CN110560258A - 一种物理旋流回收跳汰溢流煤泥选取超净煤装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种物理旋流回收跳汰溢流煤泥选取超净煤装置及工艺，所述选取超净煤装置包括旋流分选装置、螺旋溜槽、筛分脱水装置。所述旋流分选装置包括第一段平底分级旋流器和第二段大锥角分选旋流器，共设第一、第二溢流口和底流口，其中第二溢流口经筛分后可得超净煤产品；所述螺旋溜槽包括精矿的等4个出料口；所述筛分脱水装置包括分级筛、煤泥离心脱水机、压滤机等脱泥脱水设备。且将螺旋溜槽置于底流口下方可回收中煤产品，部分第一溢流口矿浆作为溜槽补充水，系统中经脱水装置脱出的水分可做跳汰机洗煤回用水。本发明还公开一种选取超净煤工艺。本发明提出的通过物理旋流选取超净煤思路新颖独特，工艺简单，纯水介无需加铁精粉介质，无环境和产品污染，并且分选出超净煤后，其余副产品可生产出中煤动力煤产品，水资源可循环利用。

Description

一种物理旋流回收跳汰溢流煤泥选取超净煤装置及工艺

技术领域

本发明属于煤泥分选领域，具体涉及一种物理旋流回收跳汰溢流选取超净煤装置及方法。

背景技术

随着我国机械化采煤的普遍应用和煤质的下降，原生与次生细粒煤含量逐渐增多，据国务院研究室调研，当今入选吨原煤煤泥含量约为20%左右，2018年产生煤泥1.68亿吨。预计到2020年，我国煤泥产量将超过3亿吨，目前对其处理方式主要是直接掺入商品煤销售或浮选出精煤后销售，其中掺混到商品煤中的煤泥占3/4以上，且未经分选的煤泥具有灰/硫分高的特征，将对商品煤的煤质和煤价产生直接影响，从而不少选煤厂将煤泥随矸石一起排掉，造成资源浪费。

煤泥作为选厂主选设备（跳汰机、重介旋流器）选煤过程中的必然副产物，在现有的技术条件下还无法避免，只能加以加工回收利用，当前有效的处理方法是煤泥入浮选，而煤泥浮选常用的捕收剂、起泡剂和调整剂多是挥发性强、毒性高的化学药剂，且成本较高工艺复杂，是国内选厂免于对其浮选加工的主要制约因素。

因此，对于来煤煤质相对较好的高阶煤选煤厂，其洗选原煤产生的煤泥具有灰/硫分相对较低，解离性较强的特点，将其主洗设备如水介跳汰机产生的溢流煤泥水，进行回收分选出灰分低于2%～3%的超低灰精煤产品即超净煤，从而既实现煤泥的高附加值清洁利用，也会为选厂带来巨大的经济效益。

超净煤作为高附加值的煤炭产品，可用于高档活性碳等碳素材料和精细水煤浆的制备，也可用于代替柴油作为驱动燃料，并在“富煤贫油”的中国有重要的战略意义。目前，对超净煤的制备方法可采用化学法和物理法，其中化学法是通过化学药剂和煤中组分进行化学反应，达到提纯煤炭的目的，主要有氢氟酸法、常规酸碱法、熔融碱沥滤法和化学煤制备法四种，主要制备方法是原料煤粉碎后，采用强酸碱溶解矿物杂质，再经过滤干燥后即可获得的超净煤，虽然其脱灰效果很好，但酸碱对人体和环境有害，因而限制了该方法的使用；物理法深度脱灰是通过把煤炭超细粉碎，使煤与矿杂质充分解离，再用一些有选择性的药剂分选出超净煤，主要有OTISCA工艺（油团脱灰）和絮团浮选，其需要将煤炭进行超细粉碎，需要耗费大量能耗，并且需要加入抑制剂、起泡剂和絮凝剂，这在生产过程中无非又引入了大量含毒药剂，且生产出的超净煤产品也含有一定的化学药剂，并且会带来环境污染。另外，在山西太西洗煤厂采用重介旋流联合浮选的工艺回收跳汰溢流煤泥制备灰分小于3%的超低灰无烟煤；回坡底煤矿洗煤厂采用HMCC精选型圆筒重介旋流器分选来料灰分在5%左右的煤泥，制备灰分小于3.00%超低灰纯煤（超净煤）产品，并获各巨大的经济效益。但采用重介旋流器制备超净煤对介质浓度要求极为精准，介耗严重（平均介耗0.8kg/t左右），并且介质和药剂易残留在超净煤产品中，对产品造成不可避免的污染。

