一種利用二氧化碳進(jìn)行煤炭洗選的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用二氧化碳進(jìn)行煤炭洗選的方法。該方法包括如下步驟：將原料煤破碎成平均粒徑小于80mm的顆粒原料煤，然后采用下述1)和/或2)的步驟進(jìn)行煤炭洗選：1)采用二氧化碳作為重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選平均粒徑為0.5mm～80mm的粗顆粒原料煤，即得到粗粒精煤產(chǎn)品和粗粒尾煤產(chǎn)品；2)采用二氧化碳泡沫浮選平均粒徑小于0.5mm的細(xì)顆粒原料煤，即得到細(xì)粒精煤產(chǎn)品和細(xì)粒尾煤產(chǎn)品。本發(fā)明方法使二氧化碳得到大規(guī)模資源化利用，可提高煤炭洗選效率，提高精煤回收率；并且二氧化碳重介質(zhì)流化床干法分選技術(shù)不需要利用水資源，適用于處在干旱、缺水、嚴(yán)寒地區(qū)的洗煤廠。
【專利說明】一種利用二氧化碳進(jìn)行煤炭洗選的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用二氧化碳進(jìn)行煤炭洗選的方法，屬于煤炭資源利用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]CO2作為溫室氣體，在大氣中的大量排放，會(huì)導(dǎo)致全球氣候變暖，成為目前影響人類生存環(huán)境的重要問題之一?？刂萍皽p少CO2的排放已經(jīng)成為全球面臨的巨大挑戰(zhàn)。CCS(二氧化碳捕集與封存)技術(shù)被認(rèn)為是未來規(guī)?；瘻p少CO2排放的有效技術(shù)手段，但是其存在高能耗和高成本的技術(shù)硬傷，目前大范圍推廣與應(yīng)用CCS技術(shù)仍然存在較大的困難。而ccus(二氧化碳捕集、利用與封存)技術(shù)可以將二氧化碳資源化利用，能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，更具有現(xiàn)實(shí)操作性。
[0003]煤炭洗選是利用煤炭與其他礦物間的不同物理、物理-化學(xué)性質(zhì)，除去原煤中的雜質(zhì)，把它分成不同質(zhì)量、規(guī)格的產(chǎn)品，以滿足不同用戶的要求。煤炭洗選的意義主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面:(I)去除或降低原煤中的雜質(zhì)，降低灰分和硫分，進(jìn)而減少煤燃燒對(duì)大氣的污染。(2)把煤炭分成不同質(zhì)量、規(guī)格的產(chǎn)品，分級(jí)利用以提高其利用效率。(3)排除煤炭中絕大部分矸石，減少無效運(yùn)輸，同時(shí)為綜合利用煤矸石創(chuàng)造條件。
[0004]目前已有的煤炭洗選方法主要包括:跳汰選煤，重介質(zhì)選煤，浮游選煤。其中，粒徑大于0.5mm的原煤主要通過跳汰和重介質(zhì)選煤技術(shù)進(jìn)行分選，粒徑小于0.5mm的原煤主要通過浮游選煤技術(shù)進(jìn)行分選。因此，考慮到全粒徑范圍的原煤分選，各大洗煤廠通常使用跳汰-浮選，重介-浮選聯(lián)合分選工藝分選原煤。
[0005]其中，跳汰選煤雖然近年來是煤炭分選的主要工藝之一，然而由于其分選效率較差，分選精度較低，逐漸被重介質(zhì)選煤所代替。重介質(zhì)選煤技術(shù)主要利用一定密度的重介質(zhì)懸浮液作為分選介質(zhì)，在重力場或離心力場中實(shí)現(xiàn)煤炭分選。其中，選擇利用氣固懸浮體(氣體:空氣，固體:磁鐵礦)作為分選介質(zhì)的重介質(zhì)選煤技術(shù)，又稱空氣重介質(zhì)流化床干法選煤技術(shù)，由于不使用水資源，在干旱缺水嚴(yán)寒地區(qū)，展現(xiàn)出了極大的應(yīng)用優(yōu)勢。但是，對(duì)比利用水和磁鐵礦組成的液固懸浮體作為分選介質(zhì)，空氣重介質(zhì)干法選煤技術(shù)由于其分選介質(zhì)密度相對(duì)較低，其分選效率還是相對(duì)較低。
