一种煤预矿化微矿分离工艺及用该工艺制备高热值水煤浆制造技术

本发明专利技术公开一种煤预矿化微矿分离工艺，其包括进料预矿化、分离两个步骤：对煤浆进行预矿化，得到包含表面粘附微米级气泡的含碳‑氢可燃物颗粒的矿化后煤浆；将矿化后煤浆输送至微矿分离塔(5)，微矿分离塔(5)底部空气通过气体分布器(11)向微矿分离塔(5)中通入毫米级气泡，表面粘附微米级气泡的含碳‑氢可燃物颗粒与微矿分离塔(5)中上升的毫米级气泡粘附，毫米级气泡带动含碳‑氢可燃物颗粒上浮，煤浆中亲水性的矿物颗粒下沉。本发明专利技术进料预矿化器(3)可以将矿化装置内的空气剪切成微米级气泡粘附在含碳‑氢的可燃物颗粒表面，进一步增强含碳‑氢可燃物颗粒与上升的毫米级气泡的粘附盖率，从而迅速与矿物颗粒分离。

A separation process of coal pre mineralized micro ore and the preparation of high calorific value coal water slurry

【技术实现步骤摘要】
一种煤预矿化微矿分离工艺及用该工艺制备高热值水煤浆
本专利技术属于微细矿物颗粒分离领域，具体涉及一种煤预矿化微矿分离工艺及采用该工艺制备高热值水煤浆。
技术介绍
我国是煤炭生产和消费大国，煤炭的清洁化利用是保障我国能源绿色和可持续发展以及国家能源安全的重要研究课题。煤炭是一种碳质有机岩与无机矿物质(灰分)的混合物，煤炭中矿物质在燃烧过程当中不仅不会产生热量，反而会将一部分煤燃烧产生的热量带走。数据表明，煤中灰分每下降1％，火力发电厂每发一度电所消耗的标煤量会下降3-4g，每年可减少二氧化碳排放量1500-3700万吨。因此，为了提升煤炭综合利用效率，减少煤炭利用污染物排放，在煤炭使用前应尽可能的去除煤中的矿物质。然而，由于大型机械化采煤技术的迅速发展与广泛使用，煤矿石在开采过程中会造成矿石细化，以及伴随着更多细粒粘土矿物混杂。机械采煤设备在运行时并不能对煤层及矸石层进行有效区分，导致采出原矿中含有大量微细粘土矿粒以及微细含碳-氢可燃物颗粒。虽然对细煤颗粒和微细细煤颗粒的定义尚未达成共识，但一般认为粒径小于6mm的煤颗粒定义为细粒煤，粒径小于250μm的煤颗粒定义为微细煤粒。这些微细颗粒通常因其质量低，表面能高，受流体曳力影响大等因素，在传统的洗选分离过程诸如跳汰、重力旋流并未得到有效的分离。人们对于微细颗粒的表面性质认识不断深入，众多分离方法的产生及分离设备工艺的优化促进了微细矿物颗粒分离的工业化应用。由于煤炭是一种含有有机碳氢化合物与无机矿物质的复杂混合物。煤炭中有机组分成分复杂，是以芳环等为骨架的碳氢化合物的混合物，其以非极性键构成的表面具有较强的疏水性，故易与气泡结合，而其与气泡发生结合的过程，称为矿化过程；而煤炭中矿物质多以粘土矿物及石英为主，具有较强的亲水性，与气泡的粘附概率较低，不跟随气泡向上运动。因此利用二者疏水性的差异，可对二者进行分离。而目前对煤炭中含碳-氢可燃物颗粒和矿物质颗粒在分离塔中进行分离时存在的问题是：由于微细颗粒进行泡沫分选的过程需要提供高度湍流的环境使矿物颗粒与气泡发生结合，而矿化后的矿浆虽然已将目标矿物颗粒与气泡结合形成絮团，但夹带严重，需要相对静态的环境以强化疏水组分与亲水颗粒的分离，否则会发生反混导致加重精矿夹带的现象。为了避免该问题，现有技术在分离前将煤浆、药剂、空气在搅拌器中搅拌混合，以进行矿化，其存在的问题是：1、搅拌时间不容易控制，搅拌时间短，会造成搅拌不均匀、矿化程度低，而搅拌时间长又会造成已经矿化的碳氢化合物颗粒受到破坏；2、煤炭中疏水性的含碳-氢的可燃物颗粒与气泡结合率低，且结合不牢固，最后导致分离塔中分离后含碳-氢的可燃物颗粒和矿物颗粒无法和煤浆中的水分离，且含碳-氢的可燃物颗粒和矿物颗粒的相界面混沌，矿物颗粒中夹带着含碳-氢的可燃物颗粒，含碳-氢的可燃物颗粒中有夹杂着大量矿物颗粒，分离效果差。因此将煤浆的矿化单元分离出来，在分离前对煤浆进行预矿化，且开发一种适合煤炭分离领域的预矿化装置、寻找一种合适的预矿化与分离结合的分离工艺是必须的。
技术实现思路
本专利技术涉及一种煤炭微矿分离技术，微矿分离技术是一种以劣质煤、洗选中煤、煤泥、洗选尾煤、煤矸石及其他煤炭加工过程固体废弃物中通过特殊技术分离出清洁固体染料/原料(CleanSolidFuel/Feedstock,CSF)和土壤改良用矿物质(SoilRemediationMinerals,SRM)技术。本专利技术第一方面提供一种煤预矿化微矿分离工艺，该预矿化微矿分离工艺包括进料预矿化、含碳-氢可燃物颗粒与矿物颗粒分离两个步骤：步骤一，进料预矿化：将煤与水混配的煤浆储存于进料缓冲罐1中，进料缓冲罐1中的煤浆经过煤浆进料泵2输送至进料预矿化器3，同时或然后，微矿分离药剂与水在静态混合器4中混合后进入进料预矿化器3，并向进料预矿化器3中引入空气，使煤浆与微矿分离药剂、水、空气混合矿化，得到包含表面粘附微米级气泡的含碳-氢可燃物颗粒的矿化后煤浆；步骤二，含碳-氢可燃物颗粒与矿物颗粒分离：将步骤一得到的矿化后煤浆通过微矿分离塔进料口6进入微矿分离塔5，微矿分离塔5底部空气通过气体分布器向微矿分离塔5通入毫米级气泡，常规尺寸2-3mm，随着上浮，毫米级气泡的尺寸增大至8-15mm，表面粘附微米级气泡的含碳-氢可燃物颗粒与微矿分离塔5中上升的毫米级气泡粘附，毫米级气泡带动含碳-氢可燃物颗粒上浮，在微矿分离塔5的上部形成气泡层，气泡层中的水分携带亲水性的矿物颗粒下沉，使气泡层含碳-氢可燃物颗粒浓度逐渐升高形成顶流精煤，从塔顶溢出进入顶流精煤罐7，煤浆中亲水性的矿物颗粒在絮凝剂的作用下下沉，矿物颗粒浓度随着微矿分离塔5中水平位置的降低而增高，在塔底形成底流矿浆，然后进入底流尾煤罐9。