CN85109744A - 除灰分的高固体浓度水煤泥的制备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制备水煤泥的工艺，它包括将煤筛分成粗粒煤和细粒煤；通过重力分类将粗煤分成低灰分煤，中灰分煤和高灰分煤；湿法粉碎细粒煤、中灰分煤和部分低灰分煤的混合物；从来自低灰分浮沫产物制备固体浓度为40～60Wt％的一次泥浆；将另一部分低灰分煤和这种一次泥浆混合并湿法粉碎该混合物。本工艺可通过调节与一次泥浆混合的低灰分煤量，使产品的固体浓度达到任选目标值，并将没有加到一次泥浆中的留下的低灰分煤，用于制备二次产品泥浆。

Description

本发明涉及去灰分的高固体浓度水煤泥的制备方法，该水煤泥如同液体燃料易于处理，在泵送、运输、贮存等操作过程中如重油，并能以锅炉燃烧的方式燃烧。

众所周知，水煤泥是通过将煤和水在一起粉碎制备而成，但是认为此方法中存在的问题是该煤中的灰分将如何处理。煤一般存在于地下，或多或少地含有AL203、SiO2、Fe2O3等不易燃（灰分）组分。当上述煤泥燃烧时，该煤泥中含的灰分使锅炉磨损，而且使上述煤泥的燃烧效率降低。

鉴于这种情况，在使用高灰分原煤制备高固体浓度水煤泥方面，迄今采用的工艺是，将较粗粒度的原煤经过重力分类获得低灰分煤，并仅仅粉碎上述低灰分煤成为泥状物质。然而，该工艺有个需要解决的问题，即除低灰分煤外没有别的煤可用作泥状物质，因此煤的利用率很低。

再者，使用较高灰分的原煤制备高固体浓度水煤泥方面，迄今已建议一种方法，是将上述煤粉碎，然后将它们全部进行去灰分处理，从而降低含灰量。然而，采用此方法也存在问题，即去灰设备是大型化的，因此不仅处理成本增加，去灰处理中煤的损失也会增加。

美国专利№4、132、365提出一种制备水煤泥的方法，这种方法是将煤粒分类，并根据它们的比重分离成许多部分，将各部分进行干燥然后粉碎，再将各部分混合。为了在将它们分散在水介质中时颗粒的沉积作用减为最小并稳定泥浆，对于该专利来说，需要粉碎高比重部分，使用比低比重部分更细，从而在水中分散时延缓高比重部分的沉积作用。

包括专利发明人在内的许多人已研究出一种制备去灰分的高固体浓度煤泥的方法，该方法显示出煤的回收率高，而且效益高，并且已经作为美国专利申请№611069提出申请。

从流程图图2可看出，这是一个制备去灰分的高固体浓度煤泥的工艺流程，该煤泥含有60wt%或更多的煤粒;本工艺包括筛子41将预先压碎的原煤分成细粒煤和粗粒煤;将上述粗粒煤送入重力分离机42把它分成低灰分煤部分，中灰分煤部分和高灰分煤部分（废渣）;将中灰分煤部分和上述细粒煤一起用粉碎机43进行湿法粉碎，获得较低固体浓度水煤泥，然后将该煤泥供入浮选机44进行去灰分处理，从而获得去灰分的煤泥（浮沫），将这种浮沫供入脱水机45得到较高固体浓度的去灰泥饼，将这种去灰泥饼和上述低灰分煤部分混合，并用粉碎机46湿法粉碎该混合物。

从粉碎煤这点来看，图2示出的这种方法采用的是两级粉碎法，该法包括湿法粉碎中灰分煤部分而获得较低固体浓度的一次煤泥;将经粗粉碎的低灰分煤加入其中;湿法粉碎这种混合物从而获得高固体浓度二次煤泥。我们发明者等人已经发现这种湿法两级粉碎法能够通过调整一次煤泥的固体浓度在40～60wt%范围内而获得二次煤泥中的最佳粒度分布，从而使它易于控制二次煤泥中煤的粒度分布。因此，兼用重力分类和湿法两级粉碎法中的浮选，可以制备去灰分高固体浓度水煤泥，该煤泥中含有约70wt%的煤粒。