[0006]目前，浮游選煤技術(shù)在多種細(xì)粒煤(粒徑小于0.5mm)分選技術(shù)中，其分選效果最好。隨著選煤廠原料煤中粉煤量越來越多，浮游選煤技術(shù)的應(yīng)用越來越重要。但是，由于煤炭表面很容易氧化，氧化后煤炭表面的親水性增強(qiáng)，憎水性減弱，不利于煤泥的浮選。原煤中氧化煤的含量越高，浮游選煤工藝的分選效率越低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種利用二氧化碳進(jìn)行煤炭洗選的方法，本發(fā)明同時(shí)為化石能源燃燒或化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中排放的二氧化碳提供了資源化利用方法。
[0008]本發(fā)明所提供的一種利用二氧化碳進(jìn)行煤炭洗選的方法，包括如下步驟:
[0009]將原料煤破碎成平均粒徑小于80mm的顆粒原料煤，然后采用下述I)和/或2)的步驟進(jìn)行煤炭洗選:
[0010]I)采用二氧化碳作為重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選平均粒徑為0.5mm?80mm的粗顆粒原料煤，即得到粗粒精煤產(chǎn)品和粗粒尾煤產(chǎn)品；
[0011]2)采用二氧化碳泡沫浮選平均粒徑小于0.5mm的細(xì)顆粒原料煤，即得到細(xì)粒精煤產(chǎn)品和細(xì)粒尾煤產(chǎn)品。
[0012]上述的方法中，步驟I)中，所述重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選包括如下步驟:
[0013]所述粗顆粒原料煤和加重質(zhì)加入至重介質(zhì)流化床干法分選裝置中，二氧化碳?xì)怏w從所述重介質(zhì)流化床干法分選裝置底部的氣體分布器注入至所述重介質(zhì)流化床干法分選裝置，所述二氧化碳?xì)怏w和所述加重質(zhì)形成的重介質(zhì)流化床對(duì)所述粗顆粒原料煤進(jìn)行分選，位于上層的浮物即為粗粒精煤產(chǎn)品，位于下層的沉物即為粗粒尾煤產(chǎn)品。
[0014]上述的方法中，所述加重質(zhì)可為鐵礦粉，所述鐵礦粉的平均粒徑可為0.005mm?
0.044mm。
[0015]上述的方法中，所述重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選還包括對(duì)從所述重介質(zhì)流化床干法分選裝置上部排出的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行回收再利用的步驟。
[0016]所述重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選中，二氧化碳?xì)怏w的注入量和流化氣速由加重質(zhì)的性質(zhì)和煤炭分選的要求決定，通常要求加重質(zhì)能夠均勻流化為基準(zhǔn)。
[0017]上述的方法中，步驟2)中，所述二氧化碳泡沫浮選包括如下步驟:
[0018]將所述細(xì)顆粒原料煤與水加入攪拌槽中，進(jìn)行礦漿調(diào)制得到礦漿；將捕收劑加入至所述礦漿中，并輸送至浮選槽中，繼續(xù)加入起泡劑；然后從所述浮選槽的底部通入二氧化碳?xì)怏w，形成固/液/氣三相混合的礦漿，進(jìn)而對(duì)所述細(xì)顆粒原料煤進(jìn)行泡沫浮選；則有煤粒附著的氣泡升浮至所述礦漿液面形成泡沫層，被刮板刮出得到細(xì)粒精煤產(chǎn)品；留在所述礦漿中的煤漿流即為細(xì)粒尾煤產(chǎn)品。
