專利名稱：用于由高灰分煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由高灰分煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及 用于實施由高灰分煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤和煤產(chǎn)品在滿足我們社會的能源需求方面繼續(xù)扮演日益重要的角色。然而，通 常已知大多數(shù)原煤與礦物質(zhì)有關(guān)，這使得它不適于有效利用，例如碳化、氣化、燃燒或液化。 因此，原煤的脫礦質(zhì)在需要具有低灰分含量的煤的冶金工業(yè)、熱力發(fā)電站及其它工業(yè)中具 有極大的應(yīng)用。因此，已經(jīng)探索了物理洗煤(選礦)方法以及化學(xué)洗煤(選礦)方法。一 般來說，物理洗煤方法包括磨碎煤以除去雜質(zhì)，其中煤的細(xì)度通常決定著釋放雜質(zhì)的程度。 盡管制備煤的成本隨著所處理細(xì)粉的量呈指數(shù)增加，然而，在此仍存在尺寸縮減的最佳經(jīng) 濟(jì)效果。盡管研磨煤到極細(xì)尺寸的步驟在除去所有雜質(zhì)方面未必有效。根據(jù)實現(xiàn)煤與雜質(zhì) 分離的物理性質(zhì)，通常將物理洗煤方法分成四類例如重力洗煤、浮選洗煤、磁力洗煤和電 氣洗煤。與物理洗煤技術(shù)相比，化學(xué)洗煤技術(shù)處于發(fā)展的非常初期階段。就涉及印度的情 況來說，大多數(shù)存在于印度的煤為堆積來源并具有從5%到大于50%變化的高礦物質(zhì)含量 的低等級。此外，礦物質(zhì)良好分散在煤基料內(nèi)部且有時牢固結(jié)合。此外，由于印度煤的可洗 滌特性不良，所以難以通過基于比重差異例如重介質(zhì)和致密介質(zhì)等的常規(guī)物理洗煤技術(shù)從 煤中除去礦物質(zhì)。因此，例如重介質(zhì)和泡沫浮選的物理選礦方法在煤選礦以生產(chǎn)用于冶金 焦炭制備和電力生產(chǎn)的低灰分煤方面的應(yīng)用中用途有限。煤的化學(xué)浸濾是生產(chǎn)特凈煤的相當(dāng)熟悉的技術(shù)，其中基于原料煤的礦物組成清潔 煤的灰分含量低到約1.0%。該特凈煤的潛在用途是用作燃料和非燃料兩者。現(xiàn)有技術(shù)方法披露了德國煤加工裝置在高溫和高壓下用氫氧化鈉水溶液處理 煤且此后用鹽酸水溶液提取煤。所述方法降低了煤的硫含量和灰分含量。(Crawford， BIOS 總結(jié)報告第 522 號，第 30 項，1946 年 2 月 19 日，British Intelligence Objectives Sub-committee, London(A. T. I. -118668, Central Documents Officeffright-Patterson Airforce, Dayton, Ohio)。隨后，美國礦業(yè)局評估了用于處理煤的類似方法，其包括在有 和沒有采用鹽酸水溶液的最后階段提取的情況下在225°C下用氫氧化鈉水溶液浸濾。在 1972年由Reggel等所做的報告中，得出結(jié)論說氫氧化鈉處理和鹽酸提取的順序除去最初 存在于煤中的大部分礦物質(zhì)。Am. Chem. Soc. Div. of FuelChem. Preprints, 17 (1) 44-48 Battelle Memorial Institute (巴特爾紀(jì)念學(xué)會)開發(fā)了類似方法，它描述在1977年 Stambaugh等的美國專利第4，055，400號中。根據(jù)所述公開內(nèi)容，將煤的含水堿性漿料在 高溫和高壓下加熱以浸濾出硫和礦物質(zhì)。巴特爾方法可任選包括用酸水溶液進(jìn)行最后階 段提取以降低最終灰分含量。(Stambaugh等，Hydrocarbon Processing(烴加工)，54 (7) 115-116(1975))。另一已知方法在 Iowa State University, Ames, Iowa 已得到廣泛發(fā) 展?！癆mes”方法使用在碳酸鈉的含水漿料中的氧化脫硫反應(yīng)。典型條件是在約4大氣 壓的氧氣分壓和120-140°C的溫度下用0. 2M Na2C03進(jìn)行1_2小時。該開發(fā)在1981年由
