[发明专利]矿物燃料选矿方法及随后通过管线运输输送至用户

说明书

技术领域

本发明涉及开采不同种类的发电燃料，并可以用于煤、页岩的开采，还涉及与通过运输基础设施设备与固体燃料用户相连的矿业的其他分支。

背景技术

为不同用户提供煤或其他固体矿物燃料的传统方法是已知的。为此，通过料车升降机(skip hoists)将原矿煤输送到地面储存，并集中在选煤厂(coal-concentrating plant)。然后，将这样得到的高质量固体燃料通过铁路运输从成品储存厂运到用户。

将到达目的地的精煤从车上卸载，堆放在开阔场地，然后输送以直接使用(参见例如Golitsyn M.V.,М.В.,Golitsyn A.M.Everything About Coal.Moscow,Nauka Publishers,1989.–192pp.))。

上述生产工序(string)包括多个储存操作，由于矿用料车升降机操作的循环特性和铁路运输模式，所述储存操作是必要的。

然而，绝大多数用户连续地将固体燃料送入他们的工艺中，而不是周期性的，用户甚至以高速率将固体燃料送入他们的工艺中。例如，现代燃料燃烧电厂的煤炭消耗量以数百吨计，有时是以数千万吨计。因此，为了避免发电中断的危险，尤其是在冬季(电力消耗达到峰值，并且由于雪堤，煤炭运输常常不规律)，露天的燃料库存可能达到成百上千吨，甚至数百万吨。

然而，与石英砂相比，煤炭不是化学惰性材料，并且只要不希望失去其使用性能，就不能在室外储存。

在铁路运输和室外储藏期间，不可避免地发生空气中氧气的煤氧化过程。因此，大量的煤炭经常成为火灾源，更不必说即使不燃烧，在这些煤堆中发生的煤质物质的不可逆的内生氧化过程大幅降低煤的发热量，导致固体燃料需求增加，并以此，发电效率显著降低。

此外，大量煤的堆积本质上意味着形成第二次人造煤矿床。特别是在冬季，当煤失去其流动性并合并成冻结的整块时，从所述“矿床”运送用于燃烧的燃料不比从天然矿床(在天然矿床中，在煤田开发的整个过程中，煤的脆性保持不变)采矿容易，甚至更加麻烦。

在冬季，从火车车厢卸载煤是令人沮丧的问题，特别是当使用湿选方法时。煤合并成冻结的块，与车厢形成单个块。

因此，使用铁路运输固体燃料，特别是要运到大的电厂时，尤其是在冬季，会需要二次采矿：第一次，从天然矿床采矿，然后，从人造的人为形成的“矿床”采矿。

除了煤的使用价值的不可逆的大幅损失之外，从矿山采煤工作面到电厂锅炉过程中，由于严重的粉尘问题，煤的中间储存和铁路运输以及整个工艺过程中的众多操作都会导致显著的可流动材料的机械损失。实际上，仅仅在铁路运输过程中，由风吹损失的煤就达到每车厢2-5吨，这取决于煤的粗度、天气和火车速度。

除了巨大的经济损失之外，考虑到每年世界煤炭生产量以数十亿吨计，进入环境中的煤粉将造成严重的生态问题和紧迫的卫生问题，特别是对于紧邻粉尘形成位置的社区。

从技术本质和产生的效果来看，与本发明最接近的方法是使用含水的磁铁矿悬浮液来选煤，并随后运输到目的地(特别地，参见例如美国专利5169267)。

使用含水的磁铁矿悬浮液作为用于通过管线运输的载体介质可以避免铁路运输，并形成集成的流动式选煤处理(stream-handling concentration)和运输过程。大型固体燃料在重力选煤场进行处理，并只使用管线运输直接输送到目的地。使用磁铁矿悬浮液用于煤选矿是成熟的技术，在世界采煤行业中是最常见的选矿方法。

然而，磁铁矿的密度(5.2-5.5g/cm³)超过煤的密度(1.3-1.5g/cm³)几倍。因此，该人工重介质，含水磁铁矿悬浮液(其在静止条件下不稳定)不能用于在下述条件下将煤从废石中分离。不必说任何选矿工艺，即使该悬浮液的储存也需要强烈的混合以避免磁铁矿沉积。然而，通过恒定搅动使磁铁矿稳定保持在悬浮状态需要连续的动力消耗。此外，在各种分离装置中保持剧烈搅动模式防止了密度与废石的密度接近的煤的聚集体的颗粒的分离。这不可避免地导致煤精矿被矿物杂质以及与选煤尾矿一起携带至煤堆的煤质物质污染；对于处理的材料的粗粒部分尤其如此。因此，煤的深选矿需要通过连续研磨破碎聚集体。

然而，随着原料的尺寸减小，用于制备重介质的悬浮质颗粒的尺寸变得越来越大，和待分离的矿物的尺寸相当。