综上所述，现有处理煤泥和生产超净煤方法存在环境污染严重、产品易残留杂质、成本较高、工艺复杂等问题，并且国家对生态环境的要求提高，对我国能源生产和消费结构将会产生倒逼机制，煤炭（煤泥）洁净利用技术的推广和应用必将受到高度重视。

发明内容

针对上述技术背景的现状与不足，本发明的一个目的在于提供一种物理旋流回收跳汰溢流煤泥选取超净煤装置与工艺。

本发明所采用的技术方案是：

一种跳汰溢流煤泥选取超净煤装置，包括旋流分选装置、螺旋溜槽、筛分脱水装置。

所述旋流分选装置包括第一段平底分级旋流器和第二段大锥角分选旋流器，第一旋流器至上而下包括可更换溢流直径和插入深度的第一溢流口、第一进料口、高度可调换的第一柱段主体、与第一柱体相切排料的第一排料口；

第二段旋流器包括可更换溢流直径和插入深度的第二溢流口、与第一排料口连接的第二进料口、第二柱体、可调换锥度大小的锥体、可调换直径第二排料口；

螺旋溜槽，用于接收部分第一溢流口和第二底流口排出的矿浆产物，并对所述两种产物同时进行分选工作，且螺旋溜槽排矿部分设精矿、中矿、尾矿、矿泥共4个排矿口。

筛分脱水装置包括分级筛、煤泥浓缩与压滤机，分级筛用于接收从第二溢流得到的矿浆产物，并进行筛分。煤泥浓缩机用于接收螺旋溜槽的精矿口矿浆料与分级筛筛下中煤产物的矿浆料，并进行脱泥、脱水，浓缩机与压滤机用于接收部分第一溢流矿浆料、螺旋溜槽的矿泥口与尾矿口矿浆料，并进行脱水作系统回用水。

进一步，包括第一段平底分级旋流器和第二段大锥角分选旋流器，第一旋流器至上而下包括可更换溢流直径和插入深度的第一溢流口、第一进料口、高度可调换的第一柱段主体、与第一柱体相切排料的第一排料口；第二溢流口、与第一排料口连接的第二进料口、第二柱体、可调换锥度大小的锥体、可调换直径第二排料口等上述可更换部件均采用法兰与螺栓连接，并主体采用聚氨酯材质，对一些非标件如锥体，可采用钢材机加工件。

此外，本发明还提出了一种跳汰溢流煤泥选取超净煤工艺，其具体采用如下技术方案：

一种选取超净煤工艺，采用上述超净煤选取装置，包括如下制备步骤：

首先，上述旋流分选装置前设置有缓冲池与渣浆泵，用于输送跳汰机溢流水至旋流分选装置的第一进料口，并提供一定量压力值。

进一步，上述旋流分选装置第一段平底分级旋流器，通过分级作用，将跳汰溢流煤泥中常带有的高灰细泥通过第一溢流口脱除，并通过更换第一溢流口的直径与长度或第一柱段主体高度寻求最优参数，尽可能多的将高灰细泥脱除，得到第一溢流矿浆料。

进一步，第一平底分级旋流器的底部粗粒级矿浆通过第一底流口进入第二分级旋流器进料口，并进行分选工作，通过第二溢流口得到第二溢流矿浆料，并给入分级筛进行筛分，筛上得到超净煤产物，筛下得到中煤产物的矿浆料，并通过更换第二溢流口、第二底流口的直径与长度或锥体寻求最优参数，尽可能使第二溢流产物的灰分较低且产率合理，且保证分级筛筛上灰分小于3%。

