NL8000165A - Werkwijze voor het in een magnetisch veld separeren van deeltjes. - Google Patents

Description

79 5140/Ti/asm *

Aanvraagster : HOLEC N.V., Stationsplein 93, 3500 GP UTRECHT.

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd: Jacob Ipe Dijkhuis Korte aanduiding : Werkwijze voor het in een magnetisch veld separeren van deeltjes.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het onder toepassing van een in een sterk magnetisch veld werkende separator afscheiden van deeltjes materiaal op grond van hun magnetische eigenschappen uit een fluïdum waarin deeltjes van verschillende 5 aard aanwezig zijn.

Het in een sterk magnetisch veld geplaatst filtermedium afscheiden van deeltjes van verschillende aard uit een fluïdum waarin deze deeltjes aanwezig zijn is een op zich bekende techniek die algemene toepassingen heeft en aa. op grote schaal wordt toege-10 past bij de zuivering van koalien en metaalertsen. Het filtermedium van de separator kan uit staalwol bestaan en bevindt zich in een sterk magnetisch veld; het verschil in magnetische eigenschappen der af te scheiden deeltjes leidt er toe dat, afhankelijk van de sterkte van het magnetisch veld, de stroomsnelheid, de vis-15 cositeit en de temperatuur, bepaalde soorten deeltjes wel en anderen niet door het staalwolfilter worden vastgehouden.

Deze techniek is o.a. beschreven in IEEE Transactions on Magnetics, Vd. Mag-12, no. 5, Sept. 1976 en in de Amerikaanse oc-trooischriften 3.887.457 en 3.988.240.

20 Het is op zich bekend dat van vele paramagnetische stoffen de magnetische susceptibiliteit (X = M/H) temperatuur afhankelijk is, en wel omgekeerd evenredig is met de absolute temperatuur (zie Dr. R. Kronig, Leerboek der Natuurkunde, 7e druk, pag. 760-765).

Het is te verwachten dat bovenomschreven werkwijze bij lagere tem-25 peraturen effectiever zal verlopen dan bij·hoge temperaturen doch tot nu toe is een dergelijke separatie bij lage temperaturen niet uitgevoerd in verband met de hoge kosten verbonden aan het op een 800 0 1 65 -2- voldoend lage temperatuur'brengen en houden van de complexe en omvangrijke separatie-installatie.

De uitvinding berust op het inzicht dat het uitvoeren van de bovenomschreven separatiewerkwijze eventueel bij lage temperaturen, 5 op economische en eenvoudige wijze mogelijk is door als fluidum vloeibaar gemaakt gas te gebruiken. De voordelen van de toepassing van vloeibaar gas als fluidum zijn vele. Na het doorlopen van het filter kan het gas gemakkelijk uit het te reinigen materiaal worden verwijderd door het bij kamertemperatuur in de gasfase te laten 10 ontwijken. In de vloeibare fase is de viscositeit laag, resulterend in kleinere visceuze krachten van de vloeistof op de magnetisch te separeren deeltjes waardoor een hogere stromingssnelheid van de vloeistof bij eenzelfde veldsterkte mogelijk is resulterend in een vergroting van de capaciteit der filterinstallatie, een afname van de 15 drukval over het filter met als gevolg een kleiner benodigd pomp-vermogen, een sneller bezinken van de vaste deeltjes in een eventueel toegepaste voorscheider en een kleinere drukval in een eventueel toegepast mechanisch filter waardoor eveneens een geringer pompvermogen benodigd is.

20 Door een warmtelek toe te staan of eventueel warmte toe te voeren, waardoor de vloeistof gaat koken, zijn roerders e.d. overbodig. Wanneer men gebruik maakt van cryogene vloeibare gassen wordt de magnetisatie van de te separeren deeltjes hoger zodat het separa-tierendement toeneemt terwijl de gassen zelf kunnen dienen als koel-25 middel voor de magneetwindingen waardoor de ohmse verliezen daarin afnemen met een dienovereenkomstige afname van het energieverbruik en, wanneer gebruik wordt gemaakt van een supergeleidende magneet, kan het vloeibare gas worden gebruikt als warmteschildter afscherming van de ruimte waarin zich deze magneet bevindt. Verschillende vloei-30 bare gassen kunnen worden toegepast, zoals LNG, Lf^, LO2 en U^·

