CN102205267B - 一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法 - Google Patents
一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，包括：取煤矸石，破碎后加水至煤矸石的质量百分比含量为20-40％，送入调整槽中，再加入浮选剂二号油、煤油，经搅拌混合制成料浆；料浆经浮选分离制备精煤；含硫含水尾砂经水力重选分离制备硫精砂；含水尾砂经水力重选分离制备建筑用砂。采用本发明，使废弃物高硫煤矸石得到有效利用，变成有益的工业原料，不产生再生污染，利于环境保护；制备工艺简单，工序简便，容易操作，易于工业化实施，实用性强，具有重大的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于天然石的处理，涉及一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法。适用于用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂。
背景技术
高硫煤矸石是高硫煤炭企业生产中的附产废物，一般状态下含煤20-30％，含硫2-6％。据有关数据表明，仅重庆市各矿务局所辖煤矿高硫煤矸石的废弃量每年以百万吨级数量增长。煤矸石中含硫百分之一，在自然状态下就可自燃，含硫大于百分之三就可完全自燃。自燃产生的二氧化硫形成酸雨而严重影响生态，污染环境。现有技术中，煤矸石一般用于矸石发电或用作制砖燃料。用于矸石发电，由于环保力度的加大，燃烧高硫煤矸石的电厂必须用氧化钙作转化剂吸收矸石燃烧时排出的二氧化硫；但是，氧化钙的价格已由过去的几十元一吨上涨至四百元左右一吨，若一吨含硫百分之四的煤矸石中添加一百至一百五十千克氧化钙，其氧化钙的价值远远大于煤矸石的价值；且氧化钙和二氧化硫的反应是一个吸热反应，会使煤矸石反应产生的热值大大减少，甚至熄炉；因此，高硫煤矸石作为发电燃料已被彻底淘汰。用作制砖燃料，也日渐萎缩用量，作为实芯页岩砖的内加燃料，是将高硫煤矸石粉碎为细粉，加入岩土中搅拌制坯，烧制中坯中之碳自燃而减少成本；但在城市中墙体建筑材料的轻质化趋势，实芯页岩砖已基本或完全退出高层建筑材料行业。因此，就近利用已不可能，长途运输高硫煤矸石利用更不可能！因此，高硫煤矸石的无害化处理是高硫煤炭企业面临的重大而急迫的环保问题！
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，变废为宝，提供一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法。
本发明的内容是：一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，其特征是包括下列步骤：
a、制备料浆：取1吨煤矸石、破碎至粒度为80-120目，加水至煤矸石的质量百分比含量为20-40％，送入调整槽中，再加入浮选剂二号油(或称2号选矿油、选矿药剂二号油、选矿用松醇油等)(生产企业有：浙江龙鑫化工有限公司；淄博市博山化工有限公司；杭州桐庐天目松油提炼厂；甘肃白银公司选矿药厂等)40-80克、煤油800克-1200克(生产企业：中石油各炼油厂；中石化各炼油厂)，经搅拌混合制成料浆；二号油为起泡剂，煤油为煤炭的捕收剂；该步骤中煤矸石、浮选剂二号油、煤油等的用量可以按所述质量为比例根据实际生产中的物料量取量，后同；
b、浮选分离制备精煤：将调整槽中的料浆送入粗选浮选机中，煤炭在煤油捕集下进入浮选剂二号油形成的泡沫中、经粗选浮选机的刮板刮出后进入精选浮选机中，精选浮选机中再添加浮选剂二号油20-40克、(煤炭捕收剂)煤油40-800克，经精选浮选机的刮板刮出含水精煤，含水精煤经离心机(可以是高速全自动离心机，或其它现有技术分离设备)脱水后即制得精煤产品(该精煤产品的质量百分比组成中，含碳大于80％、含水小于8％、含硫小于0.2％)；刮出含水精煤后余下的含硫含水尾砂从精选浮选机底部的排水砂口排出，进入下道工序；
所述粗选浮选机和精选浮选机均主要由浮选槽、刮板、搅拌装置和动力装置组成，同现有技术；