进一步，第二底流口得到第二底流矿浆料,并将螺旋溜槽设置于第二底流排料口下方，第二排料口矿浆料给入螺旋溜槽给矿斗，且部分第一溢流矿浆料分流给入螺旋溜槽补水斗，作为补充水来调节矿桨浓度，螺旋溜槽完成分选后，其精矿口可得到中煤矿浆料，中矿口排料在螺旋溜槽反砂循环分选,所述剩余第一溢流矿浆料给入浓缩压滤设备进行脱水。

进一步，分级筛筛上经压滤烘干后可得到超净煤产品，分级筛筛下矿浆料与螺旋溜槽精矿口矿浆料共同经煤泥离心脱水机，浓缩脱灰脱水可得到优质动力煤中煤产品，螺旋溜槽尾矿、矿泥排矿可脱水、压滤后作为矸石处理，浓缩与压滤水可做跳汰机洗煤用水再循环利用。

进一步，要求上述煤泥物料为水介不分级原煤跳汰机块煤分选后的溢流煤泥水，且在输送至超净煤选取装置前须经过5mm隔粗，防止跳汰机溢流中有大块煤矸进入缓冲池。跳汰溢流煤泥浓度宜稳定在150g/L左右，且最大溢流浓度小于250g/L。

进一步，在第一进料口前设有隔膜耐震压力表，根据来料处理量要求调节渣浆泵输送压力，压力值在0.05MPa-0.15MPa，且最优压力值为0.075MPa～0.10MPa。

进一步，分级筛采用直线高频振动筛，筛孔直径为0.125mm。

本发明避免了目前的超净煤制备技术的不足，提出了一种物理旋流回收跳汰溢流煤泥选取超净煤装置及工艺，解决了现有处理煤泥和生产超净煤方法存在环境污染严重、产品易残留杂质、成本较高、工艺复杂等问题。

本发明提出的通过物理旋流选取超净煤思路新颖独特，工艺简单，纯水介无需加铁精粉介质，无环境和产品污染，并且分选出超净煤后，其余副产品可生产出中煤动力煤产品，水资源可循环利用。

本发明提出的装置简单、运行费用低、投资少回报高，解决大量煤泥资源因无有效、高附加值回收而直接混掺的现状，对煤泥处理技术的完善有重大意义。

附图说明

图1为本发明装置示意图；

图1中标记含义如下:1—搅拌桨，2—储料池，3—渣浆泵，4—旋流分选装置，5—分级筛，6—螺旋溜槽，7—煤泥离心脱水机，8—浓缩压滤装置。

图2为图1中两段旋流分选装置的结构剖面示意图；

图2中标记含义如下：10—第一溢流口，11—第一柱段主体，12—第一底流口，13—第二进料口，14—第二溢流口，15—第二柱段主体的高度，16—锥体的角度，17—第二排料口。

图3为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图结合实施例来进一步的详细说明。

一种物理旋流回收跳汰溢流煤泥选制超净煤装置，包括搅拌装置1、搅拌桨，2、储料池，3、渣浆泵，4、旋流分选装置，5、分级筛，6、螺旋溜槽，7、煤泥离心脱水机，8、浓缩压滤装置；所述渣浆泵3前方设有储料池2与搅拌装置1，经跳汰机溢流堰流出的煤泥水经过5mm隔粗后引入储料池2，经搅拌桨1持续搅拌防止沉淀，由渣浆泵3供给三产品分级分选旋流器4即接入该设备的进料口9，经其一段分级旋流器完成分级作用，即预先脱除煤泥水中的高灰细泥并由第一溢流口10流入螺旋溜槽6的补水斗，被脱除细颗粒泥矸的剩余煤泥矿浆由第一底流口12进入第二进料口13并在二段分选旋流器内完成煤矸分选分离作用，经分选出的超净煤夹杂一些细粒级矸石颗粒由第二溢流口14排出，并给入筛网孔径为+0.125mm分级筛机5，经筛分烘干后筛上即得到灰分小于3%的超净煤产品。

进一步，所述二段旋流器底流依靠重力给入螺旋溜槽6的给矿斗，部分第一溢流矿浆料给入螺旋溜槽补水斗，作为稀释补充水，且螺旋溜槽排矿部分设精矿、中矿、尾矿、矿泥共4个排矿口，螺旋溜槽完成分选后，其精矿口可得到中煤矿浆料，中矿口排料在螺旋溜槽反砂循环，尾矿口排出细碎矸浆料，矿泥口排出高灰细泥浆料。

