the range of 0.1-0.3 g / cm ³ ).

Наиболее близким к заявляемому является способ классификации ценосфер в восходящем потоке разделяющей среды [пат. США 4115256, В 03 В 1/00], в котором в качестве разделяющей среды используют ионизованный воздух. Ценосферы, выделенные из летучей золы после стадий магнитной и электростатической сепарации, как немагнитный токопроводящий продукт подают в первый отсек рабочей камеры сепаратора в направлении, перпендикулярном потоку воздуха, который удерживает ценосферы на различной высоте в зависимости от их плотности и размера. В первом отсеке происходит отделение частиц пыли размером менее 1 мкм, а во втором отсеке осуществляется разделение остального материала с размером частиц более 1 мкм. Вывод ценосфер осуществляется через отверстия в боковой стенке второго отсека рабочей камеры, расположенные на нескольких уровнях, при этом наиболее легкие и мелкие удаляются с самого высокого уровня, а наиболее тяжелые и крупные - с самого низкого. В описанном способе не приведена характеристика получаемых продуктов, однако в соответствии с физическими принципами, лежащими в основе разделения, способ не позволяет выделить из смеси разбитые и перфорированные ценосферы. Кроме того, при использовании материала смешанного гранулометрического состава не происходит разделения только по размеру, при этом в состав продукта попадают частицы, характеризующиеся определенным соотношением размера и плотности. Для получения продуктов узкого гранулометрического состава необходимо дополнительное ситовое разделение исходного материала или конечных продуктов. К недостаткам способа следует отнести также наличие стадии пылеудаления воздушным потоком, что требует дополнительных затрат для организации технологического процесса и обеспечения ПДК в зоне обслуживания. Способ принят за прототип. Closest to the claimed is a method for classifying cenospheres in an upstream separating medium [US Pat. USA 4115256, 03 V 1/00], in which ionized air is used as the separating medium. The cenospheres isolated from fly ash after the stages of magnetic and electrostatic separation, as a non-magnetic conductive product, are fed into the first compartment of the separator working chamber in the direction perpendicular to the air flow, which keeps the cenospheres at different heights depending on their density and size. In the first compartment, dust particles smaller than 1 μm are separated, and in the second compartment, the remaining material is separated with particles larger than 1 μm. The cenospheres are withdrawn through holes in the side wall of the second compartment of the working chamber located at several levels, while the lightest and smallest are removed from the highest level, and the heaviest and largest are removed from the lowest. The described method does not provide a characteristic of the products obtained, however, in accordance with the physical principles underlying the separation, the method does not allow to separate broken and perforated cenospheres from the mixture. In addition, when using a material of mixed particle size distribution, only size separation does not occur, while particles that are characterized by a certain ratio of size and density are included in the composition of the product. To obtain products with a narrow particle size distribution, an additional sieve separation of the starting material or final products is necessary. The disadvantages of the method should also include the presence of a stage of dust removal by air flow, which requires additional costs for the organization of the process and the maximum concentration limit in the service area. The method adopted for the prototype.

Целью заявляемого технического решения является повышение степени разделения ценосфер летучих зол тепловых электростанций и снижение вредности процесса разделения. The purpose of the proposed technical solution is to increase the degree of separation of the cenospheres of the fly ash of thermal power plants and reduce the harmfulness of the separation process.