4T. D. ffheelock 博士詳細(xì)綜述。(Chem. Eng. Commun.，12 ； 137-159)。在一個代表性試驗中， 使用120-140°C的溫度，煤的總硫含量降低了 70%且發(fā)熱性(pyretic)硫含量降低了 78%。 (ffheelock(1981)。日本專利公布466/1942描述了從煤或焦炭中除脫灰的方法。日本專利公布 23711/1971公開了從煤中除去硫和灰分的方法。日本專利公布133487/1980描述了煤的脫 灰方法。上述日本公布中第一個和第二個的方法在施加壓力和熱的情況下使用酸或堿以溶 解金屬組分從而除脫灰。當(dāng)在溫和條件下實踐時，這些方法幾乎不能實現(xiàn)任何灰分去除作 用且因此不適合作為脫灰方法。第三個日本公布中公開的方法(酸或堿處理后進(jìn)行氧化) 與第一種方法和第二種方法類似且使得難以溶解的FeS2組分首先氧化并因此溶解。另一 現(xiàn)有技術(shù)提出使用氫氟酸或氟化氫氣體處理煤，因為Si02不易溶于酸或堿中，以便以氣態(tài) SiF4的形式分離Si從而實現(xiàn)脫灰作用。然而，使用具有高毒性和腐蝕性的氫氟酸或氟化氫 氣體涉及到許多困難。因此，盡管煤的脫灰毫無疑問地是有效使用煤的一項非常重要的技 術(shù)，但仍然有待開發(fā)用于從煤中除灰的實際有效并可用的方法?，F(xiàn)有技術(shù)還描述了多種化學(xué)煤選礦方法，例如，美國專利第4，424，062號公開了 通過將含灰分煤浸入含鹽酸或檸檬酸以及酸性氟化銨的水溶液中進(jìn)行的化學(xué)除去灰分煤 的方法。美國專利第3，993，455號公開了通過用堿水溶液例如氫氧化鈉處理煤，接著用強(qiáng) 酸酸化來從煤中除去礦物質(zhì)的方法。類似地，美國專利第4，55，400號公開了通過混合煤與 堿性水溶液例如碳酸銨來從煤中提取硫和灰分的方法。美國專利第4，071，328號公開了通過首先使煤氫化且隨后使氫化了的煤與無機(jī) 酸水溶液接觸來從煤中除去硫的方法。美國專利第4，127，390號公開了通過用氯化鈉水溶 液處理降低煤的硫含量的方法。美國專利第4，134，737號公開了生產(chǎn)經(jīng)過精選的煤的方 法，其中將煤在苛性堿中消化，隨后在無機(jī)酸中處理且隨后在硝酸中處理。美國專利第4，083，940號公開了通過使煤與含硝酸和氫氟酸的浸濾水溶液接觸 來清潔煤的方法。美國專利第4，169，710號公開了通過使煤與鹵化氫例如HF(含水和/或 不含水)接觸來粉碎并清潔具有硫和灰分的煤。美國專利第4，408，999號公開通過在強(qiáng)無機(jī)酸例如氫氟酸存在下使煤經(jīng)受電磁 輻射來精選煤。美國專利第4，305，726號公開了從煤中除脫灰和硫的化學(xué)方法，所述方法 包括在硫酸鐵和硫酸亞鐵存在下用鹽酸和次氯酸處理煤。美國專利第4，328，002號公開了 處理煤以除脫灰和硫的方法，該方法包括在氧化劑例如H202或HF的水溶液存在下預(yù)先處理 煤顆粒，洗滌如此處理過的煤，用其它氧化劑處理洗滌過的煤且隨后用例如銨鹽鈍化該煤 且隨后用堿金屬氫氧化物中和。美國專利第4，516，980號公開了使用碳酸鈉或碳酸氫鈉作為試劑通過二階段堿 性處理來生產(chǎn)低灰分低硫煤的方法。隨后用無機(jī)酸水溶液提取堿處理過的煤；且美國專利 第3，998，604號公開了煤脫礦物質(zhì)的方法，其中將底煤用酸水溶液例如HC1、H2S04或H2C03 處理且隨后在選自C12S02或C02的氣體存在下使其進(jìn)行泡沫浮選。上文所述的所有現(xiàn)有技術(shù)大多引起高成本以及高能量消耗。此外，現(xiàn)有技術(shù)一般 處理含有適度高灰分含量煤的煤，而不是象含有高達(dá)50%的高礦物質(zhì)的印度煤。發(fā)明目的因此，本發(fā)明的一個目的在于提出由原煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法，其消除了現(xiàn)有技術(shù)的缺點。本發(fā)明的另一目的在于提出由原煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法，其為經(jīng) 濟(jì)的且在商業(yè)上可行的。本發(fā)明的另一目的在于提出由原煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法，其消耗 較少的能量。本發(fā)明的又一目的在于提出由原煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法，其為生 態(tài)友好的。本發(fā)明的再一目的在于提出用于實施由原煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方 法的系統(tǒng)。發(fā)明_既述根據(jù)本發(fā)明，高灰分印度煤的灰分含量在所生產(chǎn)的清潔煤中可降低達(dá)到約 4. 0-5. 0%。在本發(fā)明中，提供改進(jìn)的方法和系統(tǒng)來在不同操作條件下經(jīng)由一系列堿處理和 酸處理步驟處理高灰分印度煤以生產(chǎn)低灰分煤。本發(fā)明的方法通過設(shè)想以分批生產(chǎn)工藝操 作的系統(tǒng)來實施。根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)造，每一批次能夠加工500kg原煤。