[0019]上述的方法中，所述捕收劑為粗柴油，所述捕收劑的添加濃度為0.2?0.3g/L，如
0.267g/L ；
[0020]所述起泡劑為雜醇油，為發(fā)酵法生產(chǎn)酒精的副產(chǎn)品，具體為C6-C9高級(jí)脂肪醇混合物，所述起泡劑的添加濃度為0.5?0.6g/L，如0.55g/L。
[0021]上述的方法中，所述二氧化碳泡沫浮選中，部分二氧化碳?xì)怏w溶于水，形成碳酸溶液，可作為煤漿PH值調(diào)整劑。煤表面易被氧化其表面親水性增強(qiáng)，不利于浮選，利用pH調(diào)整劑可改變煤漿中氧化煤表面電性，增強(qiáng)其表面疏水性，有利于提高煤炭浮選效率。最佳的煤泥漿PH值可通過調(diào)節(jié)二氧化碳?xì)怏w分壓來實(shí)現(xiàn)。
[0022]本發(fā)明方法具有如下有益效果:
[0023]1、二氧化碳得到大規(guī)模資源化利用。
[0024]2、可提聞煤炭洗選效率,提聞精煤回收率。
[0025]3、二氧化碳重介質(zhì)流化床干法分選技術(shù)不需要利用水資源，適用于處在干旱、缺水、嚴(yán)寒地區(qū)的洗煤廠。
[0026]4、二氧化碳重介質(zhì)流化床干法分選技術(shù)較空氣重介質(zhì)流化床干法分選技術(shù)存在優(yōu)勢，包括:①二氧化碳密度(1.8kg/m3)比空氣密度(1.3kg/m3)大,有利于氣-固重介質(zhì)流化床干法分選；②入選原煤經(jīng)過二氧化碳接觸后，其表面氧化被阻止，原煤表面的憎水性會(huì)增強(qiáng)，親水性會(huì)減弱，有利于提高其進(jìn)入下一級(jí)泡沫浮選工藝中細(xì)煤泥的分選效率(即提高精煤回收率)。③二氧化碳可回收，無需處理即可再利用。
[0027]5、二氧化碳泡沫浮選技術(shù)是利用二氧化碳?xì)怏w作為氣泡，與起泡劑、抑制劑、捕收齊U、調(diào)節(jié)劑等對(duì)煤泥漿進(jìn)行泡沫浮選。相對(duì)于利用空氣為介質(zhì)的泡沫浮選技術(shù)存在優(yōu)勢，包括:①二氧化碳代替空氣，其表面氧化被阻止，原煤表面的憎水性會(huì)增強(qiáng)，親水性會(huì)減弱，可提高精煤回收率二氧化碳?xì)怏w溶于水形成碳酸溶液，可作為PH調(diào)節(jié)劑，調(diào)整原煤(特別是原煤中的氧化煤)表面電性，提高精煤回收率。③二氧化碳?xì)怏w比空氣在水中的溶解度大，溶解的二氧化碳易在煤炭表面以微泡形式析出，增強(qiáng)了煤炭(特別是粗粒煤)的上浮力和向氣泡的附著力。④二氧化碳可回收，無需處理即可再利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明利用二氧化碳進(jìn)行煤炭洗選方法的工藝流程圖。
[0029]I入場原料煤、2破碎機(jī)、3小于80mm的顆粒原料煤、4篩分機(jī)、5粗粒原料煤(粒度80?0.5mm)、6細(xì)粒原料煤(粒度小于0.5mm)、7加重質(zhì)、8入料口、9重介質(zhì)流化床干法分選裝置、10 二氧化碳?xì)怏w、11氣體分布器、12精煤出料口、13粗粒精煤產(chǎn)品(粒度80?0.5mm)、14尾煤出料口、15粗粒尾煤產(chǎn)品(粒度80?0.5mm)、16 二氧化碳尾氣、17出氣口、18除塵裝置、19水、浮選藥劑、20攪拌槽、21浮選槽、22進(jìn)氣口、23細(xì)粒精煤產(chǎn)品(粒度小于0.5mm)、24細(xì)粒尾煤產(chǎn)品(粒度小于0.5mm)。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0031]下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0032]實(shí)施例1、利用二氧化碳作為重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選平均粒徑為0.5mm?80mm的粗顆粒原料煤