优选地，步骤二中，在塔底形成底流矿浆，然后通过一个倒U形排出管10和高位控制阀8进入底流尾煤罐9。其中，使用的进料预矿化器3包括以下部件：泵机31，其包括电机311和受其驱动的主轴312以及第一安装盘313，所述主轴312伸出所述第一安装盘313一段距离；分散部件32，其包括两个盘片321和位于两个所述盘片321之间的多个分散片322，所述分散片的上下沿与分别与该两个盘片固定连接，其中一个盘片321上具有主轴插入孔323，另一个盘片321上具有物料吸入口324，所述分散片322一端向着物料吸入口324内缘延伸，另一端向着所述盘片321的外缘延伸，相邻分散片之间构成流体涵道325；存储部件33，其包括储料室331、第二安装盘332和储料室出口333；所述第二安装盘332上具有凹陷的分散部件容纳区3323和非凹陷环形平台3321，后者上具有多个呈周向分布的曲线形剪切挡板3322，每个曲线形剪切挡板3322的一端设置在非凹陷环形平台3321内缘，另一端远离所述内缘，每个曲线形剪切挡板3322与所述非凹陷环形平台3321内缘之间构成了渐扩式物料甩出槽3324，其下游通过物料流通孔3325与储料室331流体连通；进料口36；上述部件的连接关系如下：所述分散部件32设置于所述分散部件容纳区3323内，所述主轴312的伸出部分插入所述主轴插入孔323，以带动所述分散部件32旋转；所述物料吸入口324通过进料管35与进料口36连通；所述流体涵道325与所述物料甩出槽3324流体连通。优选地，所述分散片322呈直线或曲线布置；所述泵机31上还具有第一紧固件315，所述存储部件33上还具有第二紧固件336，二者配合将所述泵机31和存储部件33连接在一起并实现密封；所述物料甩出槽3324越靠近所述物料流通口3325一侧越宽且越深，所述物料甩出槽3325的宽度为3mm-7mm。优选地，所述储料室出口333的下游还设有剪切管34，所述剪切管34内部设有通孔板341和位于其紧下游的折流板342，所述通孔板341通过其中心通孔3411与所述储料室出口333流体连通，所述折流板342与所述通孔板341的彼此相对表面上各自具有锯齿形沟槽343，锯齿形沟槽343之间形成第一狭缝3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤预矿化微矿分离工艺，其特征在于，该预矿化微矿分离工艺包括进料预矿化、分离两个步骤：/n步骤一，进料预矿化：将煤与水混配的煤浆储存于进料缓冲罐(1)中，进料缓冲罐(1)中的煤浆经过煤浆进料泵(2)输送至进料预矿化器(3)，同时或然后，微矿分离药剂与水在静态混合器(4)中混合后进入进料预矿化器(3)，并向进料预矿化器(3)中引入空气，使煤浆与微矿分离药剂、水、空气混合矿化，得到包含表面粘附微米级气泡的含碳-氢可燃物颗粒的矿化后煤浆；/n步骤二，分离：将步骤一得到的矿化后煤浆输送至微矿分离塔(5)，微矿分离塔(5)底部空气通过气体分布器(11)向微矿分离塔(5)中通入毫米级气泡，表面粘附微米级气泡的含碳-氢可燃物颗粒与微矿分离塔(5)中上升的毫米级气泡粘附，毫米级气泡带动含碳-氢可燃物颗粒上浮，在微矿分离塔(5)的上部形成气泡层，气泡层中的水分携带亲水性的矿物颗粒下沉，使气泡层含碳-氢可燃物颗粒浓度逐渐升高形成顶流精煤，从塔顶溢出进入顶流精煤罐(7)，煤浆中亲水性的矿物颗粒下沉，矿物颗粒浓度随着微矿分离塔(5)中水平位置的降低而增高，在塔底形成底流矿浆，然后进入底流尾煤罐(9)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种煤预矿化微矿分离工艺，其特征在于，该预矿化微矿分离工艺包括进料预矿化、分离两个步骤：
步骤一，进料预矿化：将煤与水混配的煤浆储存于进料缓冲罐(1)中，进料缓冲罐(1)中的煤浆经过煤浆进料泵(2)输送至进料预矿化器(3)，同时或然后，微矿分离药剂与水在静态混合器(4)中混合后进入进料预矿化器(3)，并向进料预矿化器(3)中引入空气，使煤浆与微矿分离药剂、水、空气混合矿化，得到包含表面粘附微米级气泡的含碳-氢可燃物颗粒的矿化后煤浆；
步骤二，分离：将步骤一得到的矿化后煤浆输送至微矿分离塔(5)，微矿分离塔(5)底部空气通过气体分布器(11)向微矿分离塔(5)中通入毫米级气泡，表面粘附微米级气泡的含碳-氢可燃物颗粒与微矿分离塔(5)中上升的毫米级气泡粘附，毫米级气泡带动含碳-氢可燃物颗粒上浮，在微矿分离塔(5)的上部形成气泡层，气泡层中的水分携带亲水性的矿物颗粒下沉，使气泡层含碳-氢可燃物颗粒浓度逐渐升高形成顶流精煤，从塔顶溢出进入顶流精煤罐(7)，煤浆中亲水性的矿物颗粒下沉，矿物颗粒浓度随着微矿分离塔(5)中水平位置的降低而增高，在塔底形成底流矿浆，然后进入底流尾煤罐(9)。


