CN109365121B - 一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，该工艺提出利用大直径重介旋流器预先富集，精煤细磨后小直径重介旋流器精选的主体工艺；采用‑50微米磁铁矿粉及细磨后的矸石泥作为工作介质，保证低密度分选下的分选精度；采用弧形筛、高频筛与盘式磁选机为核心的介质回收工艺，保证磁铁矿粉的高效回收。以上述工艺为主体实现了低阶煤煤岩组分的富集，生产出镜质组含量大于70％的优良煤制油原煤，并实现了低阶煤的综合利用。
Description
技术领域
本发明属于选煤及煤化工用煤制备领域，涉及煤岩有机显微组分富集方法，特别涉及一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺。
背景技术
低阶煤具有反应性好的优点，是煤变油的优质原料尤其是镜质组在加氢液化过程中基本全部转化，而惰质组是直接液化的“惰性组分”，转化较难。因此煤岩有机显微组分构成是影响煤变油过程中油品回收率的主要因素，同时也是其他煤化工高效过程的基础。
本文主要利用煤岩显微组分的性质及其差异，采用煤岩显微组分分离技术，将煤炭分成富活性组分(镜质组和壳质组)富集物和富惰性组分(惰质组)富集物，基于此，本文提出，进行煤岩组分性质研究，开发经济、有效、合理的选别方法，分选和富集各种煤岩组分进行分质化利用，提高液化反应性能，提高资源的最大化利用，为后续项目提供技术储备，对煤的清洁高效利用、实现煤炭资源的分质利用都具有十分重要的意义。
但我国西部的低阶煤原煤镜质组含量仅为45％-55％，提升镜质组含量对于提高煤变油收率至关重要。实验研究表明：镜质组含量每提高10个百分点，油收率提高约4个百分点。
但煤的有机显微组分特别是镜质组与惰质组性质接近，加上不同煤岩显微组分嵌布粒度较细，分离难度大。研究表明纯镜质组与纯惰质组的密度差在0.1kg/l左右，且组分的视在密度在1.3kg/l左右，因此重选分离的前提是必须实现低密度高精度分选。
目前煤制油原料用煤制备主要采用重介分选工艺，但由于煤岩分离困难，仅仅排矸后给入煤制油工艺环节，分选密度在1.45kg/l，精煤灰分5％左右，镜质组含量仅为60-65％。为进一步提升产品镜质组含量必须降低分选密度至1.35kg/l左右，但此时重介悬浮液的稳定性难以保证，分选过程难以进行。
也有学者研究了采用镜质组与惰质组的表面性质差异实现分离；其他学者也研究了电选分离的可行性。但都存在着成本高昂，且处理能力低的问题，大规模工业化面临诸多困难。
综上所述，低阶煤煤岩显微组分工业化应用对于提升煤变油效率，转变煤炭利用模式至关重要。可行有效途径仍然是重介质分选，但必须实现低密度高精度分选。
发明内容
针对低阶煤煤岩组分进一步富集面临的低密度高精度分选技术需求，本发明提出利用大直径重介旋流器预先富集，精煤细磨后小直径重介旋流器精选的主体工艺；采用-50微米磁铁矿粉及细磨后的矸石泥作为工作介质，保证低密度分选下的分选精度；采用弧形筛、高频筛与盘式磁选机为核心的介质回收工艺，保证磁铁矿粉的高效回收。以上述工艺为主体实现了低阶煤煤岩组分的富集，生产出镜质组含量大于70％的优良煤制油原煤，并实现了低阶煤的综合利用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，包括如下步骤：
步骤1：低阶煤原煤经破碎、脱泥后，脱泥筛筛上物料给入大直径重介旋流器分选；
步骤2：大直径重介旋流器精煤给入精煤脱介筛，精煤脱介筛筛上物料给入第一球磨机，筛下物料给入精煤磁选机；大直径重介旋流器矸石给入矸石脱介筛，矸石脱介筛筛上物料给入第二球磨机，筛下物料给入矸石磁选机；
步骤3：第一球磨机的细磨产品给入第一分级旋流器分级，溢流经脱水后成为富惰质组煤炭产品，底流给入小直径重介旋流器；第二球磨机的细磨产品给入小直径重介旋流器；
