细小煤颗粒与成灰颗粒的浮选分离制造技术

煤粉通过浮选分离被处理，以将煤颗粒与成灰组分颗粒分离。煤粉在高剪切混合条件下为混合水，以形成含有在15wt.％与55wt.％之间的煤粉的煤粉的浆液料。浆液料被引入到煤浮选槽中以通过浮选分离将煤颗粒与成灰组分颗粒分离，其中煤粉具有小于500μm的粒度，更优选地小于300μm。在煤浮选槽中产生具有被选择为使煤颗粒浮起且形成含有至少15wt.％的固体颗粒的煤泡沫的气泡尺寸和气泡量的气泡。固体颗粒包括煤颗粒和成灰组分颗粒。煤泡沫被捕收以用于进一步处理。

Flotation separation of fine coal particles and ash particles

The coal powder is treated by flotation separation to separate the coal particles from the ash component particles. The coal powder is mixed with water under high shear mixing conditions to form a slurry of pulverized coal containing pulverized coal between 15wt.% and 55wt.%. The slurry is introduced into the coal flotation tank to separate the coal particles from the ash component particles by flotation separation, wherein the pulverized coal has a particle size less than 500 m, preferably less than 300 mu m. In a coal flotation tank, bubbles having a bubble size and bubble amount are selected to float the coal particles and form a solid coal particle containing at least 15wt.% of solid particles. Solid particles include coal particles and ash component particles. Coal foam was seized for further processing.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】细小煤颗粒与成灰颗粒的浮选分离
本公开内容涉及用于将细小颗粒与成灰组分颗粒浮选分离、从而能够将要处理的细小煤颗粒回收成商业价值提高的煤产品的系统和方法。
技术介绍
煤主要基于材料(例如，煤的显微组分和固定碳与挥发性物质)的碳组成以及作为成灰矿物质和含水量的函数的BTU值被分类：无烟煤是最高排名的煤，并通过诸如冶金煤应用中的粉煤注入的工艺被钢铁工业用作焦炭替代品。所述无烟煤是一种具有金属光泽的致密的硬岩石。所述无烟煤含有重量百分比在85％在98％之间的固定碳。无烟煤含有约14,000+BTU/lb(32+MJ/Kg)。沥青是排名第二的煤并用于发电和焦炭生产。所述沥青是一种通常是黑色而有时是深棕色的相对较硬的煤。所述沥青含有重量百分比在45％与85％之间的固定碳。沥青煤含有约9,000-13,000BTU/lb(21-30MJ/Kg)。次烟煤是主要用于发电的较低级煤。所述次烟煤含有重量百分比在35％与45％之间的固定碳。次烟煤含有约4,000-9,000BTU/lb(9-21MJ/Kg)。褐煤是专门用于发电的最低级煤。所述褐煤含有重量百分比在15％与35％之间的固定碳。褐煤产生少于4,000BTU/lb(＜9MJ/Kg)。冶金煤有时被称为炼焦煤，这是因为冶金煤被用于铁和钢制造所需的生产焦炭的过程中。热煤有时被称为蒸汽煤，这是因为热媒用于点燃为电力和工业用途产生蒸汽的发电厂。煤是世界上最重要的能源之一。美国每年生产大约10亿吨煤。煤通常被压碎。在采矿和压碎操作期间，产生煤废物细粉，也称为煤尘。此外，煤通常在运输之前被洗涤以除去表面灰尘。煤粉被限定为尺寸小于1毫米的煤，而煤超细细粉被限定为尺寸小于500微米的煤。当前的回收尺寸小于1mm的煤颗粒的工业过程比其他煤处理更昂贵。颗粒越小，则加工成本越高。此外，目前还没有可回收和销售小于100微米(0.1mm)的颗粒的商业工艺。美国每年生产和没收约二亿至三亿吨的煤废物细粉的罚款。据估计，中国每年生产超过30亿吨的煤，并且每年没收超过5亿吨的相关煤粉。总而言之，基于含灰量、水分、煤的显微组分、固定碳和挥发性物质，存在多种等级的煤。然而，不管等级如何，煤的能量含量与煤的水分和成灰矿物质含量直接相关。