CN111644263B - 一种实现气化渣碳-灰分离的联合分选工艺和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现气化渣碳‑灰分离的联合分选工艺和装置。该装置包括输送设备，矿浆桶，筛分脱水设备，水介旋流器，分级旋流器，离心机，高梯度磁选机，压滤机，浮选设备，浓缩池，矿浆输送泵设备。通过水介旋流器对气化渣中较粗粒级进行碳‑灰分离，得到高碳产品和高灰产品；气化渣中的较细粒度级首先通过高梯度磁选对其中的磁性高灰物质进行脱除，初步分离后的细粒非磁性产品则通过浮选的方法进一步进行分离。该工艺具有重力分选处理量大的优点，同时对细粒及磁性颗粒更具有针对性。
Description
技术领域
本发明属于煤气化渣资源化利用领域，具体涉及一种气化渣重-磁-浮联合分选工艺进行气化渣碳-灰分离的方法。
背景技术
煤气化技术是现代煤化工产业的龙头和核心技术，气化过程中会产生气化渣固体废弃物。针对气化渣的研究发现，气化渣种含有大量的未燃炭（残炭），细渣中的残炭甚至达到30%以上，远高于锅炉粉煤灰制备混凝土、水泥等建工建材原料烧失量的要求，严重影响了气化渣的大宗利用，导致目前只能以填埋处理，既浪费了宝贵的炭源，占用大量的土地资源，同时还影响当地的水质和地质环境。因此，实现气化渣碳-灰分离对于气化渣的减量化、资源化、高值化利用具有重要意义。
常规矿物分选方法中，浮选对于细粒分选效果较好，葛晓东（葛晓东, 煤气化细渣表面性质分析及浮选提质研究. 中国煤炭, 2019. (01): p. 107-112.）采用浮选机或浮选柱分选，均可将气化细渣的灰分由50.71%降至25.00%以下。吴阳（吴阳, 煤气化灰渣的分选加工利用研究. 2017, 西安科技大学.）采用反浮选对气化渣中残炭进行分离，在 pH =8.3 时浮选精矿产率 17.08%，灰分 83.62%，浮选尾矿产率 82.92%，灰分 55.27%。以上浮选方法，均存在药剂消耗量较大、成本高的问题。
针对气化渣物化性质的研究发现，气化渣中含有部分铁、锰、钛等磁性元素，而且此部分磁性元素形成的无机矿物质是其灰分的贡献者，因此，可采用磁选的方式对此部分磁性物质进行脱除。同时，前期研究发现，气化渣中的部分炭和灰是分离不粘连的，并且存在较大的密度差异，可采用重力分选的方法对其分离，同时，浮选是针对细粒分选行之有效的方法。因此，综合考虑以上分选分离方法的优势，本发明提出一种实现气化渣碳-灰分离重-磁-浮联合分选工艺及装置。
发明内容
本发明旨在提供一种实现气化渣碳-灰分离的联合分选工艺和装置。通过水介旋流器对气化渣中较粗粒级进行碳-灰分离，得到高碳产品和高灰产品；气化渣中的较细粒度级首先通过高梯度磁选对其中的磁性高灰物质进行脱除，初步分离后的细粒非磁性产品则通过浮选的方法进一步进行分离。该工艺具有重力分选处理量大的优点，同时对细粒及磁性颗粒更具有针对性。
本发明提供了一种实现气化渣碳-灰分离的联合分选工艺，包括以下步骤：
（1）气化渣经皮带输送机进入矿浆准备桶，加入一定质量水与煤气化渣经充分搅拌后配置成质量浓度为70-200g/L的矿浆，煤气化渣在矿浆准备桶中充分分散；
（2）气化渣矿浆由输送泵打入筛分设备，经筛分设备除去3mm以上颗粒和杂质，筛上颗粒和杂质脱水后直接作为粗粒高灰产品处理；
（3）筛下矿浆进入矿浆缓冲桶，经输送泵打入水介旋流器进行分选，旋流器工作压力0.08-0.2Mpa。水介旋流器溢流经缓冲桶由输送泵打入分级旋流器进行分级，分级旋流器分级粒度应达到0.074mm，分级旋流器底流依次经脱水筛脱水、离心机脱水形成高碳产品；水介旋流器底流经脱泥筛脱泥，筛上产物形成粗粒高灰产品，筛下产物进入浓缩池；
（4）分级旋流器溢流、脱水筛筛下水与离心机离心液经缓冲桶缓冲后由输送泵泵入高梯度磁选机，高梯度磁选机背景场强应达到1.5T；磁性产物进入浓缩池；
