CN105396684A - 一种从煤泥中提取超低灰纯煤的方法 - Google Patents

Abstract

一种从煤泥中提取超低灰纯煤的方法。包括球磨制浆：将煤泥磨细至-200目占90％以上，并控制煤泥浆的质量百分比浓度在10～35％；分级：200目以下颗粒进入浮选；浮选：将所得煤泥浆加入捕收剂、起泡剂和抑制剂，混合均匀后，经过一次粗选、两段3～6次的精选、一段3～6次的扫选分别得到精煤浆Ⅰ、精煤浆Ⅱ和尾煤浆；脱水：将浮选得到的精煤浆Ⅰ和Ⅱ和尾煤浆加入絮凝剂进行絮凝沉降，再采用超高压压滤机脱水，控制压滤压力为4.5～5.5Mpa，从而获得超低灰纯煤产品、一般精煤产品和尾煤产品。本发明工艺流程简单，可高效地从煤泥中提取超低灰纯煤产品，且所得煤产品水份含量低，可达15％以下，具有显著的经济效益和环保价值。

Description

一种从煤泥中提取超低灰纯煤的方法

技术领域

本发明涉及煤泥分选技术领域，具体地说是一种从煤泥中提取超低灰纯煤的方法。

背景技术

目前，煤泥现状是我国的煤炭洗选工艺主要为跳汰-浮选联合流程、重介-浮选联合流程和跳汰-重介-浮选联合流程。这些洗选工艺一般都会产生约15％的煤泥。

煤泥是由微细粒煤、粉化骨石和水组成的粘稠物，具有粒度细、微粒含量多、水分和灰分含量较高、热值低、粘结性较强、内聚力大的特点。由于其含灰、含硫和水分相对较高很难被直接利用，即使利用也很难取得较好的经济效益，长期被电力用户拒之门外，因此选煤厂的废弃煤泥已成为所在地的一大环境污染源。煤泥堆放时，形态极不稳定，遇水即流失，风干即飞扬，不但浪费了宝贵的煤炭资源，而且还造成了严重的环境污染，有时甚至制约选煤厂的正常生产，成为选煤厂一个较为棘手的间题。

我国每年洗煤总量约为12亿吨，煤泥量一般为洗煤量的15％，因此每年新增煤泥量高达1.8亿吨，这部分煤炭的质量大大低于块煤，尤其是政府部门已意识到煤炭质量为国民经济发展做出贡献的同时，也带来了严重的区域性污染，并己成为了制约经济发展的重要因素。由于煤泥的灰分和水分含量相对较高很难被直接利用，其目前主要用于锅炉燃烧、制作型煤、型焦及其他用途，但由于这些用途效益均不好，因而总利用率较低，不到50％，即每年尚有9000万吨的煤泥将成为污染环境物料存留下来，这既增加了污染源又造成了煤炭资源的浪费。对于煤炭资源日趋枯竭的今天，高效合理地利用各种废弃资源对我国乃至全球都有着十分重要的意义。我国的煤泥如都能得到有效利用，按每吨煤泥提质得到0.4吨精煤计算，可回收精煤3600万吨，也就相当节约标煤3000万吨以上。

而常规的煤泥浮选工艺是将入浮煤泥经矿浆预处理器处理后送入浮选，分选出精煤浆和尾煤浆，再进行脱水工序，得到精煤产品和尾煤产品。该工艺在我国应用多年，积累了丰富的经验，是我国目前煤泥浮选应用最广泛的浮选工艺。但由于现有的这些煤泥浮选工艺的不足，导致精煤产品灰分普遍较高(可达12～15％)、煤中可燃体回收率较低(一般为50％左右)，所得到的精煤产品水分普遍为30％左右，甚至更高，造成运输资源的浪费、增加企业的煤炭运输成本。

超低灰纯煤现状是：

煤炭一直是中国的主要能源。煤炭的常规利用主要是作为一次能源以及煤炭的转化。目前在煤炭高附加值利用中比较突出的是制备代油水煤浆和煤基材料。水煤浆作为代油燃料，属于低污染洁净煤燃料，需要有很高的热值，易于点火和排渣，高灰煤炭不仅影响热值，还会增加飞灰和排渣量，并且加重设备的磨损，使燃烧系统复杂化。此外，灰成分直接关系到熔点的高低，决定排渣方式的选用，所以在制备优质水煤浆，尤其是替代柴油和天然气用于内燃机、燃气轮机、航空涡轮发动机等的精细水煤浆时应选用灰分较低的煤(灰分小于1％)。