煤的成灰矿物质和含水量越低，则能量含量越高，并且煤的价值越高。可以通过减少所述煤的成灰组分含量来提高任何等级的任何煤。虽然煤粉是较大尺寸的采煤产品的相同化学成分，但是由于常规的煤回收工艺没有设计成处理小颗粒，所以所述煤粉被认为是废物。废弃的煤粉被剩下而未使用，这是因为煤粉通常太湿而不能燃烧、太脏而不值得干燥以及太细而不能运输。在世界各地数以千万计的煤矿中，有数十亿吨的废弃煤被没收。据估计，美国和中国有超过100亿吨，澳大利亚、印度、印度尼西亚、俄罗斯、哥伦比亚和其他国家还有数十亿吨。煤粉通常含有三种成分：(1)煤颗粒(碳)；(2)成灰组分颗粒，例如粘土、石灰石和砂；和(3)水。这些煤粉通常具有大于30％的重量百分比(约15％的体积百分比)的成灰组分含量和大于30％的重量百分比的含水量。煤粉经常被认为是危害环境的。煤工业中特别的挑战在于燃烧具有典型的成灰组分的煤。这些成分是大多数有害排放物的主要来源，例如SOx，并且降低能量值和传热效率。在煤中将成灰组分减少到小于5％的重量百分比将会消除大约2/3的有害排放物。这种更清洁的燃烧煤将是能源部门的重大进步。虽然煤粉的分离、分级和干燥技术是已知的，但是在商业上可行的情况下，对于小于150微米的颗粒来说太低效且昂贵。将煤粉转化为经济商业产品的有效方法尚未被开发。在煤的水分部分和成灰矿物部分的运输和处理中正在浪费更多的金钱。作为用于将煤颗粒与成灰颗粒分离的手段的商业浮选分离已经实践了数十年。没有成灰组分颗粒的煤颗粒基本上是碳。通常，浮选槽在槽底部处具有起泡单元。水填充了浮选槽体积的90％或更多。水被形成水泡区域的气泡充气。整个水泡区域通常被称为浮选槽的浆体。帮助细小气泡形成的少量起泡剂被混合到水中以稳定浆体中的气泡尺寸。在添加起泡剂之后，通过制作气泡的方法确定气泡的大小和数量。煤粉的浆料在气泡发生器上方的某一点处被泵送到浮选槽的浆区中。煤颗粒与成灰组分颗粒的分离发生在浆体中。泡沫携带漂浮的煤颗粒的浆体上方的区域被称为泡沫区域。在浆体和泡沫区域之间的边界处，水表面处的小气泡聚结成较大的气泡，从而形成煤泡沫。泡沫溢出到收集系统中，从而重力供给到收集料斗[Flint2000]中。用于浮选分离中煤颗粒与成灰组分颗粒的分离过程可以描述如下。主要为非氧化碳的煤颗粒本质上是疏水性的。捕集剂可以被添加到浆料，以涂覆煤颗粒并增加煤颗粒表面的天然疏水性。气泡的外皮是疏水的。煤颗粒通过疏水吸附变得附着在出现的气泡。具有足够浮力的气泡将附着的煤颗粒向上提升通过浮选槽中的浆体到浆体和泡沫区域之间的边界，由此气泡聚结成被称为煤泡沫的更大气泡。主要是成灰组分颗粒在本质上是亲水的，并且不随气泡漂浮。因此，大多数成灰组分颗粒保持悬浮在浆体的水中。较大的成灰组分颗粒和太大而不能浮起的煤颗粒抵抗作为沉淀物的气泡的向上流动而落到浮选槽的底部。因此，将颗粒研磨或粉碎到正确的大小是有用的。在泡沫中，煤颗粒保持附着到较大的泡沫气泡上。随着附着煤的更多气泡到达浆体和煤泡沫之间的边界，形成更多的泡沫会产生净向上的力，所述力将煤泡沫质块向上推出浮选柱。用于表征煤粉浮选分离的三个指标是浮选效率、可燃回收率和浮选率。浮选效率是折干计算的煤泡沫中的煤颗粒的重量百分比。煤泡沫由气泡、气泡中的煤颗粒以及来自泡沫中夹带的浆体的水组成。来自浆体的水部分含有悬浮的成灰组分颗粒和悬浮的一些煤颗粒。来自煤泡沫中包括的浆体的水越多，则煤泡沫产物中包括的成灰组分颗粒越多。因此，由于更干燥的煤泡沫具有更少的来自浆体的水以及水中的悬浮成灰组分颗粒，因此所述煤泡沫具有更高的浮选效率。可燃物回收报告出由浆体中的碳输入分出的煤泡沫中悬浮的碳。例如，90％的可燃物回收表示浆体中的碳颗粒的质量的90％溢出煤泡沫中的浮选柱并被收集。煤泡沫产物存在于浮选槽的比率被称为浮选率，并且根据每小时干燥泡沫的公吨(MTPH)除以浮选柱的横截面面积(MTPH/m2)来表示。可以存在的最大浮选率未浮选槽的承载能力。浮选分离率为至少四个概率的乘积：煤颗粒与气泡碰撞的概率、煤颗粒在碰撞时附着到气泡的概率、由于湍流导致与气泡分离的概率以及通过泡沫到收集区的颗粒悬浮概率[Klima2012]。随着粒度增加，附着概率、分离概率以及悬浮概率降低，而碰撞概率增加。最终结果是可燃物回收率以及浮选率在粒度降低的情况下增加[Tao2004]。增加的减小粒度的益处在于煤颗粒越小，则煤颗粒中夹杂的成灰组分越少，因此增加了浮选效率。整体来看，可燃物回收显著地将粒度减小到小于0.05mm而大于0.5mm[Yoon1995和Jameson2007]。已经证实了在气泡尺寸减小时，浮选率以快的速率增加[Ahmed1985，Yoon1986]。因此，理想的浮选系统将具有小粒度(例如，直径小于0.05mm的超细煤)和小的气泡尺寸，例如正好浮力足以将煤颗粒升起通过浮选槽的气泡。如上所述，理论上建议可燃物回收率和浮选率通过较小的颗粒和较小的气泡应该增加。