CN1006900B - 从含无机固体的颗粒煤中分离碳质组分的方法及装置 - Google Patents

Abstract

把煤、附聚油与水加以搅拌和充气，使煤中碳质组分与油和捕集在附聚物中的空气形成附聚物的方法来从含无机固体的颗粒煤中分离碳质组分。捕集在附聚物中的空气使附聚物有浮力，因此附聚物聚集在水面而容易分离，无机残留固体却聚集在水底。含煤无机固体可以与水成浆的形式存在，也可包含预先形成的附聚物，借助搅拌使之分解而形成水浆。后一方法是为了分离那些初始附聚时难以分离的无机固体。搅拌作用可借助搅拌器、搅拌叶轮或泵来完成。

Description

本发明涉及从含无机固体的颗粒煤中分离碳质组分的方法及装置。

C.E.Capes等在1972年5月23日的美国专利3，665，066中提出了“煤的富集”，向含粘土的煤粉水浆中加入“桥接液”（bridging    liguid），搅拌所得的混合物，即形成“煤附聚物（Coal    agglomerates），分散在残留杂质（粘土和灰）的水浆中。再借助浮沉箱中的溢流喷嘴的撇取作用分出煤附聚物。如在浮沉箱底导入大量空气，可促进煤附聚物的分离。

虽然Capes等指出的这一分离方法是有效的。但最受欢迎的还是能够提供一种方法，其中：

ⅰ）不需要浮沉箱，

ⅱ）使附聚物本身更有浮力，因而更容易从残留水浆中分离，

ⅲ）如Capes等指出的，已经形成的附聚物发生破裂并又重新形成，使捕集在其中的灰分释放出来而附聚物变得更有浮力，更容易从水浆中分离。

按照本发明提供的从含无机固体的颗粒煤中分离碳质组分的方法包括：

a）搅拌颗粒煤水浆，使之与附聚油（agglomerating    oil）和空气充分混合，直到形成浓重的、有浮力的附聚物。附聚物包含碳质煤颗粒、附聚油和聚集在残留颗粒表面上的捕集的空气，还有含水的无机固体。

b）从残留物中分离出附聚物。

在本发明的一些实施方案中，颗粒、含煤无机固体是以煤/油附聚物的状态存在的。在水中搅拌煤/油附聚物，使之形成水浆。

最好向水浆中加入至少0.3%（重量%）的附聚油，以水浆的固体含量为基准。

在本发明的一些实施方案中，把水从附聚物中分离出来。

在本发明的一些实施方案中，向水浆中加入起沫剂。

在本发明的一些实施方案中，向水浆中加入调节剂，以增加煤的油湿润性（Oil    Wetab    ility）。

此外，按照本发明提供的，从含无机固体的颗粒煤中分离碳质组分的分离装置包括：

a）盛放煤水浆和附聚油的槽箱，

b）由煤的碳质部分、油、和捕集在其中的空气形成附聚物时，把煤、油、空气加以搅拌和充分混合的装置。

在本发明的一些实施方案中，搅拌装置呈叶轮组件的形式，包括叶轮、下端装有叶轮的叶轮轴、与叶轮轴共轴、从轴向外隔开的空气导管，并在轴上端密封以利轴的旋转导管上端的空气进入装置、围绕叶轮的柱状管套、管套有上部环形的附聚物入口，围绕导管下部空气出口端向外部延长和复杂的弓形附聚物出口，围绕管套并从叶轮径向向外隔开，以便由叶轮形成的附聚物和捕集在其中的空气一起从此离心排出。

在用实施例说明的本发明的实施方案的附图中，

图1是从含无机固体的颗粒煤中分离碳质组分所用装置的侧视简图;

图2是与图1一样的侧视图，只是装置不同;

图3也是与图1一样的侧视图，是又一不同的装置;

图4是更复杂装置的侧视简图。

现在看图1。烧杯1和搅拌器2，搅拌器包括玻管4与玻管4下端烧结的多孔烧结玻璃喷嘴5和连接到压缩空气源（图中未示出）的软管6。

当用图1所示的装置来验证本发明时，向烧杯1中倾入含无机固体的颗粒煤的水浆8，同时加入附聚油。沿软管6通入的压缩空气以细泡形式从喷嘴5放出，通过水浆8而升起。沿X方向快速搅拌导管，煤的碳质部分与油和捕集在其中的空气形成了附聚物。捕集的空气使附聚物具有足够的浮力使其升起而聚集在水面，因而容易分离。煤中的残留灰分则沉积在水底。

现在看图2。常规拌和混合筒10和包含马达驱动装置的基座12，叶轮轴与筒10旋转密封，并延长穿过筒10的基座。叶轮16有17-20个叶片，其形能吸入空气生成旋涡，在筒10中空气、搅拌而形成水浆。

当用图2的装置来验证本发明时，含无机固体的颗粒煤水浆22倾入筒10中。叶轮16沿箭头Y的方向快速旋转，在水浆22中形成空气涡流24，并充气和搅拌。煤的碳质部分与油和捕集在其中的空气形成了附聚物。捕集的空气使附聚物具有足够的浮力，使其升起而摘集在水面，因而容易分离。煤中的残留灰分则聚集在水的下部。

