CN1019504B - 煤的除灰方法 - Google Patents

Abstract

一种煤的除灰方法，步骤是：

将煤破碎形成具有颗粒度小于15毫米的碎煤；产生水煤浆，包括碎煤，1%至4%的粘结剂(以碎煤的重量计)以及水；搅拌碎煤的水煤浆，使碎煤中的灰分分散在水中，同时使煤颗粒翻滚，团聚，从而得到团聚煤的水煤浆；用固—液分离器分离团聚煤的水煤浆，在分离介质上得到粗团聚的清洁煤，在分离介质下得到细团聚的清洁煤和灰分的水煤浆；在细团聚的清洁煤和灰分的水煤浆中加入起沫剂或浮选剂，通过浮选作用回收细团聚的清洁煤。

Description

本发明是关于煤的除灰方法，尤其是关于一种煤除灰方法，此法包括由碎煤和粘结剂生产团聚清洁煤以及除灰，其中减少了粘结剂的用量，而残留在分离出团聚清洁煤后留下的灰分泥浆中的细团聚清洁煤则通过浮选回收。

传统的油团聚法（下文称之为OA法）是从蒸汽锅炉用煤（下文简称为煤）中去除无机矿物质（下文称之为灰分）和回收煤的方法。

OA法包括将煤破碎成具有一定颗粒度的微小颗粒，通常为6毫米或更小;向该碎煤中加入纯煤重量8%至20%的粘结剂，例如石油烃油以及水，形成碎煤的水煤浆;搅拌该水煤浆使碎颗粒翻滚并团聚成球状煤，同时，使碎煤中的灰颗粒分散在水中。但是，由于在此法中使用了大量的粘结剂，因此，生成的产品团聚清洁煤中粘结剂的含量增加了，此过程有如下缺点：

A：如果将团聚清洁煤作为燃料供给燃烧煤粉的锅炉，就需要将团聚清洁煤粉碎，达到一定的颗粒度分布，例如要求70%至80%的煤粉能通过200目的筛子。

但是，如上所述，由于团聚清洁煤中含有大量的粘结剂，团聚清洁煤的摩擦系数下降，使煤的粉碎变得很困难，从而使粉碎所需的动力成本明显地增加。

附图1表示粘结剂含量（重量百分数）和动力需要量（千瓦小时/吨）之间的关系，其中，曲线A和曲线B代表两种煤。

附图1清楚地显示动力需要量随着粘结剂含量的增加而增加。

B：粉碎团聚清洁煤得到的粉煤经管道输送到锅炉，但是，由于团聚清洁煤含有大量的粘结剂，因而粉煤很容易粘附在气动输送管道的内壁上，因而粉煤不能定量地供给锅炉。因此，锅炉中的燃烧变得很差，废气中的氧气浓度变化，未燃烧碳量增加，燃烧效率下降。

下文所列表1显示在团聚清洁煤中的粘结剂含量与粘附在用于气动粉煤输送管道内壁上的粉煤量之间的关系。图2显示在团聚清洁煤中的粘结剂含量与燃烧废气中的氧气浓度之间的关系。

表1清楚地显示，当团聚清洁煤中的粘结剂含量增加时，粘附在气动输送管道内壁上的粉煤量显著地增加。

在附图2中，曲线C表示在粉煤处在稳定燃烧状态时，所得到的燃烧废气中的氧气浓度，曲线D表示由于粉煤粘附在气动的输送管道的内壁上，粉煤处在一种不稳定燃烧的状态时，所得到的燃烧废气中的氧气浓度。

很显然，与曲线C相比，曲线D明显地波动。

表1

团聚清洁煤中的粘结剂含量    粘附在气动输送管道内壁上的粉煤量

（重量%） （克/米²）

6    1.9～7.5

8    52.5

C：因为团聚清洁煤含有大量的粘结剂，当此种煤堆积在煤场、筒仑或货舱时，它因受压而形成块团，从而对后续步骤的操作带不了妨害。

D：在生产团聚清洁煤过程中，如果在有大量粘结剂存在下搅拌碎煤的水煤浆时，有可能得到直径均匀的团聚清洁煤或具有大颗粒直径的团聚清洁煤。当团聚清洁煤用管道输送时，管道中的临界速是度很大的所以在管道中就发生团聚清洁煤的沉积。

