專利名稱:煤-水燃料的生產(chǎn)的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于在工業(yè)規(guī)模上，以一種獨特的方式，采用常規(guī)的市售設(shè)備來生產(chǎn)煤-水燃料(CWF)的方法及其裝置。
本發(fā)明中的各項單元操作包括破碎，棒磨、弧形篩篩分、泡沫浮選，真空過濾，尾煤脫水和球磨。這些操作已用于煤炭生產(chǎn)和選礦工業(yè)多年。本發(fā)明中還用到一種反浮選操作。
軋碎單元操作破碎、棒磨和球磨都是在礦物加工廠常用的，例如在銅和鉬礦的精選操作中。在通常的選煤操作中并沒有見到采用棒磨和球磨的。在現(xiàn)行的作法中避免生產(chǎn)粉煤，主要是由于常規(guī)的粉煤精選操作的效率低。
在通常用泡沫浮選法選煤時，是向粉煤和水的混合物中加入化學(xué)試劑，以便使氣泡選擇地附著在煤粒上，而使它們上升到表面，礦物顆粒則遺留在浮選池的底部。在反浮選操作中，為沉降(下沉)煤粒和選擇性地使氣泡附著在解離出來的黃鐵礦(FeS2)顆粒上，提供了不同劑量的化學(xué)試劑。從而，與煤伴生的主要含硫的礦物，黃鐵礦即上升到表面而可以撇去，因而降低了給礦流中的硫含量。
泡沫浮選是一種工業(yè)上已經(jīng)證實了的用于減少原煤中灰分的技術(shù)。在大多數(shù)常用的煤浮選操作中，只使設(shè)備總進料量的10～20%通過浮選回路。在本發(fā)明中，根據(jù)煤的特性，可以使所有給礦流直接通過浮選回路。已經(jīng)證明，把浮選給礦分為粗流和細流(分流給礦)有利于提高浮選回路的性能。一些工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用了分流給礦浮選，但并不普遍。粗煤的分流浮選大約在1960年，在俄亥俄州，加地斯的漢拉Hanna煤炭公司的管道工廠(the pipeline plant of Hanna Coal Company in Cadiz，Ohio)中最早采用?？藸枴溈藙┕?The Kerr Mc Gee Company)在他們最新建的1200噸/小時的選礦廠中，也安裝了用于生產(chǎn)28目×0原煤的分流給礦浮選設(shè)備。在煤炭工業(yè)中采用多級即“粗選-精選”浮選法已有20多年的歷史。在美國的煤炭工業(yè)中，1963年，在賓夕法尼亞，華盛頓區(qū)的伯里恒Bethlehem礦業(yè)公司(Bethlehem Mines Corporation in Washington County，Pennsylvania)的三個工廠中首次設(shè)計安裝了精選-精選回路。這種粗選-精選浮選回路經(jīng)設(shè)計成生產(chǎn)60噸/小時的28目×0煤。
對這種反浮選在實驗室和實驗廠的規(guī)模上(12噸/小時進煤)進行了試驗，該試驗中采用了許多賓夕法尼亞(Pennsylvannia)和西維吉尼亞(West Virginia)的煤。這些試驗表明，用反浮選可以除去70～90%黃鐵礦的硫。從六十年代后期開始，在美國礦務(wù)局(the U.S.Bureau of Mines)支持下作了許多初期研究。這種反浮選方法的技術(shù)細節(jié)已在有關(guān)文獻中作了敘述。后來，一些公司以個人資助研究項目的形式繼續(xù)了這項工作。
為使細粒煤脫水所采用的真空盤式過濾機常用于選煤和選礦廠中。但是，本發(fā)明則要求比在煤礦精選廠中常見的控制更精細的控制。但是，這種精細控制方式一般是用于鐵礦精選系統(tǒng)中的，其中，濾餅的濕度則是繼之造粒操作中的決定性參數(shù)。