2.根据权利要求1所述的预矿化微矿分离工艺，其特征在于，步骤二中，在塔底形成底流矿浆，然后通过一个倒U形排出管(10)和高位控制阀(8)进入底流尾煤罐(9)。


3.根据权利要求1所述的预矿化微矿分离工艺，其特征在于，进料预矿化器(3)包括以下部件：
泵机(31)，其包括电机(311)和受其驱动的主轴(312)以及第一安装盘(313)，所述主轴(312)伸出所述第一安装盘(313)一段距离；
分散部件(32)，其包括两个盘片(321)和位于两个所述盘片(321)之间的多个分散片(322)，所述分散片的上下沿与分别与该两个盘片固定连接，其中一个盘片(321)上具有主轴插入孔(323)，另一个盘片(321)上具有物料吸入口(324)，所述分散片(322)一端向着物料吸入口(324)内缘延伸，另一端向着所述盘片(321)的外缘延伸，相邻分散片之间构成流体涵道(325)；
存储部件(33)，其包括储料室(331)、第二安装盘(332)和储料室出口(333)；所述第二安装盘(332)上具有凹陷的分散部件容纳区(3323)和非凹陷环形平台(3321)，后者上具有多个呈周向分布的曲线形剪切挡板(3322)，每个曲线形剪切挡板(3322)的一端设置在非凹陷环形平台(3321)内缘，另一端远离所述内缘，每个曲线形剪切挡板(3322)与所述非凹陷环形平台(3321)内缘之间构成了渐扩式物料甩出槽(3324)，其下游通过物料流通孔(3325)与储料室(331)流体连通；
进料口(36)；
上述部件的连接关系如下：
所述分散部件(32)设置于所述分散部件容纳区(3323)内，所述主轴(312)的伸出部分插入所述主轴插入...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾昊霖，
申请(专利权)人：深圳瑞科天启科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44