水煤泥的固体浓度通常决定于使用的方式。然而，美国申请№611069中公开的工艺是不利的，该法中将重力分类段中获得的极低灰分煤和一次煤泥混合，并放到最终的二次湿法粉碎段，所以当一次煤泥的固体浓度保持在40～60wt%范围内以适合于湿法两级粉碎时，二次煤泥，也就是最终得到的二次水煤泥的固体浓度随需要混合的低灰分煤泥的数量而变化。换句话说，美国专利申请№611069中公开的方法是不能根据煤泥的使用方式所限定的值而随意调节水煤泥也就是最终产品的固体浓度。

本发明的目的是提供一种制备水煤泥的工艺，该工艺能改进美国申请№611069的工艺，并能任意调节上述水煤泥的固体浓度，成为使用煤泥方式所要求的各种固体浓度。

为了达到上述目的，本发明提出了一种制备去灰分的高固体浓度水煤泥的工艺，该工艺包括以下几步工程工序：（a）将煤粉碎分为上述粗粒煤和细粒煤;（b）将上述粗粒煤通过重力分类，分成低灰分煤，中灰分煤和高灰分煤，该中灰分煤的比重高于该低灰分煤却低于该高灰分煤;（c）混合上述细粒煤和上述粗粒的中灰分煤，并进一步在其中混入粗粒低灰分煤的第一部分，然后湿法粉碎该混合物以制备适合于浮选的泥浆;（d）将该泥浆进行浮选从而得到灰分降低的浮沫;（e）将该浮沫进行脱水，然后再加水，从而制出含40～60%煤粒的一次煤泥;（f）按照一次泥浆的固体浓度将（b）段中获得的粗粒低灰分煤的第二部分和一次泥浆混合;以致最终产品水煤泥的固体浓度可以达到目标浓度;（g）将（f）段得到的混合物进行粉碎。

此外，本发明还提供一种方法，即通过调节重力分类中的粗粒煤和（或）改变在中灰分煤和低灰分煤中间分类时分离比重，使得最终产品水煤泥的固体浓度保持在目标浓度。

本发明还提供一种方法，通过测定最终产品水煤泥的粘度和按照上述测定值最终调节需要加到一次泥浆中的水和分散剂数量，使最终产品泥浆粘度保持稳定。

图1是表示本发明工艺的一个实施例的流程图。

图2是表示美国申请№611069所公开的工艺流程图。

如上所述，在用湿法两级粉碎方法制备水煤泥的情况下，一次泥浆的固体浓度保持在40～60wt%的范围内则易于调节最终所得泥浆（二次泥浆）中所含煤粒的最佳粒度分布，并能参加其固体浓度。但是，将一次泥浆的固体浓度保持在40～60wt%范围内时必须根据按目标值的二次泥浆浓度来控制与一次泥浆混合的煤量，因为事实上二次泥浆的固体浓度取决于混入一次泥浆中的煤量。

在这方面，应该注意，当一次泥浆的固体浓度是2%时，其中所含的煤的重量Y，混合到一次泥浆中的煤量是X，产品泥浆（二次泥浆）的固体浓度是β%，α、β和混合比X/Y之间的关系可以算出，如表1所示，其中X和Y都是按干组分计算。

β值根据其物理化学性质，如产品煤泥中所含煤的粒度分布，使用的分散剂种类等，而具有特有的上限。例如将汽煤作为燃煤用于电站时，固体浓度的上限一般在65～75%范围内，因此根据其使用，通常规定产品煤泥的固体浓度低于上述之上限。