本發(fā)明的煤-水燃料生產(chǎn)過程中的最后一步，即高密度球磨已通過了中等規(guī)模實驗的論證。座落在賓西法尼亞，丹維爾城的馬·索·肯尼迪公司(Kennedy Van Saun Corporation in Danville，Pennsylv-ania)中的一個生產(chǎn)能力為50～100噸/天的連續(xù)生產(chǎn)實驗廠，已從1982年2月開始運行。這種煤水燃料生產(chǎn)工藝已概述于Funk的美國專利4，282，006和4，441，887中。
本發(fā)明提供了在工業(yè)規(guī)模上生產(chǎn)煤-水燃料的生產(chǎn)方法和設(shè)備，獨創(chuàng)性地采用將內(nèi)容與形式上概居常見的單元操作組合的方式。如上所述，這些單元操作包括煤的破碎，棒磨、弧形篩篩分，以及反浮選操作。這一系列操作包括通過煤炭工業(yè)上不常采用的棒磨和球磨回路的分級碎磨來生產(chǎn)煤粉。這兩種回路中的任一種都沒有煤炭工業(yè)中的泡沫浮選回路復(fù)雜。按照本發(fā)明，精選回路也設(shè)置在碎磨裝置之間。
本發(fā)明流程中的聯(lián)合煤精選回路具有可減少原煤中灰分和硫分的能力。這種能力擴大了提供合格原煤原料的可能性，并為滿足顧客特殊要求提供了能夠生產(chǎn)出各種不同質(zhì)量燃料的可能性，這種流程可以擴大常規(guī)煤炭的精選操作中通常所承認的限度。這是因為煤-水燃料生產(chǎn)中所要求的細磨也能使不理想礦物和黃鐵礦的硫從原煤中解離出來。煤-水燃料的生產(chǎn)也不需要熱干燥煤粉和避免了與細干煤相關(guān)聯(lián)的后續(xù)處理和儲藏的問題。
為此，本發(fā)明的目的是為生產(chǎn)煤-水燃料提供一種方法并對既有設(shè)備作出布置，其中包括破碎和最初研磨方法以及用于分離煤中不理想組分的設(shè)備，普通的泡沫浮選法和用于除去黃鐵礦的設(shè)備，脫水方法和濃縮固體含量的設(shè)備，煤漿的制備方法和用于控制粒度分布的設(shè)備以及尾煤脫水和水的澄清方法及其設(shè)備。當各種功能回路在本發(fā)明的各種實施例中保持不變時，上述設(shè)備的各種零部件是可以更換的。所以在已正式運行的工廠中，應(yīng)該安裝同型的設(shè)備，而加工管路的布置要使各種設(shè)備在設(shè)備出故障時或更換生產(chǎn)產(chǎn)品時能借旁路繞過。
本發(fā)明一方面提供了用原煤來生產(chǎn)煤-水燃料的方法，該方法包括破碎原煤生產(chǎn)出解離的粒狀煤;
為除去來自粒狀粒中的灰分和黃鐵礦的硫，在泡沫浮選過程中，向解離的粒狀煤中加入水和化學(xué)試劑，以生產(chǎn)出降低灰分和硫分的煤;
為除去來自降低了灰分的煤中的黃鐵礦，在反浮選過程中，向降低了灰分的煤中加入水和化學(xué)試劑，以生產(chǎn)出降低灰分和降低黃鐵礦含量的煤，進而生產(chǎn)脫水煤;以及用具有選定粒度分布的脫水煤制備煤漿，該煤漿可用作煤-水燃料。
本發(fā)明另一方面提供了用于從原煤生產(chǎn)煤-水燃料的設(shè)備，該設(shè)備包括用于接收原煤和破碎原煤的破碎機;
與上述用于接收破碎的原煤的破碎機相聯(lián)的初始研磨機。
用于生產(chǎn)降低灰分的煤的，與上述用于接收來自初始研磨機的破碎的和研磨的原煤的初始研磨機相聯(lián)的泡沫浮選裝置。
與上述用于接收降低了灰分的煤，以產(chǎn)生出降低灰分和降低硫分的煤的泡沫浮選裝置相聯(lián)的反浮選裝置;
與上述的浮選裝置相聯(lián)的用于脫去降低了灰分和黃鐵礦的煤的水的脫水裝置;以及與上述的脫水裝置相聯(lián)的，用于接收來自脫水裝置的脫水煤的和生產(chǎn)出可用作煤-水燃料的制漿裝置。
為了更好地理解本發(fā)明，對它的操作優(yōu)點和通過使用它所達到的特殊目的，可參看附圖和敘述說明，以及對闡明本發(fā)明的最佳實施例所作的描述。
附圖圖1是一個表示實施本發(fā)明方法的裝置的方框圖。
