CN104148164A - 一种利用二氧化碳进行煤炭洗选的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用二氧化碳进行煤炭洗选的方法。该方法包括如下步骤：将原料煤破碎成平均粒径小于80mm的颗粒原料煤，然后采用下述1)和/或2)的步骤进行煤炭洗选：1)采用二氧化碳作为重介质进行流化床干法分选平均粒径为0.5mm～80mm的粗颗粒原料煤，即得到粗粒精煤产品和粗粒尾煤产品；2)采用二氧化碳泡沫浮选平均粒径小于0.5mm的细颗粒原料煤，即得到细粒精煤产品和细粒尾煤产品。本发明方法使二氧化碳得到大规模资源化利用，可提高煤炭洗选效率，提高精煤回收率；并且二氧化碳重介质流化床干法分选技术不需要利用水资源，适用于处在干旱、缺水、严寒地区的洗煤厂。

Description

一种利用二氧化碳进行煤炭洗选的方法

技术领域

本发明涉及一种利用二氧化碳进行煤炭洗选的方法，属于煤炭资源利用技术领域。

背景技术

CO₂作为温室气体，在大气中的大量排放，会导致全球气候变暖，成为目前影响人类生存环境的重要问题之一。控制及减少CO₂的排放已经成为全球面临的巨大挑战。CCS(二氧化碳捕集与封存)技术被认为是未来规模化减少CO₂排放的有效技术手段，但是其存在高能耗和高成本的技术硬伤，目前大范围推广与应用CCS技术仍然存在较大的困难。而CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)技术可以将二氧化碳资源化利用，能产生经济效益，更具有现实操作性。

煤炭洗选是利用煤炭与其他矿物间的不同物理、物理-化学性质，除去原煤中的杂质，把它分成不同质量、规格的产品，以满足不同用户的要求。煤炭洗选的意义主要体现在几个方面：(1)去除或降低原煤中的杂质，降低灰分和硫分，进而减少煤燃烧对大气的污染。(2)把煤炭分成不同质量、规格的产品，分级利用以提高其利用效率。(3)排除煤炭中绝大部分矸石，减少无效运输，同时为综合利用煤矸石创造条件。

目前已有的煤炭洗选方法主要包括：跳汰选煤，重介质选煤，浮游选煤。其中，粒径大于0.5mm的原煤主要通过跳汰和重介质选煤技术进行分选，粒径小于0.5mm的原煤主要通过浮游选煤技术进行分选。因此，考虑到全粒径范围的原煤分选，各大洗煤厂通常使用跳汰-浮选，重介-浮选联合分选工艺分选原煤。

其中，跳汰选煤虽然近年来是煤炭分选的主要工艺之一，然而由于其分选效率较差，分选精度较低，逐渐被重介质选煤所代替。重介质选煤技术主要利用一定密度的重介质悬浮液作为分选介质，在重力场或离心力场中实现煤炭分选。其中，选择利用气固悬浮体(气体：空气，固体：磁铁矿)作为分选介质的重介质选煤技术，又称空气重介质流化床干法选煤技术，由于不使用水资源，在干旱缺水严寒地区，展现出了极大的应用优势。但是，对比利用水和磁铁矿组成的液固悬浮体作为分选介质，空气重介质干法选煤技术由于其分选介质密度相对较低，其分选效率还是相对较低。

目前，浮游选煤技术在多种细粒煤(粒径小于0.5mm)分选技术中，其分选效果最好。随着选煤厂原料煤中粉煤量越来越多，浮游选煤技术的应用越来越重要。但是，由于煤炭表面很容易氧化，氧化后煤炭表面的亲水性增强，憎水性减弱，不利于煤泥的浮选。原煤中氧化煤的含量越高，浮游选煤工艺的分选效率越低。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用二氧化碳进行煤炭洗选的方法，本发明同时为化石能源燃烧或化学转化过程中排放的二氧化碳提供了资源化利用方法。

本发明所提供的一种利用二氧化碳进行煤炭洗选的方法，包括如下步骤：

将原料煤破碎成平均粒径小于80mm的颗粒原料煤，然后采用下述1)和/或2)的步骤进行煤炭洗选：

1)采用二氧化碳作为重介质进行流化床干法分选平均粒径为0.5mm～80mm的粗颗粒原料煤，即得到粗粒精煤产品和粗粒尾煤产品；

2)采用二氧化碳泡沫浮选平均粒径小于0.5mm的细颗粒原料煤，即得到细粒精煤产品和细粒尾煤产品。

上述的方法中，步骤1)中，所述重介质进行流化床干法分选包括如下步骤：

所述粗颗粒原料煤和加重质加入至重介质流化床干法分选装置中，二氧化碳气体从所述重介质流化床干法分选装置底部的气体分布器注入至所述重介质流化床干法分选装置，所述二氧化碳气体和所述加重质形成的重介质流化床对所述粗颗粒原料煤进行分选，位于上层的浮物即为粗粒精煤产品，位于下层的沉物即为粗粒尾煤产品。