当产品煤泥的β值被固定时，就能确定X/Y值的范围，例如，当β值为70%（重量）时，X/Y比值必须在0.56～2.5的范围内。然而，在一次泥浆中混合通过重力分级所获得的全部低灰分煤之流程中（如美国申请№611069中所见），将X/Y比值保持在所希望的范围内，继而很难做到最终煤泥的固体浓度符合目标值。

鉴于此，本发明被设计成，根据一次泥浆的特定浓度（在该浓度下固体浓度保持在40～60wt%范围内）调节混入一次泥浆中的低灰分煤的数量，从而使产品煤泥（二次泥浆）的固体浓度符合目标值。由于混入一次泥浆中的低灰分煤量，如上所述，受到限制，由重力分级得到的低灰分煤一般在数量上是超量的。根据本发明之工艺，这种过量的低灰分煤和中灰分煤一起进行湿法粉碎，并通过筛选获得细粒煤，然后浮选，并用于制备一次泥浆。

重力分类所得之低灰分煤的数量可以通过控制需重力分类的粗粒煤的粒度和重力分类的条件来调节，特别是通过改变用于中灰分煤和低灰分煤之间分类的分离比重来调节。因而，如果利用控制筛选条件和重力分级条件来控制低灰分煤量，即使低灰分煤全部都混入一次泥浆中，也可以使产品煤泥的固体浓度达到目标值。

总之，本发明之工艺能制备一种水煤泥，这种水煤泥的固体浓度符合于由使用产品煤泥方式所确定的固体浓度。

如果需要调节上述泥浆的粘度，可以用检测仪检测其粘度，并根据检测信号控制加入一次泥浆中的水和分散剂的数量或加入二次泥浆中的分散剂量。

本发明将参照以下附图来说明。图1是表明本发明之实施的流程图，其中，一般是将原煤粉碎，使其粒径为300mm或更小，最好是150mm或更小，将它送入筛子2，以便筛选。上述筛子一般使用筛眼为0.1～20mm，最好是0.5～2mm的。超过尺寸的颗粒从流程线3送入重力分离机5以除去该原煤中的高灰分煤，作为废物将它送入流程线6，并分成低灰分和中灰分煤。在此重力分离机中的分离原理是利用由于煤的不同灰分含量引起的比重差异。如何筛下的颗粒中含有大量的泥，最好经过适当处理将泥分离出来。

将上述低灰分煤和中灰分煤分别通过流程线7和8送入粗粉碎机9和10并进行粗粉碎，使其粒径为30mm或更小，最好是5mm或更小。粗粉碎的中灰分煤和细粒煤的混合物，或者加有粗粉碎低灰分煤的这种混合物，从生产线11和水一起送入湿式粉碎机B，粉碎后得到固体浓度为5～60wt%，最好为10～50wt%的泥浆。这种粉碎最好能使50%或更多煤粒的粒度小于200网目，能使70%或更多的煤粒的粒度小于200网目，则更佳。可以将分散剂添加到湿法粉碎机13里。该分散剂的添加量在0.01～3wt%范围内，最好为0.1～3wt%（按煤的重量）。需要时湿法粉碎机所得之泥浆可添加水，然后通过流程线14送入浮选机15保留其固体浓度为5～15wt%。

用添加捕集剂的方法进行浮选，捕集剂的添加量为0.05～0.3%（按煤的重量），最好为0.1～0.25%（按煤的重量），而起沫剂的添加量为0.02～0.15%（按煤的重量），最好是0.03～0.1%（按煤的重量），并同样经过去灰分处理，从而在生产线16中回收煤浓度为15～30%（重量），最好是18～25wt%的浮沫。浮沫从浮选机进入脱水机17，进行脱水，然后通过流程线18进入浓度调节槽19，并同样加水和分散剂，从而制备固体浓度为40～60wt%的一次泥浆。该一次泥浆通过流程线20送入湿法粉碎机21。一次泥浆和从粗粉碎机9进入流程线12粗粉碎低灰分煤混合。进入流程线12的低灰分煤的数量取决于一次泥浆的固体浓度和进入流程线22的最终产品煤泥的固体浓度。剩余的低灰分煤通过流程线11被送入湿法粉碎机13。