为了避免上述此种沉积，就需要增加团聚清洁煤在管道中的流动速度，这也就需要增加输送的动力。

E：在团聚清洁煤的总制造成本中用于粘结剂的成本的比率高达30%至40%，因此，从经济观点来看，OA法是很不可行的。

F：如果减少OA过程中粘结剂的用量，团聚清洁煤的颗粒直径下降，在团聚清洁煤的筛选中，回收率降低到70%左右。

因此，本发明的主要目的是减少在由碎煤生产团聚清洁煤的过程中的粘结剂的用量。

本发明的第二个目的是提高由碎煤生产团聚清洁煤的过程中的煤的回收率。

本发明的另一个目的是提供一种煤的除灰方法。

附图1的曲线表示将传统的OA法得到的团聚清洁煤粉碎所需的动力量与团聚清洁煤中的粘结剂含量之间的相互关系。

附图2的曲线表示，对于由OA过程得到的团聚清洁煤粉碎得到的粉煤来说，在其燃烧废气中的氧气浓度的变化与在稳定燃烧状态下的燃烧废气中氧气浓度变化的比较。

附图3是表示本发明方法的流程图。

附图4的曲线表示本发明中所加的粘结剂量与煤的回收百分率之间的关系。

附图5的曲线表示由传统的OA法和本发明的方法回收煤的成本分析的一个实例。

现在，参阅附图3的方法流程图，详细地叙述本发明。

首先，煤1在破碎机2中破碎成粒度小于15毫米，最好是小于10毫米的颗粒。如果碎煤3的粒度超过15毫米，在下文叙述的生产团聚清洁煤的过程中，煤和灰的分离将变得很困难，除灰效率也不合乎要求地下降了。“碎煤3具有小于15毫米的粒度”在本文中的意思是指碎煤的最 大粒度为15毫米，粒度的低限没有特殊限制，但具有随机值。

任何种类的煤都能应用于本发明，其实例包括烟煤、次烟煤、棕煤、褐煤，以及普通的煤清洗过程的中间产物或尾物。对破碎机2没有特殊的限制，但就它能够使破碎的煤3满足上述条件的粒度来说，它只是一种普通使用的破碎机。将碎煤3送入粘结剂添加罐4，在其中与加入的粘结剂5混合，粘结剂的用量为碎煤重量的1%至4%。

如果粘结剂的用量超过4%（重量），将产生上文A至C中所述的传统OA法的缺点，而当粘结剂的用量低于1%（重量）时，团聚煤的形成变得不充分，如附图4所示的那样，降低了煤的回收率。通常是将烃油用作粘结剂5，其实例包括从诸如原油，重质燃料油、瓦斯油之类的石油中得到的石油馏分、煤焦油、沥青、加氢煤液态油、和植物油，如豆油和棉籽油。

在煤浆罐7中，在含有粘结剂的碎煤6中加入水8，将产生的混合物搅拌，形成含有粘结剂5的碎煤3的水煤浆9。虽然，所加的水量没有特殊的限制，但是，现将破碎煤的水煤浆中碎煤的浓度确定为20%至40%（重量），下文中将叙述，由于很容易产生团聚清洁煤，因而，在产生团聚清洁煤及其类似物的过程中很容易从煤中除去灰分颗粒。

虽然附图3显示的情况是，在加入粘结剂5之后再加入水8，但是本发明并不仅限于此点，水8可以首先加入碎煤中，然后再加入粘结剂5，或者将水8和粘结剂5同时加入碎煤3中，此外，也可以在碎煤的水煤浆9中加入一种表面活化剂，例如，聚丙二醇单乙基醚。该表面活化剂可以在形成碎煤水煤浆9的步骤之前加入碎煤中，也可以与粘结剂一起加入。所形成的碎煤的水煤浆9即输送至制球机10。

制球机10可以是任何类型的，例如，使用具有纵向安装的叶轮的水平圆筒型制球机。在制球机10中，剧烈搅拌碎煤的水煤浆，因此，使破碎的煤颗粒翻滚，并在粘结剂的存在下团聚，达到煤团聚作用。