上述的方法中，所述加重质可为铁矿粉，所述铁矿粉的平均粒径可为0.005mm～0.044mm。

上述的方法中，所述重介质进行流化床干法分选还包括对从所述重介质流化床干法分选装置上部排出的二氧化碳气体进行回收再利用的步骤。

所述重介质进行流化床干法分选中，二氧化碳气体的注入量和流化气速由加重质的性质和煤炭分选的要求决定，通常要求加重质能够均匀流化为基准。

上述的方法中，步骤2)中，所述二氧化碳泡沫浮选包括如下步骤：

将所述细颗粒原料煤与水加入搅拌槽中，进行矿浆调制得到矿浆；将捕收剂加入至所述矿浆中，并输送至浮选槽中，继续加入起泡剂；然后从所述浮选槽的底部通入二氧化碳气体，形成固/液/气三相混合的矿浆，进而对所述细颗粒原料煤进行泡沫浮选；则有煤粒附着的气泡升浮至所述矿浆液面形成泡沫层，被刮板刮出得到细粒精煤产品；留在所述矿浆中的煤浆流即为细粒尾煤产品。

上述的方法中，所述捕收剂为粗柴油，所述捕收剂的添加浓度为0.2～0.3g/L，如0.267g/L；

所述起泡剂为杂醇油，为发酵法生产酒精的副产品，具体为C₆-C₉高级脂肪醇混合物，所述起泡剂的添加浓度为0.5～0.6g/L，如0.55g/L。

上述的方法中，所述二氧化碳泡沫浮选中，部分二氧化碳气体溶于水，形成碳酸溶液，可作为煤浆pH值调整剂。煤表面易被氧化其表面亲水性增强，不利于浮选，利用pH调整剂可改变煤浆中氧化煤表面电性，增强其表面疏水性，有利于提高煤炭浮选效率。最佳的煤泥浆pH值可通过调节二氧化碳气体分压来实现。

本发明方法具有如下有益效果：

1、二氧化碳得到大规模资源化利用。

2、可提高煤炭洗选效率，提高精煤回收率。

3、二氧化碳重介质流化床干法分选技术不需要利用水资源，适用于处在干旱、缺水、严寒地区的洗煤厂。

4、二氧化碳重介质流化床干法分选技术较空气重介质流化床干法分选技术存在优势，包括：①二氧化碳密度(1.8kg/m³)比空气密度(1.3kg/m³)大，有利于气-固重介质流化床干法分选；②入选原煤经过二氧化碳接触后，其表面氧化被阻止，原煤表面的憎水性会增强，亲水性会减弱，有利于提高其进入下一级泡沫浮选工艺中细煤泥的分选效率(即提高精煤回收率)。③二氧化碳可回收，无需处理即可再利用。

5、二氧化碳泡沫浮选技术是利用二氧化碳气体作为气泡，与起泡剂、抑制剂、捕收剂、调节剂等对煤泥浆进行泡沫浮选。相对于利用空气为介质的泡沫浮选技术存在优势，包括：①二氧化碳代替空气，其表面氧化被阻止，原煤表面的憎水性会增强，亲水性会减弱，可提高精煤回收率；②二氧化碳气体溶于水形成碳酸溶液，可作为pH调节剂，调整原煤(特别是原煤中的氧化煤)表面电性，提高精煤回收率。③二氧化碳气体比空气在水中的溶解度大，溶解的二氧化碳易在煤炭表面以微泡形式析出，增强了煤炭(特别是粗粒煤)的上浮力和向气泡的附着力。④二氧化碳可回收，无需处理即可再利用。

附图说明

图1为本发明利用二氧化碳进行煤炭洗选方法的工艺流程图。

1 入场原料煤、2 破碎机、3 小于80mm的颗粒原料煤、4 筛分机、5 粗粒原料煤(粒度80～0.5mm)、6 细粒原料煤(粒度小于0.5mm)、7 加重质、8 入料口、9 重介质流化床干法分选装置、10 二氧化碳气体、11 气体分布器、12 精煤出料口、13粗粒精煤产品(粒度80～0.5mm)、14 尾煤出料口、15 粗粒尾煤产品(粒度80～0.5mm)、16 二氧化碳尾气、17 出气口、18 除尘装置、19 水、浮选药剂、20 搅拌槽、21 浮选槽、22 进气口、23 细粒精煤产品(粒度小于0.5mm)、24 细粒尾煤产品(粒度小于0.5mm)。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、利用二氧化碳作为重介质进行流化床干法分选平均粒径为0.5mm～80mm的粗颗粒原料煤

流程图如图1所示。

(1)煤的破碎和筛分

入场原料煤首先通过破碎机破粹，将入场原料煤统一转变为平均粒径小于80mm的颗粒原料煤；将破碎处理后的颗粒原料煤通过筛分机进行筛分处理，粒度为0.5mm～80mm的粗颗粒原料煤作为二氧化碳重介质流化床干法分选工艺备选原料煤。