煤炭用于制取煤基材料时也对灰分含量要求较高。如制备活性炭时，活性炭的灰分在活性炭发生物理吸附，尤其是在催化领域使用时，有可能发生不必要的催化反应，从而影响其吸附性能，同时由于灰分含量及灰分成分的差异，有时比表面和孔隙结构类似的活性炭吸附能力差别很大，影响活性炭的使用，因此脱灰是改进活性炭质量的重要内容。此外，煤炭还可以用于制取其他碳材料，如碳纤维复合材料、石墨质等以用做电极、电极糊、甚至人工肾脏等，可解决传统制法中成本高的问题。

由此可见，无论是代油水煤浆还是优质煤基材料，对煤质，尤其是煤的灰分有着很高的要求，超低灰纯煤则可达到这些要求，它有着广阔的应用前景和潜在的巨大的经济社会效益，超纯煤制备的研究也越来越重要。

超低灰纯煤是指灰分很低的精煤，灰分至少应低于普通精煤的7％，其首次实现工业规模化生产的项目为——“煤炭超纯制备工艺及设备研究”项目是洁净煤技术的高端组成部分，是国家“九五”重点科技攻关和宁夏回族自治区火炬科技项目，荣获2008年度国家科技进步二等奖。该项目是太西厂依托“三低六高”(低灰、低硫、低磷、高化学活性、高固定碳含量、高镜质组含量、高发热量、高机械强度、高导电性)的“太西煤”得天独厚的资源优势，与中国矿业大学联合研究设计了煤炭超纯制备新工艺，采用跳汰粗选-重介精选的梯级分选工艺，成功解决入洗原料煤±0.1含量大于90％不可物理洗选的世界性难题，在国内外率先实现了灰分2.00％超低灰纯煤规模化生产。经中国煤炭工业协会鉴定，该项目整体技术达到国际先进水平，其工艺系统密度控制技术和旋流器分选精度世界领先，特别是所生产的灰分分别小于3％和2％的超低灰纯煤被誉为“煤中瑰宝”，广泛应用于活性炭、碳素等煤炭深加工及相关产业，该产品和以此为原料的其它产品市场前景和增值空间十分广阔。

目前，超低灰纯煤已有多种制备方法，可分为物理法和化学法，物理法包括摩擦静电选煤法、选择性絮凝法、重选法(跳汰粗选-重介精选)和浮选法(用浮选设备多次精选)等；化学法主要是氢氟酸法、常规酸碱法、熔融沥滤法(MCL)、化学煤法等。上述制备超纯低灰煤的方法中除重选法(跳汰粗选-重介精选)已成功实现工业化外，其他方法均因技术尚不成熟，或工艺复杂，成本太高，或污染严重等原因，未能实现规模化应用。

用煤泥制备超低灰纯煤现状是：

上述制备超低灰纯煤的方法所用的原料均是低灰原煤，灰分一般为20％以下。煤泥因其粒度细、高灰的特性，以煤泥为原料，采用浮选法制备12％左右灰分的精煤尚有报道和应用，制备3％以下灰分的超低灰纯煤则几乎没有。本发明的开发团队曾公开了申请公布号CN104722388A的专利《一种从煤泥中回收还原煤的方法》，该方法是以煤泥为原料，联合磁选-浮选-化学处理技术，最终得到灰分为3％左右的煤炭产品。该法由于工艺流程长，步骤多，还涉及化学处理而环保成本高，因而总成本较高。此外，由于工艺的需要，上述方法所产的精煤产品粒度均非常细，脱水非常困难，所得到的精煤产品水分普遍为30％左右，甚至更高，造成运输资源的浪费、增加企业的煤炭运输成本。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种工艺流程合理，可高效地从煤泥中提取超低灰纯煤的方法，且所得煤产品水份含量低，达到15％以下，煤中可燃体回收率高。

本发明的技术方案包括以下步骤：

1).球磨制浆：将煤泥磨细至-200目占90％以上，并控制煤泥浆的质量百分比浓度在10～35％；再用旋流分级机进行分级，200目以上颗粒返回再磨，200目以下颗粒进入浮选；

