WO2020164187A1 - 基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法，步骤为：3mm分级作业、跳汰分选作业、TBS分选作业以及各产品脱水作业，大于3mm煤物料采用跳汰机（B）分选得到块精煤产品（2）与尾煤产品（3），小于3mm煤物料采用TBS分选机（C）分选得到末精煤产品（4）与尾煤产品（5），再分别对各产品进行脱水处理得到最终产品。

Description

基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法 技术领域
本发明涉及一种分选方法，尤其适用于一种低阶煤分选领域使用的基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法。
背景技术
煤炭、石油、天然气是我国最主要的三大化石能源，其开发与利用在我国经济发展中起着决定性作用。我国已探明石油储量及其有限，每年有一半以上的石油用量依靠进口，且进口量仍在持续上涨。另一方面我国煤炭资源相对丰富，煤炭在未来一段时间内仍然是最稳定且可靠的能源，并且我国有相当丰富的适合煤炭直接液化的低阶煤储量，在煤炭利用过程中可将这部分低阶煤液化为液体燃料以替代石油，减少石油对外依存，因此对这类低阶煤液化活性成分的富集技术的研究显得尤为重要，对于改善我国石油短缺的现状具有重要战略意义。
从煤岩学的角度来看，低阶煤液化用煤包含三种煤岩显微组分：镜质组、惰质组、壳质组，其中以镜质组与惰质组为主，壳质组含量非常低，一般小于1％。镜质组与壳质组是低阶煤液化的活性成分，而惰质组为低阶煤液化的非活性成分，且液化活性排序为：壳质组>镜质组>惰质组，因此对低阶煤中壳质组与镜质组(主要是镜质组)煤岩成分的富集可以增强液化反应活性，提高液化油品回收率。已有研究表明，每提高10％的活性煤岩组分含量，可以提高4％的油品回收率，从而大幅提高企业经济效益，因此煤岩组分的富集对于低阶煤的液化具有重大意义。
我国陕晋蒙和甘青宁新等地区赋存着大量低灰、低硫、低磷的优质低阶液化用煤，这类低阶煤具有良好的反应活性，直接液化后可作为石油替代品。目前学者与企业对煤制油技术的研究领域也愈来愈宽，研究的问题也愈来愈深，其中神华煤制油公司实施的百万吨煤变油示范工程，就是对煤制油技术的战略性探索。神华煤制油用煤有专门的煤制油用煤选煤厂，选煤厂选出的精煤即作为煤制油原料煤，但是，选煤厂产出的精煤中惰质组含量较高，一直制约着油品回收率的提高，同时也限制了利润空间的上升，因此有必要对这部分精煤中的活性成分进行进一步的富集。目前已有的工艺采用对原料煤选择性破碎后50-0.5mm粒级重介质旋流器，-0.5mm粒级浮选的工艺得到富镜质组与富惰质组煤，然而，神华煤制油用煤属于低阶煤，其本身有以下特点:由于低阶煤本身分子结构原因亲水性差异较小；活性成分在粗粒级含量较大，在细粒级尤其是-0.5mm粒级含量较小。因此浮选环节对煤岩成分富集意义不大，重介质旋流器的分选下限较高又使得细粒级如3-0.5mm粒级难以得到高效分选，且需添加介质回收流程，工艺繁琐，增加投资成本，因此开发一种能有效分选50-0.5mm液化原料用煤， 且工艺简单，投资较小的工艺流程已成为煤岩富集过程中亟待解决的问题。
发明内容
技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种低成本、分选效率高、工艺合理、经济效益显著的基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法。
技术方案：本发明的基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法，其步骤如下：
a.将原料煤给入分级筛进行3mm分级，从而获得粒径大于3mm与粒径小于3mm的两种煤物料：
b.将粒径大于3mm的煤物料给入跳汰机进行分选，跳汰机中的轻重产物分层后，轻产物通过溢流堰给入精煤脱水筛脱水输出筛上的块精煤产品和筛下水，重产物通过筛上排料与透筛排料的方式排出跳汰机进入尾煤脱水筛，并在尾煤脱水筛中脱水输出筛上尾煤产品和筛下水，精煤脱水筛和尾煤脱水筛输出的筛下水分别给入捞坑，利用捞坑通过沉淀溢流的方式将筛下水分离为循环水和底流，循环水供分选环节使用，底流用泵打入尾煤压滤机压滤；
c.将粒径小于3mm的煤物料从TBS分选机的槽体上端沿切线给入，粒径小于3mm的煤物料在TBS分选机中做干扰沉降运动并实现按密度分选，其中低密度级轻产物随溢流从TBS分选机排出进入0.5mm粒级的弧形筛筛分，TBS分选机的高密度级重产物从TBS分选机底部排料阀排出后进入尾煤离心机，高密度级重产物经过尾煤离心机脱水后获得尾煤产品和离心机离心液，通过弧形筛筛分后的筛上物料给入精煤离心机脱水获得末精煤产品和离心机离心液，离心机离心液返回TBS分选机循环使用；
