CN104492585A - 一种煤岩组分重液旋流分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重液旋流分离煤岩组分的方法。本发明采用的方法是：将煤样破碎到1～0.2mm，用氯化锌配制重液，在分选密度为1.3-1.4g/cm3的条件下进行分选，其中一次分选得到富矿物质的重产物，一次分选的轻产物再进行二次分选，分别得到富集纯度较高的镜质组煤和惰质组煤。本发明采用重液旋流，将不均匀的两相体系重悬浮液换成均匀的重液，避免了重悬浮液在旋流器中因浓缩作用产生的密度不稳定，并且本发明增加了二次分选过程，增大了镜质组和惰质组的富集纯度和精度。同时，旋流器的处理量大，精度高，使得煤岩组分分离工业化成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及矿物加工技术领域选矿行业矿物分离方法，特别是煤岩组分的分离方法。
背景技术
煤是一种固体可燃有机岩。煤岩学是一门把煤作为一种有机岩石，以物理方法为主研究煤的物质成分、结构、性质、成因及合理利用的学科。不同的煤层由于成煤原始物质及积聚环境不同，其岩石组成也不一样，同时在煤化过程中，各种煤岩成分又进一步发生了深刻的变化。所以利用煤岩学方法确定煤的煤岩组成、煤化特征等是评价煤的性质和用途的重要依据，是解决实际问题的重要基础。
植物残体在不同聚积环境下经过不同成煤过程形成了镜质组、惰质组和稳定组(也称壳质组)等煤显微组分。从煤中分离富集出各种煤显微组分,并对煤的组成、结构和性质进行研究,不但能解释煤在加工利用中所出现的问题，还能促进与煤有关学科的发展。
在20世纪80年代，Dyrkacz开发了等密度梯度离心分离技术，该方法逐渐成为后人参考的经典方法。煤岩显微组分分离与富集的方法有人工手选法、筛选富集法、重液浮沉法、重液离心法、浮选法、电选分离法、油团聚法等。人工手选法、筛选富集法操作简单，对原煤性质影响小，但是纯度较低。重液浮沉法对煤岩组分的分离富集效果较好，但是会使2种组分富集样品的灰分产率或者是矿物质含量相差较大，对后续样品的性质研究会产生影响。重液离心法得到的富集镜质组样品和富集惰质组样品的含量均达到90％以上，虽然提高了纯度，但也带来问题。例如，离心法需将样品磨的很细，这样可能破坏煤的结构，实验复杂，流程多，煤样容易氧化等。煤岩组分表面结构和性质的差异较小，因此浮选法分离煤岩组分难度较大。目前的煤岩组分分离与富集大多还限于制备试验样品以作为煤的性质研究、其它煤转化工艺性能研究的原料，而工业应用较少。
迄今为止所进行的煤岩组分分离与富集仍是以浮沉试验和离心分离试验为主，即主要是基于煤岩组分间密度的差异进行分选。首先需将原煤磨得足够细，以使各组分充分解离。在这种情况下，由于颗粒间“粒间效应”加强，使得其间的比重差异相对变小，从而在一定程度上影响了样品的分离精度及组分间的富集纯度。其次，为了克服粒度效应，达到较高的分离精度及组分的分离纯度，应在较高的离心力场及较大的离心力梯度下进行组分的分离与富集。这就需要分选用的离心机转速足够高、半径足够小，既加剧了对设备的质量要求，又使处理量偏低。因此可以看出，基于密度差进行的离心分离，只能满足实验室进行的煤岩组分分离的需要，很难大规模的推广应用。