圖2是本發(fā)明另一種實施例的示意圖，圖3是對美國上自由港煤層(the Upper Freeport seam)中的煤用棒磨法所生產(chǎn)出的浮選礦料的粒度分布曲線圖圖4是對匹茨堡煤層(Pittsburgh Seam)中的煤用棒磨法所生產(chǎn)出的浮選礦料的粒度分布曲線圖;
圖5是對美國上自由港煤層(the Upper Freeport Seam)中的煤進行試驗，所得出的最終煤-水燃料的粒度分布曲線圖。
圖6是對匹茨堡煤層(Pittsburgh Seam)中的煤進行試驗，所得出的最終煤-水燃料的粒度分布曲線圖。
參看這些附圖，本發(fā)明在圖1中具體體現(xiàn)為一種生產(chǎn)煤-水燃料的裝置和方法。
本發(fā)明包括六個功能回路，這些回路有統(tǒng)一以2標明的破碎和初始粉碎回路，以4標明的用來減少灰分和黃鐵礦的硫的泡沫浮選回路，以6標明的用來產(chǎn)生選定固體含量的產(chǎn)品脫水回路，以8標明的用來在此種燃料中產(chǎn)生所需粒度分布的煤漿制備回路，以及由10標明的用于尾煤脫水和水澄清回路，此回路用來處理來自一個或多個其它功能回路的尾煤，同時用來澄清來自這些回路的水使其再用于煤-水燃料的生產(chǎn)中。
圖2表示了本發(fā)明的另一個實施例，其中具有破碎回路22，泡沫浮選回路24，反浮選回路26、脫水回路28，煤漿制備回路30和尾煤處理回路32。
本發(fā)明的各個功能回路將根據(jù)圖1和2分別描述。
破碎和第一階段磨礦如果需要的話，可將到廠的原煤取樣和分堆存放(未示出)。將煤從上述煤堆運到幾個原煤儲倉中的一個中，該儲倉示于圖2中的202。每個儲倉上的一些分立給料器能使煤在處理前混合，以滿足各種特定的給料要求。
中值為3～5英寸×0的灰分為10～20%的原煤初始破碎，將用圖1中104或圖204標明的一種沖擊式破碎機來完成。市售有若干種這類破碎機，錘碎機和籠式研磨機的設(shè)計型式可能是另一些引入重視的破碎機器。將破碎機104和204加以調(diào)整，使之為下一步的處理生產(chǎn)出3/4英寸×0的產(chǎn)品。要求總的破碎比約為6∶1。為了實現(xiàn)上述破碎比，可能需要對這些破碎機進行分段?？梢哉{(diào)節(jié)破碎產(chǎn)品的最大粒度以滿足待處理的特殊的煤的各種具體要求。
在圖1中，破碎后的煤在重力作用下流到第一階段濕磨操作工序106處。這種濕磨操作起到如下一些重要的作用(1)它保證下流的煤漿具有恒定的粒度分布，而不取決于原煤的粒度分布，(2)它為繼之的泡沫浮選處理提供了高活性，新鮮煤粉的表面位置，(3)它抑制了新生活性煤表面的氧化，和(4)它相當于一個有效的濕/混/調(diào)節(jié)裝置。
常用的濕球磨機(圖2中的206)或棒磨機可能是這個單元操作可采用的裝置。這兩種裝置都能從粒度為3/4英寸×0給礦生產(chǎn)28目×0的產(chǎn)品，相當于破碎比33∶1。它們也都可以在固體濃度約50%的條件下操作。這種磨碎的操作條件和最終產(chǎn)品的粒度分布將決定于被加工的煤的性質(zhì)。
研究了兩種不同的研磨回路設(shè)計。第一種(圖2)是常用的封閉回路濕球磨法。在這種操作方式中，將研磨后的產(chǎn)品泵入水力旋流粒分器208中。使從旋流分粒器來的含有過大煤粒和細黃鐵礦顆粒(旋流分離是根據(jù)顆粒的質(zhì)量)的下流通過弧形篩210。這種弧形篩的篩上物再返回到研磨機206進行再研磨，并將高濃度黃鐵礦的篩下物直接流到回路32中的尾煤濃密機284中。旋流分粒器的溢流直接流到回路24的泡沫浮選裝置中。這種回路對于處理含有粗黃鐵礦雜質(zhì)相當高的煤可能也是有效的。
開路棒磨是第二種可采用的回路。這種棒磨回路，可以預(yù)期提供較窄的粒度分布，即，當還是生產(chǎn)小于28目產(chǎn)品時，幾乎不會給出超細顆粒。超細顆粒含量的減少會提高泡沫浮選回路的功能。