Указанная цель достигается тем, что разделение ценосфер летучих зол проводят путем гранулометрической классификации и гравитационного разделения в разделяющей среде на продукты различной крупности и плотности, причем гравитационное разделение проводят в водной среде, при этом сначала из исходного материала гидросепарацией выделяют тяжелый продукт в виде пыли и разрушенных ценосфер и получают легкий продукт, после чего для выделения перфорированных ценосфер проводят дегазацию легкого продукта гидросепарации с последующим заполнением перфорированных ценосфер водой, а легкий продукт направляют на гравитационное разделение, которое осуществяют в нисходящем потоке водной среды, движущемся со скоростью 50-80 м/час, с получением легкого продукта насыпного веса 0,3-0,35 г/см³, тяжелого продукта насыпного веса 0,35-0,45 г/см³ и перфорированных ценосфер. Продукты гравитационного разделения подвергают гранулометрической классификации путем рассева на ситах с выделением продуктов заданной крупности с направлением их на последующие стадии разделения. Кроме того, гранулометрической класификации подвергают легкий продукт насыпного веса 0,3-0,35 г/см³ и проводят ее путем рассева на ситах с размерами ячеек 0,25 мм и 0,125 мм с выделением материала крупностью -0,25+0,125 мм с направлением его на аэродинамическое разделение. Аэродинамическое разделение осуществляют в восходящем потоке воздуха при скорости потока 0,1-0,4 м/сек с получением легкого продукта веса 0,1-0,3 г/см³ и тяжелого продукта насыпного веса более 0,3 г/см³. Легкий продукт аэродинамического разделения подвергают гранулометрической классификации на ситах с размерами ячеек 0,2 мм, 0,16 мм и 0,125 мм с выделением фракции -0,2-0,16 мм, которую подвергают магнитной сепарации. Дополнительно проводят гравитационное разделение перфорированных ценосфер. Для выделения перфорированных ценосфер проводят дегазацию и заполнение перфорированных ценосфер водой путем нагрева водной суспензии ценосфер легкого продукта гидросепарации до температуры 95-97^oС с последующим охлаждением до температуры 20-40^oС или путем вакуумирования легкого продукта гидросепарации до остаточного давления 2,5-8 кПа, выдержки при этом давлении в течение 20-30 минут и последующего сброса вакуума. Кроме того, магнитной сепарации подвергают как исходный материал, так и продукты гравитационного разделения перед гранулометрической классификацией.This goal is achieved by the fact that the separation of the cenospheres of fly ash is carried out by granulometric classification and gravitational separation in a separating medium into products of various sizes and densities, moreover, gravitational separation is carried out in an aqueous medium, while the heavy product is first separated from the starting material by hydroseparation in the form of dust and broken cenospheres and get a light product, after which, to isolate the perforated cenospheres, the light product of the hydroseparation is degassed and then filled em perforated cenospheres water and light product sent to the gravitational separation that osuschestvyayut downstream aqueous medium moving at a speed of 50-80 m / h, to obtain a light product bulk density of 0.3-0.35 g / cm ^3, heavy bulk product 0.35-0.45 g / cm ³ and perforated cenospheres. Gravity separation products are subjected to particle size classification by sieving on sieves with the selection of products of a given size with their direction to the subsequent separation stages. In addition, a light bulk product of 0.3-0.35 g / cm ^{3 is} subjected to particle size classification and it is carried out by sieving on sieves with mesh sizes of 0.25 mm and 0.125 mm with the release of material with a particle size of -0.25 + 0.125 mm s directing it to aerodynamic separation. Aerodynamic separation is carried out in an upward flow of air at a flow rate of 0.1-0.4 m / s to obtain a light product with a weight of 0.1-0.3 g / cm ³ and a heavy product with a bulk density of more than 0.3 g / cm ³ . The light product of aerodynamic separation is subjected to particle size classification on sieves with mesh sizes of 0.2 mm, 0.16 mm and 0.125 mm with the separation of a fraction of 0.2-0.16 mm, which is subjected to magnetic separation. In addition, gravitational separation of perforated cenospheres is carried out. To isolate the perforated cenospheres, the perforated cenospheres are degassed and filled with water by heating an aqueous suspension of the cenospheres of the light hydroseparation product to a temperature of 95-97 ^o C followed by cooling to a temperature of 20-40 ^o C or by evacuating a light hydroseparation product to a residual pressure of 2.5-8 kPa, holding at this pressure for 20-30 minutes and the subsequent release of vacuum. In addition, both the starting material and the products of gravitational separation are subjected to magnetic separation before particle size classification.