步骤4：小直径重介旋流器精煤和尾煤经脱阶和脱水后分别成为富镜质组煤炭产品和富惰质组煤炭产品。
优选的，脱泥筛筛下物料给入螺旋分选机分选，螺旋分选机精煤给入小直径重介旋流器，螺旋分选机尾矿处理成电煤产品。
优选的，小直径重介旋流器的工作介质为-50微米磁铁矿粉与大直径重介旋流器矸石产品细磨后的细煤泥混合物，其中细煤泥占比为30-60％。
优选的，精煤磁选机尾矿、矸石磁选机尾矿处理成电煤产品。
优选的，小直径重介旋流器分选环节产生的筛下水经压滤、脱水后成为富惰质组煤炭产品。
优选的，低阶煤原煤灰分小于15％，煤种为长焰煤、不粘煤、次烟煤、褐煤。
优选的，第一球磨机为具有3mm篦板分级排料功能的选择性磨机。
优选的，第一水力旋流器具有反冲水结构，分级粒度为0.25mm。
优选的，小直径重介旋流器介质回收工艺采用：小直径重介旋流器精煤和矸石分别给入精煤弧形筛和矸石弧形筛脱介，精煤弧形筛和矸石弧形筛筛上物料分别进入配置喷水系统的精煤高频筛和矸石高频筛，精煤高频筛和矸石高频筛筛下物料给入盘式磁选机，盘式磁选机精矿与精煤弧形筛筛下物料一并返回小直径重介旋流器合格介质桶，盘式磁选机尾矿进入煤泥水流程。
优选的，所述第二球磨机包括选择性球磨机和溢流型球磨机，大直径重介旋流器矸石先采用选择性球磨机粗磨，后用溢流型球磨机细磨，磨矿细度为-200目大于70％。
有益效果：本发明采用两级重介分选，分别实现了煤与矿物分离，煤岩组分富集，进一步丰富了产品结构，不仅生产出镜质组含量大于70％的优良煤制油原煤，还实现煤与矿物分离到大规模煤岩分离富集的突破，丰富了选煤技术的内涵，有利于提升煤炭产品价值，提升企业经济效益。
附图说明
图1是本发明所述方法流程示意图；
图中标号：A-50mm圆振动筛；B-破碎机；C-脱泥筛；D-煤泥水桶；E-大直径重介旋流器混料桶；F-大直径重介旋流器合格介质桶；G-大直径重介旋流器；H-小直径重介旋流器；I-精煤脱介筛；J-矸石脱介筛；K-精煤磁选机；L-矸石磁选机；M-第一球磨机；N-第二球磨机；O-精煤弧形筛；P-矸石弧形筛；Q-精煤高频筛；R-矸石高频筛；S-盘式磁选机；T-第一煤泥离心机；U-第二煤泥离心机；V-螺旋分选机；W-第一分级旋流器；X-第二分级旋流器；Y-高频筛；Z-第三煤泥离心机；a-循环水箱；b-清水箱；c-富惰质组浓缩机；d-电煤产品浓缩机；e-富惰质组浓缩机搅拌桶；f-电煤产品浓缩机搅拌桶；g-富惰质组产品压滤机；h-电煤产品压滤机；i-循环水池；j-清水池；k-小直径重介旋流器合格介质桶；l-小直径重介旋流器混料桶。
附图2为某低阶煤选煤厂的应用工艺流程。
具体实施方式
为了使本发明技术方法容易理解，现结合附图采用具体实例,对本发明的技术方案进行描述。需要指出的是在此所述的实施例仅为本发明的部分实施例,而非本发明的全部实现方式,其作用只在于为审查员及公众提供理解本发明内容更为直观明了的方式,而不是对本发明所述技术方案的限制。在不脱离本发明构思的前提下,所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式,及其它对本发明技术方案的简单替换和各种变化,都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明主要包括如下步骤：
低阶原煤经过圆振动筛A筛分，筛上进入破碎机B破碎后(破碎至-50mm)与筛下部分合并进入脱泥筛C(0.5mm(1mm))；
脱泥筛C筛上进入大直径重介旋流器混料桶E，筛下进入煤泥水桶D；
脱泥筛C筛下物料进入煤泥水桶D，进入螺旋分选机V分选后精煤进入小直径旋流器混料桶l，螺旋分选机V尾矿进入第二分级旋流器X，底流进入第三煤泥离心机Z，成为电煤产品，溢流进入电煤产品浓缩机d；
大直径重介旋流器G矸石经直线振动筛J脱介、脱水后，进入第二球磨机N细磨，细磨后给入小直径旋流器混料桶l；