（5）高梯度磁选机非磁性产物进入浮选设备，起泡剂优先先用仲辛醇，起泡剂用量1-10kg/t，捕收剂优先选用煤油，捕收剂用量5-20kg/t。在浮选药剂作用下，浮选精矿经缓冲桶缓冲后由输送泵泵入压滤机压滤后形成富碳产品，浮选尾矿进入浓缩池浓缩。浓缩池底流由输送泵打入压滤机压滤形成细粒高灰产品；
（6）上述设备压滤机滤液和浓缩池上清液作为循环水循环使用，一部分进入矿浆准备桶用来配置矿浆，一部分用来做筛分设备喷淋水。
进一步地，步骤（3）所述水介旋流器选用煤泥旋流重选柱或者大锥角水介质旋流器。
更进一步地，所选用的煤泥旋流重选柱，工作压力0.08-0.2Mpa。所选用的水介旋流器为单锥水介质旋流器，锥角在45-135°之间，工作压力0.1-0.2 Mpa。所选用的分级旋流器分级粒度应达到0.074mm。
进一步地，步骤（4）所述高梯度磁选机，背景场强应达到1.5T。
进一步地，步骤（5）所述浮选设备选用浮选机或浮选柱。
上述方法中，高碳产品含碳量60%，富碳产品含碳量20-40%，高灰产品烧失量＜8%。
上述方法中，步骤（3）的高碳产品和步骤（5）的高灰产品合并为一个产品或分别处置。
本发明提供了一种实现气化渣碳-灰分离的联合分选装置，用于上述的气化渣重-磁-浮联合工艺，该装置包括输送设备，矿浆桶，筛分脱水设备，水介旋流器，分级旋流器，离心机，高梯度磁选机，压滤机，浮选设备，浓缩池，矿浆输送泵设备。物料由输送皮带输送至矿浆准备桶，由泵打入滚筒筛，筛下矿浆经缓冲桶缓冲后由泵输送至水介旋流器，水介旋流器溢流经缓冲桶缓冲后，由泵打入分级旋流器，分级旋流器底流依次经脱水筛、离心机脱水。脱水筛筛下水、离心机离心液及分级旋流器溢流经缓冲桶缓冲后由泵打入高梯度磁选机，高梯度磁选机非磁性产品进入浮选机，浮选机精矿经缓冲桶缓冲后由泵打入过滤机压滤，磁选机磁性产品、脱泥筛筛下液、浮选机尾矿经浓缩池浓缩后，由泵打入压滤机形成高灰产品。
本发明的有益效果：
通过气化渣重-磁-浮联合分选工艺可实现气化渣全粒级的高效碳-灰分离。该工艺分离效率高，生产成本低。分离得到高碳产品可作为碳源进行活性炭/焦的制备等；分离得到的富碳产品可考虑作为热源锅炉掺烧或生态修复剂使用；分离得到的高灰产品可作为建工建材优质原料使用。
附图说明
图1为气化渣碳-灰分离的联合分选装置图；
图2为气化渣碳-灰分离的联合分选工艺流程图。
图中：1-输送皮带，2-矿浆准备桶，3-筛分设备，4-煤泥旋流重选柱，5-脱泥筛，6-分级旋流器，7-脱水筛，8-离心机，9-高梯度磁选机，10-浮选机，11-富碳产品压滤机，12-浓缩池，13-高灰产品压滤机；P1-P6，输送泵；T1-T4，矿浆缓冲桶。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
图1示出了本发明气化渣碳-灰分离的联合分选装置图。该装置包括输送皮带1，矿浆准备桶2，滚筒筛3，煤泥旋流重选柱4，脱泥筛5，分级旋流器6，脱水筛7，离心机8，高梯度磁选机9，浮选机10，富碳产品压滤机11，浓缩池12，矿浆输送泵P1-P6。
物料由输送皮带输送至矿浆准备桶，由泵打入滚筒筛，筛下矿浆经缓冲桶缓冲后由泵输送至水介旋流器，水介旋流器溢流经缓冲桶缓冲后，由泵打入分级旋流器，分级旋流器底流依次经脱水筛、离心机脱水。脱水筛筛下水、离心机离心液及分级旋流器溢流经缓冲桶缓冲后由泵打入高梯度磁选机，高梯度磁选机非磁性产品进入浮选机，浮选机精矿经缓冲桶缓冲后由泵打入过滤机压滤，磁选机磁性产品、脱泥筛筛下液、浮选机尾矿经浓缩池浓缩后，由泵打入压滤机形成高灰产品。
下面结合图1和图2描述其具体实施过程，一种气化渣碳-灰分离的联合分选工艺包括以下步骤：
实施例1：
1. 气化渣经输送皮带1进入矿浆准备桶2，加入一定质量水与煤气化渣经充分搅拌后配置成质量浓度为70g/L的矿浆，煤气化渣在矿浆准备桶中充分分散。
2. 气化渣矿浆由输送泵P1打入高频筛3，经高频筛3除去3mm以上颗粒和杂质，筛上颗粒和杂质脱水后直接作为粗粒高灰产品处理。