Сущность заявляемого технического решения состоит в следующем. Использование воды в качестве разделяющей среды для разделения ценосфер является наиболее приемлемым с точки зрения обеспечения безопасности процесса, а также позволяет отделить из исходного материала нежелательные тяжелые примеси (пыль и разрушенные ценосферы) за счет их осаждения в воде. Легкий продукт гидросепарации содержит ценосферы различной крупности и плотности, а также ценосферы с перфорированными оболочками (размер сквозных отверстий от 0,1 до 30 мкм). Отделение перфорированных ценосфер основано на их способности заполняться водой после предварительной дегазации внутренних полостей, что может достигаться вакуумированием водных суспензий ценосфер до остаточного давления 2,5-8,0 кПа с последующим сбросом вакуума или нагреванием водных суспензий до температур вблизи точки кипения с последующим охлаждением. Заполненные водой перфорированные ценосферы становятся тяжелее воды и за счет этого отделяются от неперфорированных ценосфер путем осаждения в водной среде. The essence of the proposed technical solution is as follows. The use of water as a separating medium for the separation of cenospheres is most acceptable from the point of view of ensuring the safety of the process, and also allows you to separate unwanted heavy impurities (dust and destroyed cenospheres) from the source material due to their deposition in water. A light hydroseparation product contains cenospheres of various sizes and densities, as well as cenospheres with perforated shells (through holes from 0.1 to 30 microns). The separation of perforated cenospheres is based on their ability to fill with water after preliminary degassing of the internal cavities, which can be achieved by evacuating aqueous suspensions of the cenospheres to a residual pressure of 2.5-8.0 kPa, followed by a vacuum release or by heating aqueous suspensions to temperatures near the boiling point, followed by cooling. Perforated cenospheres filled with water become heavier than water and, due to this, are separated from nonperforated cenospheres by sedimentation in an aqueous medium.

Дальнейшее гравитационное разделение неперфорированных ценосфер становится возможным в движущемся потоке разделяющей среды - восходящем для воздушной среды и нисходящем для жидкой. В обоих случаях ценосферы подвергаются воздействию сил тяжести, выталкивания и сопротивления разделяющей среды и при этом за счет разницы в плотности и размерах движутся в ней с различной скоростью. В воздушной среде восходящий поток уносит с собой наиболее легкую фракцию ценосфер, характеризующуюся определенным соотношением плотности и размера при заданной скорости потока. В нисходящем водном потоке ценосферы, отличающиеся плотностью, всплывают с различной скоростью, что обеспечивает разделение ценосфер на два продукта - более легкого и более тяжелого. Further gravitational separation of the non-perforated cenospheres becomes possible in the moving flow of the separating medium - ascending for the air and descending for the liquid. In both cases, the cenospheres are subjected to gravity, pushing and resistance of the separating medium, and at the same time, due to the difference in density and size, they move in it at different speeds. In air, the upward flow carries with it the lightest fraction of the cenospheres, characterized by a certain ratio of density and size at a given flow rate. In the downward flow of water, the cenospheres, which are distinguished by density, float at different speeds, which ensures the separation of the cenospheres into two products - lighter and heavier.

Сущность изобретения поясняется схемами, приведенными на фигурах 1 и 2. На фигуре 1 представлена схема непрерывного гидродинамического разделения ценосфер, включающая:
1 - Бункер-дозатор для осуществления непрерывной подачи ценосфер.The invention is illustrated by the schemes shown in figures 1 and 2. Figure 1 presents a diagram of a continuous hydrodynamic separation of cenospheres, including:
1 - Dosing hopper for continuous supply of cenospheres.

2 - Смеситель-отстойник, оборудованный мягкой, не разрушающей ценосферы мешалкой, вместо которой можно использовать сжатый воздух. Мешалка предназначена для создания пульпы и отделения от ценосфер мелкодисперсных, пылевидных частиц. Нижняя часть смесителя является отстойником для сбора тяжелых частиц и осколков ценосфер и патрубком их вывода на фильтр. Смеситель оборудован подачей воды. 2 - A mixer-settler equipped with a soft, non-destructive cenosphere mixer, instead of which compressed air can be used. The mixer is designed to create pulp and separation from the cenospheres of fine, dusty particles. The lower part of the mixer is a sump for collecting heavy particles and fragments of the cenospheres and a pipe for their output to the filter. The mixer is equipped with a water supply.