c、水力重选分离制备硫精砂：将含硫含水尾砂送入螺旋溜槽A(该螺旋溜槽设备的生产企业有：江西石城县矿山机械厂，河南方大实业有限公司，河北可耐特玻璃钢有限公司等，同现有技术)中进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再经螺旋溜槽A或螺旋溜槽B进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再经螺旋溜槽A或螺旋溜槽C进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥(自然干燥或烘干)即制得硫精砂产品；各螺旋溜槽分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序；
d、水力重选分离制备建筑用砂：将含水尾砂由扬程大于50米的大功率高扬程水砂泵直接抽提进入泥砂分离旋流器(该设备的生产厂家有：淄博泰利工业陶瓷有限公司；西安锦程振动科技有限责任公司；芜湖金镖机械有限公司等，同现有技术)脱泥，泥和细砂由旋流器上部排出、硅砂即建筑用砂从泥砂分离旋流器下部排出，经干燥(自然干燥或烘干)即制得建筑用砂。
从泥砂分离旋流器上部排出的泥水进入沉泥池，水经沉泥池自然沉清后进入循环水池可重复使用、泥定时清理回田，由于煤矸石中含有大量微生物、泥既可回田又可作为肥料使用；
制得的建筑用砂中二氧化硅的质量百分比含量大于80％，在硅砂中加入10-30％水泥，可使之成为混凝土，混凝土中添加1-5％的石棉粉或稻草、麦草粉碎后之草粉等，经机械压制，产品自然干燥后正表面喷涂各色颜料后即可制成各种模型状态下的彩瓦、彩砖等产品；建筑用砂还可以直接出售用作建筑材料。
本发明的内容中：所述煤矸石是含有质量百分比例为20-30％煤、2-6％硫、以及30-50％硅的煤矸石。
本发明的内容中：所述步骤c水力重选分离制备硫精砂替换为：
将含硫含水尾砂送入螺旋溜槽(该螺旋溜槽设备的生产企业有：江西石城县矿山机械厂，河南方大实业有限公司，河北可耐特玻璃钢有限公司等，同现有技术)中进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再进入摇床(该设备的生产企业：江西省石城县矿山机械；云南省恒孚矿山机器制造有限公司；石城县有色矿山机械厂等，同现有技术)中进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥(自然干燥或烘干)即制得硫精砂产品；各螺旋溜槽与摇床排砂孔分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序；
使用1-N(N小于10)台螺旋溜槽分别加1-N(N小于10)台摇床组合的水力重选联选机组可以减少投资和降低生产成本。一次水力螺旋溜槽重选获得的含硫12％左右中矿直接进入摇床水力重选，从摇床可一次性得到含硫38％至42％的硫精砂，水力重选联选缩短了流程，减少了投资，可节省相比全部水力螺旋溜槽重选80％的电力、60％的设备投资。
本发明的内容中：所述步骤c水力重选分离制备硫精砂替换为：采用10台螺旋溜槽(该螺旋溜槽设备的生产企业有：江西石城县矿山机械厂，河南方大实业有限公司，河北可耐特玻璃钢有限公司等，同现有技术)按梯次浓缩安装，其数量比为4∶3∶2∶1，即：以4台串联的螺旋溜槽为第一组(含硫含水尾砂送入第一组螺旋溜槽进行水力重选分离的过程同权利要求1步骤c)、以3台串联的螺旋溜槽为第二组、以2台串联的螺旋溜槽为第三组、以1台螺旋溜槽为第四组；
将含硫含水尾砂经第一组螺旋溜槽进行水力重选分离后，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第二组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第三组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第四组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥(自然干燥或烘干)即制得硫精砂产品(经上述四梯次水力重选浓缩由最后一个螺旋溜槽排矿口可获得含硫大于39％的硫精砂)；各螺旋溜槽分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
(1)采用本发明，使废弃物高硫煤矸石得到有效利用，变为精煤、硫精砂和建筑用砂，使高硫煤矸石变成有重大经济效益的工业原料，生产中工业用水可循环使用，不产生再生污染，利于环境保护；
(2)采用本发明，选硫使用重选而非浮选主要是基于水的再循环，如浮选煤后之尾矿再用浮选法选硫，选硫之废水就只有排放，若再利用该水选煤，硫的捕收剂会将高硫煤矸石中硫捕集进入精煤之中，使工艺方法失败；几十年前，有科学家用选煤后之尾砂烧制耐火砖，由于尾砂中硅含量不稳定而无疾而终；本发明中旋流器脱泥后之硅砂加水泥等成为混凝土后可经机械压制喷涂各色颜料后成为各种模型下的彩瓦、彩砖，这些建材正符合今天城市和乡村的建筑需要；顺着江河砂的日渐枯竭，采用本发明获得的建筑用砂将成为重要的建筑材料来源之一；