其中，分级筛5筛下矿浆与螺旋溜槽6的精矿口排料共同给入煤泥离心脱水机7，经脱泥、脱水后可给入中煤皮带。

如图2所示，超净煤选取的主要设备三产品分级分选旋流器，可根据来料的不同通过更换调节直径和插入深度的第一溢流口10、第二溢流口14，第一柱段主体11、第二柱段主体15的高度，锥体16的角度、第二排料口17的直径，来尽可能提高超净煤的产品的产率。

上述方案中，所选三产品分级分选旋流器设备型号为FX100-75；第一溢流口10直径为30mm～50mm，插入深度为100mm～200mm；第二溢流口14直径为15mm～35mm，插入深度为90mm～130mm；第一柱段主体11直径为100mm，高度为100mm、200mm；第二柱段主体15直径为75mm，高度为50、100mm；锥体16的角度为45°～150°；第二排料口17的直径为9～18mm。

上述方案中，螺旋溜槽尾矿、矿泥排矿可脱水、浓缩压滤后作为矸石处理，压滤水与煤泥脱水装置下水可做跳汰机洗煤用水或其他用水设备循环再利用。

实施例1：以内蒙鄂尔多斯某选煤厂跳汰机溢流煤泥为例，煤样性质见表1、表2。

表1煤样粒度组成

从表1可以看出，其整体灰分为31.35%，且灰分主要赋存在较细和较粗粒级，其中-0.038mm粒级产率为48.61%，灰分为38.07%，粗粒级+0.55mm的灰分在40%以上但产率较低，而-0.55mm至+0.125mm粒度级中灰分相对较低，此部分可做精煤回收。

表2煤样密度组成

从表2可以看出，在-1.3g/cm³密度级时，其灰分为2.80%，产率为25.29%，说明该部分可做为超净煤回收，1.3～1.5g/cm³密度级时，灰分小于10%，产率为29.40%，该部分可做为精煤或中煤回收。

将该跳汰机溢流煤泥水经5mm隔粗后给入储料池（质量浓度12.03%），由渣浆泵以压力：0.75MPa、流量：20.70m³/h供给三产品分级分选旋流器，经一段平底分级旋流器完成分级作用，将较细粒级的高灰细泥即泥矸，由第一溢流口溢出（灰分30.49%），且溢出的低浓度（浓度：9.73%）细泥矿浆流量占给料流量的81.23%，且分流部分第一溢流矿浆由自身动能给入螺旋溜槽，作为螺旋溜槽补充水，则另一部分自流到煤泥脱水部分。

上述被脱除高灰细泥的较高浓度矿浆进入二段锥角分选旋流器并完成煤矸颗粒的分选，在旋流离心力场中根据等沉速度的不同，密度较小的纯煤颗粒与密度相对较大的细矸颗粒溢至第二溢流口（灰分21.07%），密度较大、粒度较粗的矸石颗粒与粒度较粗夹矸煤颗粒进入第二底流口（灰分58.59%）。

上述第二溢流矿浆引入0.125mm分级筛，进行筛分脱灰，筛上即为超低灰超净煤，筛下与第二底流口矿浆给入螺旋溜槽做进一步分选。

上述试验所选结构参数为三产品分级分选旋流器设备型号为FX100-75；第一溢流口9直径为40mm，插入深度为130mm；第二溢流口13直径为25mm，插入深度为110mm；第一柱段主体10高度为100mm；第二柱段主体14直径为75mm，高度为50mm；锥体15的角度为125°；第二排料口16的直径为12mm。

表3整体试验结果

表4三产品分级分选旋流器试验结果

本具体实施例仅用于对本发明进行解释说明，并非对权力要求保护范围的限定，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种跳汰溢流煤泥选取超净煤装置，包括旋流分选装置、螺旋溜槽、筛分脱水装置，其特征在于，所述旋流分选装置包括第一段平底分级旋流器和第二段大锥角分选旋流器，第一旋流器至上而下包括可更换溢流直径和插入深度的第一溢流口、第一进料口、高度可调换的第一柱段主体、与第一柱体相切排料的第一排料口；所述第二段旋流器包括可更换溢流直径和插入深度的第二溢流口、与第一排料口连接的第二进料口、第二柱体、可调换锥度大小的锥体、可调换直径第二排料口；