3 - Подогреватель (теплообменный аппарат - водяной, паровой, электрический), обеспечивающий нагрев пульпы (вода с ценосферами) до 95-97^oС.3 - Heater (heat exchanger - water, steam, electric), providing heating of the pulp (water with cenospheres) to 95-97 ^o C.

4 - Холодильник для охлаждения пульпы с 95-97^oС до 20-40^oС.4 - Refrigerator for cooling the pulp from 95-97 ^o C to 20-40 ^o C.

5 - Разделительная колонна, предназначенная для разделения ценосфер, поступающих с пульпой на три фракции. Нижняя часть колонки оборудована отстойником для сбора и вывода перфорированных ценосфер. Средняя часть колонны имеет сужение, необходимое для создания стабильного нисходящего высокоскоростного потока (до 80 м/час), который определяет плотность ценосфер, отбираемых с верхней части колонны. В верхней и средней части колонны расположены отборы пульпы с выводом на фильтры. Верхняя часть колонки орошается водой. 5 - Separation column, designed to separate the cenospheres coming from the pulp into three fractions. The lower part of the column is equipped with a sump for collecting and withdrawing perforated cenospheres. The middle part of the column has a constriction necessary to create a stable downward high-speed flow (up to 80 m / h), which determines the density of the cenospheres taken from the upper part of the column. In the upper and middle parts of the column are pulp selections with output to the filters. The top of the column is irrigated with water.

6 - Фильтры 6-1 ÷ 6-4 для выделения из пульпы ценосфер. Растворы после фильтрации могут быть использованы повторно после отстоя с целью выделения мелкодисперсной фракции и фильтрации. 6 - Filters 6-1 ÷ 6-4 for the allocation of cenospheres from the pulp. The solutions after filtration can be reused after sedimentation in order to isolate the finely divided fraction and filter.

Процесс разделения ценосфер в рамках данной схемы осуществляется следующим образом. Ценосферы через бункер-дозатор (1) непрерывно подаются в смесительную камеру с мешалкой (2), куда одновременно подается вода. В процессе активного перемешивания происходит отделение мелкодисперсных частиц и разрушение слипшихся частиц. Пульпа, выходя из смесительной камеры, поступает в отстойник. Частицы с плотностью более 1,0 г/см³ осаждаются и выводятся непрерывно или периодически на фильтр. Оставшиеся ценосферы в виде пульпы поднимаются в верхнюю часть отстойника и по переливному патрубку поступают в подогреватель (3), нагреваются до 95-97^oС и по переливной трубе поступают в холодильник (4), где перфорированные ценосферы при охлаждении засасывают воду и утяжеляются. После холодильника пульпа, содержащая неперфорированные ценосферы и заполненные водой перфорированные ценосферы, подается в нижнюю часть разделительной колонны (5). При насыпной плотности исходного материала 0,45 г/см³ и скорости нисходящего водного потока в интервале 50-80 м/час в верхнюю часть колонны проникают наиболее легкие ценосферы, способные преодолеть сопротивление движущейся в противоположном направлении водной среды (легкий продукт насыпного веса 0,3-0,35 г/см³), а остальные, более тяжелые ценосферы, уносятся водным потоком вниз в отстойник (перфорированные ценосферы и продукт насыпного веса 0,35-0,45 г/см³). При скоростях потока 80 м/час и выше не происходит эффективного выноса в верхний уровень легкого продукта, а при потоке, движущегося со скоростью менее 50 м/час, значительная часть подаваемого на разделение материала успевает всплыть вверх.The process of separation of cenospheres in the framework of this scheme is as follows. Cenospheres through the hopper-dispenser (1) are continuously fed into the mixing chamber with a mixer (2), where water is simultaneously supplied. In the process of active mixing, the separation of fine particles and the destruction of adhering particles. Pulp, leaving the mixing chamber, enters the sump. Particles with a density of more than 1.0 g / cm ³ are deposited and output continuously or periodically to the filter. The remaining cenospheres in the form of pulp rise into the upper part of the sump and through the overflow pipe enter the heater (3), heat up to 95-97 ^o C and through the overflow pipe enter the refrigerator (4), where the perforated cenospheres suck in water and become heavier when cooled. After the refrigerator, pulp containing unperforated cenospheres and perforated cenospheres filled with water is fed to the lower part of the separation column (5). With a bulk density of the starting material of 0.45 g / cm ³ and a downward flow velocity in the range of 50-80 m / h, the lightest cenospheres penetrate the upper part of the column, able to overcome the resistance of the water moving in the opposite direction (light product, bulk density 0, 3-0.35 g / cm ³ ), and the rest, heavier cenospheres, are carried downstream into the sump (perforated cenospheres and bulk product 0.35-0.45 g / cm ³ ). At flow rates of 80 m / h and above, there is no effective removal of the light product to the upper level, and at a flow moving at a speed of less than 50 m / h, a significant part of the material fed to the separation manages to float up.