(3)本发明产品制备工艺简单，工序简便，容易操作，易于工业化生产实施，实用性强，具有重大的经济效益和环境效益。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，包括下列步骤：
a、制备料浆：取1吨煤矸石、破碎至粒度为80-120目，加水至煤矸石的质量百分比含量为30％(即：煤矸石的质量百分比含量为30％，余下为水)，送入调整槽中，再加入浮选剂二号油(或称2号选矿油、选矿药剂二号油、选矿用松醇油等)(生产企业有：浙江龙鑫化工有限公司；淄博市博山化工有限公司；杭州桐庐天目松油提炼厂；甘肃白银公司选矿药厂等)60克、煤油1000克(生产企业：中石油各炼油厂；中石化各炼油厂)，经搅拌混合制成料浆；二号油为起泡剂，煤油为煤炭的捕收剂；
b、浮选分离制备精煤：将调整槽中的料浆送入粗选浮选机中，煤炭在煤油捕集下进入浮选剂二号油形成的泡沫中、经粗选浮选机的刮板刮出后进入精选浮选机中，精选浮选机中再添加起泡剂二号油30克、(煤炭捕收剂)煤油420克，经精选浮选机的刮板刮出含水精煤，含水精煤经离心机(可以是高速全自动离心机，或其它现有技术分离设备)脱水后即制得精煤产品(该精煤产品的质量百分比组成中，含碳大于80％、含水小于8％、含硫小于0.2％)；刮出含水精煤后余下的含硫含水尾砂从精选浮选机底部的排水砂口排出，进入下道工序；
所述粗选浮选机和精选浮选机均主要由浮选槽、刮板、搅拌装置和动力装置组成，同现有技术；
c、水力重选分离制备硫精砂：将含硫含水尾砂送入螺旋溜槽A(该螺旋溜槽设备的生产企业有：江西石城县矿山机械厂，河南方大实业有限公司，河北可耐特玻璃钢有限公司等，同现有技术)中进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再经螺旋溜槽A或螺旋溜槽B进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再经螺旋溜槽A或螺旋溜槽C进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥(自然干燥或烘干)即制得硫精砂产品；各螺旋溜槽分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序；
d、水力重选分离制备建筑用砂：将含水尾砂由扬程大于50米的大功率高扬程水砂泵直接抽提进入泥砂分离旋流器(该设备的生产厂家有：淄博泰利工业陶瓷有限公司；西安锦程振动科技有限责任公司；芜湖金镖机械有限公司等，同现有技术)脱泥，泥和细砂由旋流器上部排出、硅砂即建筑用砂从泥砂分离旋流器下部排出，经干燥(自然干燥或烘干)即制得建筑用砂。
从泥砂分离旋流器上部排出的泥水进入沉泥池，水经沉泥池自然沉清后进入循环水池可重复使用、泥定时清理回田，由于煤矸石中含有大量微生物、泥既可回田又可作为肥料使用；
实施例2-8：
一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，包括下列步骤：
a、制备料浆：取1吨煤矸石、破碎至粒度为80-120目，加水至煤矸石的质量百分比含量为20-40％(即：煤矸石的质量百分比含量为20-40％，余下为水)，送入调整槽中，再加入浮选剂二号油(或称2号选矿油、选矿药剂二号油、选矿用松醇油等)(生产企业有：浙江龙鑫化工有限公司；淄博市博山化工有限公司；杭州桐庐天目松油提炼厂；甘肃白银公司选矿药厂等)40-80克、煤油800克-1200克(生产企业：中石油各炼油厂；中石化各炼油厂)，经搅拌混合制成料浆；二号油为起泡剂，煤油为煤炭的捕收剂；
各实施例中，所述煤矸石的质量百分比含量、浮选剂二号油和煤油的具体用量见下表：
b、浮选分离制备精煤：将调整槽中的料浆送入粗选浮选机中，煤炭在煤油捕集下进入浮选剂二号油形成的泡沫中、经粗选浮选机的刮板刮出后进入精选浮选机中，精选浮选机中再添加浮选剂二号油20-40克、(煤炭捕收剂)煤油40-800克，经精选浮选机的刮板刮出含水精煤，含水精煤经离心机(可以是高速全自动离心机，或其它现有技术分离设备)脱水后即制得精煤产品(该精煤产品的质量百分比组成中，含碳大于80％、含水小于8％、含硫小于0.2％)；刮出含水精煤后余下的含硫含水尾砂从精选浮选机底部的排水砂口排出，进入下道工序；