在团聚作用过程中，碎煤中的灰分由于其亲水性比煤好而进入水相，并悬浮在水中。因此，能得到团聚煤的水煤浆11，其中除灰的团聚煤和灰分颗粒均悬浮在水中。团聚煤的颗粒直径通常为0.1至10毫米。接着，将团聚煤的水煤浆11从制球机10输送到筛子12上，筛子12是，例如一个具有0.5毫米孔口的筛子，因此，直径大于0.5毫米的粗团聚煤13在筛子12上分离出来，而在筛子12底下得到含有能通过筛子12的颗粒直径小于0.5毫米的细团聚煤和灰分的水煤浆14。

粗的团聚清洁煤13可用作燃料，也可以通过粗团聚清洁煤送入如附图3所示的分离器15，例如，选煤机或重量介质旋风分离器，用重力选矿法除去所含的废渣，而使其转变为第一产物煤16后使用。另一方面，将含有作为筛底物而分离出来的细团聚煤和灰分的水煤浆14送到浮选机17。

在浮选机17中，通常进一步加入水以调节细团聚煤的浓度。加水有利于细团聚煤的回收过程，这将在下文叙述，因此并不一定都需要加水。细团聚煤的浓度调节可以在浮选机17中进行，或者可以在一个单独提供的浓度调节罐（未标出）中调节浓度，然后将调节了浓度的细团聚煤的水煤浆送入浮选机17。

在浮选机17中，加入起沫剂或以起沫剂为基本成分的浮选剂18。起沫剂对于含有细团聚清洁煤和灰分的水煤浆14具有起沫功能，其中包括，如松油，萜品醇油，聚氧丙烯烷基醚，和高级醇，如甲基异丙基甲醇。

以起沫剂为基本成分的浮选剂为包括上文描述的起沫剂和浮选捕集剂（例如煤油）的混合物，或者是含有起沫剂和泡沫稳定剂，例如烷基酰胺，的混合物。

浮选捕集剂具有浓缩细团聚清洁煤的功能，泡沫稳定剂具有稳定由起沫剂的作用而形成的泡沫的功能。根据煤的质量，灰分含量和细团聚 清洁煤的粒度，适当地选择使用起沫剂，或者使用以起沫剂为基本成分的浮选剂。

起沫剂和以起沫剂为基本成分的浮选剂可以是市售的产品。

本发明中起沫剂或以起沫剂为基本成分的浮选剂的用量为细团聚煤重量的20至200ppm，在以起沫剂为基本成分的浮选剂中，浮选捕集剂或泡沫稳定剂的用量为起沫剂的20至30倍。如果起沫剂或以起沫剂为基本成分的浮选剂的用量低于20ppm，则起沫不充分，细团聚清洁煤的浮选和回收都难以进行。如果该用量超过200ppm，细团聚清洁煤的回收率并不增加，因此这在经济上是不合算的。

在浮选机17中，由于灰分的亲水性比细团聚煤要高，所以灰分以泥浆的形式残留在水中，而细团聚清洁煤19则在起沫剂形成的泡沫作用下漂浮，于是，细团聚煤就与灰分分离。漂浮的团聚清洁煤19用类似的通常在浮选过程中所用的方法从灰分泥浆中分离出来。分离的细团聚清洁煤作为第二产物煤21回收，此种第二产物煤可用作锅炉、发电厂等的燃料，或者将此种第二产物煤与先前用筛子12分离的第一产物煤16混合后使用。

根据本发明，能达到如下效果：

（a）由于与传统的OA法相比粘结剂的用量很少，摩擦系数较高，因此可粉碎性良好，在制得锅炉燃料的粉碎过程中，可降低进行粉碎所需的功率的成本。附图5显示了用传统的OA法和本发明的方法进行煤除灰的成本分析的实例。

（b）通过减少粘结剂的用量，当由团聚清洁煤粉碎得到的粉煤用管道输送时，可以避免粉煤粘附在气运输送管道内壁上，因而能够使燃烧器中的燃烧保持稳定状态。

（c）通过减少粘结剂的用量，在团聚清洁煤用管道输送时或堆积时，可以避免形成块团。

（d）当粗团聚清洁煤与细团聚清洁煤混合时，颗粒度分布加宽，颗粒直径变得不均匀，因而，当团聚清洁煤用管道输送时，在输送管道中此种团聚清洁煤的临界速率比用传统的OA法得到的团聚清洁煤的临界速率低。因而，可以避免团聚清洁煤在输送管道中的沉积，同时也可以减少进行输送所需的动力。