在用于從煤中除脫灰的 化學(xué)浸濾方法的情況下，使構(gòu)成煤的灰分含量的無機(jī)物質(zhì)與化學(xué)試劑反應(yīng)并從煤中分離除 去。對于化學(xué)選礦方法，使用多種化學(xué)品。這些化學(xué)品中的一些一般具有與其它成分相比 有差別地溶解某些無機(jī)成分的趨勢，且所使用的實際化學(xué)品可取決于進(jìn)料到工藝中的含碳 材料的無機(jī)物含量。使用溶劑進(jìn)行浸濾或固體提取以溶解煤中的礦物質(zhì)。使礦物質(zhì)中存在的酸性 組分和/或堿性組分與所述溶劑反應(yīng)，使其溶解且隨后除去。根據(jù)本發(fā)明，將煤粉碎 到-30/-72BS篩目大小以生產(chǎn)細(xì)清潔煤或者細(xì)清潔煤由浮選回路煤獲得，且此后除去形成 灰分的礦物質(zhì)。除去步驟包括在多種操作條件下的一系列堿處理和酸處理步驟。所述步驟 包括在高溫下在大氣壓力和高壓下在堿性水溶液中處理原料煤，接著使其在大氣溫度和壓 力下與酸性水溶液反應(yīng)/用酸性水溶液提取。本發(fā)明的方法以75-85%產(chǎn)率由高灰分印度 煤生產(chǎn)低灰分(約4. 0-5.0%灰分)清潔煤。本發(fā)明是有利于構(gòu)成用于多種應(yīng)用的商業(yè)上 可行的化學(xué)浸濾方法的一個步驟。因此，提供由高灰分煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法，所述方法包括以下 步驟將原煤進(jìn)料到連續(xù)球磨機(jī)中，經(jīng)由初步粉碎機(jī)進(jìn)行尺寸縮減，篩選從所述球磨機(jī)輸出 的粉碎煤；將粉碎并篩選的煤(細(xì)粉煤)轉(zhuǎn)移到具有用于重量監(jiān)測所述細(xì)粉煤的稱重傳感 器的煤倉中，所述煤倉包含用于使流入物平穩(wěn)化的振動裝置和用于易于從所述煤倉流出的 旋轉(zhuǎn)進(jìn)料器裝置；在具有攪拌設(shè)備且提供有經(jīng)由控制閥控制的工藝用水的第一槽中由分批 從所述煤倉接收的細(xì)粉制備煤漿，所述槽還供應(yīng)有壓縮空氣，將所制備的煤漿從所述槽排 放到第一反應(yīng)器中，所述第一反應(yīng)器維持在85-90°C之間的溫度下；在第二槽中用NaOH和 水制備具有預(yù)定濃度的堿溶液；和將所制備的堿溶液排放到所述第一反應(yīng)器中；通過改變 第一反應(yīng)器內(nèi)攪拌器的速度在第一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行煤與堿水溶液之間的浸濾反應(yīng)2-5小時 的時間；將來自第一反應(yīng)器的反應(yīng)混合物直接或經(jīng)由用于過濾并洗滌以生成包含濾液的濾 餅的第一轉(zhuǎn)鼓過濾器轉(zhuǎn)移到第二反應(yīng)器中，將所述濾液轉(zhuǎn)移到獨立儲槽中，將所述濾餅通 過使用噴淋水連續(xù)洗滌并轉(zhuǎn)移回到煤漿制備槽；通過在第二槽中經(jīng)由具有控制閥和流量 傳感器的進(jìn)料管線供應(yīng)濃酸和工藝用水而在其中制備稀酸溶液，所述第二槽提供有至少一
6個料位傳感器和至少一個攪拌器，將所制備的酸溶液輸送到第二反應(yīng)器，所述第二反應(yīng)器 具有攪拌器；在具有至少一個具有稱重傳感器、控制閥和流量傳感器的用于輸送堿、回收的 堿的第一進(jìn)料管線的第三槽中制備稀堿溶液，具有料位傳感器的所述槽包含攪拌器和至少 一個用于供應(yīng)工藝用水的第二進(jìn)料管線，將生成的包含回收的堿的堿溶液輸送到第二反應(yīng) 器；在第四槽中制備消石灰以將所述消石灰與回收的堿以及新鮮堿加在一起；將由所述濾 餅制備的煤漿進(jìn)料到第二反應(yīng)器中以在室溫下用酸洗滌堿處理過的煤，并轉(zhuǎn)移到第二過濾 單元以進(jìn)行過濾；將過濾后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到第三反應(yīng)器中；在第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器和第 三反應(yīng)器中進(jìn)行不同浸濾反應(yīng)順序；在完成所述反應(yīng)之后將處理過的漿料從第三反應(yīng)器轉(zhuǎn) 移到第二過濾單元中；將最終處理過的煤濾餅轉(zhuǎn)移到第五槽中以進(jìn)行干燥，取干燥了的濾 餅進(jìn)行物理、化學(xué)、流變學(xué)、巖相學(xué)分析；和用石灰中和從第二過濾單元排放的濾液，將所述 濾液的其余部分轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器中以獲得必要濃度的NaOH。附圖簡述