Тяжелые перфорированные частицы оседают на дно и периодически или непрерывно выводятся на фильтр. А самые легкие частицы выводятся с небольшим количеством пульпы с верхней части колонны на фильтр. Остальные ценосферы выводятся на фильтр со средней части разделительной колонны. Heavy perforated particles settle to the bottom and are periodically or continuously discharged to the filter. And the lightest particles are removed with a small amount of pulp from the top of the column to the filter. The remaining cenospheres are displayed on the filter from the middle of the separation column.

Мелкодисперсные частицы проходят через фильтр и вместе с раствором направляются в отстойники, где они могут быть отделены, а вода направлена на повторное использование. Fine particles pass through the filter and, together with the solution, are sent to sedimentation tanks, where they can be separated, and water is sent for reuse.

Продукты гидродинамического разделения, преимущественно легкие продукты насыпного веса 0,3-0,35 г/см³, после сушки и гранулометрической классификации могут подвергаться дополнительному аэродинамическому разделению в восходящем воздушном потоке. Это позволяет выделить наиболее легкие ценосферы с тонкой оболочкой. На фигуре 2 приведена схема аэродинамического разделения ценосфер, включающая:
1 - Бункер-дозатор для подачи ценосфер.The products of hydrodynamic separation, mainly light products of bulk density of 0.3-0.35 g / cm ³ after drying and particle size classification can be subjected to additional aerodynamic separation in upward air flow. This makes it possible to single out the lightest cenospheres with a thin shell. The figure 2 shows a diagram of the aerodynamic separation of cenospheres, including:
1 - Dosing hopper for feeding cenospheres.

2 - Колонна аэродинамического разделения ценосфер, оборудованная в нижней части подачей воздуха. 2 - Column of aerodynamic separation of cenospheres, equipped in the lower part with air supply.

3 - Циклон для разделения воздушно-ценосферной смеси. 3 - Cyclone for separation of the air-cenospheric mixture.

4 - Приемники (4-1÷4-2) для сбора легкого и тяжелого продуктов. 4 - Receivers (4-1 ÷ 4-2) for collecting light and heavy products.