來自研磨回路22小于28目的產(chǎn)品可以直接進入精選回路24、26或也可以進入回路28中真空過濾系統(tǒng)229進行脫水，以便供給制漿回路30。如果不需要進一步減少煤的灰分和流分就能滿足顧客要求的話，則可采用上述后一方案。如果選用預(yù)精選的煤進行加工時，也可采用這一方案。
常規(guī)的泡沫浮選法如同所有的精選方法一樣，這種浮選加工的效能某種程度上取決于進給料的粒度分布。浮選動力學(xué)和最佳浮選槽的條件是由粒度決定。因此，可能需要嚴格地控制粒度以提高選擇性、從而改進灰分的排除和煤的回收率。浮選給料根據(jù)被處理的煤的性質(zhì)可以分為粗細兩部分。這種選擇包括測定給料的粒度分布、預(yù)測流向每一回路的量，以及分析各個不同粒度分流的浮選效果。注意可以控制研磨機來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粒度分布。
參看圖2，研磨回路產(chǎn)品可以用兩級弧形篩裝置212進行分類。假定研磨已調(diào)節(jié)到能生產(chǎn)出恒小于28目的產(chǎn)品，則第一級的弧形篩則用來把進給流分成28×48目(或28×65目)產(chǎn)品在214處;和小于28目(或小于65目)產(chǎn)品于216處。這種實際的粒度區(qū)別將決定于被加工的煤的性質(zhì)，低效率的篩分將會導(dǎo)致一些精細物料混入弧形篩的篩上物中，這種篩上物可以通過第二級弧形篩(未示明，但仍設(shè)計成48或65目)以便進一步除去此種精細物料。在第二級篩分中需要噴水以提高篩分效率。篩分出來的粗和細部分分別收集在分立的泥箱中以供下步泵入適當?shù)亩嗉壐∵x回路中。
多級浮選包括再次處理泡沫浮選產(chǎn)品以便進一步減少灰分和硫分。典型的情形是，至少需要一個浮選段218-223。實際上所需的浮選段數(shù)取決于所測定的泡沫浮選產(chǎn)品的質(zhì)量和被處理的煤的性質(zhì)。一般來說，每段連續(xù)浮選都能給出質(zhì)量高一級的產(chǎn)品。實際上，在工廠中這些浮選段都是安置在不同的水平位置上，以便使從一個浮選段來產(chǎn)品在重力作用下供給下一浮選段。注意不要使高灰分，高硫分的尾礦產(chǎn)品循環(huán)，應(yīng)把這些尾煤產(chǎn)品直接送到尾煤脫水和澄清回路32中(虛線)。
每一段浮選由一個或多個分立的浮選槽組成。來自每個浮選槽中的泡沫可以分別收集，以便嚴格測定和控制產(chǎn)品質(zhì)量。如果必要的話，可以用水噴灑這種泡沫，以除去任何松附著的中礦顆粒。浮選劑可直接加入到浮選槽中或加入到浮選槽前的調(diào)料池中?？梢杂眉谆の旎?甲基異丁基甲醇)等醇類或甘油起泡劑，來生產(chǎn)一種選擇的穩(wěn)定泡沫。如果必要時，也可以加入燃料油(2號或6號)或可采用的浮選促進劑以提高煤的回收率。實際所需的起泡劑的劑量將視具體的煤而定，并在每次采用這一方法時，應(yīng)通過實驗室研究來確定。
根據(jù)被處理的煤的性質(zhì)，可以要求也可以不要求把研磨回路的產(chǎn)品分成粗流和細流。
根據(jù)對研磨回路產(chǎn)品的分級，粗粒級部分的固體含量對于有效浮選來說是太高了，這是由于大部分的水帶著細粒物料通過弧形篩所致。把來自水澄清回路32的循環(huán)水(點虛線)加入到粗粒煤池中，使入粗浮選裝置的煤漿稀釋到約固體含量為10%。在最先的兩個粗選槽218中使用低劑量起泡劑(0.1～0.5磅起泡劑/噸煤)和相當弱的氣泡作用(0.05～0.20cfm/立方英尺槽)，以增加選擇性。來自這些浮選槽中的泡沫產(chǎn)品，可以使其在精選裝置219進行再處理，也可以不需要再處理。另外，可以把化學(xué)起泡劑加入到精浮選槽的殘余物中用來浮起盡可能多的物料。這些泡沫產(chǎn)品也可以直接進入粗-精浮選裝置219中。來自最后的粗浮選槽的泡沫產(chǎn)品的質(zhì)量實際上可能低于來自前面浮選槽的泡沫產(chǎn)品的質(zhì)量。這種低等級中礦產(chǎn)品可以隨返回破碎回路22進行再研磨的篩上物以及進入尾煤脫水回路32的篩下物一同通過一個弧形篩。
