CN111136085B - 一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法及装置 - Google Patents

一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法及装置，依次经过蒸汽控制性解离，分级机分级，蒸汽用除尘器收集等步骤，利用过热蒸汽的射流式对物料控制性解离，将炭和煤矸石的包裹体进行超细粉碎，再通过多次分级使炭和矸石有效分离，大大降低了煤矸石中炭的含量，将炭含量从20～40％降低到5％以内，使煤矸石中的可燃体炭综合回收率得到了提高，同时矸石中SiO2回收率也得到提高，矸石的品质得到了提升，有利于再次利用。本发明还公开了此方法使用的生产装置，包括物料输送泵，初级分级机，二级分级机，解离器，蒸汽用除尘器和引风机，通过该装置将炭和矸石进行了有效的分离。

Description

一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法及装置
技术领域
本发明涉及炭化工技术领域，尤其涉及一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法及装置。
背景技术
煤矸石是采炭过程和洗炭过程中排放的固体废物，是一种在成炭过程中与炭层伴生的一种含碳量较低、比炭坚硬的黑灰色岩石。近几年来，创建资源节约型、环境友好型社会的大力提倡。煤矸石因为其主要成分是Al2O3、SiO2，可做为一项重要的可利用资源，在化工、建材、治金等行业领域获得了广泛的研究以及利用。中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。
煤矸石的大量堆放，不仅占土地空间，且矸石中的硫化物溶水将污染周围土壤和地下水影响生态环境。矸石山还会自燃发生火灾其中的硫化物挥发会影响大气环境，或在雨季崩塌淤塞河流造成灾害。因此，如何让煤矸石变废为宝，使其达到再利用价值最大化，是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法及装置，能够将煤矸石和炭高效分离，使煤矸石中可燃体炭的综合回收率和矸石中SiO2回收率得到提高，提高了资源的回收利用率，节约了资源。
本发明采用的技术方案如下：
一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过物料输送泵将煤矸石送入解离器中，向解离器内通入高温蒸汽作为解离动力，将煤矸石进行控制性解离；
(2)解离后的颗粒进入超细分级机，依次进行初级分级和二级分级；
(3)步骤(2)分级得到的细粉颗粒进入蒸汽用除尘器收集，得到超细可燃体炭；
(4)在步骤(2)分级机下料口得到以SiO2为主的矸石。
其中，蒸汽射流控制性解离是指是在一定程度上控制物料的粉碎强度，可以控制原料中某种物料粉碎后的粒度，使物料不会过粉碎。本发明利用此技术根据煤矸石的不同组份，采用不同的粉碎压力、温度、粉碎的马赫数以及喷嘴结构参数等来控制物料的粉碎强度，将炭和煤矸石的包裹体粉碎到刚好可以分离的细度就可以了，这样就不会过度粉碎炭，避免了过度粉碎的炭和本身就容易粉碎的矸石混在一起，导致后面没法分离，使得可燃体炭回收比例低、浮选效果差。
优选地，所述高温蒸汽压力为0.5～1.5MPa，温度为200～300℃。
优选地，所述解离器的粉碎马赫数为0.5～2.0。
一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的装置，包括物料输送泵，解离器，初级分级机，二级分级机，蒸汽用除尘器和引风机，所述物料输送泵与解离器相连，所述解离器与初级分级机，二级分级机依次串联连接，所述二级分级机通过管道与蒸汽用除尘器相连，所述蒸汽用除尘器连接有引风机。
该装置的工作原理为：物料输送泵将物料输送到解离器内，向物料喷射高温蒸汽，利用高温蒸汽作为动力介质将物料进行解离，同时根据煤矸石的组分，调整高温蒸汽的压力、温度、解离器的粉碎马赫数和喷嘴结构参数等来控制物料的粉碎强度，将炭和煤矸石的包裹体粉碎到刚好可以分离的细度就可以了，粉碎后的物料经过分级机分级处理，其中超细可燃体炭通过管道进入蒸汽用除尘器被收集，而分级机的下料口即得到以SiO2为主的矸石。
优选地，所述初级分级机和二级分级机腔体中均设置有电选机，利用电选机对带电物质的吸附作用，将碳从矸石中吸附出来，将矸石中碳的含量控制在5％以内，进一步提升矸石的品质。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明利用蒸汽射流控制性解离技术将炭和煤矸石的包裹体解离到特定的粒度段，使物料不会过粉碎，避免了过粉碎的炭和本身就容易粉碎的矸石混在一起，导致可燃体炭回收比例低、浮选效果差的现象；再通过多次分级使炭和矸石有效分离，大大降低了煤矸石中炭的含量，将炭含量从20～40％降低到5％以内，使煤矸石中的可燃体炭综合回收率得到了提高，同时矸石中SiO2回收率也得到提高，矸石的品质得到了提升，有利于再次利用。