需要时还可在上述粉碎低灰分煤的粉碎机21中加分散剂，从而制出预期固定浓度超过60%的去灰分水煤泥。然后该泥浆进入贮存槽24，并根据设置在贮存槽中的检测器显示的信号精细地调节进入浓度调节槽19的水和分散剂的数量，以及进行湿法粉碎机21的分散剂量（如果需要），因而能稳定地保持最终产品煤泥的性质。

分散剂的加入量为0.01～4%（按煤的重量），最好为0.1～2%（按煤的重量）。用湿法粉碎机21完成湿式粉碎，能将50%以上、90%以下的煤粒粉碎成粒度为小于或等于200网目的、最好是1%以下的煤粒其粒度小于或等于48网目、60%以上的煤粒其粒度小于或等于200网目。

本发明中，使用分散剂，是为了稳定泥浆的流动性，它包括阴离子、阳离子和非离子表面活性剂，它们可以单独使用或根据用煤的种类以适当选择的组合形式使用。举出每种表面活性剂的具体例子，阴离子表面活性剂有二脂油的硫酸脂的盐、烷基烯丙基磺酸盐、二元酸酯磺酸酯、二烷基磺基琥珀酸盐、酰基肌氨酸盐（酯）、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸酯的盐、二烷基磺基琥珀酸酯的盐、烷基酸或和马来酸酐共聚物、多环芳香基磺酸盐（酯）、中醛化合物等等;阳离子表面活性剂，可举出烷基胺的盐、季胺盐等等。所用的非离子表面活性剂有聚氧烷基醚、聚氧乙烯基苯酚醚、氧乙烯-氧丙烯嵌段聚合物、聚氧乙烯烷基胺、脱水山梨糖醇脂肪酸脂、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸脂等等。

捕集剂用的煤油、轻油、渣油、脂肪酸、特别纯的胺等等，起沫剂用的是松油、甲酚、碳5-碳8醇和表面活性剂。

最佳实例：

以下，分别给出制备70wt%煤粒的去灰分高浓度煤泥的实例：

例1示出将部分低灰分煤及细粒煤一起供入浮选段的情况，例示出改变了经过重力分级的粗粒煤的粒度时的情况，例3示出改变重力分类中分离比重的情况。

实例1：

用粒度等于或小于200mm，灰分为8.2%的原煤，按图1示出的流程制备去灰分的高浓度煤泥，其中低灰分煤和中灰分煤之间的分离比重是1.6。所得结果示出表2。

用0.5mm网眼的筛子筛选1570g的原煤，得到94g（6.0wt%）含灰分为15.0%的筛下颗粒和1476g（94.0wt%）含灰分为7.8%的超尺寸颗粒。

这些粗粉碎超尺寸颗粒经过重力分类，有75g（4.8wt%）含灰分为55%的粗粉碎超尺寸颗粒作为废渣被分离出来，剩余物分成1243g（79.2wt%）含灰分为4.6%的低灰分煤和157g（10.0wt%）含灰分较高（为9.0%）的中灰分煤。由此得到的低灰分煤和中灰分煤经过粗粉碎，以便使上述粗粉碎煤的90%的粒度等于或小于3mm。每种粗粉碎煤的水份为15%。部分（236g）粗粉碎低灰分煤和粗粉碎中灰分煤及上述0.5mm网眼的筛下细粒煤混合，从而得到487g（31.0wt%）灰分为8.0%的混合物。该混合物中加水以调节泥浆浓度使之为50%，然后在湿法粉碎机中粉碎以致75%煤的粒度等于或小于200网目（74μm）。在该粉碎物中再次加水以调节固体浓度为10wt%，然后浮选中加0.2wt%，（按煤的重量）的捕集剂（残油）和0.1wt%（按煤的重量）起沫剂异丁基甲醇（MIBC），以便除掉42g（2.7wt%）含灰分41%的尾渣，并回收444g（28.3wt%）含灰分4.9%的浮沫，将这种浮沫进行去灰分处理。

