CN111644264A - 一种气化渣重-磁联合分选工艺 - Google Patents

一种气化渣重-磁联合分选工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气化渣重‑磁联合分选工艺，通过水介旋流器对气化渣中较粗粒级进行分选，得到高碳产品和高灰产品；通过高梯度磁选对气化渣中的细粒级进行分选，得到高灰产品和富碳产品。通过气化渣重‑磁联合分选工艺与装置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由于灰的脱除，也进一步实现了碳的富集，可考虑作为锅炉掺烧原料或生态修复剂使用；分离得到的高灰产品可作为建材优质原料使用。

Description

一种气化渣重-磁联合分选工艺
技术领域
本发明属于煤气化灰渣资源化利用领域，具体涉及一种气化渣重-磁联合分选生产高纯碳、高纯灰及富碳产品的方法。
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，气流床气化过程中，会产生气化粗渣和细渣两种副产物。粗渣大多数为玻璃球状豆粒大小的固体，渣孔隙率较小，含碳量很低，水含量也较低，而细渣含碳量较高，一般大于20%，甚至达到40%以上。目前煤气化渣主要以填埋的方式处理，既浪费了宝贵的碳源，占用大量的土地资源，同时废渣中大量的无机物、重金属离子还影响当地的地质环境，环境问题突出。
针对气化渣进行资源化利用，前提条件是对其碳-灰分离。重选方法处理量大，生产成本低，适合气化渣粗粒级分选。浮选方法是针对细粒级矿物高效分选的一种方法，赵世永（中国专利201620500503.X）将气化细渣磨矿至0.5mm 以下作为浮选入料，选用常规的浮选药剂柴油和仲辛醇，此时，精矿烧失量为50.78%， 尾矿烧失量为41.92%，精矿和尾矿的烧失量显现了一定的差异，由于气化渣表面性质的特异性，总体浮选效果并不理想。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，采用磁选的方式对此部分磁性物质进行脱除也是实现气化渣碳-灰分离一种可行方法。
发明内容
针对现有煤气化渣的分离与利用技术，本发明提出了一种气化渣重-磁联合分选工艺。通过水介旋流器对气化渣中较粗粒级进行分选，得到高碳产品和高灰产品；通过高梯度磁选对气化渣中的细粒级进行分选，得到高灰产品和富碳产品。
本发明提供了一种气化渣重-磁联合分选工艺，包括以下步骤：
（1）气化渣经输送设备进入矿浆准备桶，加入水与煤气化渣经充分搅拌后配制成质量浓度为50-200g/L的矿浆，使煤气化渣在矿浆准备桶中充分分散。
输送设备可以选用皮带输送机、斗式提升机、运输车中的一种。
（2）气化渣矿浆经筛分设备除去3mm以上颗粒，筛上颗粒脱水后直接作为粗粒高灰产品处理。
筛分设备可选用直线振动筛、分级筛、滚筒筛中的一种。
（3）筛下矿浆进入水介旋流器进行分选，水介旋流器溢流经分级旋流器分级，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，筛下产物经压滤机压滤形成细粒高灰产品。
（4）步骤（3）中分级旋流器溢流、脱水筛筛下水与离心机离心液经缓冲桶缓冲后泵入高梯度磁选机，磁性产物与步骤（3）中的水介旋流器底流筛下产物合并后，经过滤机压滤后形成细粒高灰产品，非磁性产物进入浓缩机浓缩，浓缩机底流压滤形成富碳产品。
进一步地，上述步骤（1）~（4）压滤机滤液和浓缩机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。
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旋流器。
选用煤泥旋流重选柱时，工作压力0.08-0.2Mpa。
所选用的水介旋流器为单锥水介旋流器时，锥角在45-135°之间，工作压力0.1-0.25 Mpa。
所选用的分级旋流器分级粒度应达到0.074mm。
所述磁选设备为高梯度磁选装置，背景场强应达到1-1.8T。
本发明分离得到三种产品：高灰产品、高碳产品和富碳产品；分离得到的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作为锅炉掺烧原料或生态修复剂使用；分离得到的高灰产品可作为建材优质原料使用。
本发明的有益效果：
通过气化渣重-磁联合分选工艺与装置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由于灰的脱除，也进一步实现了碳的富集，可考虑作为锅炉掺烧原料或生态修复剂使用；分离得到的高灰产品可作为建材优质原料使用。
附图说明
图1所示为本发明所述的一种气化渣重-磁联合分选工艺流程图。
图2所示为本发明所述的一种气化渣重-磁联合分选装置图。
图3所示为本发明所述的高梯度磁选装置示意图。
图中：1-输送皮带，2-矿浆准备桶，3-筛分设备，4-水介旋流器，5-脱泥筛，6-分级旋流器，7-脱水筛，8-离心机，9-高梯度磁选装置，10-高灰产品压滤机，11-浓缩机，12-富碳产品压滤机，P1-P6，矿浆输送泵，T1-T4，矿浆缓冲桶；