2.本发明分离出来的超细可燃体炭可以用作解离器的燃料使用，由于是经超细解离得到的超细化炭，极大地提高了燃值和燃烧效率，将其用于解离器产生蒸汽，极大地节省了能源，使能源利用率最大化。
3.本发明分离得到矸石，矸石中的SiO2可以作为高比例的二氧化原料，用于石英制品，是一种优质的再生矿物材料，极大地节约了资源，变废为宝，且通过在初级分级机和二级分级机腔体中设置电选机，利用电选机对带电物质的吸附作用，将碳从矸石中吸附出来，将矸石中碳的含量控制在5％以内，进一步提升矸石的品质。
4.本发明解离器排除掉200℃以下的低品位蒸汽，保证解离器内物料的粉碎效率，同时该低品位蒸汽可用于分级得到的物料烘干，节约了能源。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明工艺流程图；
图2是本发明生产装置结构示意图。
图中标记为：1-物料输送泵，2-解离器，3-初级分级机，4-二级分级机，5-蒸汽用除尘器，6-引风机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法，包括以下步骤：
(1)向物料输送泵中加煤矸石，煤矸石中炭含量36％，最大粒度为10mm，将煤矸石送入蒸汽射流控制性解离器中，向焦炭喷射1.5MPa，300℃高温蒸汽作为解离动力，调整解离器内的粉碎马赫数为2.0，将煤矸石粉碎到炭和矸石刚好可以分离的细度；
(2)解离后的颗粒依次进入初级分级机和二级分级机进行分级处理，初级分级机和二级分级机均采用蒸汽式涡轮分级机；
(3)步骤(2)分级得到的细粉颗粒进入蒸汽用除尘器收集，得到超细可燃体炭，且回收率为96.5％，超细可燃体炭可以用作高温蒸汽的燃料使用，节约能源；
(4)在步骤(2)分级机下料口得到以SiO2为主的矸石，且SiO2回收率为95％，矸石中炭的含量为4％，粒度＜10μm。
利用高温蒸汽解离降低煤矸石中炭含量的装置，包括物料输送泵，初级分级机，二级分级机，解离器，蒸汽用除尘器和引风机，所述物料输送泵与解离器相连，所述解离器与初级分级机，二级分级机依次串联连接，所述二级分级机通过管道与蒸汽用除尘器相连，所述蒸汽用除尘器连接有引风机。
所述初级分级机和二级分级机腔体中均设置有电选机，利用电选机对带电物质的吸附作用，将碳从矸石中吸附出来，将矸石中碳的含量控制在5％以内，进一步提升矸石的品质。
实施例2
一种利用高温蒸汽解离降低煤矸石中炭含量的方法，包括以下步骤：
(1)向物料输送泵中加煤矸石，煤矸石中炭含量30％，最大粒度为5mm，将煤矸石送入蒸汽射流控制性解离器中，向焦炭喷射1MPa，270℃高温蒸汽作为解离动力，调整解离器内的粉碎马赫数为1.4，将煤矸石粉碎到炭和矸石刚好可以分离的细度；
(2)解离后的颗粒依次进入初级分级机和二级分级机进行分级处理，初级分级机和二级分级机均采用旋风分离器，旋风分离器采用改进型的旋风分离器，改进型的旋风分离器具有导静电的作用，可以消除微细颗粒之间的静电和团聚力，提高颗粒分散效果；
(3)步骤(2)分级得到的细粉颗粒进入蒸汽用除尘器收集，得到超细可燃体炭，且回收率为96.5％，超细可燃体炭可以用作高温蒸汽的燃料使用，节约能源；
(4)在步骤(2)分级机下料口得到以SiO2为主的矸石，且SiO2回收率为92％，矸石中炭的含量为4.2％，粒度为＜10μm。
利用高温蒸汽解离降低煤矸石中炭含量的装置，包括物料输送泵，初级分级机，二级分级机，解离器，蒸汽用除尘器和引风机，所述物料输送泵与解离器相连，所述解离器与初级分级机，二级分级机依次串联连接，所述二级分级机通过管道与蒸汽用除尘器相连，所述蒸汽用除尘器连接有引风机。
所述初级分级机和二级分级机腔体中均设置有电选机，利用电选机对带电物质的吸附作用，将碳从矸石中吸附出来，将矸石中碳的含量控制在5％以内，进一步提升矸石的品质。
实施例3
一种利用高温蒸汽解离降低煤矸石中炭含量的方法，包括以下步骤：
(1)向物料输送泵中加煤矸石，煤矸石中炭含量24％，最大粒度为3mm，将煤矸石送入蒸汽射流控制性解离器中，向焦炭喷射0.5MPa，230℃高温蒸汽作为解离动力，调整解离器内的粉碎马赫数为0.8，将煤矸石粉碎到炭和矸石刚好可以分离的细度；
(2)解离后的颗粒依次进入初级分级机和二级分级机进行分级处理，初级分级机和二级分级机均采用旋风分离器，旋风分离器采用改进型的旋风分离器，改进型的旋风分离器具有导静电的作用，可以消除微细颗粒之间的静电和团聚力，提高颗粒分散效果；
(3)步骤(2)分级得到的细粉颗粒进入蒸汽用除尘器收集，得到超细可燃体炭，且回收率为95％，超细可燃体炭可以用作高温蒸汽的燃料使用，节约能源；
(4)在步骤(2)分级机下料口得到以SiO2为主的矸石，且SiO2回收率为90％，矸石中炭的含量为4.7％，粒度为＜10μm。
利用高温蒸汽解离降低煤矸石中炭含量的装置，包括物料输送泵，初级分级机，二级分级机，解离器，蒸汽用除尘器和引风机，所述物料输送泵与解离器相连，所述解离器与初级分级机，二级分级机依次串联连接，所述二级分级机通过管道与蒸汽用除尘器相连，所述蒸汽用除尘器连接有引风机。
所述初级分级机和二级分级机腔体中均设置有电选机，利用电选机对带电物质的吸附作用，将碳从矸石中吸附出来，将矸石中碳的含量控制在5％以内，进一步提升矸石的品质。