所述螺旋溜槽，用于接收部分第一溢流口和第二底流口排出的矿浆产物，并对所述两种产物同时进行分选工作，且螺旋溜槽排矿部分设精矿、中矿、尾矿、矿泥共4个排矿口。

所述筛分脱水装置包括分级筛、煤泥浓缩与压滤机，分级筛用于接收从第二溢流得到的矿浆产物，并进行筛分。煤泥浓缩机用于接收螺旋溜槽的精矿口矿浆料与分级筛筛下中煤产物的矿浆料，并进行脱泥、脱水，浓缩机与压滤机用于接收部分第一溢流矿浆料、螺旋溜槽的矿泥口与尾矿口矿浆料，并进行脱水作系统回用水。

2.根据权利要求1所述的一种跳汰溢流煤泥选取超净煤装置，其特征在于，上述要求上述煤泥物料为水介不分级原煤跳汰机块煤分选后的溢流煤泥水，跳汰溢流煤泥浓度宜稳定在150g/L左右，且在输送至超净煤选取装置前须经过5mm隔粗。

3.根据权利要求1所述的一种跳汰溢流煤泥选取超净煤装置，其特征在于，旋流分选装置前设置有缓冲池与渣浆泵，用于输送跳汰机溢流水至旋流分选装置的第一进料口，并提供一定量压力值。

4.根据权利要求1所述的一种跳汰溢流煤泥选取超净煤装置，其特征在于，通过第二溢流口得到第二溢流矿浆料，并给入分级筛进行筛分，筛上得到超净煤产物，且寻求最优结构与操作参数，保证分级筛筛上灰分小于2～3％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种跳汰溢流煤泥选取超净煤工艺，包括以下步骤：

1)上述旋流分选装置前设置有缓冲池与渣浆泵，用于输送跳汰机溢流水至旋流分选装置的第一进料口，并提供一定量压力值。上述旋流分选装置第一段平底分级旋流器，通过分级作用，将跳汰溢流煤泥中常带有的高灰细泥通过第一溢流口脱除，并通过更换第一溢流口的直径与长度或第一柱段主体高度寻求最优参数，尽可能多的将高灰细泥脱除，得到第一溢流矿浆料。

2)第一平底分级旋流器的底部粗粒级矿浆通过第一底流口进入第二分级旋流器进料口，并进行分选工作，通过第二溢流口得到第二溢流矿浆料，并给入分级筛进行筛分，筛上得到超净煤产物，筛下得到中煤产物的矿浆料，并通过更换第二溢流口、第二底流口的直径与长度或锥体寻求最优参数，尽可能使第二溢流产物的灰分较低且产率合理，且保证分级筛筛上灰分小于3％。

3)进一步，第二底流口得到第二底流矿浆料,并将螺旋溜槽设置于第二底流排料口下方，第二排料口矿浆料给入螺旋溜槽给矿斗，且部分第一溢流矿浆料分流给入螺旋溜槽补水斗，作为补充水来调节矿桨浓度，螺旋溜槽完成分选后，其精矿口可得到中煤矿浆料，中矿口排料在螺旋溜槽反砂循环分选。

4)进一步，分级筛筛上经压滤烘干后可得到超净煤产品，分级筛筛下矿浆料与螺旋溜槽精矿口矿浆料共同经煤泥离心脱水机，浓缩脱灰脱水可得到优质动力煤中煤产品，螺旋溜槽尾矿、矿泥排矿可脱水、压滤后作为矸石处理，浓缩与压滤水可做跳汰机洗煤用水再循环利用。

6.根据权利要求5中所述的一种跳汰溢流煤泥选取超净煤工艺，其特征在于，所述物料为来煤煤质相对较好的高阶煤选煤厂，其主洗设备水介跳汰机产生的隔粗溢流煤泥水。