2).浮选：将1)步所得的煤泥浆加入捕收剂、起泡剂和抑制剂，混合均匀后，首先经过一次粗选，得到粗选精矿和粗选尾矿，将所得的粗选精矿经3～6次精选后得到精煤浆Ⅰ；粗选尾矿经过一次扫选后，得到扫选精矿和扫选尾矿，再将所得扫选精矿经3～6次精选后得到精煤浆Ⅱ；扫选尾矿经3～6次扫选得到尾煤浆。

3).脱水：将浮选得到的精煤浆Ⅰ和Ⅱ和尾煤浆加入絮凝剂进行絮凝沉降，再采用超高压压滤机脱水，控制压滤压力为4.5～5.5Mpa，从而获得超低灰纯煤、精煤和尾煤。

所述的捕收剂为煤油、柴油、正十二烷、复合选煤油等中的至少一种。

所述的起泡剂为2#油、仲辛醇、甲基异丁基甲醇、杂醇油中的至少一种。

所述的抑制剂为腐植酸钠、亚铁氰化物、铁氰化物、水玻璃、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙中的至少一种。

所述的絮凝剂包括凝聚剂和絮凝剂，凝聚剂为硫酸铝、硫酸镁、硫酸铁中的至少一种，絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。

本发明中超低灰纯煤是指灰分不高于7％的精煤；本发明的工艺步骤特别适用于灰分不高于5％以及灰分不高于3％超低灰纯煤的制备。

本发明的优势在于，在工艺流程中只需要制浆、浮选、脱水几个简单的工艺步骤，发明人在打破现有工艺常规思路的基础上，通过对浮选的流程的优化，采用差异化产品分选方案，将经过粗选的产品直接进行3-6次精选，扫选一得到的精矿产品不返回，直接分别进行3-6次精选和3～6次扫选的工艺方式，意外且惊喜的发现，通过本发明的方法可以高效地实现从煤泥废料中回收得到灰分为超低灰纯煤产品，特别是不高于3％的超低灰纯煤产品，且煤泥原矿中可燃体的综合回收率高达85％以上的良好的技术效果，具有极大的经济效益和环保价值。对我国煤炭工业可持续发展和缓解因燃煤而造成的污染具有重要意义。且通过对煤浆压滤脱水时的压滤压力的调整，实现了细粒级煤炭产品水分含量的极大下降。综上，本发明工艺流程简单，通过本发明的方法可以获得超低灰纯煤产品、一般精煤产品和尾煤产品。本发明的可高效地从煤泥中提取超低灰纯煤产品，且所得煤产品水份含量低，可达15％以下，具有显著的经济效益和环保价值。

附图说明

图1为实施例1的工艺流程图。

图2为实施例2的工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。以下灰分和水分的测定采用的是GB/T212-2008煤的工业分析方法。

实施例1

以云南某灰分为48％的煤泥为原料，从其中提取超低灰纯煤的步骤如下：

①采用立式搅拌磨对其进行球磨制浆，用旋流器进行分级，制得细度为-200目占90％以上，矿浆浓度为25％的合格矿浆；

②将得到的矿浆导入搅拌桶中，加入捕收剂正十二烷、起泡剂2#油和抑制剂CMC+水玻璃。首先经过一次粗选，得到粗选精矿和粗选尾矿，将所得的粗选精矿经5次精选后得到精煤浆Ⅰ；粗选尾矿进行先经过一次扫选后，得到扫选精矿和扫选尾矿，将所得得扫选精矿再经5次精选后得到精煤浆Ⅱ；扫选尾矿再经3次扫选得到尾煤浆。药剂制度和工艺流程如图1所示。

③分别往浮选精煤浆一、精煤浆二和尾煤浆中加入凝聚剂硫酸铝和絮凝剂阴离子型聚丙烯酰胺进行絮凝沉降，浓缩后的底流导入到超高压压滤机中进行脱水，控制压滤压力为5.5MPa，分别得到产率为25％的超低灰纯煤产品、产率为22％的一般精煤产品和尾煤产品。该超低灰纯煤产品灰分低达2.4％，水分低至13.1％；一般精煤产品灰分为9.8％，水分为12.3％；尾煤产品灰分为85.37％，水分为12.3％，可作为制作免烧砖的优质原料。煤泥原矿中可燃体的综合回收率为85.08％。