來自粗選裝置218的適當泡沫產(chǎn)品可以進入精選裝置219。將水加入到精選槽的泡沫流槽218中，以使流向精選裝置219的給料稀釋到固體含量約10%(重量)。這一精選的目的是為了生產(chǎn)出按灰分和硫含量以及碳的實收率來最終精選煤產(chǎn)品。可以把CaO、KMnO4或K2Cr2O7之類的黃鐵礦抑制劑加入到浮選池中，以促使硫分減少。粗精選槽的泡沫產(chǎn)品流入真空過濾器的給料槽228。與精選階段相同，來自最后池中的泡沫產(chǎn)品可能需要經(jīng)過篩分和返回研磨機206。精選機的尾煤直接進入尾礦脫水回路32。
來自研磨回路產(chǎn)品的分級底流經(jīng)216管路(一般為48目×0或65目×0)直接流入細粒煤的粗浮選給料槽中。給入粗選回路221的細粒煤的固體含量小于給入粗浮選機218的煤的固體含量，固體含量大約為5～7%(重量)。這樣低的固體含量是由于來自研磨回路產(chǎn)品中的大部分水與細粒煤一同通過弧形篩212所造成的結(jié)果。據(jù)此，在這個流程中包括脫水裝置將是不實用的。因此，細粒煤的精浮選裝置221必須處理所有這些水。稀釋給料有利于浮選性能，但是可能會增加所需浮選槽的尺寸和數(shù)量。
如果必要的話，可以把來自所有細粒料粗選槽221的泡沫產(chǎn)品在222中進行精選，然后再在223中進行再次精選，以除去灰分和盡可能多的硫分達到固體含量約為10%(重量)。實際的浮選段數(shù)將取決于被處理的煤的性質(zhì)。在這里硫的減少將基本被限制在粒度為48～150目之間。來自所有各段浮選的尾煤送到尾煤處理和水處理回路32中，進行脫水和水的澄清。
細煤的多段浮選可以在按灰分含量使碳回收率保持最高的條件下，來生產(chǎn)出各種粒度的合格精選煤產(chǎn)品。離開精選機223的最終泡沫產(chǎn)品可能存在一些小于100目的黃鐵礦的硫。然后這種產(chǎn)品還可以進入細黃鐵礦浮選回路26進行浮選。
黃鐵礦(或反)浮選反浮選回路26起到除去黃鐵礦的硫和最大地回收煤粉的作用。反浮選不適用于減少灰分，對于分離大于100目的黃鐵礦也是無效的。因此，這種反浮選回路必須在常用的煤浮選回路24之后。
本發(fā)明處理過程包括用于減少細煤泡沫中硫含量的兩段226，227反浮選回路。必須調(diào)節(jié)這種固體含量為20～25%(重量)的浮選產(chǎn)品，以制備適合于煤沉降和黃鐵礦浮選的顆粒表面。向調(diào)節(jié)槽224(點線)中大約加入0.4～0.7磅抑制劑/噸煤和0.4～0.7磅的黃鐵礦浮選劑/噸煤。實際所用的試劑和試劑量都要根據(jù)待處理的具體的煤的特性來決定。另外，必須把槽內(nèi)物質(zhì)的pH值調(diào)到4。因為酸性條件有利于從黃鐵礦顆粒表面上除去一些化學(xué)物質(zhì)，使它們變得更加親水。在把這種調(diào)好的煤漿送進粗反浮選回路226之前，可以要求將其固體含量稀釋到15～20%(重量)。
先前的經(jīng)驗已經(jīng)表明，粗反浮選步驟可以生產(chǎn)出高含硫量泡沫和相當?shù)土蚝康木x尾煤產(chǎn)品。這種反浮選粗尾礦物質(zhì)被直接通入精煤脫水回路28。但是，來自粗選裝置226中的最后幾個浮選槽中的泡沫產(chǎn)品，可能含有非常高的碳含量。所以為了回收這些碳，應(yīng)使粗浮選在精選段227中作再次處理。
可以使來自反浮選精選段227的高硫含量的泡沫產(chǎn)品通過弧形篩(未示出)，以除去含有大量的粗煤粒和黃鐵礦顆粒。然后可將這種篩上物送到破碎回路22中進行再研磨和解離黃鐵礦顆粒。這種弧形篩的篩下物將流到尾煤處理和水處理回路32，進行脫水和水的澄清。