圖1展示在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中的本發(fā)明化學(xué)浸濾方法的流程圖。圖2展示實施根據(jù)本發(fā)明的煤化學(xué)浸濾方法的系統(tǒng)的方塊流程圖。圖3展示適于實施根據(jù)本發(fā)明的煤化學(xué)浸濾方法的系統(tǒng)的布置圖。本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳述加工單元實施本發(fā)明的方法的系統(tǒng)示于圖1中。所述系統(tǒng)分為5個區(qū)，每一區(qū)用于促進(jìn)現(xiàn) 有系統(tǒng)的升級的多種需求的特定目的。展示所述5個區(qū)的方塊流程圖繪于圖2中。所述系 統(tǒng)的推薦布置示于圖3中。如圖2中所示，區(qū)1由帶屋頂?shù)呢浥镄问降脑蟽Υ鎱^(qū)域(1)和用于化學(xué)品儲存 的屋子(2)組成，其中原料儲存區(qū)域(1)包括儲存原煤的區(qū)域、儲存成品的區(qū)域。將從礦場接收的原煤儲存在帶屋頂?shù)呢浥?1)的第一部分中。設(shè)置可用以儲存煤 的儲存設(shè)施。將最終產(chǎn)物儲存于帶屋頂?shù)呢浥?1)的第二部分中。在所述帶屋頂?shù)呢浥飪?nèi)設(shè)置可用以儲存化學(xué)品的獨立屋子(2)。在化學(xué)品中，將酸 儲存在罐或桶中，且將堿按以袋供應(yīng)的原樣儲存在臺架中。提供石灰窯(9)以由石灰石生成新鮮石灰粉。將原料形式的石灰石保存在空曠區(qū) 域。將來自窯(9)的新鮮石灰儲存在有蓋容器中?；蛘?，也可以配置并使用形成外部來源 的新鮮石灰。圖2還展示區(qū)2，其由兩個主要單元組成，也就是-煤制備單元(3);和-原料制備單元(4)該兩個單元(3、4)的進(jìn)一步描述提供于下文中a)煤制備單元⑶煤制備單元(3)由運煤車、將煤磨碎到約72篩目(0. 025mm)的球磨機(jī)(19)、用于 分離出約72篩目的粉末的多個篩子和數(shù)個粉末儲存煤倉組成。將來自該儲存區(qū)域的尺寸為0_25mm的原煤提供到許多地面料倉中并借助于升降 設(shè)備(例如多個斗式提升機(jī))提升到至少15m的高度且進(jìn)料到連續(xù)球磨機(jī)(19)中。如果 輸入物尺寸大于25mm，則提供初步粉碎機(jī)以將尺寸縮減到0-25mm。所述初步粉碎機(jī)(在提供時)安置在地平面上。球磨機(jī)(19)將煤粉碎到約72篩目且使用篩子篩選來自球磨機(jī)(19)的輸出物以 分離出約72篩目的材料。將該尺寸以下的材料儲存到儲煤倉中，而使該尺寸以上的材料再 循環(huán)回到球磨機(jī)(19)中。煤制備單元(3)的總生產(chǎn)能力是可變的，但是可選擇其在5-10噸/小時范圍內(nèi)。 將細(xì)粉煤儲存在煤倉中。所述煤倉提供有稱重傳感器以在裝填以及排料期間連續(xù)監(jiān)測粉末 重量。所述煤倉提供有已知振動裝備以在排料期間促進(jìn)細(xì)粉材料從煤倉中平穩(wěn)流動。來自 所述煤倉的細(xì)粉末經(jīng)由旋轉(zhuǎn)進(jìn)料器裝置排出。如果煤的水含量(也就是固有水份或外部水份)高(即>5%)，則提供旋轉(zhuǎn)干燥 器以在篩選所述煤之前將其干燥。該干燥器降低了篩子和煤倉由于煤的高水含量而粘著和 堵塞的可能性。煤制備單元(3) —般可一天操作一次，如果需要每天生成2噸材料，則其至少要滿 足每批500kg的操作。b)原料制備單元(4)原料制備單元⑷由以下子單元(submits)組成-具有至少2m3容量的煤漿制備子單元(5)、-具有至少2m3容量的酸制備子單元(6)、-具有至少3m3容量的堿制備子單元(7)、和-具有至少2m3容量的消石灰制備子單元(8)。原料制備單元⑷的所有子單元(5、6、7、8)構(gòu)成裝備有具有相應(yīng)容量的攪拌和攪 動設(shè)備的單壁圓形槽。雖然用于煤漿制備的子單元(5)能夠經(jīng)受住煤粉的磨蝕且其它單元 能夠經(jīng)受住酸的磨蝕(6)和堿的磨蝕(7)。但是將石灰單元(8)構(gòu)造為耐酸、耐堿并耐腐蝕 的。選擇所有相關(guān)管線、進(jìn)料泵、輸送泵、閥門(閘閥和控制閥兩種)為耐酸、耐堿并耐腐蝕 的。煤漿的原料制備槽(5)、堿的原料制備槽(7)和消石灰的原料制備槽⑶具有用于 供細(xì)粉末進(jìn)料用的合適入口，包括用于流量控制的閘閥。酸制備槽(6)具有用于將濃酸進(jìn) 料到所述槽的合適入口。每一槽(5、6、7、8)包括稀釋水入口和用于流量控制的控制閥。每 一槽提供有至少一個用于控制目的的料位傳感器。每一槽還提供有可手動操作的采樣點。1)煤漿制備單元(5)可將煤漿制備槽選擇為約2m3容量的圓形槽。所述槽裝備有攪拌機(jī)械以在制備漿 料時攪拌所述材料。所制備的漿料可呈膏團(tuán)或餅或稠漿形式，且因此提供大生產(chǎn)能力的攪 拌器。煤漿制備槽(5)具有用于將煤粉進(jìn)料到所述槽中的入口管道。所述進(jìn)料經(jīng)由閘閥 控制，所述閘閥還充當(dāng)用于密封目的的隔離閥。將工藝用水進(jìn)料到所述槽中且進(jìn)料管線提 供有控制閥。槽(5)還提供有用于控制目的的料位指示器。槽(5)中制備的煤漿可為石灰膏團(tuán)或餅或稠漿且需要從槽(5)中強(qiáng)制排放。提供 壓縮空氣管線(20)以使槽(5)加壓以便于從槽(5)中排出漿料。所述槽的出口提供有閘 閥。所述閥門除控制流量之外還充當(dāng)所述槽的隔離器。將來自煤漿槽(5)的輸出物輸送到反應(yīng)器區(qū)。