f1-矿浆入料阀门，f2-冲洗水阀门，f3-磁性物料阀门，f4-非磁性物料阀门，Ⅰ-分选腔，Ⅱ-高梯度介质块，Ⅲ-空心励磁线圈。
A为矿浆，B为冲洗水，C磁性产物，D为非磁性产物。
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2所示为本发明一种气化渣重-磁联合分选装置图。包括依次连接的1-输送皮带，2-矿浆准备桶，3-筛分设备，4-水介旋流器，5-脱泥筛，6-分级旋流器，7-脱水筛，8-离心机，9-高梯度磁选装置，10-高灰产品压滤机，11-浓缩机，12-富碳产品压滤机，依次连接的设备之间设有矿浆输送泵。
图3所示的一种高梯度磁选装置，包括分选腔Ⅰ，分选腔Ⅰ为上下开口的筒锥结构，分选腔Ⅰ外部同轴设置空心励磁线圈Ⅲ，空心励磁线圈Ⅲ高度中心与分选腔Ⅰ高度中心平齐；分选腔Ⅰ内部中心处放置高梯度介质块Ⅱ，高梯度介质块Ⅱ高度低于分选腔Ⅰ；分选腔Ⅰ、高梯度介质块Ⅱ和空心励磁线圈Ⅲ的高度中心平齐。
高梯度介质块Ⅱ由强导磁电工用硅钢车削碎屑不规则、不连续自由堆积而成的导磁介质层和不导磁不锈钢制作的网状支撑体组合而成；优选地，高梯度介质块Ⅱ由10层导磁介质层堆积而成。
本装置的使用过程为：待分离矿浆A、冲洗水B分别通过管路与分选腔Ⅰ上部连通，管路上安装有矿浆入料阀门f1和冲洗水阀门f2，矿浆在分选腔Ⅰ内经高梯度介质块Ⅱ分离，非磁性富碳产品D和铁磁性高灰产品C分别通过管路与分选腔Ⅰ下部连通，管路上分别安装有磁性物料阀门f3和非磁性物料阀门f4。矿浆在管道内的流动依靠矿浆重力进行驱动。
下面通过具体的实施例来说明本发明的分选工艺：
实施例1：
1. 气化渣经皮带输送机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制成质量浓度为70g/L的矿浆，煤气化渣在矿浆准备桶2中充分分散。
2. 气化渣矿浆由输送泵P1打入分级筛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. 筛下矿浆经矿浆缓冲桶T1由输送泵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溢流经经矿浆缓冲桶T2由输送泵P3打入直径200mm分级旋流器6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，筛下产物进入矿浆缓冲桶T4，由输送泵P5打入高灰产品压滤机10压滤形成细粒高灰产品。
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泵入高梯度磁选装置9，高梯度磁选装置9背景场强1.5T，磁性产物与步骤3中的煤泥旋流重选柱4底流筛下产物合并后，进入矿浆缓冲桶T4，由输送泵P5打入高灰产品压滤机10压滤形成细粒高灰产品。非磁性产物进入浓缩机11浓缩，浓缩机底流经输送泵P6打入富碳产品压滤机12压滤形成富碳产品。
5.上述步骤压滤机10、压滤机12和浓缩机11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。
采用上述实施例对榆林、新疆某地气化渣进行重磁联合分选，所得结果如下：
Figure 172924DEST_PATH_IMAGE002
。
实施例2：
1. 气化渣经皮带输送机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制成质量浓度为70g/L的矿浆，煤气化渣在矿浆准备桶2中充分分散。
2. 气化渣矿浆由输送泵P1打入经滚筒筛分级筛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. 筛下矿浆经矿浆缓冲桶T1由输送泵P2打入直径150mm大锥角水介旋流器4进行分选，锥角角度90°，入料压力0.2Mpa，大锥角水介旋流器4溢流经经矿浆缓冲桶T2由输送泵P3打入直径200mm分级旋流器6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脱水形成高碳产品；大锥角水介旋流器4底流经脱泥筛5脱泥，筛上产物形成粗粒高灰产品，筛下产物进入矿浆缓冲桶T4，由输送泵P5打入高灰产品压滤机10压滤形成细粒高灰产品。
4. 分级旋流器6溢流、脱泥筛脱水筛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泵入高梯度磁选装置9，高梯度磁选装置9背景场强1.8T，磁性产物与步骤3中的大锥角水介旋流器4底流筛下产物合并后，进入矿浆缓冲桶T4，由输送泵P5打入高灰产品压滤机10压滤形成细粒高灰产品经过滤机脱水形成细粒高灰产品。非磁性产物进入浓缩机11浓缩，浓缩机底流经输送泵P6打入富碳产品压滤机12压滤形成富炭产品。
5. 上述步骤1-4设备滤液压滤机10、压滤机12和浓缩机11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。采用上述实施例对山西某地气化渣进行重-磁联合分选，所得结果如下：
Figure 355644DEST_PATH_IMAGE004
。