[0033]流程圖如圖1所示。
[0034](I)煤的破碎和篩分
[0035]入場原料煤首先通過破碎機(jī)破粹，將入場原料煤統(tǒng)一轉(zhuǎn)變?yōu)槠骄叫∮?0mm的顆粒原料煤；將破碎處理后的顆粒原料煤通過篩分機(jī)進(jìn)行篩分處理，粒度為0.5mm?80mm的粗顆粒原料煤作為二氧化碳重介質(zhì)流化床干法分選工藝備選原料煤。
[0036](2) 二氧化碳重介質(zhì)流化床分選粗顆粒原料煤
[0037]將粒度為0.5mm?80mm的粗顆粒原料煤以及重介質(zhì)(鐵礦粉，粒徑范圍為
0.074?0.3mm)由上部入料口送入重介質(zhì)流化床干法分選裝置中，將二氧化碳?xì)怏w通過裝置底部的氣體分布器注入到重介質(zhì)流化床干法分選裝置中。其二氧化碳的注入量和流化氣速由加重質(zhì)的性質(zhì)和煤炭分選的要求決定，通常要求加重質(zhì)能夠均勻流化為基準(zhǔn)。二氧化碳?xì)怏w和加重質(zhì)形成重介質(zhì)流化床對(duì)粗顆粒原料煤進(jìn)行分選，物料在流化床中按密度分層，小于層床密度的物料上浮，成為浮物，大于床層密度的物料下沉，成為沉物。分層后的流化床上部浮物由精煤出料口導(dǎo)出，得到粗粒精煤產(chǎn)品(灰分為8% )，下部沉物經(jīng)尾煤出料口導(dǎo)出，得粗粒尾煤產(chǎn)品(灰分為70% )，由此實(shí)現(xiàn)了二氧化碳重介質(zhì)流化床煤炭分選。
[0038](3) 二氧化碳?xì)怏w的回收利用
[0039]二氧化碳尾氣從重介質(zhì)分選機(jī)出氣口排出，經(jīng)過除塵裝置凈化處理，再回注入分選機(jī)底部氣體分布器，進(jìn)行二氧化碳?xì)怏w的回收再利用。
[0040]實(shí)施例2、利用二氧化碳作為氣體介質(zhì)，同時(shí)與水和浮選藥劑形成泡沫浮選平均粒徑小于0.5mm的細(xì)粒煤
[0041]流程圖如圖1所示。
[0042](I)煤的破碎和篩分
[0043]入場原料煤首先通過破碎機(jī)破粹，將入場原料煤統(tǒng)一轉(zhuǎn)變?yōu)樾∮?0_的顆粒原料煤；將破碎處理后的顆粒原料煤通過篩分機(jī)進(jìn)行篩分處理，粒度為小于0.5mm的細(xì)粒原料煤作為二氧化碳泡沫浮選工藝備選原料煤。另外，通過其它煤炭分選工藝取得的尾煤，經(jīng)過篩分機(jī)篩分處理后得到的粒度為小于0.5mm的細(xì)粒尾煤，也可作為二氧化碳泡沫浮選工藝備選原料煤。
[0044](2)礦漿的調(diào)制
[0045]將篩分處理的0.5mm以下的細(xì)粒煤、水、捕收劑(柴油)同時(shí)送入攪拌槽中進(jìn)行礦漿調(diào)制，其中礦漿濃度控制為100g/L，捕收劑在礦漿中濃度控制為0.267g/L。
[0046](3)泡沫浮選
[0047]將調(diào)制好的礦漿被送往浮選槽，并加入起泡劑(雜醇油，濃度為0.55g/L)，同時(shí)將二氧化碳?xì)怏w從底部進(jìn)氣口按0.25m3/ (m2.min)通入浮選槽中，形成固液氣三項(xiàng)混合的礦漿。二氧化碳?xì)怏w通過礦漿的湍流運(yùn)動(dòng)粉碎，并與礦粒相接觸，表面疏水性強(qiáng)的煤粒附著到氣泡表面，表面親水性強(qiáng)的矸石礦物不和氣泡發(fā)生黏附。有煤粒附著的氣泡升浮至礦液面形成泡沫層，被刮板刮出形成細(xì)粒精煤產(chǎn)品(灰分為10%以下)，從精煤出料口排出。留在礦漿中的親水的矸石最后隨煤漿流由尾煤出料口排出槽外成為細(xì)粒尾煤產(chǎn)品(灰分為60%以上)。