3. 筛下矿浆进入矿浆缓冲桶T1，经输送泵P2打入直径150mm煤泥旋流重选柱4进行分选，入料压力0.15Mpa，煤泥旋流重选柱4溢流经矿浆缓冲桶T2由输送泵P3打入直径200mm分级旋流器6进行分级，入料压力0.2Mpa，分级粒度0.074mm，分级旋流器6底流依次经脱水筛7脱水、离心机8脱水形成粗粒高碳产品；煤泥旋流重选柱4底流经脱泥筛5脱泥，筛上产物形成粗粒高灰产品，筛下产物进入浓缩池12。
4. 分级旋流器6溢流、脱水筛7筛下水与离心机8离心液经缓冲桶T3缓冲后由输送泵P4泵入高梯度磁选机9，背景场强1.5T，磁性产物进入浓缩池12。
5. 高梯度磁选机9非磁性产物进入浮选机12，在浮选药剂仲辛醇和煤油作用下，浮选精矿经缓冲桶T4缓冲后由输送泵P5泵入富碳产品压滤机11压滤后形成细粒富碳产品，浮选尾矿进入浓缩池12。浓缩池12底流由输送泵P6打入细粒高灰产品压滤机13压滤形成细粒高灰产品。
6. 上述设备压滤机11、13压滤滤液和浓缩池12上清液作为循环水循环使用，一部分进入矿浆准备桶用来配置矿浆，一部分用来做筛分设备喷淋水。
Claims (2)
1.一种实现气化渣碳-灰分离的联合分选工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）气化渣经皮带输送机进入矿浆准备桶，加入水与煤气化渣经充分搅拌后配置成质量浓度为70-200g/L的矿浆，煤气化渣在矿浆准备桶中充分分散；
（2）气化渣矿浆由输送泵打入筛分设备，经筛分设备除去3mm以上颗粒和杂质，筛上颗粒和杂质脱水后直接作为粗粒高灰产品处理；
（3）筛下矿浆进入矿浆缓冲桶，经输送泵打入水介旋流器进行分选，水介旋流器溢流经缓冲桶由输送泵打入分级旋流器进行分级，分级旋流器底流依次经脱水筛脱水、离心机脱水形成高碳产品；水介旋流器底流经脱泥筛脱泥，筛上产物形成粗粒高灰产品，筛下产物进入浓缩池；
（4）分级旋流器溢流、脱水筛筛下水与离心机离心液经缓冲桶缓冲后由输送泵泵入磁选设备，磁性产物进入浓缩池；
（5）磁选设备非磁性产物进入浮选设备，在浮选药剂作用下，浮选精矿经缓冲桶缓冲后由输送泵泵入压滤机压滤后形成富碳产品，浮选尾矿进入浓缩池浓缩，浓缩池底流由输送泵打入压滤机压滤形成高灰产品；
（6）上述设备压滤机滤液和浓缩池上清液作为循环水循环使用，一部分进入矿浆准备桶用来配制矿浆，一部分用来做筛分设备喷淋水；
步骤（3）所述水介旋流器选用煤泥旋流重选柱或者大锥角水介质旋流器；
所选用的水介旋流器为煤泥旋流重选柱，工作压力0.08-0.2Mpa；
所选用的水介旋流器为单锥水介质旋流器，锥角在45-135°之间，工作压力0.1-0.2Mpa；
所选用的分级旋流器分级粒度应达到0.074mm；
磁选设备为高梯度磁选机，背景场强应达到1.5T；
步骤（5）所述浮选设备选用浮选机或浮选柱；
高碳产品含碳量＞60%，富碳产品含碳量20-40%，高灰产品烧失量＜8%。
2.一种实现气化渣碳-灰分离的联合分选装置，用于权利要求1所述的实现气化渣碳-灰分离的联合分选工艺，其特征在于：
包括输送设备，矿浆桶，筛分脱水设备，水介旋流器，分级旋流器，离心机，高梯度磁选机，压滤机，浮选设备，浓缩池，矿浆输送泵设备；物料由输送皮带输送至矿浆准备桶，由泵打入滚筒筛，筛下矿浆经缓冲桶缓冲后由泵输送至水介旋流器，水介旋流器溢流经缓冲桶缓冲后，由泵打入分级旋流器，分级旋流器底流依次经脱水筛、离心机脱水；脱水筛筛下水、离心机离心液及分级旋流器溢流经缓冲桶缓冲后由泵打入高梯度磁选机，高梯度磁选机非磁性产品进入浮选机，浮选机精矿经缓冲桶缓冲后由泵打入过滤机压滤，磁选机磁性产品、脱泥筛筛下液、浮选机尾矿经浓缩池浓缩后，由泵打入压滤机形成高灰产品。
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