各实施例中，所述浮选剂二号油和煤油的具体用量见下表：
所述粗选浮选机和精选浮选机均主要由浮选槽、刮板、搅拌装置和动力装置组成，同现有技术；
c、水力重选分离制备硫精砂：将含硫含水尾砂送入螺旋溜槽A(该螺旋溜槽设备的生产企业有：江西石城县矿山机械厂，河南方大实业有限公司，河北可耐特玻璃钢有限公司等，同现有技术)中进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再经螺旋溜槽A或螺旋溜槽B进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再经螺旋溜槽A或螺旋溜槽C进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥(自然干燥或烘干)即制得硫精砂产品；各螺旋溜槽分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序；
d、水力重选分离制备建筑用砂：将含水尾砂由扬程大于50米的大功率高扬程水砂泵直接抽提进入泥砂分离旋流器(该设备的生产厂家有：淄博泰利工业陶瓷有限公司；西安锦程振动科技有限责任公司；芜湖金镖机械有限公司等，同现有技术)脱泥，泥和细砂由旋流器上部排出、硅砂即建筑用砂从泥砂分离旋流器下部排出，经干燥(自然干燥或烘干)即制得建筑用砂。
从泥砂分离旋流器上部排出的泥水进入沉泥池，水经沉泥池自然沉清后进入循环水池可重复使用、泥定时清理回田，由于煤矸石中含有大量微生物、泥既可回田又可作为肥料使用；
实施例9：
用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，包括下列步骤：
a、制备料浆；
b、浮选分离制备精煤；
c、水力重选分离制备硫精砂：所述步骤c水力重选分离制备硫精砂替换为：将含硫含水尾砂送入螺旋溜槽(该螺旋溜槽设备的生产企业有：江西石城县矿山机械厂，河南方大实业有限公司，河北可耐特玻璃钢有限公司等，同现有技术)中进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再进入摇床(该设备的生产企业：江西省石城县矿山机械；云南省恒孚矿山机器制造有限公司；石城县有色矿山机械厂等，同现有技术)中进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥(自然干燥或烘干)即制得硫精砂产品；各螺旋溜槽与摇床排砂孔分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序；
使用1-N(N小于10)台螺旋溜槽分别加1-N(N小于10)台摇床组合的水力重选联选机组可以减少投资和降低生产成本。一次水力螺旋溜槽重选获得的含硫12％左右中矿直接进入摇床水力重选，从摇床可一次性得到含硫38％至42％的硫精砂，水力重选联选缩短了流程，减少了投资，可节省相比全部水力螺旋溜槽重选80％的电力、60％的设备投资。
d、水力重选分离制备建筑用砂。
其它同实施例1-8任一，略。
实施例10：
用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，包括下列步骤：
a、制备料浆；
b、浮选分离制备精煤；
c、水力重选分离制备硫精砂：所述步骤c水力重选分离制备硫精砂替换为：采用10台螺旋溜槽(该螺旋溜槽设备的生产企业有：江西石城县矿山机械厂，河南方大实业有限公司，河北可耐特玻璃钢有限公司等，同现有技术)按梯次浓缩安装，其数量比为4∶3∶2∶1，即：以4台串联的螺旋溜槽为第一组(含硫含水尾砂送入第一组螺旋溜槽进行水力重选分离的过程同权利要求1步骤c)、以3台串联的螺旋溜槽为第二组、以2台串联的螺旋溜槽为第三组、以1台螺旋溜槽为第四组；
将含硫含水尾砂经第一组螺旋溜槽进行水力重选分离后，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第二组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第三组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第四组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥(自然干燥或烘干)即制得硫精砂产品(经上述四梯次水力重选浓缩由最后一个螺旋溜槽排矿口可获得含硫大于39％的硫精砂)；各螺旋溜槽分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序。