现在看图3。容器26与叶轮组件28。叶轮组件28包括叶轮30，下端装有叶轮30的叶轮轴32、与叶轮轴32共轴并从轴向外隔开的空气导管34并在轴32上端密封以利轴32的旋转、导管34上端的空气进入装置36、围绕叶轮30的筒状外套38、外套38有上部环形的附聚物进口40，围绕导管34的下部空气出 口端向外部延长和复杂的弓形附聚物出口，如出口42与44，围绕套管并从叶轮30径向向外隔开，以便由叶轮30形成的附聚物和捕集在其中的空气一起由此离心排出。

当用图3的装置来验证本发明时，将预先形成的煤/油附聚物与水和附聚油一起同时倾入容器26中，压缩空气从气源（图中未示出）进入入口36，轴32沿箭头Y的方向旋转。预先形成的煤/油附聚物与水由叶轮30抽入入口40，附聚物在此破裂而从导管28出来的煤的碳质部分与油和捕集在其中的空气重新形成附聚物。预先形成的煤/油附聚物中存在的一些残留灰分就留在水中。当残留灰分在容器26的底部聚集时，重新形成的附聚物就聚集在水的上层。

也可用图3的装置，向容器26中倾入含无机固体的颗粒煤水浆。

图4中有出口管48与50和回管52的水箱46，管48与50连接到离心泵54的入口侧，在出口管中装有阀56与58。回管52连接到从泵54来的出口，有阀60。空气管62也连接到泵54的入口侧。水箱46有一附聚物溢流堰64，向有筛的脱水真空滤器66运送附聚物。滤器是借助管68连接到湿真空系统70上的。还设有附聚物贮槽72。

在运转中，用常规的高剪切混合器，再用低剪切混合器预先制成附聚物，和水一起倾入水箱46中制成水浆。打开阀56与60，开动泵54，空气沿管62进入泵体，使水浆沿管48抽吸并沿管52充气返回。充气促使煤的碳质组分、油和所含的捕集空气形成浓湿的附聚物而聚集在水浆表面，容易借助溢流堰64撇取出来。应按时加入新鲜水。

浓湿的附聚物批料一批跟一批地在滤器66的筛网上摊开，开动真空系统70，使之脱水。干燥后，分批输送到容器72贮存。

当水箱46中附聚物的生成减弱时，打开阀58，把含残留灰分的水从水箱46沿管74泵送到水澄清器（图中未示出）中。

下列各表提供了验证本发明的一些试验结果。

表Ⅰ提供一种不易发生油附聚作用煤样的试验结果。通过试验发现，调节剂和/或起沫剂对煤可燃物（主要是碳质组分）的高回收是必要的。表Ⅰ提供的试验结果是用图2的装置预先和捕集的空气制成的煤附聚物破裂后与原来的水和灰分分开，再用图1的装置重新形成附聚物，然后回收。

表Ⅰ

加拿大西部含灰45%（重量）的烟煤尾渣水浆

用3.5%（重量）4号燃料油的附聚物回收法，把氧化的煤调节剂和/或起沫剂每种在0.03%（重量）至0.15%（重量）的范围内加入，以水浆的总固体含量为基准。

状态    附聚物

灰分%从煤尾渣水浆中回收的可

（重量）燃物最初存在的%（重量）

只用4号油    13.4    24

调节剂+起沫剂    可忽略

4号油+起沫剂    13    约为80

4号油+调节剂    13    85（最大）

4号油+调节剂

+起沫剂    15    约为90

在表Ⅱ与表Ⅲ中，将已知的高剪切与低剪切煤/油附聚法预先使容易发生油附聚作用的煤形成附聚物仍在水中和原存于形成附聚物水浆中的无机物进行破裂，用图3所示的装置重新形成附聚物。

在表Ⅱ与表Ⅲ中，d.b.是存在于进料中固体的重量，MM为矿物成分，矿泥为进料总重量的d.b.重量百分。

上述各试验表明：

ⅰ）向水浆中加入起沫剂（例如Cyanamide    Canada    Inc，Willowdale，Ontario，Canada的市售商品名Aerofroth    76）和甲基异丁基甲醇，对空气泡的集结是有效的。

ⅱ）当煤中存在粘土，或当煤（如氧化煤）难以用油润湿时，向水浆中加入调节剂，例如同上公司的市售商品名Accoal-4433，对增加煤的油润湿性是有效的。

本发明为制造水连续相燃料提供有用的原料。这种水连续相燃料于1984年10月1日由Capes等在美国专利申请号656，675“水相连续的煤燃料水浆及其制造法”中作了描述与申请。

Claims (2)

1、从含无机固体的颗粒煤中分离碳质组分的方法，该方法包括：

a)在水中搅拌已形成的、无机固体减少了的颗粒煤/油附聚物，以形成有颗粒煤分散的水浆，然后将附聚油和空气与分散的颗粒充分搅拌直至形成了浓重、致密和有浮力的附聚物，此附聚物主要由碳质煤粒、附聚油和捕集的空气组成，聚集在含水的新释放出来的无机固体的表面；

b)从无机固体和水中分离出附聚物。

2、根据权利要求1所述的方法，其中使用有筛网的脱水真空过滤器从与残渣分开的附聚物除去水分。

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