這種反浮選的精選尾煤可以認為是煤的中間產(chǎn)品，它可以被返回到反浮選粗選進料226中。這種產(chǎn)品也可以送回路22進再研磨。
精選煤脫水精選煤脫水回路28必須設(shè)計成能夠提供嚴格控制的高固體含量的給料到制漿回路30。必須使進入到盤式過濾器229的固體含量約25%(重量)的進給煤漿脫水到固體含量約為75～78%(重量)。這種進給煤漿是由普通的煤浮選泡沫產(chǎn)品和反浮選尾煤產(chǎn)品組成。應(yīng)該使破碎回路22的產(chǎn)品繞過精選回路24和26直接送到盤式過濾器的料槽228中。
過濾器進料槽228起到過濾進料的儲存和攪拌池的作用。實驗室的經(jīng)驗表明，來自浮選回路24的泡沫產(chǎn)品應(yīng)該在弱攪拌條件下就容易使其完全破碎。恒定為最大固體濃度的過濾進料有助于提高過濾機的過濾效果。
為使過濾機保持最佳的過濾效果，必須使其真空度保持在恒定的高水平上。需要雙級真空泵以便用具有不同濾餅孔隙率的煤粉來保持真空度。保持高真空度的第二個方法是保證過濾槽中充滿過濾物質(zhì)。因此，在濾餅的生產(chǎn)中應(yīng)控制過濾機的轉(zhuǎn)速使之相應(yīng)于來自泡沫浮選回路的精選煤產(chǎn)品的噸數(shù)。但是，應(yīng)該以高于過濾機處理能力的速度把煤浮選產(chǎn)品泵入過濾機，以便提供回到過濾機進料槽228的穩(wěn)定溢流。這種溢流使在盤式真空過濾機229的過濾槽中形成恒定質(zhì)量的浮選產(chǎn)品。為獲得良好的濾餅出料，應(yīng)該考慮到一種突然吹落特性(a snap blow feature)。
無論怎樣強調(diào)脫水回路28對煤-水燃料生產(chǎn)的重要性都不算過分。為了使后續(xù)制漿回路30具有某種程度的適應(yīng)性，脫水后的產(chǎn)品的固體含量必須保持在盡可能高的水平。
煤-水漿的制備這種煤漿制備回路30是由最佳粒度分布的第二研磨步驟230組成。用兩個串聯(lián)的高剪切攪拌池232來控制煤漿的流變性;第一個用來控制其粘度，第二個用來控制其穩(wěn)定性。注意這種漿制備系統(tǒng)30與浮選系統(tǒng)24和26一樣，也包括必要的化學(xué)處理、儲存和測量裝置(未示出)。
來自盤式真空過濾機229的脫水后的精選煤濾餅直接落到一個帶式運輸機上，運到帶有塑料襯里的進料口。采用的運輸機為皮帶分度能夠精確的地測定向研磨機230給料率。在濾餅落到的球磨機的螺旋給料機處還加入一部分化學(xué)分散劑、PH調(diào)節(jié)劑和任何所需的稀釋水(點線)。球磨機230是在高固體含量狀態(tài)[固體含量為70～80%(重量)]下操作。通過加入化學(xué)分散劑的方式控制球磨煤-水漿的粘度，來達到恒定控制產(chǎn)品的粒度分布。選擇包括球磨體的粒度分布，球磨體裝載量和球磨速度等在內(nèi)的球磨操作變數(shù)，使產(chǎn)量最大而能量消耗最小。由于球磨機是一種非常有效的攪拌機，所以不必用復(fù)雜的摻和固體顆粒的機械攪拌器。
對于某些煤，高固體顆粒的球磨操作，或許不能有效地產(chǎn)生足以保持合格流變性和穩(wěn)定性的極細顆粒。另外一糾正這種狀況，可以把一部分真空濾餅直接送到攪拌球磨機(未示出)中。在此必須加入足夠的水使攪拌球磨機的進料稀釋到固體含量為50～60%(重量)。然后將來自這種 研磨裝置中的產(chǎn)品加入到球磨機的進料中，以提供所需的細粒含量。特別要注意的是，球磨機230中的固體含量必須保持在大于70%(重量)的高濃度下。如果攪拌球磨機的生產(chǎn)量足以置著降低球磨機中總煤漿的固體含量，那就可能有必要把這種產(chǎn)品返回到盤式過濾機229中，而不是直接進入球磨機230。
