CN111495557A

CN111495557A - 一种煤矸石燃料的分级提质和均质化方法

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Publication number: CN111495557A
Application number: CN202010364092.7A
Authority: CN
Inventors: 舒新前
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Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: CN111495557B

Abstract

本发明提供了一种煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，涉及煤矸石的分级处理和资源化技术领域。本发明基于煤矸石的基础性质差异，尤其是组分组成和粒度组成差异，通过筛分分级，根据煤矸石的固定碳含量，选择合适的破碎工艺对煤矸石进行破碎，使煤矸石中煤和石、土尽可能充分解离，并集中于不同粒级的物料中，然后通过筛分使煤与石、土等组分分离，使煤得到富集。此外，通过本发明的方法，可以使所得煤矸石燃料的粒度分布尽可能均匀、组分组成尽可能均质，实现煤矸石燃料的均质化。

Description

一种煤矸石燃料的分级提质和均质化方法

技术领域

本发明涉及煤矸石燃料的分级处理和资源化技术领域，尤其涉及一种煤矸石燃料的分级提质和均质化方法。

背景技术

上世纪五十年代，欧美等国开始进行煤矸石的综合利用，我国从上世纪60年代以后开始研究煤矸石的综合利用，早期主要是把煤矸石作为沸腾炉燃料燃烧供热。90年代以后，逐渐改为循环流化床锅炉燃烧。目前，全球范围内，煤矸石的综合利用主要集中于煤矸石回填、燃料利用以及建筑材料利用。

众所周知，煤矸石是煤、石和土的混合物。其中煤的含量为5～20％左右，石的含量为25～45％左右，土的含量为30～45％左右。煤矸石的燃料利用，主要是基于煤矸石中含有的煤，它们在煤矸石的燃烧过程中，因为氧化燃烧而提供热量，供热或者发电。煤矸石的燃料利用，一般要求煤矸石的发热量在4180kJ/kg以上，烧失量18％以上。煤矸石燃烧发电是煤矸石燃料利用的最主要方式，通常是将煤矸石单独或者配入一定比例的煤泥、中煤和尾煤，将煤矸石作为循环流化床锅炉的燃料，燃烧发电以及供热。经过几十年的发展，目前，我国煤矸石等低热值燃料发电的装机容量已经超过3500万kW，每年使用煤矸石高达4000～5000万吨以上。其次，煤矸石的燃料利用，主要是将煤矸石作为工业窑炉的燃料和原料，添加一定比例的石灰石等其它原料，煅烧生产石灰、水泥、陶瓷等产品。近年来，国内也开展了煤矸石煅烧做轻质骨料、混凝土掺合料以及进一步提取高岭土等粘土矿物的研究与应用。

目前，煤矸石电厂燃用煤矸石，主要是将煤矸石与煤泥等燃料混合，直接破碎至-10(8)mm后，进入循环流化床锅炉燃烧，部分是将煤矸石与煤泥等燃料粉碎后进入煤粉锅炉燃烧。通常采用的是鄂式破碎机或者反击式破碎机粗碎，然后用辊式破碎机或者锤式破碎机粉碎至所需的粒度后入炉燃烧。煤矸石是煤、石和土三种组分组成的混合物，由于成分组成和性质各不相同，各自的破碎性质差别较大。例如，煤的HGI通常较高，石的HGI较低，土的HGI处于两者之间。在这种情况下，不加区分的采用同一种破碎方式破碎不同粒度组成和成分组成的煤矸石这种混合燃料，显然并不合理。通常会在煤矸石破碎过程中，因为原料性质差异，出现差异性破碎现象，即煤矸石在破碎过程中，煤已经细粉碎甚至过粉碎，而其中的石仍然达不到所需要的粒度。在这种情况下，为了达到所需要的粒度，而不得不反复破碎。这样，不仅会增高破碎过程的能耗，加剧破碎设备磨损，导致设备维护成本上升，相应提高整个燃料加工过程的生产成本。而且，由于差异性破碎作用，会使原料的粒度不均匀以及性质非均质程度进一步加大，导致燃料在进入炉膛燃烧时，极有可能出现燃料颗粒的离析现象，造成流场紊乱，导致燃烧不充分，影响燃料的燃烧过程，降低锅炉燃烧效率和出力，同时引起锅炉的污染物排放升高，尤其是提高粉尘和灰渣的排放量，相应提高锅炉的除尘和排渣负荷，影响除尘效率，提高后处理成本。由此可见，破碎煤矸石这样的非均质混合燃料，十分有必要采取分级破碎的方式，以尽可能控制原料的差异性破碎过程，保持原料粒度尽可能均匀、性质尽可能均质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矸石燃料的分级提质和均质化方法。采用本发明的方法，将使煤矸石中的煤和石、土等组分充分解离进而分离，实现煤矸石中煤的富集。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下的技术方案：