Ценосферы подают сверху из бункера-дозатора (1) в разделительную колонну (2) навстречу потоку воздуха, подаваемому снизу со скоростью 0,1-0,4 м/сек. В верхней и нижней части колонны установлены два патрубка вывода ценосфер для легкого и тяжелого продуктов, при этом ввод ценосфер в камеру осуществляется ниже уровня вывода легкого продукта. В зависимости от скорости потока воздуха и от содержания в исходном загружаемом материале ценосфер с насыпным весом менее 0,3 г/см³ происходит вынос через верхний вывод легкого продукта с насыпном весом 0,1-0,3 г/см³, а остальной материал с насыпным весом более 0,3 г/см³ поступает снизу в приемник 4-1. Легкий продукт выносится потоком воздуха в циклон, откуда ссыпается в приемник 4-2. После гравитационного разделения выделенные продукты подвергают магнитной сепарации с использованием известных устройств. На фигуре 3 представлены расчетные кривые зависимости параметров выделяемого легкого продукта (насыпная плотность и размер фракции) от скорости потока воздуха и реальные данные, полученные путем разделения ценосфер по схеме, включающей гидродинамическое, аэродинамическое и ситовое разделение.The cenospheres are fed from the top of the metering hopper (1) to the separation column (2) to meet the air flow supplied from below with a speed of 0.1-0.4 m / s. In the upper and lower parts of the column, two cenosphere outlet pipes are installed for light and heavy products, while the cenospheres are introduced into the chamber below the output level of the light product. Depending on the air flow rate and on the content of the cenospheres with a bulk density of less than 0.3 g / cm ³ in the feed material, the light product with a bulk density of 0.1-0.3 g / cm ^{3 is} carried out through the upper outlet, and the rest of the material with a bulk density of more than 0.3 g / cm ³ enters the bottom of the receiver 4-1. The light product is carried out by a stream of air into the cyclone, from where it is poured into the receiver 4-2. After gravitational separation, the isolated products are subjected to magnetic separation using known devices. The figure 3 presents the calculated curves of the dependence of the parameters of the emitted light product (bulk density and fraction size) on the air flow rate and real data obtained by dividing the cenospheres according to the scheme, including hydrodynamic, aerodynamic and sieve separation.

Реализация заявляемого способа не исчерпывается описанной схемой разделения ценосфер. Процесс гравитационного разделения можно проводить периодически в одном аппарате, оборудованном как для реализации варианта кипячения, так и вакуумирования пульпы. Магнитная сепарация и ситовое разделение материала также могут производиться как на начальной стадии процесса разделения, так и после выделения продуктов гравитационного разделения. Для получения перфорированных ценосфер различной плотности проводят гравитационное разделение перфорированных ценосфер, полученных в процессе гидродинамического разделения. The implementation of the proposed method is not limited to the described separation scheme of the cenospheres. The process of gravitational separation can be carried out periodically in one apparatus, equipped both for the implementation of the option of boiling, and evacuation of the pulp. Magnetic separation and sieve separation of the material can also be carried out both at the initial stage of the separation process, and after the separation of the products of gravitational separation. To obtain perforated cenospheres of various densities, gravitational separation of perforated cenospheres obtained in the process of hydrodynamic separation is carried out.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами. The invention is confirmed by the following examples.

Пример 1. Легкий продукт гидроудаления летучей золы Томь-Усинской ГРЭС насыпного веса около 0,45 г/см³ в количестве 50 кг подвергают гидродинамическому разделению по описанной схеме (фигура 1), включающей стадии (1) гидросепарации в статических условиях с отделением тяжелой фракции; (2) дегазации путем нагревания пульпы на основе легкого продукта гидросепарации до температуры 95^oС и охлаждения до 25^oС; (3) гидродинамического разделения в нисходящем потоке воды при скорости потока 60 м/час с получением продукта на основе перфорированных ценосфер, легкого продукта с насыпной плотностью 0,35 г/см³ и тяжелого продукта с насыпной плотностью 0,42 г/см³. Все продукты выделяют на фильтрах и сушат при температуре 50^oС до постоянного веса. В результате выходы продуктов в расчете на исходный материал составили, мас.%:
легкий продукт (ρ_{насыпная} = 0,35 г/cм³) - 20
тяжелый продукт (ρ_{насыпная} = 0,43 г/cм³) - 57
перфорированные ценосферы - 13
осколки, недожог, пыль - 5
потери - 5.Example 1. A light product of hydro-removal of fly ash of Tom-Usinskaya GRES with a bulk density of about 0.45 g / cm ³ in an amount of 50 kg is subjected to hydrodynamic separation according to the described scheme (figure 1), including stages (1) of hydroseparation in static conditions with separation of the heavy fraction ; (2) degassing by heating the pulp based on a light hydroseparation product to a temperature of 95 ^° C and cooling to 25 ^° C; (3) hydrodynamic separation in a downward flow of water at a flow rate of 60 m / h to obtain a product based on perforated cenospheres, a light product with a bulk density of 0.35 g / cm ³ and a heavy product with a bulk density of 0.42 g / cm ³ . All products are isolated on filters and dried at a temperature of 50 ^o C to constant weight. As a result, the yields of products based on the starting material were, wt.%:
light product (ρ _bulk = 0.35 g / cm ³ ) - 20
heavy product (ρ _bulk = 0.43 g / cm ³ ) - 57
perforated cenospheres - 13
splinters, underburning, dust - 5
losses - 5.