（e）通过减少粘结剂的用量，团聚清洁煤的生产成本可比OA法的生产成本低20%至30%。

附图5显示生产成本的对比。

（f）此外，在本发明中，因为细团聚清洁煤能从筛底物的煤浆中作为产物煤回收，从而能够降低原料煤的成本。

（g）因此，根据本发明，可以减少粘结剂的用量，并通过浮选回收通过筛子的煤，与传统的OA法相比，团聚清洁煤的生产成本还可以降低20%至30%。

现在用实施例来叙述本发明。

实施例：

根据附图3所示的方法进行煤的除灰。即，将煤破碎成粒度小于13毫米的颗粒，在碎煤中加入3.5%（重量）的粘结剂以及水，得到破碎煤的水煤浆。

将此种水煤浆送入水平圆柱型制球机中，产生团聚煤的水煤浆，此种水煤浆通过0.5毫米筛子的分选，在筛子上得到粗团聚清洁煤，在筛底得到含有细团聚煤的灰分泥浆。该粗团聚煤用选煤机或重介质旋风分离器用重力选矿法分级，得到作为产物的团聚清洁煤。另一方面，将起沫剂加入作为筛底物的含有细团聚煤的灰分泥浆中，通过浮选从中回收纯煤。表2显示团聚清洁煤产物的性质和%回收率。

表2

原料煤    团聚清洁煤的回收率    性质

%（重量）

灰分含量（%（重量），干基）    29    9.3

纯煤（%（重量），干基）    71    93    86.1

粘结剂（%（重量），干基）    4.1

热值（千卡/公斤，干基）    7400

Claims (8)

1、煤除灰方法，该方法包括下述步骤(a)至(e)

(a)将煤破碎形成具有颗粒度小于15mm的碎煤，

(b)产生水煤浆，该水煤浆包括上述破碎的煤，上述碎煤重量的1%至4%的粘结剂，以及水，

(c)将上述碎煤的水煤浆输送到在旋转轴上装在许多叶片的水平圆筒型制球机中，并在表面活化剂存在下搅拌水煤浆，使碎煤中的灰分分散在水中，同时使碎煤中的煤颗粒翻滚、团聚，从而得到颗粒度为0.1至10mm的团聚煤的水煤浆，

(d)借助于固体-液体分离器分离上述团聚煤的水煤浆，在分离介质上得到粗团聚清洁煤，在分离介质下得到细团聚煤和灰分的水煤浆，

(e)在上述细团聚清洁煤和灰分的水煤浆中加入起沫剂或以起沫剂为基本组分的浮选剂，通过浮选作用回收细团聚清洁煤。

(f)将步骤(d)中所得到的粗团聚清洁煤用重力选矿法进一步分级。

2、根据权利要求1的煤除灰方法，其中，破碎的煤的颗粒度小于10mm。

3、根据权利要求1的煤除灰方法，其中，粘结剂是一种油，选自石油产品油类，如原油、重质燃料油或瓦斯油，烃油，如煤焦油、沥青和加氢煤液态油，以及植物油，如豆油和棉籽油。

4、根据权利要求1的煤除灰方法，其中，分离介质是筛子。

5、根据权利要求1的煤除灰方法，其中，起沫剂选自松油，萜品醇油，聚氧丙烯烷基醚和高级醇。

6、根据权利要求1的煤除灰方法，其中，以起沫剂为基本成分的浮选剂是起沫剂和浮选捕集剂的混合物，或是起沫剂和泡沫稳定剂的混合物。

7、根据权利要求1的煤除灰方法，其中，起沫剂和以起沫剂为基本组分的浮选剂的加入量为细团聚清洁煤的20至200ppm。

8、根据权利要求6的煤除灰方法，其中，浮选捕集剂或泡沫稳定剂的加入量为起沫剂重量的20至30倍。

Images