一種利用二氧化碳進行煤炭洗選的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用二氧化碳進行煤炭洗選的方法。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)的步驟進行煤炭洗選：1)采用二氧化碳作為重介質進行流化床干法分選平均粒徑為0.5mm～80mm的粗顆粒原料煤，即得到粗粒精煤產品和粗粒尾煤產品；2)采用二氧化碳泡沫浮選平均粒徑小于0.5mm的細顆粒原料煤，即得到細粒精煤產品和細粒尾煤產品。本發明方法使二氧化碳得到大規模資源化利用，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流化床干法分選技術不需要利用水資源，適用于處在干旱、缺水、嚴寒地區的洗煤廠。
【專利說明】一種利用二氧化碳進行煤炭洗選的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用二氧化碳進行煤炭洗選的方法，屬于煤炭資源利用【技術領域】。

【背景技術】
[0002]CO2作為溫室氣體，在大氣中的大量排放，會導致全球氣候變暖，成為目前影響人類生存環境的重要問題之一。控制及減少CO2的排放已經成為全球面臨的巨大挑戰。CCS(二氧化碳捕集與封存)技術被認為是未來規模化減少CO2排放的有效技術手段，但是其存在高能耗和高成本的技術硬傷，目前大范圍推廣與應用CCS技術仍然存在較大的困難。而ccus(二氧化碳捕集、利用與封存)技術可以將二氧化碳資源化利用，能產生經濟效益，更具有現實操作性。
[0003]煤炭洗選是利用煤炭與其他礦物間的不同物理、物理-化學性質，除去原煤中的雜質，把它分成不同質量、規格的產品，以滿足不同用戶的要求。煤炭洗選的意義主要體現在幾個方面:(I)去除或降低原煤中的雜質，降低灰分和硫分，進而減少煤燃燒對大氣的污染。(2)把煤炭分成不同質量、規格的產品，分級利用以提高其利用效率。(3)排除煤炭中絕大部分矸石，減少無效運輸，同時為綜合利用煤矸石創造條件。
[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選煤技術進行分選，粒徑小于0.5mm的原煤主要通過浮游選煤技術進行分選。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，逐漸被重介質選煤所代替。重介質選煤技術主要利用一定密度的重介質懸浮液作為分選介質，在重力場或離心力場中實現煤炭分選。其中，選擇利用氣固懸浮體(氣體:空氣，固體:磁鐵礦)作為分選介質的重介質選煤技術，又稱空氣重介質流化床干法選煤技術，由于不使用水資源，在干旱缺水嚴寒地區，展現出了極大的應用優勢。但是，對比利用水和磁鐵礦組成的液固懸浮體作為分選介質，空氣重介質干法選煤技術由于其分選介質密度相對較低，其分選效率還是相對較低。
[0006]目前，浮游選煤技術在多種細粒煤(粒徑小于0.5mm)分選技術中，其分選效果最好。隨著選煤廠原料煤中粉煤量越來越多，浮游選煤技術的應用越來越重要。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，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。


【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種利用二氧化碳進行煤炭洗選的方法，本發明同時為化石能源燃燒或化學轉化過程中排放的二氧化碳提供了資源化利用方法。
[0008]本發明所提供的一種利用二氧化碳進行煤炭洗選的方法，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)的步驟進行煤炭洗選:
[0010]I)采用二氧化碳作為重介質進行流化床干法分選平均粒徑為0.5mm?80mm的粗顆粒原料煤，即得到粗粒精煤產品和粗粒尾煤產品；
[0011]2)采用二氧化碳泡沫浮選平均粒徑小于0.5mm的細顆粒原料煤，即得到細粒精煤產品和細粒尾煤產品。
[0012]上述的方法中，步驟I)中，所述重介質進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加入至重介質流化床干法分選裝置中，二氧化碳氣體從所述重介質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流化床干法分選裝置，所述二氧化碳氣體和所述加重質形成的重介質流化床對所述粗顆粒原料煤進行分選，位于上層的浮物即為粗粒精煤產品，位于下層的沉物即為粗粒尾煤產品。
[0014]上述的方法中，所述加重質可為鐵礦粉，所述鐵礦粉的平均粒徑可為0.005mm?