然而，文献和专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分离煤颗粒与成灰组分颗粒的方法，包括以下步骤：在浮选槽中的一定量的水内产生气泡；将包括离散的煤颗粒和成灰组分颗粒的煤粉的浆液料引入到煤浮选槽内的气泡中以使所述气泡捕获并浮起所述煤颗粒并形成煤泡沫，其中所述浆液料中的煤粉具有小于约750μm的粒度；和捕收所述煤泡沫，其中所述煤泡沫包括至少15wt.％的固体颗粒，并且其中所述固体颗粒包括煤颗粒和成灰组分颗粒，且浮选效率大于92％，使得所述煤泡沫中的煤颗粒表现出大于90％的煤粉的可燃物回收率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.24 US 14/495,6571.一种用于分离煤颗粒与成灰组分颗粒的方法，包括以下步骤：在浮选槽中的一定量的水内产生气泡；将包括离散的煤颗粒和成灰组分颗粒的煤粉的浆液料引入到煤浮选槽内的气泡中以使所述气泡捕获并浮起所述煤颗粒并形成煤泡沫，其中所述浆液料中的煤粉具有小于约750μm的粒度；和捕收所述煤泡沫，其中所述煤泡沫包括至少15wt.％的固体颗粒，并且其中所述固体颗粒包括煤颗粒和成灰组分颗粒，且浮选效率大于92％，使得所述煤泡沫中的煤颗粒表现出大于90％的煤粉的可燃物回收率。2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：停止将所述煤粉的浆液料引入到所述煤浮选槽中；和继续产生气泡和煤泡沫持续一段时间，以将残留在所述一定量的水中的煤颗粒与成灰组分颗粒分离。3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：排放所述煤浮选槽中的所述一定量的水。4.根据权利要求3的方法，还包括以下步骤：从排放的水回收所述固体颗粒以用于进一步处理。5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：使从其回收所述固体颗粒的水再循环以在所述煤浮选槽中使用。6.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：监测所述煤浮选槽中的所述一定量的水中的固体颗粒的含量，其中所述固体颗粒包括成灰组分颗粒和煤颗粒；和当所述煤浮选槽中的所述一定量的水中的固体颗粒的含量超过预定重量百分比时，停止将所述煤粉的浆液料引入到所述煤浮选槽中。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述一定量的水中的固体颗粒的所述预定重量百分比在3wt.％与6wt.％之间。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述煤浮选槽中的所述一定量的水中的固体颗粒的含量确定所述煤泡沫中的成灰组分颗粒的含量。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浆液料中的煤粉具有小于约500μm的粒度。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浆液料中的煤粉具有小于约300μm的粒度。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浆液料中的煤粉具有小于约500μm的粒度，并且其中产生所述气泡，且所述浆液料被引入到所述气泡中以使得所述煤泡沫中的煤颗粒表现出大于95％的煤粉的可燃物回收率。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤泡沫包括至少25wt.％的固体颗粒。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤泡沫包括至少45wt.％的固体颗粒。14.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：使浆液料的输入体积与煤泡沫的输出体积平衡。15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气泡由一个或多个气泡发生器产生，其中所述气泡发生器包括具有小于30μm的平均孔径的多孔材料。16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气泡由一个或多个气泡发生器产生，其中所述气泡发生器包括具有小于10μm的平均孔径的多孔材料。17.一种用于分离煤颗粒与成灰组分颗粒的方法，包括以下步骤：通过一个或多个气泡发生器在煤浮选槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士·S·斯文森，西蒙·K·霍德森，乔纳森·K·霍德森，
申请(专利权)人：地球科技美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US