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將來自儲煤倉⑴的煤粉以500kg煤粉的批量進(jìn)料到煤漿制備槽(5)中。進(jìn)料可 通過煤粉儲煤倉(1)處的稱重傳感器數(shù)據(jù)以及通過漿槽(5)的料位傳感器二者進(jìn)行控制。 一旦將煤粉投入槽(5)中，則可以受控方式將工藝用水(10)進(jìn)料到槽(5)中以制備具有所 要組成的漿料。水流量經(jīng)由槽(5)上提供的流量控制閥和料位傳感器信號來控制。在加入 所述材料的同時連續(xù)攪拌混合物。一旦制成所述漿料，則開啟出口閘閥并通過使用壓縮空氣(20)轉(zhuǎn)移來自槽(5)的 漿料形式的流出物，這確保了槽(5)的完全排空。2)酸制備子單元(6)用于酸制備的槽(6)提供有原料入口、工藝用水(10)的入口、攪拌器和出口。所 述酸、水的各自進(jìn)料管線和出口可提供有用以調(diào)節(jié)進(jìn)料口的控制閥且管線也可提供有流量 傳感器。槽(6)提供有料位傳感器。槽(6)的酸入口和出口各自提供有用以使材料進(jìn)料和 抽出的泵。選擇所述槽、閥門、泵、流量傳感器和料位傳感器為耐酸的。將來自儲存區(qū)域(2) 中的儲槽的濃酸以制備具有各種稀釋度的稀酸所需的量泵送到酸制備槽(6)中。使用工藝 用水(10)來制備必要的稀酸。在制備所述稀酸的同時攪拌槽(6)中的內(nèi)容物。最終稀酸隨后借助于泵泵送到第二反應(yīng)器中且流量經(jīng)由出口管線中的控制閥來 控制。3)堿制備子單元(7)用于堿制備的槽(7)提供有原料堿料斗、多個工藝用水(10)入口管道(包括回收 的堿(21))和堿溶液出口。所述料斗還提供有用于測量進(jìn)入系統(tǒng)的堿量的稱重傳感器以使 得可在槽(7)內(nèi)維持必要的堿濃度。包含出口的每一供水(10)用的進(jìn)料管線可提供有用以 調(diào)節(jié)進(jìn)料口的控制閥。所述管線可提供有流量傳感器。槽(7)提供有料位傳感器。槽(7) 出口提供有用以進(jìn)料并抽出所述材料的泵。所述槽、閥門、泵、流量傳感器和料位傳感器全為耐堿的。將來自儲存區(qū)域(2)的 濃堿以制備具有各種稀釋度的稀堿所需的量經(jīng)所述料斗裝到堿制備槽(7)中。使用工藝用 水(10)來制備稀堿。在制備所述稀堿的同時用攪拌器攪拌槽(7)中的內(nèi)容物。最終稀堿隨后借助于泵泵送到第二反應(yīng)器中且流量經(jīng)由出口管線中的控制閥控 制。除新鮮堿之外，還可將回收的堿加到第二反應(yīng)器中。4)消石灰制備子單元(8)用于消石灰制備的槽(8)提供有原料料斗、工藝用水入口、攪拌器和出口。所述料 斗提供有用于測量進(jìn)入系統(tǒng)的石灰量的稱重傳感器以使得可在槽(8)內(nèi)維持必要的石灰 濃度。每一供水(10)用的進(jìn)料管線和出口可提供有用以調(diào)節(jié)進(jìn)料口的控制閥。所述管線 可提供有流量傳感器。所述槽提供有料位傳感器。槽(8)出口提供有用以進(jìn)料并抽出所述 材料的泵。選擇所述槽、閥門、泵、流量傳感器和料位傳感器為耐腐蝕的。將來自儲存區(qū)域(2)的石灰以制備具有各種稀釋度的石灰所需的量經(jīng)所述料斗 裝到消石灰制備槽(8)中。使用工藝用水(10)來制備必要的消石灰。在制備所述石灰的 同時攪拌槽(8)中的內(nèi)容物。隨后將最終消石灰加到回收的堿中以沉淀出硅酸鈣。在濃縮器內(nèi)制備沉淀物且使再生的堿再循環(huán)回去并與新鮮堿(7) —起裝入第三反應(yīng)器中。在本發(fā)明的系統(tǒng)中化學(xué)浸濾礦物所遵循的方法化學(xué)浸濾方法的描述煤樣制備原料可為經(jīng)由泡沫浮選工藝在洗煤車間中生成的細(xì)清潔煤或中間產(chǎn)物。如果尺寸 需求為約30BS篩目，則可直接取泡沫浮選處理后獲得的原料樣品或可將所述原料樣品粉 碎到約72BS篩目大小(0-025mm)以改進(jìn)工藝的動力學(xué)。在加工之前分析所述煤樣的灰分 含量。煤中一般見到的主要礦物為硅酸鹽或頁巖、石英和/或砂巖、硫鐵礦和碳酸鹽，例如 菱鐵礦和鐵白云石。