实施例2

以云南某灰分为40％的煤泥为原料，从其中提取超低灰纯没的步骤如下

①采用立式搅拌磨对其进行球磨制浆，用旋流器进行分级，制得细度为-200目占90％以上，矿浆浓度为15％的合格矿浆；

②将得到的矿浆导入搅拌桶中，加入捕收剂正十二烷、起泡剂2#油和抑制剂CMC+水玻璃。首先经过一次粗选，得到粗选精矿和粗选尾矿，将所得的粗选精矿经3次精选后得到精煤浆Ⅰ；粗选尾矿进行先经过一次扫选后，得到扫选精矿和扫选尾矿，将所得得扫选精矿再经3次精选后得到精煤浆Ⅱ；扫选尾矿再经2次扫选得到尾煤浆。药剂制度和工艺流程如图2所示。

③分别往浮选精煤浆一、精煤浆二和尾煤浆中加入凝聚剂硫酸铝和絮凝剂阴离子型聚丙烯酰胺进行絮凝沉降，浓缩后的底流导入到超高压压滤机中进行脱水，控制压滤压力为4.5MPa，分别得到产率为28％的超低灰纯煤产品、产率为29％的一般精煤产品和尾煤产品。该高品质精煤产品灰分为3.0％，水分为15.4％；一般精煤产品灰分为9.9％，水分为14.3％；尾煤产品灰分为84.39％，水分为13.8％，可作为制作免烧砖的优质原料。煤泥原矿中可燃体的综合回收率为88.82％

对比例1

贵州某煤泥加工厂以灰分为48％的煤泥为原料，①经细磨、分级，制得细度为-200目占75％，矿浆浓度为30％的矿浆，②将得到的矿浆导入搅拌桶中，加入捕收剂正十二烷、起泡剂2#油和抑制剂CMC+水玻璃，经一次粗选、二次精选、二次扫选的浮选流程，得到浮选精煤浆和尾煤浆，③分别对浮选精煤浆和尾煤浆进行絮凝沉降，浓缩后的底流采用常规厢式隔膜压滤机进行脱水，压滤压力为0.6Mpa，得到精煤产品和尾煤产品。该精煤产品灰分为16.79％，水分为31.3％；尾泥产品灰分为63％，水分为33.2％。煤泥原矿中可燃体的综合回收率仅为51.94％。

Claims (8)

1.一种从煤泥中提取超低灰纯煤的方法，包括以下步骤：

1).球磨制浆：将煤泥磨细至-200目占90％以上，并控制煤泥浆的质量百分比浓度在10～35％；再用旋流分级机进行分级，200目以上颗粒返回再磨，200目以下颗粒进入浮选；

2).浮选：将1)步所得的煤泥浆加入捕收剂、起泡剂和抑制剂，混合均匀后，首先经过一次粗选，得到粗选精矿和粗选尾矿，将所得的粗选精矿经3～6次精选后得到精煤浆Ⅰ；粗选尾矿经过一次扫选后，得到扫选精矿和扫选尾矿，再将所得扫选精矿经3～6次精选后得到精煤浆Ⅱ；扫选尾矿经3～6次扫选得到尾煤浆。

3).脱水：将浮选得到的精煤浆Ⅰ和Ⅱ与尾煤浆加入絮凝剂进行絮凝沉降，再采用超高压压滤机脱水，控制压滤压力为4.5～5.5Mpa，从而获得超低灰纯煤和精煤和尾煤。

2.根据权利要求1所述的方法，超低灰纯煤是指灰分低于7％的精煤。

3.根据权利要求1所述的方法，超低灰纯煤是指灰分低于5％的精煤。

4.根据权利要求1所述的方法，超低灰纯煤是指灰分低于3％的精煤。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，所述的捕收剂为煤油、柴油、正十二烷、复合选煤油等中的至少一种。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，所述的起泡剂为2#油、仲辛醇、甲基异丁基甲醇、杂醇油中的至少一种。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，所述的抑制剂为腐植酸钠、亚铁氰化物、铁氰化物、水玻璃、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙中的至少一种。

8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，所述的絮凝剂为硫酸铝、硫酸镁、硫酸铁中的至少一种和阴离子型聚丙烯酰胺。