(2)二氧化碳重介质流化床分选粗颗粒原料煤

将粒度为0.5mm～80mm的粗颗粒原料煤以及重介质(铁矿粉，粒径范围为0.074～0.3mm)由上部入料口送入重介质流化床干法分选装置中，将二氧化碳气体通过装置底部的气体分布器注入到重介质流化床干法分选装置中。其二氧化碳的注入量和流化气速由加重质的性质和煤炭分选的要求决定，通常要求加重质能够均匀流化为基准。二氧化碳气体和加重质形成重介质流化床对粗颗粒原料煤进行分选，物料在流化床中按密度分层，小于层床密度的物料上浮，成为浮物，大于床层密度的物料下沉，成为沉物。分层后的流化床上部浮物由精煤出料口导出，得到粗粒精煤产品(灰分为8％)，下部沉物经尾煤出料口导出，得粗粒尾煤产品(灰分为70％)，由此实现了二氧化碳重介质流化床煤炭分选。

(3)二氧化碳气体的回收利用

二氧化碳尾气从重介质分选机出气口排出，经过除尘装置净化处理，再回注入分选机底部气体分布器，进行二氧化碳气体的回收再利用。

实施例2、利用二氧化碳作为气体介质，同时与水和浮选药剂形成泡沫浮选平均粒径小于0.5mm的细粒煤

流程图如图1所示。

(1)煤的破碎和筛分

入场原料煤首先通过破碎机破粹，将入场原料煤统一转变为小于80mm的颗粒原料煤；将破碎处理后的颗粒原料煤通过筛分机进行筛分处理，粒度为小于0.5mm的细粒原料煤作为二氧化碳泡沫浮选工艺备选原料煤。另外，通过其它煤炭分选工艺取得的尾煤，经过筛分机筛分处理后得到的粒度为小于0.5mm的细粒尾煤，也可作为二氧化碳泡沫浮选工艺备选原料煤。

(2)矿浆的调制

将筛分处理的0.5mm以下的细粒煤、水、捕收剂(柴油)同时送入搅拌槽中进行矿浆调制，其中矿浆浓度控制为100g/L，捕收剂在矿浆中浓度控制为0.267g/L。

(3)泡沫浮选

将调制好的矿浆被送往浮选槽，并加入起泡剂(杂醇油，浓度为0.55g/L)，同时将二氧化碳气体从底部进气口按0.25m³/(m²·min)通入浮选槽中，形成固液气三项混合的矿浆。二氧化碳气体通过矿浆的湍流运动粉碎，并与矿粒相接触，表面疏水性强的煤粒附着到气泡表面，表面亲水性强的矸石矿物不和气泡发生黏附。有煤粒附着的气泡升浮至矿液面形成泡沫层，被刮板刮出形成细粒精煤产品(灰分为10％以下)，从精煤出料口排出。留在矿浆中的亲水的矸石最后随煤浆流由尾煤出料口排出槽外成为细粒尾煤产品(灰分为60％以上)。

(4)二氧化碳气体的回收利用

浮选泡沫破粹后，二氧化碳气体从浮选槽上方出气口排除并进行回收，再将其从底部进气口回注入浮选槽，进行二氧化碳泡沫浮选再利用。

Claims (6)

1.一种利用二氧化碳进行煤炭洗选的方法，包括如下步骤：

将原料煤破碎成平均粒径小于80mm的颗粒原料煤，然后采用下述1)和/或2)的步骤进行煤炭洗选：

1)采用二氧化碳作为重介质进行流化床干法分选平均粒径为0.5mm～80mm的粗颗粒原料煤，即得到粗粒精煤产品和粗粒尾煤产品；

2)采用二氧化碳泡沫浮选平均粒径小于0.5mm的细颗粒原料煤，即得到细粒精煤产品和细粒尾煤产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述重介质进行流化床干法分选包括如下步骤：

所述粗颗粒原料煤和加重质加入至重介质流化床干法分选装置中，二氧化碳气体从所述重介质流化床干法分选装置底部的气体分布器注入至所述重介质流化床干法分选装置，所述二氧化碳气体和所述加重质形成的重介质流化床对所述粗颗粒原料煤进行分选，位于上层的浮物即为粗粒精煤产品，位于下层的沉物即为粗粒尾煤产品。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述加重质为铁矿粉，所述铁矿粉的平均粒径可为0.005mm～0.044mm。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述重介质进行流化床干法分选还包括对从所述重介质流化床干法分选装置上部排出的二氧化碳气体进行回收再利用的步骤。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述二氧化碳泡沫浮选包括如下步骤：

将所述细颗粒原料煤与水加入搅拌槽中，进行矿浆调制得到矿浆；将捕收剂加入至所述矿浆中，并输送至浮选槽中，继续加入起泡剂；然后从所述浮选槽的底部通入二氧化碳气体，形成固/液/气三相混合的矿浆，进而对所述细颗粒原料煤进行泡沫浮选；则有煤粒附着的气泡升浮至所述矿浆液面形成泡沫层，被刮板刮出得到细粒精煤产品；留在所述矿浆中的煤浆流即为细粒尾煤产品。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述捕收剂为柴油；

所述起泡剂为杂醇油。