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使在373K下，使用稀到中等濃度的NaOH溶液，也可使高 嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶鈉衍生物，即Na20. A1203. 1. 8Si02。該鈉-鋁-硅酸鹽衍生物的溶解度在堿 溶液中不是非常高，但它頗溶于稀堿，接著用無機(jī)酸洗滌?；瘜W(xué)品市售的氫氧化鈉(NaOH)球粒以及鹽酸(HC1)將用于本方法中。制備濃度為 10-50%的稀NaOH水溶液和10-20%的HC1并將它們用于如下所述的化學(xué)浸濾方法中。處理方法從煤儲倉(1)收集原料煤并使用斗式提升機(jī)將它進(jìn)料到料斗中。使所述煤從所述 料斗進(jìn)入球磨機(jī)(9)中，在其中通過歷時足夠的停留時間將它粉碎到所要尺寸范圍。隨后 將粉碎的煤進(jìn)行篩選以獲得約30BS篩目和/或約72BS篩目的大小。使篩子頂部的尺寸過 大的煤再循環(huán)回到球磨機(jī)(19)中。將來自所述篩子的產(chǎn)物儲存在具有約2噸容量的儲料 斗中。將來自所述儲料斗的煤粉進(jìn)料到漿制備槽(5)中。在漿制備槽(5)中，使用攪拌 器將500kg原料煤與1000-3000升水混合。隨后將煤漿泵送到第一反應(yīng)器(11)中。在另 一槽(7)中，制備具有特定濃度的堿溶液(500-2500kg NaOH在2000-4000升水中)，以維持 第一反應(yīng)器(11)內(nèi)10-50%的堿水溶液濃度。將所述煤漿以及所制備的堿溶液進(jìn)料到具有 約7. ONm3容量的第一反應(yīng)器(11)中。第一反應(yīng)器(11)為具有攪拌器的夾套反應(yīng)器，其中 可在大氣壓力下達(dá)到最高達(dá)約100°C的溫度。在所有上述制備槽(5、6、7、8)中，使攪拌器速 度維持在約200rpm下以促進(jìn)適當(dāng)混合。在第一反應(yīng)器(11)中，通過在夾套內(nèi)使用飽和蒸汽將溫度維持在85-90°C下?；?于降低煤中礦物質(zhì)百分?jǐn)?shù)的需求且為了實現(xiàn)一系列反應(yīng)器中的最佳浸濾順序，用NaOH水 溶液進(jìn)行的煤的浸濾反應(yīng)在第一反應(yīng)器(11)內(nèi)進(jìn)行幾乎2-5小時的時間。所述反應(yīng)器內(nèi) 的攪拌器速度可使用自耦調(diào)壓變壓器改變以便均勻混合煤漿與NaOH溶液。冷凝器安裝在 第一反應(yīng)器(11)頂部以便連續(xù)回流。在第一反應(yīng)器(11)中的反應(yīng)完成之后，可將反應(yīng)混 合物直接或經(jīng)由用于真空過濾并洗滌的第一轉(zhuǎn)鼓過濾器(13)送到第二反應(yīng)器(12)中。將在第一轉(zhuǎn)鼓過濾器(13)的濾布上形成的濾餅用洗滌水(10)連續(xù)洗滌，以除去 硅酸鹽及其它由于礦物質(zhì)成分與NaOH反應(yīng)而生成的產(chǎn)物。水洗滌通過從第一轉(zhuǎn)鼓過濾 器(13)頂部噴淋水(10)來進(jìn)行。將從第一轉(zhuǎn)鼓過濾器(13)中出來的濾餅送去制備煤漿 (16)。將從第一轉(zhuǎn)鼓過濾器(13)出來的濾液泵送到獨立儲槽中。隨后將由濾餅制備的煤漿(16)泵送到第二反應(yīng)器(12)或酸反應(yīng)器(14)中。通 過使壓縮空氣(20)流通到反應(yīng)器(12、14)中維持第二反應(yīng)器(12)內(nèi)lOkg/cm2的壓力。在
10最高壓力下，通過經(jīng)夾套注入蒸汽(15)可達(dá)到接近180°C的溫度。維持第一反應(yīng)器(12)內(nèi) 150-170°C的溫度。在此，第一反應(yīng)器內(nèi)的攪拌器速度維持在約200rpm下。在第一反應(yīng)器 (12)頂部存在冷凝器/冷卻盤管配置以便連續(xù)回流。在反應(yīng)時間完成之后，將來自第一反 應(yīng)器(12)的產(chǎn)物再次送回到第一過濾單元(13)以進(jìn)行過濾。過濾以類似方式進(jìn)行。也可將使用濾餅制備的漿料進(jìn)料到酸反應(yīng)器(14)中，酸反應(yīng)器(14)為用于在室 溫和大氣壓力下用5-20% HC1處理煤漿的反應(yīng)器。該酸反應(yīng)器(14)用于用酸洗滌/處理堿 處理過的煤以使得大部分溶解的硅酸鹽及其它反應(yīng)產(chǎn)物被洗去。在此，酸反應(yīng)器(14)內(nèi)的 攪拌器速度也維持在約200rpm下。隨后，將酸處理過的煤送到第二過濾單元(18)，在其中 進(jìn)行過濾。如果需要，則隨后可基于所維持的順序?qū)碜缘诙磻?yīng)器(12)或酸反應(yīng)器(14) 的過濾后的產(chǎn)物送到第三反應(yīng)器(17)中，第三反應(yīng)器(17)為類似于反應(yīng)器(14)的酸反應(yīng) 器。