大直径重介旋流器G精煤经直线振动筛I脱介、脱水后筛上给入第一球磨机M，细磨产品经第一水力旋流器W分级，溢流进入富惰质组浓缩机c，底流进入小直径旋流器混料桶l；
将-50微米磁铁矿粉与大直径重介旋流器G矸石产品细磨后的细煤泥混合物，作为小直径重介旋流器H的工作介质，给入小直径旋流器混料桶l；
小直径旋流器混料桶l物料泵送至小直径重介旋流器H精选，精煤、尾煤经脱介、脱水后分别成为富镜质组煤炭产品和富惰质组煤炭产品；
大直径重介旋流器G精煤磁选机K、矸石磁选机L尾矿、螺旋分选机V尾矿给入第二分级旋流器X，第二分级旋流器X溢流、第三煤泥离心机Z的离心液合并进入电煤产品浓缩机d；
小直径重介旋流器H分选环节离心机离心液及筛分设备筛下水合并进入富惰质组浓缩机c；
电煤产品浓缩机d、富惰质组产品浓缩机c底流分别进入富惰质组产品压滤机g、电煤产品压滤机h，脱水后分别掺入电煤产品、富惰质组产品，滤液与富惰质组浓缩机c和电煤产品浓缩机d溢流合并作为循环水使用；
优选地：低阶煤原煤灰分小于15％，煤种为长焰煤、不粘煤、次烟煤、褐煤；
优选地：大直径重介旋流器G精煤所用第一球磨机M，为具有3mm篦板分级排料功能的选择性磨机，优选地选择湿式SDMC球磨机；
优选地：大直径重介旋流器G精煤细磨产品采用具有反冲水结构的第一分级旋流器W分级，分级粒度控制在0.25mm；
优选地：小直径重介旋流器H介质回收工艺采用：小直径重介旋流器H精煤和矸石分别给入精煤弧形筛O(筛孔0.5mm)和矸石弧形筛P脱介，精煤弧形筛O和矸石弧形筛P筛上物料分别进入配置喷水系统的精煤高频筛Q和矸石高频筛R，精煤高频筛Q和矸石高频筛R筛下物料给入盘式磁选机S，盘式磁选机S精矿与精煤弧形筛O筛下物料一并返回小直径重介旋流器合格介质桶k，盘式磁选机S尾矿进入煤泥水流程。
优选地：小直径重介旋流器H工作介质为-50微米磁铁矿粉与大直径重介旋流器G矸石产品细磨后的细煤泥混合物，其中细煤泥占比在30-60％之间；
优选地：球磨机N包括选择性球磨机和溢流型球磨机，大直径重介旋流器G矸石产品细磨采用选择性球磨机粗磨，溢流型球磨机细磨两段一闭路工艺，磨矿细度为-200目大于70％。
本发明中大直径重介旋流器G精煤灰分小于6％，镜质组含量>60％；小直径重介旋流器H精煤灰分小于3％，镜质组含量>70％；小直径重介旋流器H分选密度在1.30-1.40kg/l之间。
该选煤厂为3.0Mt/a动力煤选煤厂，原料煤种为不粘煤，基本性质见表1、2。
表1原煤的工业与元素分析(％)
表2煤岩显微组分分析(％)
由表1可以看出：原煤灰分为9.61％，灰分较低；从元素分析角度：煤样中氢含量均相对较低，碳含量较高，原煤H/C比为0.77。由表2可以看出：原煤中镜质组含量为58.16％，惰质组含量为41.12％，壳质组含量为0.72％，镜质组和惰质组含量较高，壳质组含量较低。原煤中矿物质含量为粘土矿物占2.51％，其次主要为黄铁矿和碳酸盐。
原煤不同粒度和密度级煤岩组分分布情况见下表3。
表3原煤不同粒度和密度级煤岩组分分布
由表3可知，镜质组在-1.30g/cm3的低密度级中的富集程度较高；惰质组分在1.4-1.5g/cm3的中间密度级富集程度较高，且随着粒度上限的降低同一密度镜质组含量逐渐升高，因此要生产富镜质组精煤，必须降低入选粒度上限。
该厂原工艺采用大直径重介旋流器一次分选出5％灰分，镜质组含量60-62％左右精煤供给煤制油工艺，但煤制油油收率较低，该厂采用本发明工艺生产镜质组含量70％以上的优质煤制油原料煤。
将原有大直径重介旋流器精煤，经过4台SMJ2110碎磨机破碎磨矿至-3mm后，经过2台CLS300*6反冲水水力旋流器0.25mm分级后底流给入4台FHMC300 mm小直径重介旋流器精选，分选密度设定为1.35kg/l；
精煤经ZHS1200弧形筛预脱介后，筛上给入GPS1837高频筛脱介，高频筛筛上3道加喷水，弧形筛筛下返回小直径重介旋流器合格介质桶，高频筛筛下给入Φ1200mm，5盘磁盘机，磁盘机精矿返回合格介质桶，尾矿进入富惰质组产品浓缩机；