0.044mm。
[0015]上述的方法中，所述重介質進行流化床干法分選還包括對從所述重介質流化床干法分選裝置上部排出的二氧化碳氣體進行回收再利用的步驟。
[0016]所述重介質進行流化床干法分選中，二氧化碳氣體的注入量和流化氣速由加重質的性質和煤炭分選的要求決定，通常要求加重質能夠均勻流化為基準。
[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]將所述細顆粒原料煤與水加入攪拌槽中，進行礦漿調制得到礦漿；將捕收劑加入至所述礦漿中，并輸送至浮選槽中，繼續加入起泡劑；然后從所述浮選槽的底部通入二氧化碳氣體，形成固/液/氣三相混合的礦漿，進而對所述細顆粒原料煤進行泡沫浮選；則有煤粒附著的氣泡升浮至所述礦漿液面形成泡沫層，被刮板刮出得到細粒精煤產品；留在所述礦漿中的煤漿流即為細粒尾煤產品。
[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，為發酵法生產酒精的副產品，具體為C6-C9高級脂肪醇混合物，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，部分二氧化碳氣體溶于水，形成碳酸溶液，可作為煤漿PH值調整劑。煤表面易被氧化其表面親水性增強，不利于浮選，利用pH調整劑可改變煤漿中氧化煤表面電性，增強其表面疏水性，有利于提高煤炭浮選效率。最佳的煤泥漿PH值可通過調節二氧化碳氣體分壓來實現。
[0022]本發明方法具有如下有益效果:
[0023]1、二氧化碳得到大規模資源化利用。
[0024]2、可提聞煤炭洗選效率,提聞精煤回收率。
[0025]3、二氧化碳重介質流化床干法分選技術不需要利用水資源，適用于處在干旱、缺水、嚴寒地區的洗煤廠。
[0026]4、二氧化碳重介質流化床干法分選技術較空氣重介質流化床干法分選技術存在優勢，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-固重介質流化床干法分選；②入選原煤經過二氧化碳接觸后，其表面氧化被阻止，原煤表面的憎水性會增強，親水性會減弱，有利于提高其進入下一級泡沫浮選工藝中細煤泥的分選效率(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是利用二氧化碳氣體作為氣泡，與起泡劑、抑制劑、捕收齊U、調節劑等對煤泥漿進行泡沫浮選。相對于利用空氣為介質的泡沫浮選技術存在優勢，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增強，親水性會減弱，可提高精煤回收率二氧化碳氣體溶于水形成碳酸溶液，可作為PH調節劑，調整原煤(特別是原煤中的氧化煤)表面電性，提高精煤回收率。③二氧化碳氣體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為本發明利用二氧化碳進行煤炭洗選方法的工藝流程圖。
[0029]I入場原料煤、2破碎機、3小于80mm的顆粒原料煤、4篩分機、5粗粒原料煤(粒度80?0.5mm)、6細粒原料煤(粒度小于0.5mm)、7加重質、8入料口、9重介質流化床干法分選裝置、10 二氧化碳氣體、11氣體分布器、12精煤出料口、13粗粒精煤產品(粒度80?0.5mm)、14尾煤出料口、15粗粒尾煤產品(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進氣口、23細粒精煤產品(粒度小于0.5mm)、24細粒尾煤產品(粒度小于0.5mm)。

【具體實施方式】
[0030]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0031]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0032]實施例1、利用二氧化碳作為重介質進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破粹，將入場原料煤統一轉變為平均粒徑小于80mm的顆粒原料煤；將破碎處理后的顆粒原料煤通過篩分機進行篩分處理，粒度為0.5mm?80mm的粗顆粒原料煤作為二氧化碳重介質流化床干法分選工藝備選原料煤。
[0036](2) 二氧化碳重介質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(鐵礦粉，粒徑范圍為
0.074?0.3mm)由上部入料口送入重介質流化床干法分選裝置中，將二氧化碳氣體通過裝置底部的氣體分布器注入到重介質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的性質和煤炭分選的要求決定，通常要求加重質能夠均勻流化為基準。二氧化碳氣體和加重質形成重介質流化床對粗顆粒原料煤進行分選，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出，得到粗粒精煤產品(灰分為8% )，下部沉物經尾煤出料口導出，得粗粒尾煤產品(灰分為70% )，由此實現了二氧化碳重介質流化床煤炭分選。