重悬浮液作为分选介质时，悬浮液是由高密度的固体粒子与水混合成的不均匀两相体系。由于旋流器中的离心力相当大，因此，悬浮液本身将在旋流器中受到强烈的浓缩作用，从而造成悬浮液的密度在旋流器中分布不均匀。重介质分选生产过程中，悬浮液的密度直接影响实际分选密度。远大于悬浮液中固体微粒的矿粒在旋流器中的实际分选密度介于溢流密度和底流密度之间。实际操作中，由于强烈的浓缩作用、剧烈的湍流效应，实际分选密度往往有所波动，形成的密度梯度并不稳定，控制较好时密度波动范围在±0.1g/cm3之内，而煤岩组分密度差异很小，其密度差异数值在十分位上，所以利用重介悬浮液旋流分选煤岩组分，分选效果必然很差。
发明内容
本发明针对现有煤岩分离困难，精度提高困难的技术问题，提供了一种重液旋流分离煤岩组分的方法。为解决以上问题，本发明采用重液作为重介质，对煤岩组分进行分离。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种重液旋流分离煤岩组分的方法，包括以下步骤：将原煤全部破碎到1mm以下，再过0.2mm的筛子，得到1.0～0.2mm的混合级煤样；在混料桶内将氯化锌和水配制成密度为1.35～1.4g/cm3的工作重液，将1.0～0.2mm细粒级煤与重液按照固液比1:4～8加入搅拌槽；开启给料泵，将矿浆给入锥比范围为0.5-1.0的旋流器，通过调整变频器，使旋流器入料压力达到0.06～0.10MPa，待系统循环稳定后，同时用两个接料桶分别从旋流器底流和溢流接取适量的分选产品；对接取的物料用0.2mm孔径的筛子过滤并反复用水冲洗后烘干；底流过滤、冲洗、烘干得到一次分选的富矿物质煤，溢流过滤、冲洗、烘干得到一次分选的低密度煤样作为二次分选的原料，重新配制密度为1.3～1.35g/cm3的工作重液，将二次分选的原料与重液按固液比1:4～8混合，开启给料泵，将矿浆给入旋流器，通过调整变频器，使旋流器入料压力达到0.06～0.10MPa，待系统循环稳定后，同时用两个接料桶分别从旋流器底流和溢流接取适量的分选产品；对接取的物料用0.2mm孔径的筛子过滤并反复用水冲洗后烘干；底流过滤、冲洗、烘干得到惰质组煤，溢流过滤、冲洗、烘干得到镜质组煤。
本发明采用重液旋流，将不均匀的两相体系重悬浮液换成均匀的重液，避免了重悬浮液在旋流器中因浓缩作用产生的密度不稳定，并且本发明增加了二次分选过程，增大了镜质组和惰质组的富集纯度和精度，同时，旋流器的处理量大，精度高，使得煤岩组分分离工业化成为可能。
附图说明
附图为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本发明。
根据本发明的一种典型实施方式，如图1所示，将原煤破碎筛分得到1-0.2mm粒级的煤样；将煤样先进行两次分离得到富矿物质煤、富惰质组煤和富镜质组煤。
上述分离方法中，在旋流分离之前，先将原煤破碎到1～0.2mm的粒度级。因为从大量实验数据表明，随着粒级的减小，煤岩组分解离度不断提高。特别地，对神府原煤来说，当破碎粒度级在0.2mm以上时，解离度还未达到50％，当破碎粒度级为0.075～0.045mm时，煤岩组分的解离度达到了92.3％。因此，从煤岩组分分离的角度，粒度越小越有利。但如果粒度过细，则会使煤颗粒间的“粒间效应”加强，使得其间的密度差异变小，从而在一定程度上影响煤岩组分的分离精度和富集纯度。因此，本发明综合考虑选择粒度级为1～0.2mm。
实施例：
实施例选用的原料都是来自神木县王家沟煤矿3号煤层煤样，其煤岩显微组分中，镜质组煤含量为59.6％，惰质组煤含量为36.9％，壳质组含量极少，仅占0.2％，矿物质含量3.3％。
主要原料及实施条件：
1、主要原料及试剂：细粒煤(1～0.2mm)、氯化锌。
2、细粒煤的制备：将原煤破碎，依次经过1mm和0.2mm筛分，选取1～0.2mm粒级的煤样作为旋流器入料。