经过上述核心工艺改造后，生产出了灰分为3.02％(表4)，镜质组含量为71.09％富镜质组精煤。加氢液化试验结果(表5)表明：与原生产工艺精煤相比，加氢液化性能得到明显改善，和油收率提高了4.74个百分点，液化转化率提高了8.56个百分点。
表4富镜质组煤密度组成
表5加氢液化试验结果
Claims (10)
1.一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：低阶煤原煤经破碎、脱泥后，脱泥筛(C)筛上物料给入大直径重介旋流器(G)分选；
步骤2：大直径重介旋流器(G)精煤给入精煤脱介筛(I)，精煤脱介筛(I)筛上物料给入第一球磨机(M)，筛下物料给入精煤磁选机(K)；大直径重介旋流器(G)矸石给入矸石脱介筛(J)，矸石脱介筛(J)筛上物料给入第二球磨机(N)，筛下物料给入矸石磁选机(L)；
步骤3：第一球磨机(M)的细磨产品给入第一分级旋流器(W)分级，溢流经脱水后成为富惰质组煤炭产品，底流给入小直径重介旋流器(H)；第二球磨机(N)的细磨产品给入小直径重介旋流器(H)；
步骤4：小直径重介旋流器(H)精煤和尾煤经脱介和脱水后分别成为富镜质组煤炭产品和富惰质组煤炭产品。
2.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，脱泥筛(C)筛下物料给入螺旋分选机(V)分选，螺旋分选机(V)精煤给入小直径重介旋流器(H)，螺旋分选机(V)尾矿处理成电煤产品。
3.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，小直径重介旋流器(H)的工作介质为-50微米磁铁矿粉与大直径重介旋流器(G)矸石产品细磨后的细煤泥混合物，其中细煤泥占比为30-60％。
4.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，精煤磁选机(K)尾矿、矸石磁选机(L)尾矿处理成电煤产品。
5.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，小直径重介旋流器(H)分选环节产生的筛下水经压滤、脱水后成为富惰质组煤炭产品。
6.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，低阶煤原煤灰分小于15％，煤种为长焰煤、不粘煤、次烟煤、褐煤。
7.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，第一球磨机(M)为具有3mm篦板分级排料功能的选择性磨机。
8.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，第一分级旋流器(W)具有反冲水结构，分级粒度为0.25mm。
9.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，小直径重介旋流器(H)介质回收工艺采用：小直径重介旋流器(H)精煤和矸石分别给入精煤弧形筛(O)和矸石弧形筛(P)脱介，精煤弧形筛(O)和矸石弧形筛(P)筛上物料分别进入配置喷水系统的精煤高频筛(Q)和矸石高频筛(R)，精煤高频筛(Q)和矸石高频筛(R)筛下物料给入盘式磁选机(S)，盘式磁选机(S)精矿与精煤弧形筛(O)筛下物料一并返回小直径重介旋流器合格介质桶(k)，盘式磁选机(S)尾矿进入煤泥水流程。
10.根据权利要求1所述的一种低阶煤煤岩显微组分富集工艺，其特征在于，所述第二球磨机(N)包括选择性球磨机和溢流型球磨机，大直径重介旋流器(G)矸石先采用选择性球磨机粗磨，后用溢流型球磨机细磨，磨矿细度为-200目大于70％。
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