一种煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，包括以下步骤：

(1)将煤矸石过50mm或者25mm的筛网，得到50mm或25mm的筛下物和50mm或25mm的筛上物；

(2)将所述50mm或25mm的筛下物过6mm的筛网，得到6mm的筛上物和6mm的筛下物，所述6mm的筛下物作为粗煤待处理；

(3)将所述6mm的筛上物进行破碎，破碎物料过10mm的筛网，得到10mm的筛上物和10mm的筛下物，所述10mm的筛下物作为粗煤待处理；

(4)对所述10mm的筛上物进行检测，当所述10mm的筛上物的灰分≤80％，且量大于煤矸石初始入料量的10％时，则继续破碎，所得破碎物料过6mm的筛网，得到6mm的筛下物和6mm的筛上物，所述6mm的筛下物作为粗煤待处理；对所述6mm的筛上物进行检测，当所述6mm的筛上物的灰分≤80％，且量大于煤矸石初始入料量的10％时，则继续破碎，再过6mm的筛网，直至所得6mm筛上物的灰分＞80％停止，所得的所有粗煤留待下一步处理；

(5)对所得粗煤进行检测，当所述粗煤的硫分≤1.5％或灰分≤55％，直接作为煤矸石燃料；当所述粗煤的硫分＞1.5％且灰分＞55％时，则进行分选，得到煤矸石燃料。

优选地，所述步骤(3)中的破碎为选择性破碎，所述选择性破碎的原则为：

(1)当煤矸石的固定碳含量＞25％

①当煤矸石的挥发分≤10％时，选择锤式破碎机或反击式破碎机进行破碎；

②当煤矸石的挥发分为20％≥挥发分＞10％时，选择锤式破碎机或辊式破碎机进行破碎；

③当煤矸石的挥发分＞20％时，选择辊式破碎机或者环锤式破碎机进行破碎；

(2)当煤矸石的固定碳含量为15％≤固定碳含量≤25％

①当所述煤矸石的挥发分≤10％时，选择反击式破碎机或锤式破碎机进行破碎；

③当煤矸石的挥发分＞20％时，选择环锤式破碎机或辊式破碎机进行破碎；

(3)当煤矸石的固定碳含量＜15％

①当煤矸石的挥发分≤10％时，选择冲击式破碎机或反击式破碎机进行破碎；

②当煤矸石的挥发分＞10％时，选择反击式破碎机或锤式破碎机进行煤矸石破碎。

优选地，所用筛网均为振动筛。

优选地，所述分选用设备为重介质旋流器。

优选地，所述重介质旋流器分选用的重介质悬浮液的比重为2.0g/cm³。

本发明提供的煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，根据煤矸石的基础性质差异，尤其是组分组成和粒度组成差异，通过筛分分级，再根据煤矸石的固定碳含量差异，采用选择性破碎和筛分工艺，使煤矸石中煤和石、土等组分尽可能充分解离，并集中于不同粒级的物料中，然后通过筛分使煤与石、土等组分分离，使煤得到富集。此外，通过本发明的方法，可以使得到的煤矸石燃料的粒度分布尽可能均匀、组分组成尽可能均质，从而实现煤矸石燃料的均质化。

附图说明

图1为本发明提供的煤矸石燃料的分级提质和均质化工艺流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，包括以下步骤：