Пример 2. Легкий продукт гидродинамического разделения (ρ_{насыпная} = 0,35 г/cм³), полученный в примере 1, подвергают гранулометрической классификации на ситах с размерами ячеек 0,25 мм и 0,125 мм с выделением продуктов следующих классов крупности: +0,25 мм, -0,25+0,125 мм и -0,125 мм. Затем проводят аэродинамическое разделение ценосфер фракции -0,25+0,125 мм по схеме, приведенной на фигуре 2, при скорости восходящего потока 0,36 м/сек. С выходом около 17 мас.% выделяют легкий продукт с насыпной плотностью 0,30 г/см³, который подвергают дальнейшей гранулометрической классификации на ситах с размерами ячеек 0,2 мм; 0,16 мм и 0,125 мм с выделением продуктов классов крупности, приведенных в табл.1.Example 2. A light product of hydrodynamic separation (ρ _bulk = 0.35 g / cm ³ ) obtained in example 1, is subjected to particle size classification on sieves with mesh sizes of 0.25 mm and 0.125 mm with the release of products of the following particle sizes: +0, 25 mm, -0.25 + 0.125 mm and -0.125 mm. Then carry out aerodynamic separation of the cenospheres of the fraction of -0.25 + 0.125 mm according to the scheme shown in figure 2, at an upward velocity of 0.36 m / s. With a yield of about 17 wt.%, A light product with a bulk density of 0.30 g / cm ^{3 is} isolated, which is subjected to further granulometric classification on sieves with 0.2 mm mesh sizes; 0.16 mm and 0.125 mm with the release of products of the size classes shown in table 1.

После этого проводят магнитную сепарацию фракции -0,2+0,16 мм (ρ_{насыпная} = 0,30 г/cм³) на магнитном сепараторе марки 138Т (ТУ 24-8-1054-77) с выделением 5 продуктов. Полученные результаты, включая вольтамперные характеристики прибора, приведены в табл.2.After that, magnetic separation of the fraction of -0.2 + 0.16 mm (ρ _bulk = 0.30 g / cm ³ ) is carried out on a 138T magnetic separator (TU 24-8-1054-77) with the isolation of 5 products. The results obtained, including the current-voltage characteristics of the device, are given in table.2.

Пример 3. Легкий продукт гидроудаления летучей золы Новосибирской ТЭЦ-5 насыпного веса около 0,43 г/см³ в количестве 10 кг подвергают гравитационному разделению, как в примере 1, с выделением продукта на основе перфорированных ценосфер, легкого и тяжелого продуктов со следующими выходами, мас.%:
легкий продукт (ρ_{насыпная} = 0,35 г/cм³) - 18
тяжелый продукт (ρ_{насыпная} = 0,44 г/cм³) - 62
перфорированные ценосферы - 10
осколки, недожог, пыль - 5
потери - 5.Example 3. A light product of hydraulic removal of fly ash from Novosibirsk TPP-5 with a bulk density of about 0.43 g / cm ³ in an amount of 10 kg is subjected to gravitational separation, as in example 1, with the release of a product based on perforated cenospheres, light and heavy products with the following yields , wt.%:
light product (ρ _bulk = 0.35 g / cm ³ ) - 18
heavy product (ρ _bulk = 0.44 g / cm ³ ) - 62
perforated cenospheres - 10
splinters, underburning, dust - 5
losses - 5.