來自球磨機的半成品煤-水漿將具有范圍從1500～4000厘泊的粘度和70～75%的固體含量。把這種煤漿泵入安裝有低速，高效葉輪混合器的粒度調(diào)節(jié)混合池(來示出)中，在此繼續(xù)加入化學(xué)分散劑，使這種煤漿的粉度降低到約500～2000厘泊。
把來自粘度調(diào)節(jié)混合池(未示出)的產(chǎn)品泵入高頻振動篩231上，以除去粒度過大的物料(大于48目的顆粒)。把粒度過大的物料量減少到小于3%(重量)，并將篩出的過大物料返回到球磨機230的進料中進行再次研磨。這個振動篩是一個外部分級器，它形成一個提供控制最大粒度的封閉研磨回路。
振動篩231的篩下流將在重力的作用下流到穩(wěn)定調(diào)節(jié)混合槽232中，進行最終煤漿的制備。在此可以向混合槽中加入用于抑制顆粒沉淀的化學(xué)穩(wěn)定劑和用于調(diào)節(jié)pH值的苛性化學(xué)劑，以達到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。在煤漿制備中所用的全部化學(xué)試劑都是市售品，在環(huán)境保護上是容許的，并且隨時可以從現(xiàn)有的化學(xué)品供應(yīng)部門獲得。
最后，把240處的最終煤-水燃料(CWF)產(chǎn)品從穩(wěn)定劑調(diào)節(jié)混合槽中泵入儲存槽中。使這些儲藏槽絕熱，并安裝攪拌器以保證產(chǎn)品的均勻性。這種產(chǎn)品可以從儲藏槽用罐車，火車或駁船運輸。
尾煤脫水和水的澄清尾煤脫水和水的澄清回路32的設(shè)計，是為了在環(huán)保許可條件下處理工廠的尾煤，以及為工廠提供可重復(fù)使用的凈化處理水。任何污染的循環(huán)水對產(chǎn)品的質(zhì)量都會產(chǎn)生不利的影響。因此，必須保證這一處理系統(tǒng)的正常性能以全面地保持加工性能和產(chǎn)品的質(zhì)量。
包括來自常用泡沫浮選回路24的尾煤，來自粗反浮選工序26的泡沫，以及來自盤式真空過濾機229的濾液的所有尾煤，都在重力作用下流到靜止沉降槽284中，沉降槽提供了一個十分平靜的環(huán)境，在沉降槽中除去澄清的水層后，固體顆粒即可沉淀出來。這種沉降槽的溢流可以返回到工廠水的供應(yīng)系統(tǒng)中進行循環(huán)使用。另外還必須向供水系統(tǒng)中加入補充的新鮮水。
把固體含量約為25～30%(重量)的沉降槽下流泵入帶式壓濾機286進行進一步脫水。在這里選用帶式壓濾機是因為它能處理超細物質(zhì)和粘煤泥。帶式壓濾的濾液回到靜止沉降槽284中。固體含量約60～80%(重量)的脫水尾煤濾餅，用帶式運輸機運到露天儲存堆以供繼后作廢渣堆填處理。
為防止萬一尾煤脫水和水澄清回路的任何一部分出現(xiàn)故障而造成停產(chǎn)，在工廠中將建造幾個池子。這些池子也為過量的工廠水提供了儲存器，還可用連續(xù)或間斷的形式供應(yīng)新鮮水，并且也在預(yù)定的和未預(yù)定的停產(chǎn)期間為沉降槽的排水提供了收集槽。
本發(fā)明的方法使煤漿的制備，煤的精選都具備許多優(yōu)點。可以概括地把這些優(yōu)點歸因于單元結(jié)構(gòu)式的設(shè)計或操作上的靈活性。
本發(fā)明從研究不同的單元操作發(fā)展到研究特定的功能需要，例如灰分和黃鐵礦的硫的解離，灰分的減少、黃鐵礦硫的去除、脫水，以及煤漿的制備。這種研究設(shè)計出了一種標準型式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將會達到a 各個單元操作的最佳管理。
b 從單元構(gòu)件到特殊性能問題的起源點之間取樣。
c 增設(shè)相平行的單元就能提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。