Bij voorkeur zal men de werkwijze volgens de uitvinding zodanig uitvoeren, dat men ruwe kolen onder toevoeging van een vloeibaar reaktief gas verpoedert en uit de poederkool met dit vloeibare gas 800 0 1 65 *> S' -3- een slurry vormt, deze door de magnetische separator voert, en de uit de separator vrijkomende slurry van schone poederkool en vloeibaar reaktief gas afvoert.

De op deze wijze verkregen, uit vloeibaar reactief gas en 5 schone poederkool bestaande brandstof is uitstekend bruikbaar voor de verstuiving in de brander zal door de optredende kookver-schijnselen zeer effectief zijn; er is geen externe energietoevoer nodig en het rendement zal hoog zijn.

Bijzondere voordelen worden verkregen wanneer men als vloei-10 baar gas LNG toepast.

In de wereldenergieproduktie speelt vloeibaar gemaakt aardgas een steeds grotere rol; het is op de aanvoerplaats, dus het begin van een distributienetwerk, met een temperatuur van tussen -160° en -170°C beschikbaar.

15 Bij toepassing van vloeibaar aardgas kan men ruwe kolen onder toevoeging van dit vloeibare aardgas verpoederen en uit de poederkool met vloeibaar gemaakt aardgas een slurry vormen deze door de magnetische separator voeren, het vrijkomend aardgas aan het gasnet toevoeren en de uit de separator vrijkomende slurry van schone 20 poederkool en vloeibaar gemaakt aardgas afvoeren. In de energievoorziening gaan kolen noodzakelijkerwijs een steeds belangrijker rol spelen doch de tegenwoordig gewonnen kolen zijn van slechte kwaliteit, bevatten veel verontreinigingen en zijn dus buitengewoon milieuonvriendelijk. Het reinigen van ruwe kolen vergt dure en omvang-25 rijke installaties en is als zodanig economisch niet aantrekkelijk doch het gebruik van niet gereinigde kolen in elektrische centrales vergt weer de noodzaak van toepassing van dure vliegas-vangfilters in de verbrandingsgasafvoer en leidt tot luchtverontreiniging met in het bijzonder zwavelverbindingen. Met een werk-30 wijze als bovenomschreven is het economisch mogelijk de in de na het vermalen der kolen gevormde slurry uit poederkool en vloeibaar aardgas aanwezige verontreinigingen vergaand te verwijderen; als uitgangsprodukt verkrijgt men aardgas dat direkt aan het gasnet kan 800 0 1 65 -4- worden toegevoerd en een slurry van poederkool en vloeibaar gemaakt aardgas. Deze slurry kan als zodanig als brandstof worden gebruikt met de in het voorgaande genoemde voordelen doch het is ook mogelijk uit deze slurry het aardgas te laten verdampen, dit aan 5 het gasnet toe te voeren, en de verkregen schone poederkool op de gebruikelijke wijze als brandstof te gebruiken. De poederkool bevat vrijwel geen verontreinigingen zodat niet alleen het ontzwavelen van de bij verbranding ontstane rookgassen kan vervallen wanneer althans de hoeveelheid organisch gebonden zwavel gering is (het 10 pyriet-gehalte van de poederkool is ten opzichte van de op normale wijze door vermalen verkregen poederkool aanzienlijk lager) doch ook kan door de lagere asproduktie de verbrandingsinstallatie een-voudiger en dus goekoper worden uitgevoerd.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de figuur.

15 Deze toont schematisch een mogelijke inrichting voor het ten uitvoer brengen van de werkwijze volgens de uitvinding.

Uitgegaan wordt van kolen, aangegeven met het verwijzings-cijfer 1 en vloeibaar aardgas, aanwezig in een voorraadhouder 2.