其它同实施例1-8任一，略。
上述实施例中：所述煤矸石是含有质量百分比例为20-30％煤、2-6％硫、以及30-50％硅的煤矸石。
上述实施例中：制得的建筑用砂中二氧化硅的质量百分比含量大于80％，在硅砂中加入10-30％水泥，可使之成为混凝土，混凝土中添加1-5％的石棉粉或稻草、麦草粉碎后之草粉等，经机械压制，产品自然干燥后正表面喷涂各色颜料后即可制成各种模型状态下的彩瓦、彩砖等产品；建筑用砂还可以直接出售用作建筑材料。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (4)
1.一种用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，其特征是包括下列步骤：
a、制备料浆：取1吨煤矸石、破碎至粒度为80-120目，加水至煤矸石的质量百分比含量为20-40％，送入调整槽中，再加入浮选剂二号油40-80克、煤油800克-1200克，经搅拌混合制成料浆；
b、浮选分离制备精煤：将调整槽中的料浆送入粗选浮选机中，煤炭在煤油捕集下进入浮选剂二号油形成的泡沫中、经粗选浮选机的刮板刮出后进入精选浮选机中，精选浮选机中再添加浮选剂二号油20-40克、煤油40-800克，经精选浮选机的刮板刮出含水精煤，含水精煤经离心机脱水后即制得精煤产品；刮出含水精煤后余下的含硫含水尾砂从精选浮选机底部的排水砂口排出，进入下道工序；
所述粗选浮选机和精选浮选机均主要由浮选槽、刮板、搅拌装置和动力装置组成；
c、水力重选分离制备硫精砂：将含硫含水尾砂送入螺旋溜槽A中进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再经螺旋溜槽A或螺旋溜槽B进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再经螺旋溜槽A或螺旋溜槽C进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥即制得硫精砂产品；各螺旋溜槽分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序；
d、水力重选分离制备建筑用砂：将含水尾砂由扬程大于50米的大功率高扬程水砂泵直接抽提进入泥砂分离旋流器脱泥，泥和细砂由旋流器上部排出、硅砂从泥砂分离旋流器下部排出，经干燥即制得建筑用砂。
2.按权利要求1所述的用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，其特征是：所述煤矸石是含有质量百分比例为20-30％煤、3-6％硫、以及30-50％硅的煤矸石。
3.按权利要求1或2所述的用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，其特征是：所述步骤c水力重选分离制备硫精砂替换为：将含硫含水尾砂送入螺旋溜槽中进行水力重选分离、分离出的比重大的浆料再进入摇床中进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥即制得硫精砂产品；各螺旋溜槽与摇床排砂孔分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序。
4.按权利要求1或2所述的用高硫煤矸石生产精煤、硫精砂和建筑用砂的方法，其特征是：所述步骤c水力重选分离制备硫精砂替换为：采用10台螺旋溜槽按梯次浓缩安装，其数量比为4∶3∶2∶1，即：以4台串联的螺旋溜槽为第一组、以3台串联的螺旋溜槽为第二组、以2台串联的螺旋溜槽为第三组、以1台螺旋溜槽为第四组；
将含硫含水尾砂经第一组螺旋溜槽进行水力重选分离后，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第二组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第三组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的浆料再由水砂泵送入第四组螺旋溜槽进行水力重选分离，分离出的比重大的物料即为含水硫精砂，含水硫精砂经干燥即制得硫精砂产品；各螺旋溜槽分离出的比重小的浆料即含水尾砂，将含水尾砂汇聚到水尾矿槽中进入下一道工序。
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