d.将捞坑的底流、尾煤离心机的离心机离心液和弧形筛的筛下产物给入尾煤压滤机压滤，脱水后得到粒径小于0.5mm的尾煤泥产品，滤液作为循环水循环使用。
所述TBS分选机(C)的分选密度通过镜质组标示其含量为小于1.45g/cm 3密度级，所占比例为90％，其中镜质组煤含量为57％，大于1.45g/cm 3密度级所占比例为10％，其中镜质组含量为57％。
所述TBS分选机(C)分选后的粒径大于3mm的煤物料所占比例为93％，其中的镜质组含量为55％，粒径小于3mm的煤物料所占比例为7％，其中的镜质组含量为30％。
整个分选工艺只使用水介质，无需添加介质回收工艺。
粒径小于0.5mm的尾煤泥产品(6)无需浮选，直接作为尾煤产品。
有益效果：在本发明的技术方案中，原料煤3mm分级后对+3mm煤进行跳汰分选，对-3mm原料煤进行TBS分选，分选密度为1.45g/cm 3，将镜质组与惰质组煤有效分选，减少精煤中煤制油非活性成分惰质组煤的含量，使原料煤符合直接液化的二级标准，即惰质组含量在 15％～45％，从而提高后续煤制油环节油品回收率，为企业增加了经济效益。该工艺流程利用对细粒级有着较好分选效果的TBS分选3～0.5mm原料煤，而跳汰分选对+3mm粗粒级有足够的分选精度，-0.5mm煤因惰质组含量高直接作为尾煤，解决了已有工艺对细粒级煤富集效率低的问题，无需添加介质即可实现精煤尾煤的有效分选，减少了-0.5mm的浮选环节，流程简单，操作方便，投资小。对煤制油低阶煤进行分级分选，在50～3mm，3～0.5，-0.5mm均能取得较好的分选效果，从而提高精煤中镜质组煤含量，对煤制油低阶煤中镜质组的富集具有明显优势。
附图说明
图1是本发明的分选工艺流程框图。
图2是本发明的分选设备结构示意图。
图中：1-原料煤，2-块精煤产品，3-尾煤产品，4-末精煤产，5-尾煤产品，6-尾煤泥产品，7-循环水，A-分级筛，B-跳汰机，C-TBS分选机，D-精煤脱水筛，E-尾煤脱水筛，F-捞坑，G-弧形筛，H-精煤离心机，I-尾煤离心机，J-尾煤压滤机，a-尾煤离心机离心液，b-精煤离心机离心液。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的实施做进一步的描述：
如图1和图2所示，本发明的基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法，其步骤如下：
a.将原料煤1给入分级筛A进行3mm分级，从而获得粒径大于3mm与粒径小于3mm的两种煤物料：
b.将粒径大于3mm的煤物料给入跳汰机B进行分选，跳汰机B中的轻重产物分层后，轻产物通过溢流堰给入精煤脱水筛D脱水输出筛上的块精煤产品2和筛下水，重产物通过筛上排料与透筛排料的方式排出跳汰机B进入尾煤脱水筛E，并在尾煤脱水筛E中脱水输出筛上尾煤产品3和筛下水，精煤脱水筛D和尾煤脱水筛E输出的筛下水分别给入捞坑F，利用捞坑F通过沉淀溢流的方式将筛下水分离为循环水7和底流，循环水7供分选环节使用，底流用泵打入尾煤压滤机J压滤；
c.将粒径小于3mm的煤物料从TBS分选机C的槽体上端沿切线给入，粒径小于3mm的煤物料在TBS分选机C中做干扰沉降运动并实现按密度分选，其中低密度级轻产物随溢流从TBS分选机C排出进入0.5mm粒级的弧形筛G筛分，TBS分选机C的高密度级重产物从TBS分选机C底部排料阀排出后进入尾煤离心机I，高密度级重产物经过尾煤离心机I脱水 后获得尾煤产品5和离心机离心液a，通过弧形筛G筛分后的筛上物料给入精煤离心机H脱水获得末精煤产品4和离心机离心液b，离心机离心液b返回TBS分选机C循环使用；TBS分选机C的分选密度通过镜质组标示其含量为小于1.45g/cm 3密度级，所占比例为90％，其中镜质组煤含量为57％，大于1.45g/cm 3密度级所占比例为10％，其中镜质组含量为57％；TBS分选机C分选后的粒径大于3mm的煤物料所占比例为93％，其中的镜质组含量为55％，粒径小于3mm的煤物料所占比例为7％，其中的镜质组含量为30％；
d.将捞坑F的底流、尾煤离心机I的离心机离心液a和弧形筛G的筛下产物给入尾煤压滤机J压滤，脱水后得到粒径小于0.5mm的尾煤泥产品6，滤液作为循环水7循环使用，粒径小于0.5mm的尾煤泥产品6无需浮选，直接作为尾煤产品。
整个分选工艺只使用水介质，无需添加介质回收工艺。
实施例：
所用煤制油原料煤煤样取自神东集团煤矿煤制油原料煤选煤厂的精煤产品，此原料煤活性成分主要集中在大粒级中，且不同煤岩组分密度差异较大，因此利用重选方法可以实现高效的分选，考虑到跳汰机分选粒度范围宽，且有足够的分选精度，TBS对粗煤泥具有较好的分选效果，可采用TBS分选粗煤泥；