Claims (10)

1.一种气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：通过水介旋流器对气化渣中较粗粒级进行分选，得到高碳产品和高灰产品；通过高梯度磁选对气化渣中的细粒级进行分选，得到高灰产品和富碳产品。
2.根据权利要求1所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）气化渣经输送设备进入矿浆准备桶，加入水与气化渣经充分搅拌后配制成质量浓度为50-200g/L的矿浆，使气化渣在矿浆准备桶中充分分散；
（2）气化渣矿浆经筛分设备除去3mm以上颗粒，筛上颗粒脱水后直接作为粗粒高灰产品处理；
（3）筛下矿浆进入水介旋流器进行分选，水介旋流器溢流经分级旋流器分级，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，筛下产物经压滤机压滤形成细粒高灰产品；
（4）步骤（3）中分级旋流器溢流、脱水筛筛下水与离心机离心液经缓冲桶缓冲后泵入高梯度磁选机，磁性产物与步骤（3）中的水介旋流器底流筛下产物合并后，经过滤机压滤后形成细粒高灰产品，非磁性产物进入浓缩机浓缩，浓缩机底流压滤形成富碳产品。
3.根据权利要求2所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：所述输送设备选用皮带输送机、斗式提升机、运输车中的一种。
4.根据权利要求2所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：所述筛分设备选用直线振动筛、分级筛、滚筒筛中的一种。
5.根据权利要求2所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：所述步骤（1）~（4）中，设备滤液和浓缩机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。
6.根据权利要求2所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：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旋流器，。
7.根据权利要求6所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：所述水介旋流器选取煤泥旋流重选柱，工作压力0.08-0.2Mpa。
8.根据权利要求6所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：水介旋流器为大锥角水介旋流器时，锥角在45-135°之间，工作压力0.1-0.2 Mpa。
9.根据权利要求2所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：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1.0-1.8T。
10.根据权利要求2所述的气化渣重-磁联合分选工艺，其特征在于：分离得到三种产品：高灰产品、高碳产品和富碳产品；分离得到的高碳产品作为碳源进行活性炭/焦的制备；分离得到的富碳产品作为锅炉掺烧原料或生态修复剂使用；分离得到的高灰产品作为建材优质原料使用。
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