该浮沫的固体浓度为20wt%。用瓷漏斗（Buchner    funnel）将这种浮沫脱水得到固体浓度为68wt%的脱水泥饼。向该脱水泥饼中加水并同时加0.8wt%（按煤的重量）的分散剂从而得到固体浓度为50wt%的去灰分水煤泥。该煤泥和上述含水份为15wt%的剩余粗粉碎低灰分煤一起经过湿法粉碎，从而得到有理想的颗粒分布而浓度为70wt%的高浓度煤泥。发现该高浓度煤泥含灰分4.7%，而产率为92.5%。

表2给出了相应于图1的流程线数。

实例2

用实例1所用之相同原煤（粒度等于或小于10mm）按图1示出的工艺流程制备去灰分高浓度煤泥，其中低灰分煤和中灰分煤之间的分离比重是1.4，而中灰分煤和高灰分煤（废渣）之间的分离比重是1.6，所得结果示于表3。

用0.5mm网眼的筛子筛选800g原煤，得到101g（12.6wt%）含灰分10.0%的筛下颗粒和600g（87.4wt%）含灰分7.9%的超尺寸颗粒。

将这些粗粉碎超尺寸颗粒进行重力分类。有52g（6.5wt%）含灰分52.2%的粗粉碎超尺寸颗粒作为废渣被分离出来，然后将剩余物分成487g（60.9wt%）含灰分3.1%的低灰分煤和160g（20.0wt%）含灰分较高（8.8%）的中灰分煤。由此得到的低灰分煤和中灰分煤经过粗粉碎以致90%上述粗粉碎煤的粒度等于或小于3mm，每种粗粉碎煤的水份为15%。

这种中灰分煤和上述0.5mm网目筛下细粒煤混合得到261克（32.6wt%）含灰分9.3%的混合物。将水加入这种混合物中以便调节泥浆的浓度成为45%。然后在湿法粉碎使75%煤的粒度等于或小于200网目（74μm）。再次将水加入这种粗粉碎物料中以便调节其固体浓度为10wt%，然后浮选时加0.1wt%（按煤的重量）捕集剂（废油）和0.04wt%（按煤的重量）起沫剂（MIBC），以便除掉17g（2.1wt%）含灰分为37.4wt%的尾渣，并回收244g（30.5wt%）含灰分为7.3%的浮沫。将该浮沫进行去灰处理。

这种浮沫的固体浓度为20wt%，该浮沫经过瓷漏斗脱水得到固体浓度为68wt%的脱水泥饼中。将水加入这种脱水泥饼中，同时还加0.8wt%（按煤的重量）的分散剂，由此得到固体浓度为51.8wt%的去灰水煤泥。这种泥浆和上述含水份为15wt%的过剩的粗粉碎灰分煤一起进行湿法粉碎，从而得到具有理想粒度分布和浓度为70wt%的高浓度煤泥。发现这种高浓度煤泥的灰分为4.5%，而产率为91.4%。

实例3

对按照基本上与图1所示相同之流程制备去灰分高固体浓度煤泥进行了研究，使用了粒度等于或小于15mm，含灰分为11.3%的原煤，此外，低灰分煤和中灰分煤的分离比重为1.3和1.4。研究结果示于表4。将2000g上述原料用0.5mm一网眼筛子筛选，将超尺寸的颗粒分成两个等分，每部分分别根据1.3和1.4的分离比重又分成低灰分和中灰分煤。中灰分煤的分离比重和高灰分煤（废渣）相同，即1.6。对由上述分类得到的各个部分，进行重量和灰分测定。从所得结果可看出低灰分煤的数量随分离比重的变化而有显著改变。

