[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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(Clean Solid Fuel/Feedstock,CSF)和土壤改良用矿物质(Soil RemediationMinerals,SRM)技术。