[0038](3) 二氧化碳氣體的回收利用
[0039]二氧化碳尾氣從重介質分選機出氣口排出，經過除塵裝置凈化處理，再回注入分選機底部氣體分布器，進行二氧化碳氣體的回收再利用。
[0040]實施例2、利用二氧化碳作為氣體介質，同時與水和浮選藥劑形成泡沫浮選平均粒徑小于0.5mm的細粒煤
[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破粹，將入場原料煤統一轉變為小于80_的顆粒原料煤；將破碎處理后的顆粒原料煤通過篩分機進行篩分處理，粒度為小于0.5mm的細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，經過篩分機篩分處理后得到的粒度為小于0.5mm的細粒尾煤，也可作為二氧化碳泡沫浮選工藝備選原料煤。
[0044](2)礦漿的調制
[0045]將篩分處理的0.5mm以下的細粒煤、水、捕收劑(柴油)同時送入攪拌槽中進行礦漿調制，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)，同時將二氧化碳氣體從底部進氣口按0.25m3/ (m2.min)通入浮選槽中，形成固液氣三項混合的礦漿。二氧化碳氣體通過礦漿的湍流運動粉碎，并與礦粒相接觸，表面疏水性強的煤粒附著到氣泡表面，表面親水性強的矸石礦物不和氣泡發生黏附。有煤粒附著的氣泡升浮至礦液面形成泡沫層，被刮板刮出形成細粒精煤產品(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粒尾煤產品(灰分為60%以上)。
[0048](4) 二氧化碳氣體的回收利用
[0049]浮選泡沫破粹后，二氧化碳氣體從浮選槽上方出氣口排除并進行回收，再將其從底部進氣口回注入浮選槽，進行二氧化碳泡沫浮選再利用。
【權利要求】
1.一種利用二氧化碳進行煤炭洗選的方法，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)的步驟進行煤炭洗選: 1)采用二氧化碳作為重介質進行流化床干法分選平均粒徑為0.5mm?80_的粗顆粒原料煤，即得到粗粒精煤產品和粗粒尾煤產品； 2)采用二氧化碳泡沫浮選平均粒徑小于0.5mm的細顆粒原料煤，即得到細粒精煤產品和細粒尾煤產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟I)中，所述重介質進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加入至重介質流化床干法分選裝置中，二氧化碳氣體從所述重介質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流化床干法分選裝置，所述二氧化碳氣體和所述加重質形成的重介質流化床對所述粗顆粒原料煤進行分選，位于上層的浮物即為粗粒精煤產品，位于下層的沉物即為粗粒尾煤產品。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于:所述加重質為鐵礦粉，所述鐵礦粉的平均粒徑可為0.005mm?0.044mm。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于:所述重介質進行流化床干法分選還包括對從所述重介質流化床干法分選裝置上部排出的二氧化碳氣體進行回收再利用的步驟。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，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: 將所述細顆粒原料煤與水加入攪拌槽中，進行礦漿調制得到礦漿；將捕收劑加入至所述礦漿中，并輸送至浮選槽中，繼續加入起泡劑；然后從所述浮選槽的底部通入二氧化碳氣體，形成固/液/氣三相混合的礦漿，進而對所述細顆粒原料煤進行泡沫浮選；則有煤粒附著的氣泡升浮至所述礦漿液面形成泡沫層，被刮板刮出得到細粒精煤產品；留在所述礦漿中的煤漿流即為細粒尾煤產品。
6.根據權利要求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】B03D1/02GK104148164SQ201410320246
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】朱子涵, 李強, 孫洋洲, 常樂 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院