存在使用該四個反應(yīng)器維持不同的浸濾順序(即堿_酸-堿_酸以及堿-堿_酸-酸) 的配置。在第三反應(yīng)器(17)中的反應(yīng)完成之后，將漿料(16)送到第二過濾單元(18)(轉(zhuǎn) 鼓過濾器2)中。與使用第一過濾單元(13)進(jìn)行過濾相同的方式來進(jìn)行過濾。將最終處理 后獲得的煤濾餅儲存在第五槽中并在干燥后將其送去進(jìn)行多種物理、化學(xué)、流變學(xué)、巖相學(xué) 及其它特殊分析。將堿濾液和酸濾液送到兩個不同儲槽中。將堿處理之后從過濾器(18)中出來的濾液用石灰中和以沉淀出硅酸鹽及其它不 想要的成分。將含有幾乎純NaOH的剩余濾液送到三效蒸發(fā)器(23)中以獲得必要的NaOH 濃度。將濃NaOH溶液(從所述蒸發(fā)器中出來的)泵送回到可再循環(huán)NaOH的儲槽中，將其 與新鮮堿溶液一起從該儲槽中再次裝到反應(yīng)器中。類似地，將酸處理之后出來的濾液再循 環(huán)回到循環(huán)酸儲槽中。當(dāng)所述酸被雜質(zhì)污染時在特定數(shù)量的測試之后，將廢酸排放到產(chǎn)物 處置段的儲槽中，所述廢酸從該儲槽送到槽車中并在安全地方處置。公共設(shè)施需求對于總的裝置操作估計需要約500kW的峰值功率。不推薦應(yīng)急動力設(shè)施，因為所 述操作為間歇工藝。每天對于蒸汽產(chǎn)生(15)、工藝用水以及洗滌水(10)估計需要約30，000 升的25立方米的水(10)。提供合適容量的儲水槽以便于向多個單元不間斷地供應(yīng)水。選 擇具有不大于lOppm硬度的軟水。如果所用水為硬水，則為其提供合適的軟化裝備。使用蒸汽(15)作為反應(yīng)器的加熱介質(zhì)。估計250°C下和15kg/cm2壓力下約800kg/ hr的過熱蒸汽。使用所述蒸汽將反應(yīng)器中的物質(zhì)加熱到185°C。配置壓縮空氣(20)以將壓力反應(yīng)器加壓在10kg壓力下。壓縮空氣還用來氣動地 啟動控制閥。提供具有5000升容量的壓縮空氣水壓縮空氣的緩沖儲槽以便于向裝置單元不間 斷地供應(yīng)壓縮空氣。提供合適的干燥器配置以向所述控制閥供應(yīng)干燥的壓縮空氣(20)。操作模式根據(jù)本發(fā)明，對于所述浸濾方法可使用三種操作模式。最終可采用所述操作模式 中的任一種且所述方法為實現(xiàn)煤中灰分含量的最大降低而進(jìn)行優(yōu)化。所述三種不同操作模 式的細(xì)節(jié)示于附錄-1中。最終產(chǎn)物單獨收集最終處理并在第二旋轉(zhuǎn)真空過濾器(18)中過濾后獲得的煤餅。預(yù)計所
11述煤餅具有約20%的水含量。使所述煤餅風(fēng)干以減少水份且隨后裝入1噸的特大袋中。隨 后將所述袋儲存在產(chǎn)物儲存區(qū)域以便于進(jìn)一步運輸給使用者。從每一批料中收集煤餅樣品 并針對多種物理、化學(xué)、流變學(xué)、巖相學(xué)及其它特殊分析進(jìn)行分析。
權(quán)利要求
一種由高灰分煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法，所述方法包括以下步驟(a)將原煤進(jìn)料到連續(xù)球磨機(jī)中，經(jīng)由初步粉碎機(jī)進(jìn)行尺寸縮減，(b)篩選從所述球磨機(jī)中輸出的粉碎煤；(c)將粉碎并篩選的煤(細(xì)粉煤)轉(zhuǎn)移到具有用于重量監(jiān)測所述細(xì)粉煤的稱重傳感器的煤倉中，所述煤倉包含用于使流入物平穩(wěn)化的振動裝置和用于易于從所述煤倉流出的旋轉(zhuǎn)進(jìn)料器裝置；(d)在具有攪拌設(shè)備且提供有經(jīng)由控制閥控制的工藝用水的第一槽中由分批從所述煤倉接收的細(xì)粉制備煤漿，所述槽還供應(yīng)有壓縮空氣，將所制備的煤漿從所述槽排放到第一反應(yīng)器中，所述第一反應(yīng)器維持在85-90℃之間的溫度下；(e)在第二槽中用NaOH和水制備具有預(yù)定濃度的堿溶液；和將所制備的堿溶液排放到所述第一反應(yīng)器中；(f)通過改變所述第一反應(yīng)器內(nèi)攪拌器的速度在所述第一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行煤與堿水溶液之間的浸濾反應(yīng)約2-5小時的時間；(g)將來自所述第一反應(yīng)器的反應(yīng)混合物直接或經(jīng)由用于過濾并洗滌以生成包含濾液的濾餅的第一轉(zhuǎn)鼓過濾器轉(zhuǎn)移到第二反應(yīng)器中，將所述濾液轉(zhuǎn)移到獨立儲槽中，將所述濾餅通過使用噴淋水連續(xù)洗滌并轉(zhuǎn)移回到煤漿制備槽；(h)通過在第二槽中經(jīng)由具有控制閥和流量傳感器的進(jìn)料管線供應(