[0048](4) 二氧化碳?xì)怏w的回收利用
[0049]浮選泡沫破粹后，二氧化碳?xì)怏w從浮選槽上方出氣口排除并進(jìn)行回收，再將其從底部進(jìn)氣口回注入浮選槽，進(jìn)行二氧化碳泡沫浮選再利用。
【權(quán)利要求】
1.一種利用二氧化碳進(jìn)行煤炭洗選的方法，包括如下步驟: 將原料煤破碎成平均粒徑小于80_的顆粒原料煤，然后采用下述I)和/或2)的步驟進(jìn)行煤炭洗選: 1)采用二氧化碳作為重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選平均粒徑為0.5mm?80_的粗顆粒原料煤，即得到粗粒精煤產(chǎn)品和粗粒尾煤產(chǎn)品； 2)采用二氧化碳泡沫浮選平均粒徑小于0.5mm的細(xì)顆粒原料煤，即得到細(xì)粒精煤產(chǎn)品和細(xì)粒尾煤產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟I)中，所述重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選包括如下步驟: 所述粗顆粒原料煤和加重質(zhì)加入至重介質(zhì)流化床干法分選裝置中，二氧化碳?xì)怏w從所述重介質(zhì)流化床干法分選裝置底部的氣體分布器注入至所述重介質(zhì)流化床干法分選裝置，所述二氧化碳?xì)怏w和所述加重質(zhì)形成的重介質(zhì)流化床對(duì)所述粗顆粒原料煤進(jìn)行分選，位于上層的浮物即為粗粒精煤產(chǎn)品，位于下層的沉物即為粗粒尾煤產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述加重質(zhì)為鐵礦粉，所述鐵礦粉的平均粒徑可為0.005mm?0.044mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于:所述重介質(zhì)進(jìn)行流化床干法分選還包括對(duì)從所述重介質(zhì)流化床干法分選裝置上部排出的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行回收再利用的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:步驟2)中，所述二氧化碳泡沫浮選包括如下步驟: 將所述細(xì)顆粒原料煤與水加入攪拌槽中，進(jìn)行礦漿調(diào)制得到礦漿；將捕收劑加入至所述礦漿中，并輸送至浮選槽中，繼續(xù)加入起泡劑；然后從所述浮選槽的底部通入二氧化碳?xì)怏w，形成固/液/氣三相混合的礦漿，進(jìn)而對(duì)所述細(xì)顆粒原料煤進(jìn)行泡沫浮選；則有煤粒附著的氣泡升浮至所述礦漿液面形成泡沫層，被刮板刮出得到細(xì)粒精煤產(chǎn)品；留在所述礦漿中的煤漿流即為細(xì)粒尾煤產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述捕收劑為柴油； 所述起泡劑為雜醇油。
【文檔編號(hào)】B03D1/02GK104148164SQ201410320246
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】朱子涵, 李強(qiáng), 孫洋洲, 常樂 申請(qǐng)人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院