本发明将煤矸石过50mm或者25mm的筛网，得到50mm或25mm的筛下物和50mm或25mm的筛上物。

本发明还优选得到50mm或25mm的筛上物，所述50mm或25mm的筛上物堆存。

在本发明中，对于所述煤矸石具体过50mm的筛网还是25mm的筛网，本领域技术人员根据实际的煤矸石粒度组成进行选择即可；具体地，当煤矸石的粒度较粗时，选择50mm的筛网进行筛分；当煤矸石的粒度较细时，选择25mm的筛网筛分即可。在本发明中，所述筛网优选为振动筛。

本发明将所述50mm或25mm的筛下物过6mm的筛网，得到6mm的筛上物和6mm的筛下物，所述6mm的筛下物作为粗煤待处理。

在本发明中，所述筛网优选为振动筛。

本发明将所述6mm的筛上物进行破碎，破碎物料过10mm的筛网，得到10mm的筛上物和10mm的筛下物，所述10mm的筛下物作为粗煤待处理。

在本发明中，所述筛网优选为振动筛。

在本发明中，所述破碎优选为选择性破碎，所述选择性破碎的原则优选为：

(1)当煤矸石的固定碳含量(FCad)＞25％

①当煤矸石的挥发分(Vad)≤10％时，选择锤式破碎机或反击式破碎机进行破碎；

②当煤矸石的挥发分(Vad)为20％≥Vad＞10％时，选择锤式破碎机或辊式破碎机进行破碎；

③当煤矸石的挥发分(Vad)＞20％时，选择辊式破碎机或者环锤式破碎机进行破碎；

(2)当煤矸石的固定碳含量(FCad)为15％≤FCad≤25％

①当所述煤矸石的挥发分(Vad)≤10％时，选择反击式破碎机或锤式破碎机进行破碎；

③当煤矸石的挥发分(Vad)＞20％时，选择环锤式破碎机或辊式破碎机进行破碎；

(3)当煤矸石的固定碳含量(FCad)＜15％

①当煤矸石的挥发分(Vad)≤10％时，选择冲击式破碎机或反击式破碎机进行破碎；

②当煤矸石的挥发分(Vad)＞10％时，选择反击式破碎机或锤式破碎机进行煤矸石破碎。

在本发明中，所述煤矸石的固定碳含量和挥发分是指测定的煤矸石所有粒径混合在一起时得到的固定碳含量和挥发分，即所述煤矸石的固定碳含量和挥发分为全样的固定碳含量和全样的挥发分产率。

在本发明中，所述固定碳含量优选参照中华人民共和国家标准GB212-2008《煤的工业分析方法》测定后换算得到。

在本发明中，所述挥发分优选参照中华人民共和国家标准GB212-2008《煤的工业分析方法》测得。

本发明通过对+6mm～-25mm煤矸石或+6mm～-50mm煤矸石选择性破碎，使煤矸石中煤、石、土等组分尽可能充分解离，并集中于不同粒级的物料中。

本发明对对所述10mm的筛上物进行检测，当所述10mm的筛上物的灰分≤80％，且量大于煤矸石初始入料量的10％时，则继续破碎，所得破碎物料过6mm的筛网，得到6mm的筛下物和6mm的筛上物，所述6mm的筛下物作为粗煤待处理；对所述6mm的筛上物进行检测，当所述6mm的筛上物的灰分≤80％，且量大于煤矸石初始入料量的10％时，则继续破碎，再过6mm的筛网，直至所得6mm筛上物的灰分＞80％停止，所得的所有粗煤留待下一步处；。

在本发明中，当所述10mm的筛上物的灰分＞80％时，说明其含有的煤已经很少了，从经济效益来看，不适合再用于破碎分选煤了，所以将其留作他用。

在本发明中，当所述10mm的筛上物的量小于煤矸石初始入料量的10％时，说明需要处理的量比较少，即便其中含有的煤较高，最终得到的煤也是有限的，从经济效益来看，也不适合再用于破碎筛分处理了，所以将其留作他用