yīng)濃酸和工藝用水而在其中制備稀酸溶液，所述第二槽提供有至少一個液位傳感器和至少一個攪拌器，將所制備的酸溶液輸送到第二反應(yīng)器，所述第二反應(yīng)器具有攪拌器；(i)在具有至少一個具有稱重傳感器、控制閥和流量傳感器的用于輸送堿、回收的堿的第一進(jìn)料管線的第三槽中制備稀堿溶液，具有料位傳感器的所述槽包含攪拌器和至少一個用于供應(yīng)工藝用水的第二進(jìn)料管線，將所生成的包含回收的堿的堿溶液輸送到所述第二反應(yīng)器中；(j)在第四槽中制備消石灰以將所述消石灰與回收的堿以及新鮮堿加在一起；(k)將由所述濾餅制備的煤漿進(jìn)料到所述第二反應(yīng)器中以在室溫下用酸洗滌堿處理過的煤，并轉(zhuǎn)移到第二過濾單元以進(jìn)行過濾；(l)將過濾后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到第三反應(yīng)器中；(m)在所述第一反應(yīng)器、所述第二反應(yīng)器和所述第三反應(yīng)器中進(jìn)行不同浸濾反應(yīng)順序；(n)在完成所述反應(yīng)之后將處理過的漿料從所述第三反應(yīng)器轉(zhuǎn)移到第二過濾單元中；(o)將最終處理過的煤濾餅轉(zhuǎn)移到第五槽中以進(jìn)行干燥，取干燥了的濾餅進(jìn)行物理、化學(xué)、流變學(xué)、巖相學(xué)分析；和(p)用石灰中和從所述第二過濾單元排放的濾液，將所述濾液的其余部分轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器中以獲得必要濃度的NaOH。
2.權(quán)利要求1的方法，其中煤制備步驟包括將每批500kg的煤粉碎到約30或約72BS 篩目大小或使用可從浮選回路煤獲得的細(xì)粉煤的步驟。
3.權(quán)利要求1的方法，其中通過混合所制備的煤與工藝用水以膏團(tuán)或餅或稠漿的形式 制備所述煤漿。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述堿為氫氧化鈉(NaOH)。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述酸為鹽酸或硫酸。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述堿濃度為10-50%且所述酸濃度為10-20%。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)器中的處理步驟包括在高溫下在大氣壓力和高壓 下在堿性水溶液中處理原料煤，接著在大氣溫度和壓力下與酸性水溶液反應(yīng)/用酸性水溶 液提取。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)器內(nèi)的攪拌器速度維持在約200rpm。
9.權(quán)利要求1的方法，其中使用硬度不大于IOppm的工藝用水。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一反應(yīng)器中的壓力通過在lOkg/cm2壓力下供應(yīng)的 壓縮空氣產(chǎn)生。
11.權(quán)利要求1的方法，其中在最終處理后獲得的煤濾餅含有20%水份，使其風(fēng)干以減 少所述水份。
12.權(quán)利要求1的方法，其中浸濾之后可以約75-85%的產(chǎn)率將所述煤灰分降低到 4-5%重量。
13.權(quán)利要求1的方法，其中在所述反應(yīng)器中能使用不同的浸濾順序，即堿-酸-酸以 及堿-酸-酸。
14.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中在所述第一反應(yīng)器中使用過熱蒸汽來加熱所 述煤漿。
15.一種由高灰分煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法，其在本文中基本參考附圖 進(jìn)行描述。
全文摘要
本發(fā)明涉及由高灰分煤生產(chǎn)低灰分清潔煤的改進(jìn)的選礦方法，其包括以下步驟在所述煤與堿水溶液之間進(jìn)行浸濾反應(yīng)制備煤漿，洗滌以生成濾餅，將由所述濾餅制備的煤漿進(jìn)料到反應(yīng)器中以在稀酸中洗滌，進(jìn)行不同浸濾反應(yīng)順序，取干燥了的濾餅進(jìn)行物理、化學(xué)、流變學(xué)、巖相學(xué)分析。
文檔編號C10L9/02GK101855326SQ200980100979
公開日2010年10月6日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者D·巴塔查爾吉, P·K·班爾杰, P·S·達(dá)施, S·甘古利, T·穆克爾吉 申請人:塔塔鋼鐵有限公司