De kolen 1 worden in een schematisch aangegeven maalinrichting 3 20 vermalen en de poederkool gaat naar de doseerinrichting 4 die via de leiding 5 in verbinding staat met een wervelbed 6 waarin een gas-stroom wordt onderhouden middels de compressor 7 die via de leiding 8 gas toevoert uit het mengvat 9. Aan dit mengvat 9 wordt koud gas toegevoerd via de leiding 20 en de compressor en vloeibaar 25 gas vanuit het voorraadvat 2. Het mengvat 9 is gedeeltelijk gevuld met kokend vloeibaar gas; dit koken wordt veroorzaakt door het feit dat van het wervelbed 6 via de'leiding 12 poederkool wordt toegevoerd die een hogere temperatuur heeft dan het via de leiding 10 toegevoerde vloeibare gas. Door deze kookverschijnselen zal een uit-30 stekende menging plaatsvinden tussen de poederkool en de vloeistof; het ontstane gas wordt gedeeltelijk via de leiding 8 en de compressor 7 toegevoerd naar het wervelbed en gedeeltelijk via het kanaal 80 0 0 1 65 -5- 13 afgevoerd. Een dergelijke afgassing vindt ook plaats via het kanaal 14 uit de voorraadtank 2.

De warmte-inhoud van de verdampte gassen kan, wanneer gebruik wordt gemaakt van cryogene vloeibare gassen gebruikt worden 5 voor het voorkoelen van de poederkool.

Het kokende mengsel wordt via de pomp 15, de kraan 16 en de leiding 17 toegevoerd aan het magnetisch filter 18 dat op de gebruikelijke wijze is voorzien van de magneetwikkeling 19 die wordt gevoed door de schematisch aangegeven voeding 20. De werking van dit 10 filter en de rest der installatie wordt bestuurd door de schematisch aangegeven procesbesturing 21.

De sterkte van het in het filter heersend magneetveld hangt af. van de samenstelling der kolen; de veldsterkte kan b.v. tussen 0 en 12 Tesla liggen. Bij ijgere veldsterkten bijv. van tussen 0 en 2 15 tesla, kan gebruik worden gemaakt van een normale elektromagneet met ijzeren juk waarbij eventueel de wikkeling bij toepassing van een cryogene vloeistof als fluïdum met die vloeistof in een continue stroom kan worden gekoeld. Hierdoor zullen de ohmse verliezen, en daarmee het in de magneet gedissipeerd vermogen, laag zijn.

20 Bij hogere veldsterkten kan men gebruik maken van een superge leidende magneet, bijv. gekoeld met helium, waarbij de cryogene vloeistof als hitteschild kan worden toegepast.

Tijdens de doorvoer van het mengsel door het. filter 18 blijven magnetische componenten waaronder as en pyriet op het magnetisch 25 filter achter terwijl de niet-magnetische stoffen, in casu de schone poederkool, via de leidingen 22,de afsluiter 23 en de leiding 24 wordt gevoerd naar de bezinktank 25.

In deze bezinktanks heersen een zodanige druk en temperatuur dat de vloeistof niet kookt zodat de schone poederkool 26 zal be-30 zinken en kan worden afgevoerd , ontgast, en op temperatuur gebracht; het is echter ook mogelijk het mengsel van vloeibaar gas, indien het gas reaktief is (LNG, LH2/ LX^, LPG) als zodanig af te voeren en als brandstof te gebruiken.

80 0 0 1 65 ~J--~ fc· -6-

De figuur toont de situatie waarin het vloeibare gas via de leiding 27, de compressor 28 en de leiding 29 wordt teruggevoerd naar de voorraadtank 2; afgassen van de bezinktank 25 geschiedt via de leiding 30 en de afvoer der poederkool is schematisch aangegeven met 5 31.