中灰分煤经粗粉碎，然后和细粒煤混合并加水。同样在湿法粉碎机中粉碎以致75～90%的上述粉碎颗粒能够具有等于或小于200网目（74μm）的粒度。从而得到粉碎煤浓度为10%的煤泥。该煤泥的浮选特性，根据变化加入其中的捕集剂和起沫剂数量，用实验方法求得。计算了浮选条件，以便根据该浮选条件从试验数据计算全部的精煤中所含可燃物的数量以及通过可能占原煤95%的浮选所回收的低灰分煤量，以及该浮选试验的典型数值，即精煤、灰分和产率。

最好在分类的粗粉碎煤在分离比重彼此不相同的条件下完成上述操作，所得结果摘于表4。根据以上所得数值，计算低灰分煤X′/Y′的比值是2.48和0.53，并且可以通过变化粗粉分类时的分离比重而达到表1示出的X/Y的理想范围。

对比例：

使用与实例1相同的原煤，并在与实例1相同的粗粒度煤分类条件下完成重力分离操作。不同的是泥浆产生的条件和实例1不同，全部低灰分煤都用于二次泥浆。得到的中灰分煤经过粗粉碎，然后和细粒煤混合，从而获得251g（16wt%）含灰分为11.3%的混合物。将水加入该混合物中以便调节泥浆浓度为50%，然后同样在湿法粉碎机中粉碎，以致75%的上述煤可以具有等于或小于200网目（74μm）的粒度。再次将水加入该粉碎料中以便调节固体浓度为15wt%，浮选中加0.1wt%（按煤的重量）的捕集剂（残油）和0.03%的起沫剂（MIBC）以便除掉30g（2.0wt%）含灰分为50wt%的尾渣，从而得到220g（14.0wt%）含灰分为5.8%的浮沫。低灰分煤与浮选净煤之比（X/Y）值为5.66，发现比值达不到表1示出的理想范围，并且偏离最终段所要求的最优先的粉碎条件。

按照本发明之工艺，通过以下各工序就能以高的回收系数获得去灰分的高固体浓度的水煤泥，这些工序包括：在适当选择重力分类的条件下，将原煤分成含灰分可忽略不计的低灰分煤和含灰分较高的中灰分煤;将部分上述低灰分煤和上述中灰分煤一起浮选进行去灰处理;进一步脱水以备固体浓度为40～60wt%的泥浆;并将剩余的低灰分煤混入这种泥浆中。

Claims (5)

1、制备去灰分的高固体浓度水煤泥的工艺，其特征在于，该工艺包括以下工序：

(a)、原煤进行筛选将它分成粗粒煤和细粒煤；

(b)、上述粗粒煤经过重力分类分成低灰分煤、中灰分煤和高灰分煤，中灰分煤的比重高于上述低灰分煤的比重，但低于高灰分煤的比重；

(c)、将上述细粒煤和上述粗粒中灰分煤混合并进一步在其中混入初始部分的粗粒低灰分煤，并湿法粉碎该混合物以制备适于浮选的泥浆；

(d)、将该泥浆进行浮选，从而得到降低灰分的浮沫；

(e)、将此浮沫进行脱水，然后加水，从而制得含40-60Wt%煤粒的一次泥浆。

(f)、按照一次泥浆的固体浓度将(b)工序中得到的第二部分粗粒低灰分煤泥的固体浓度达到标准值。

(g)、将来自(f)工序的混合物进行湿法粉碎。

2、按照权利要求1的工艺，其特征在于将所说的粒度等于或小于20mm的原煤用0.5mm一网眼筛分成粗粒煤和细粒煤。

3、按照权利要求1的工艺，其特征在于所说的低灰分煤和所说的中灰分煤在（C）工序都被粉碎使其粒度等于或小于3mm。

4、按照权利要求1的工艺，其特征在于所说的煤粒在（C）工序被粉碎以致70%或更多煤粒的粒度可以等于或小于200网目。

5、按照权利要求1的工艺，其特征在于煤粒在（g）工序被湿法粉碎以致60%或更多煤粒的粒度可以等于或小于200网目，而1%或更少煤粒的粒度可以等于或小于48网目。

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