Claims (1)

1.一种蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的方法，其特征在于，包括，蒸汽射流控制性解离降低煤矸石中炭含量的装置，包括物料输送泵，解离器，初级分级机，二级分级机，蒸汽用除尘器和引风机，所述物料输送泵与解离器相连，所述解离器与初级分级机，二级分级机依次串联连接，所述二级分级机通过管道与蒸汽用除尘器相连，所述蒸汽用除尘器连接有引风机；
所述初级分级机和二级分级机腔体中均设置有电选机；
所述初级分级机和所述二级分级机均采用蒸汽式涡轮分级机；
所述降低煤矸石中炭含量的方法包括以下步骤：
(1)向物料输送泵中加入煤矸石，将煤矸石送入解离器中，向解离器内通入高温蒸汽；所述高温蒸汽压力为0.5～1.5MPa，温度为200～300℃；所述解离器的粉碎马赫数为0.5～2.0；
(2)将解离后的颗粒送入超细分级机，依次进行初级分级和二级分级；
(3)步骤(2)分级得到的细粉颗粒进入蒸汽用除尘器收集，得到超细可燃体炭；
(4)在步骤(2)分级机下料口得到以SiO2为主的矸石；
蒸汽射流控制性解离是指是在一定程度上控制物料的粉碎强度，控制原料中某种物料粉碎后的粒度，使物料不会过粉碎，将炭和煤矸石的包裹体粉碎到刚好可以分离的细度就可以了。
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