根据跳汰机的分选下限及TBS的分选下限，可考虑采用3mm分级，+3mm粒级所占比例为93％，其活性组分含量为56％，-3mm粒级所占比例为7％，活性组分含量为30％，
根据可选性曲线，分选密度大致在1.45左右，-1.45密度级所占比例为8％，活性成分含量为30％，+1.45密度级所占比例为92％，活性成分含量为57％；
包括采用振动筛(筛孔3mm)，跳汰机，干扰床分选机(TBS)，离心脱水机，精煤脱水筛，尾煤脱水筛，捞坑，弧形筛(0.5mm)，压滤机。首先，利用刮板输送机将原料煤1给入分级筛A进行3mm分级，筛上物料送入给料机，通过给料机给入跳汰机B，轻重产物分层后，轻产物通过溢流堰进入精煤脱水筛D，筛上精煤脱水后作为块精煤产品2，筛下水进入捞坑F；重产物在下层通过筛上排料与透筛排料的方式排出，进入尾煤脱水筛E，尾煤脱水后作为尾煤产品3，筛下水进入捞坑F；捞坑F溢流作为循环水7供分选环节使用，底流用泵打入尾煤压滤机J；
分级筛A分级后-3mm粒级原料煤从TBS分选机C的槽体上端沿切线给入，物料在分选机中做干扰沉降运动，从而实现按密度分选，低密度级随溢流排出，经过0.5mm弧形筛G，筛上物料在精煤离心机H脱水后直接作为末精煤产品4，离心机离心液返回到TBS分选机C中，弧形筛G筛下产物进入尾煤压滤机J；TBS分选机C的重产物从底部排料阀排出，经过 尾煤离心机I脱水后作为尾煤产品5，离心机离心液进入尾煤压滤机J压滤，脱水后得到-0.5mm尾煤泥产品6，滤液作为循环水7。

Claims (5)

  1. 一种基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法，其特征在于步骤如下：
    a.将原料煤(1)给入分级筛(A)进行3mm分级，从而获得粒径大于3mm与粒径小于3mm的两种煤物料：
    b.将粒径大于3mm的煤物料给入跳汰机(B)进行分选，跳汰机(B)中的轻重产物分层后，轻产物通过溢流堰给入精煤脱水筛(D)脱水输出筛上的块精煤产品(2)和筛下水，重产物通过筛上排料与透筛排料的方式排出跳汰机(B)进入尾煤脱水筛(E)，并在尾煤脱水筛(E)中脱水输出筛上尾煤产品(3)和筛下水，精煤脱水筛(D)和尾煤脱水筛(E)输出的筛下水分别给入捞坑(F)，利用捞坑(F)通过沉淀溢流的方式将筛下水分离为循环水(7)和底流，循环水(7)供分选环节使用，底流用泵打入尾煤压滤机(J)压滤；
    c.将粒径小于3mm的煤物料从TBS分选机(C)的槽体上端沿切线给入，粒径小于3mm的煤物料在TBS分选机(C)中做干扰沉降运动并实现按密度分选，其中低密度级轻产物随溢流从TBS分选机(C)排出进入0.5mm粒级的弧形筛(G)筛分，TBS分选机(C)的高密度级重产物从TBS分选机(C)底部排料阀排出后进入尾煤离心机(I)，高密度级重产物经过尾煤离心机(I)脱水后获得尾煤产品(5)和离心机离心液a，通过弧形筛(G)筛分后的筛上物料给入精煤离心机(H)脱水获得末精煤产品(4)和离心机离心液b，离心机离心液b返回TBS分选机(C)循环使用；
    d.将捞坑(F)的底流、尾煤离心机(I)的离心机离心液a和弧形筛(G)的筛下产物给入尾煤压滤机(J)压滤，脱水后得到粒径小于0.5mm的尾煤泥产品(6)，滤液作为循环水(7)循环使用。
  2. 根据权利要求1所述的基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法，其特征在于：TBS分选机(C)的分选密度通过镜质组标示其含量为小于1.45g/cm 3密度级，所占比例为90％，其中镜质组煤含量为57％，大于1.45g/cm 3密度级所占比例为10％，其中镜质组含量为57％。
  3. 根据权利要求1所述的基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法，其特征在于：TBS分选机(C)分选后的粒径大于3mm的煤物料所占比例为93％，其中的镜质组含量为55％，粒径小于3mm的煤物料所占比例为7％，其中的镜质组含量为30％。
  4. 根据权利要求1所述的基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法，其特征在于：整个分选工艺只使用水介质，无需添加介质回收工艺。
  5. 根据权利要求1所述的基于水介质分选的煤制油原料煤富集分选方法，其特征在于：粒径小于0.5mm的尾煤泥产品(6)无需浮选，直接作为尾煤产品。
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