Uiteraard zal na een bepaalde tijd het filter 18 verzadigd raken en moeten worden gereinigd. Hiertoe wordt eerst de kraan 16 tussen het mengvat 9 en het filter 18, en de kraan 23 tussen het filter 19 en het bezinkvat 25 gesloten waarna het magneetveld wordt 10 teruggeregeld. Vervolgens wordt een spoelcircuit in werking gesteld dat bestaat uit de asbezinktank 32 waarin vloeibaar gas aanwezig is, waarin as kan bezinken, en waarin de temperatuur en druk zodanig worden geregeld dat er geen kookverschijnselen optreden. Het vloei-baargasniveau daarin kan via de kraan 33 in de leidingen 34, 35 15 tussen de poederbezinktank en de asbezinktank 32 op niveau worden gehouden. Wanneer nu de compressor 36 in werking gesteld wordt en de kleppen 37, 38 zijn geopend wordt het magneetfilter via de leidingen 39, 40, 41, 17, 42 en 43 schoongespoeld waarbij in de asbezinktank een mengsel van vloeibaar gas en as terecht komt. Na het bë-20 zinken wordt via de afvoer 44 as verwijderd en ontgast, en eventueel op temperatuur gebracht waarbij de vrijgekomen warmte aan het systeem kan worden teruggeleverd.

Het filter kan ook worden gereinigd door het te spoelen met gas en b.v. in een cycloon de as uit het gais te verwijderen.

25 Ook hier is een afgasleiding 45 aanwezig en eveneens bij de andere afgasleidingen kan men., het vrijgekomen gas direkt laten ontwijken dan wel toevoeren aan een gasdistributienet of opnieuw vloeibaar maken.

Uiteraard zal door een geschikte procesbesturing de verschillende temperaturen en drukken, kolentoevoer, stroomsnelheden van gas 30 gaspoederkoolmengsel, vloeistof, kokende vloeistof, bediening der kranen en veldsterkte optimaal geregeld worden zodat de installatie met een maximum rendement werkt. Het malen der kolen kan ook 80 0 0 1 65 -7- > JB*.

geschieden na vermenging met het vloeibare gas waardoor met voordeel gebruik wordt gemaakt van het feit dat bij een lage temperatuur de kolen brosser zijn en het malen minder energie vergt.

Een vol continu bedrijf is mogelijk door op op zich bekende 5 wijze een verzadigd filter uit het magneetveld te verwijdern en daarbij te vervangen door een schoon filter, bijv. door een caroussel-constructie, en daarna het verzadigde filter buiten het magneetveld schoon te spoelen.

- conclusies - 800 0 1 65

Claims (8)

1. Werkwijze voor het onder toepassing van een in een sterk magnetisch veld werkende separator afscheiden van deeltjes magnetisch materiaal op grond van hun magnetische eigenschappen uit een fluidum waarin deeltjes van verschillende aard aanwezig zijn, 5. e t het kenmerk, dat men als fluidum vloeibaar gas gebruikt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat men het uit vloeibaar gas bestaand fluidum tevens gebruikt ter koeling van het magnetisch circuit der separator.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij men een magnetisch circuit met supergeleidende eigenschappen toepast, met het kenmerk, dat men het vloeibaar gas gebruikt ter koeling van een om dit circuit aangebrachte afscherming.

4. Werkwijze volgens conclusies 1—3, met het k e n - 15 merk, dat men ruwe kolen onder toevoeging van een vloeibaar reak-tief gas verpoedert en uit de poederkool met dit vloeibare gas een slurry vormt, deze door de magnetische separator voert, en de uit de separator vrijkomende slurry van schone poederkool en vloeibaar reaktief gas afvoert.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het ken merk, dat men als vloeibaar gas aardgas gebruikt.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het ken- m e r k, dat men uit de verkregen slurry van schone poederkool en vloeibaar aardgas het aardgas laat verdampen en aan het gasdistri- 2^ butienet toevoert, en de overblijvende poederkool als eindprodukt afvoert.

7. Werkwijze volgens conclusies 4-6, met het ken merk, dat men het transport van vaste stofdeeltjes door het vloeibaar gas doet plaatsvinden, terwijl het vloeibare gas kookt en de 30 scheiding door gravitatie tussen vaste stofdeeltjes en het vloeibare 80 0 0 1 65 ·" £» -9- gas geschiedt, terwijl het vloeibare gas niet of nauwelijks kookt.

8. Uit vloeibaar reactief gas en gereinigde poederkool be staande brandstof verkregen met de werkwijze volgens conclusies 4-5. 80 0 0 1 65