在本发明中，所述检测的方法优选为参照中华人民共和国家标准GB/T212-2008《煤的工业分析方法》；所需检测的参数包括样品的水分、灰分和挥发分。

在本发明中，所述筛网优选为振动筛。

在本发明中，所述6mm的筛上物进行检测的方法与所述10mm的筛上物进行检测的方法和参数一致，在此不再赘述。

本发明对所得粗煤进行检测，当所述粗煤的硫分≤1.5％或灰分≤55％，直接作为煤矸石燃料；当所述粗煤的硫分＞1.5％且灰分＞55％时，则进行分选，得到煤矸石燃料。

在本发明中，所述粗煤中灰分的检测方法优选为参照中华人民共和国家标准GB/T212-2008《煤的工业分析方法》，所述粗煤中硫分的检测方法优选为参照GB/T214-2007《煤中全硫的测定方法》。

在本发明中，所述分选用设备优选为重介质旋流器，所述重介质旋流器分选用的重介质悬浮液的比重优选为2.0g/cm³。

在本发明中，对硫分＞1.5％且灰分＞55％的粗煤进行分选时，回收密度小于2.0g/cm³的物料作为煤矸石燃料；密度大于2.0g/cm³物料的作为尾渣堆存。

图1为本发明实施例提供的煤矸石燃料的分级提质和均质化工艺流程图，本发明将煤矸石经50mm或25mm的筛网振动筛筛分，得到+50mm或+25mm的筛上物堆存，-50mm或-25mm的筛下物经6mm的筛网振动筛筛分，得到-6mm的筛下物作为粗煤，+6mm的筛上物经选择性破碎后过10mm的筛网振动筛筛分，得到-10mm的筛下物作为粗煤，+10mm的筛上物进行检测，当+10mm的筛上物的灰分＞80％时，停止破碎，另作他用，若+10mm筛上物的灰分≤80％，且量大于煤矸石初始入料量的10％时，则继续破碎，然后再过6mm的筛网，-6mm的筛下物作为粗煤待处理；对+6mm的筛上物进行检测，直至+6mm的筛上物的灰分＞80％。对所得粗煤进行检测，若硫分≤1.5％或灰分≤55％，直接作为煤矸石燃料；若粗煤的硫分＞1.5％且灰分＞55％，则进入重介质旋流器进行分选，获得密度小于2.0g/cm³的物料作为煤矸石燃料和密度大于2.0g/cm³物料的作为尾渣。

下面结合实施例对本发明提供的煤矸石燃料的分级提质和均质化方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例一

某煤矿洗选煤矸石的粒度组成、化学成分组成和烧失量、发热量等数据如表1所示。在此基础上，进行煤矸石燃料的分级提质和均质化。

先利用50mm的筛网进行筛分，得到+50mm的筛上物堆存，-50mm的筛下物过6mm筛网，得到+6mm筛上物和-6mm筛下物作为粗煤待处理。

+6mm筛上物进入冲击式破碎机破碎，然后进入10mm的筛网筛分，得到+10mm筛上物和-10mm筛下物，所述-10mm作为粗煤待处理；对+10mm的筛上物进行检测，发现其灰分为78.56％，量大于煤矸石初始入量的10％，因而进一步进入上述破碎机破碎，接着进入6mm的筛网筛分，得到-6mm筛下物作为粗煤待处理，对+6mm筛上物进行检验，其灰分为82.57％，停止破碎，另作他用。

通过如上工艺，得到粗煤的量为初始煤矸石质量的26.95％，其发热量达到4817.97kJ/kg，硫分为1.39％，灰分为54.89％，可以直接作为煤矸石燃料。

表1某矿区煤矸石的组成和性质

实施例二

某煤矿洗选煤矸石的粒度组成、化学成分组成和烧失量、发热量等数据如表2所示。在此基础上，进行煤矸石燃料的分级提质和均质化。

先利用25mm的筛网进行筛分，得到-25mm的筛下物和+25mm筛上物堆存，将所述25mm的筛下物过6mm的筛网，得到+6mm的筛上物和-6mm的筛下物作为粗煤待处理；