3、药剂种类及用量：本发明采用的重液采用氯化锌配制而成，氯化锌采用HG/T 2323-2012工业氯化锌，分选密度范围为1.3-1.4g/cm3。
4、主要试验装置：搅拌槽、渣浆泵、旋流器、电机、变频器。
实施例试验设计
实验时，旋流器底流口可以更换，可以变化旋流器的锥比分别为0.65、0.75和0.85，调节给料压力分别为0.06、0.08和0.10MPa，固液比选取1:4、1:6和1:8三个水平。试验设计如下表所示。
表1实验设计
具体试验方法：在混料桶内将氯化锌和水配制成密度为1.39g/cm3的工作重液，将细粒级煤(1～0.2mm)与重液按照一定固液比(煤的体积与工作悬浮液体积相比)加入搅拌槽；开启给料泵，将矿浆给入旋流器，通过调整变频器，使旋流器入料压力达到指定的值，待系统循环稳定后，同时用两个接料桶分别从旋流器底流和溢流接取适量的分选产品。对接取的物料用0.2mm孔径的筛子过滤并反复用水冲洗后烘干。底流过滤、冲洗、烘干得到一次分选的富矿物质煤，溢流过滤、冲洗、烘干得到一次分选的低密度煤样作为二次分选的原料，重新配制密度为1.33g/cm3的工作重液，将二次分选的原料与重液按一次分选时的固液比混合，开启给料泵，将矿浆给入旋流器，通过调整变频器，使旋流器入料压力达到指定的值，待系统循环稳定后，同时用两个接料桶分别从旋流器底流和溢流接取适量的分选产品。对接取的物料用0.2mm孔径的筛子过滤并反复用水冲洗后烘干。底流过滤、冲洗、烘干得到惰质组煤，溢流过滤、冲洗、烘干得到镜质组煤。
表2实施例结果汇总分析表
从表2的数据可以看出在旋流器锥比为0.85、给料压力0.06MPa、固液比1:4时，镜质组富集率达到最大，为79.73％，此时产率为75.07％，镜质组的回收率也达到最大，为98.26％。由表2可知，在旋流器锥比为0.65、固液比1:4、给料压力0.10MPa时，惰质组富集率达到最大，为72.50％，回收率为37.96％。
从以上数据可以看出，本发明的煤岩组分分离方法能够高效地分离煤中镜质组和惰质组组分，并能达到很高的分离精度和富集纯度，具有良好的工业应用前景。
Claims (1)
1.一种重液旋流分离煤岩组分的方法，包括以下步骤：将原煤全部破碎到1mm以下，再过0.2mm的筛子，得到1.0～0.2mm的混合级煤样；在混料桶内将氯化锌和水配制成密度为1.35～1.4g/cm3的工作重液，将1.0～0.2mm细粒级煤与重液按照固液比1:4～8加入搅拌槽；开启给料泵，将矿浆给入锥比范围为0.5-1.0的旋流器，通过调整变频器，使旋流器入料压力达到0.06～0.10MPa，待系统循环稳定后，同时用两个接料桶分别从旋流器底流和溢流接取适量的分选产品；对接取的物料用0.2mm孔径的筛子过滤并反复用水冲洗后烘干；底流过滤、冲洗、烘干得到一次分选的富矿物质煤，溢流过滤、冲洗、烘干得到一次分选的低密度煤样作为二次分选的原料，重新配制密度为1.3～1.35g/cm3的工作重液，将二次分选的原料与重液按固液比1:4～8混合，开启给料泵，将矿浆给入旋流器，通过调整变频器，使旋流器入料压力达到0.06～0.10MPa，待系统循环稳定后，同时用两个接料桶分别从旋流器底流和溢流接取适量的分选产品；对接取的物料用0.2mm孔径的筛子过滤并反复用水冲洗后烘干；底流过滤、冲洗、烘干得到惰质组煤，溢流过滤、冲洗、烘干得到镜质组煤。
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