Легкий продукт делят на 2 равные части, каждую из которых подвергают аэродинамическому разделению по схеме, приведенной на фигуре 2. Одну часть делят при скорости восходящего потока 0,11 м/сек, а другую - при скорости 0,26 м/сек. Выделяют легкие продукты с насыпной плотностью 0,28 г/см³ (при скорости потока 0,11 м/сек) и 0,31 г/см³ (при скорости потока 0,26 м/сек). Легкие продукты аэродинамического разделения подвергают рассеву на ситах с размерами ячеек 0,25 мм; 0,2 мм; 0,16 мм; 0,125 мм; 0,1 мм; 0,063 мм с получением продуктов различных классов крупности. Характеристики полученных продуктов приведены на фигуре 3.The light product is divided into 2 equal parts, each of which is subjected to aerodynamic separation according to the scheme shown in figure 2. One part is divided at an upward velocity of 0.11 m / s, and the other at a speed of 0.26 m / s. Light products with a bulk density of 0.28 g / cm ³ (at a flow rate of 0.11 m / s) and 0.31 g / cm ³ (at a flow rate of 0.26 m / s) are isolated. Light aerodynamic separation products are screened on sieves with mesh sizes of 0.25 mm; 0.2 mm; 0.16 mm; 0.125 mm; 0.1 mm; 0.063 mm to produce products of various particle sizes. Characteristics of the obtained products are shown in figure 3.

Claims

1. A method for separating the cenospheres of volatile ashes of thermal power plants, including granulometric classification and gravitational separation of the cenospheres in a separating medium into products of different sizes and densities, characterized in that gravitational separation is carried out in an aqueous medium, while first a heavy product is isolated from the feedstock by hydroseparation in the form of dust and destroyed cenospheres and get a light product, after which, to isolate the perforated cenospheres, the light product of the hydroseparation is degassed from the last traveling filling perforated cenospheres with water, and the light product is sent to gravity separation, which is carried out in a downward flow of an aqueous medium to obtain a light product with a bulk density of 0.3-0.35 g / cm ³ , a heavy product with a bulk weight of 0.35-0.45 g / cm ³ and perforated cenospheres, which are subjected to particle size classification by sieving on sieves with the selection of products of a given size with their direction to the subsequent stages of separation.

2. The method according to p. 1, characterized in that the granulometric classification is subjected to a light product with a bulk density of 0.3-0.35 g / cm ³ and is carried out by sieving on sieves with mesh sizes of 0.25 and 0.125 mm with the selection of material size -0.25 + 0.125 mm with its direction to aerodynamic separation.

3. The method according to p. 2, characterized in that the aerodynamic separation is carried out in an upward flow of air at a flow rate of 0.1-0.4 m / s to obtain a light product with a bulk density of 0.1-0.3 g / cm ³ and heavy product bulk density of more than 0.3 g / cm ³ .

4. The method according to p. 1, characterized in that the downward flow moves at a speed of 50-80 m / h

5. The method according to p. 1, characterized in that they carry out the gravitational separation of perforated cenospheres.

6. The method according to p. 1, characterized in that the degassing and filling of the perforated cenospheres with water is carried out by heating an aqueous suspension of the cenospheres of the light hydroseparation product to a temperature of 95-97 ^o C, followed by cooling to a temperature of 20-40 ^o C.

7. The method according to p. 1, characterized in that the degassing and filling of the perforated cenospheres with water is carried out by evacuating a light hydroseparation product to a residual pressure of 2.5-8 kPa, holding at this pressure for 20-30 minutes and then releasing the vacuum.

8. The method according to p. 1 or 3, characterized in that it further conduct magnetic separation of the source material.

9. The method according to p. 3, characterized in that it further conduct granulometric classification of the light product of aerodynamic separation on sieves with mesh sizes of 0.2, 0.16 and 0.125 mm with the allocation of fractions of -0.2-0.16 mm magnetic separation.

10. The method according to p. 1, characterized in that before the particle size classification, the products of gravitational separation are sent to magnetic separation.