+6mm筛上物进入辊式破碎机破碎，然后进入10mm的筛网筛分，得到+10mm的筛上物和-10mm的筛下物，所述-10mm的物料作为粗煤待处理；

对+10mm的筛上物进行检测，其灰分为79.12％，量大于煤矸石初始入量的10％，因而进一步进入上述破碎机破碎，之后进入6mm的筛网筛分，得到-6mm的筛下物作为粗煤待处理，对+6mm的筛上物进行检验，其灰分为83.03％，停止破碎，另作他用；

通过如上工艺，得到粗煤量为原始煤矸石重量的39.35％，其发热量达到8962.29kJ/kg，检测出粗煤的硫分为1.28％，灰分为54.59％，可直接作为煤矸石燃料。

表2某矿区煤矸石的组成和性质

实施例三

某煤矿洗选煤矸石的粒度组成、化学成分组成和烧失量、发热量等数据如表3所示。在此基础上，进行煤矸石燃料的分级提质和均质化。

先利用25mm的筛网进行筛分，得到-25mm的筛下物和+25mm的筛上物堆存。

将所述-25mm的筛下物过6mm的筛网，得到+6mm的筛上物和-6mm的筛下物作为粗煤待处理；

+6mm筛上物进入锤式破碎机破碎，然后进入10mm的筛网筛分，得到+10mm的筛上物和-10mm的筛下物，所述-10mm作为粗煤待处理；

对+10mm筛上物进行检测，其灰分为77.76％，量大于煤矸石初始入量的10％，因而进一步进入上述破碎机破碎，之后进入6mm的筛网筛分，得到-6mm的筛下物作为粗煤待处理；对+6mm的筛上物进行检验，其灰分为82.65％，停止破碎，另作他用；

通过如上工艺，得到粗煤的量为煤矸石原始重量的31.56％，其发热量达到8469.39kJ/kg，粗煤的硫分为1.15％，灰分为55.36％，可以直接作为煤矸石燃料。

表3某矿区煤矸石的组成和性质

实施例四

某煤矿洗选煤矸石的粒度组成、化学成分组成和烧失量、发热量等数据如表4所示。在此基础上，进行煤矸石燃料的分级提质和均质化。

先利用25mm的筛网进行筛分，得到-25mm的筛下物和+25mm的筛上物堆存，

将所述-25mm筛下物过6mm的筛网，得到+6mm的筛上物和-6mm的筛下物作为粗煤待处理；

+6mm的筛上物进入辊式破碎机破碎，然后进入10mm的筛网筛分，得到+10mm的筛上物和-10mm的筛下物，所述-10mm的物料作为粗煤待处理；

对+10mm的筛上物进行检测，其灰分为77.36％，量大于煤矸石初始入量的10％，因而进一步入辊式破碎机破碎，之后进入6mm的筛网筛分，得到-6mm的筛下物作为粗煤待处理，对+6mm的筛上物进行检验，其灰分为83.16％，停止破碎，另作他用；

通过如上工艺，得到粗煤的量为煤矸石原始量的49.90％，发热量达到8123.86kJ/kg。检测到粗煤的硫分为1.71％，灰分59.39％，所以粗煤接着进入重介质旋流器分选，收集密度小于2.0g/cm³的物料，回收率为89.79％，测得其硫分降为1.19％，灰分为53.95％，可以作为煤矸石燃料；所述重介质旋流器分选用重介质悬浮液的比重优选为2.0g/cm³。

表4某矿区煤矸石的组成和性质

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，其特征在于，所述步骤(3)中的破碎为选择性破碎，所述选择性破碎的原则为：

(1)当煤矸石的固定碳含量＞25％

(2)当煤矸石的固定碳含量为15％≤固定碳含量≤25％

(3)当煤矸石的固定碳含量＜15％

3.根据权利要求1所述的煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，其特征在于，所用筛网均为振动筛。

4.根据权利要求1所述的煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，其特征在于，所述分选用设备为重介质旋流器。

5.根据权利要求4所述的煤矸石燃料的分级提质和均质化方法，其特征在于，所述重介质旋流器分选用的重介质悬浮液的比重为2.0g/cm³。