d 當某些操作單元發(fā)展了時，就可以換上這些先進的單元設(shè)備(特別是煤的精選)。
本發(fā)明被設(shè)計成能使操作具有高度靈活性，以便適用于各種不同質(zhì)量的煤和滿足購買者對產(chǎn)品的各種特殊要求。
幾個體現(xiàn)靈活性的實例包括a 控制初始研磨進料的粒度分布使之適應(yīng)于不同的煤的破碎系數(shù)。
b 可根據(jù)灰分和黃鐵礦解離所需的研磨等級，對精選處理進行粒度控制。
c 如果原煤質(zhì)量能滿足顧客的要求，則完全有能力繞過精選回路。這就可以允許關(guān)閉尾煤過濾系統(tǒng)。
d 聯(lián)合分流給料的泡沫操作。
e 對于低硫分高灰分的進料煤，能繞過精選回路中用于降低硫分的部分。
本發(fā)明的煤-水燃料生產(chǎn)是獨特的，特別表現(xiàn)在解決除去精細顆粒的黃鐵礦的問題上。
實驗結(jié)果在實驗室中采用幾種煤進行試驗的結(jié)果，已證明了本發(fā)明的這種基本思想的可行性。使煤樣首先在實驗室的間歇式棒磨機中進行研磨，然后用實驗室的浮選機進行多段泡沫浮選，然后再進行真空過濾脫水和用實驗室的間歇式棒磨機研磨。對上自由港煤和匹茨堡煤層的煤進行的實驗中得出的代表性結(jié)果示于下面。各種操作將在后面討論。
棒磨為從煤基質(zhì)中解離出礦物雜質(zhì)和黃鐵礦的硫雜質(zhì)，所要求的最初研磨程度取決于這些雜質(zhì)的性質(zhì)和分布。在匹茨堡煤層的煤中，這些雜質(zhì)要比上自由港煤層中的煤的散布得更細。因此，為達到所需的解離程度必須使匹茨堡煤層中的煤研磨得更細。最終煤-水燃料產(chǎn)品的粒度分布代表了在這一階段所允許的研磨量限度。在實驗室中用棒磨法生產(chǎn)的浮選進料，其粒度分布示于圖3和圖4中。
泡沫浮選實驗所用的泡沫浮選回路包括多段煤浮選和反浮選。如下表所示，在達到可燃物質(zhì)高回收率的同時，顯著地減少了進料的灰分和硫分。
表泡沫浮選回路的性能重量百分比 匹茨堡煤層中的煤 上自由港煤層中的煤進料中的灰分 6.08 9.17
進料中的硫分 1.32 1.74產(chǎn)品中的灰分 3.45 5.16產(chǎn)品中的硫分 1.07 0.76BTU的回收率 85 92真空過濾把來自浮選試驗的泡沫產(chǎn)品用一個濾片測試袋(filter leaf test kit)進行脫水。研究了一系列過濾周期特性和真空壓力。實驗結(jié)果表明，從細顆粒浮選產(chǎn)品可以獲得固體含量為68～77%(重量)的脫水濾餅。煤-水燃料的制備把脫水后的泡沫產(chǎn)品與化學(xué)試劑混合，并在實驗室的間歇式球磨機中進行研磨，生產(chǎn)出穩(wěn)定的煤-水漿。這種煤-水漿的特性示于下表中匹茨堡煤層中的煤 上自由港煤層中的煤固體含量(%) 70.6 73.4煤漿粘度Cp 870 850在100秒倒數(shù)下煤漿的粒度分布示于圖5和圖6中。
盡管上面給出了本發(fā)明的一些具體的實施例并作了詳細的圖解敘述，但應(yīng)該明白本發(fā)明也可用其它符合本發(fā)明原理的形式來實施。
圖2說明 202-煤儲存?zhèn)}22-破碎 204-對輥破碎機24-除去灰分的多段泡沫浮選 206-低固體球磨機26-除去黃鐵礦的反浮選 208-水力旋流分粒器28-脫水 210-弧形篩30-煤漿制備 212-弧形篩32-尾煤脫水和水澄清 228-過濾機進料槽218-粗選機 229-盤式真空過濾機219-精選機 230-高固體球磨機220-再精選機 231-振動篩221-粗選機 232-高剪切混合器222-精選機 284-沉淀槽223-再精選機 286-帶式壓濾機224-調(diào)節(jié)槽226-黃鐵礦浮選機227-煤回收機
權(quán)利要求
1.一種從原煤生產(chǎn)煤-水燃料的方法，該方法包括破碎原煤使其加工成解離的細粒煤；為了從細粒煤中去除灰分和粗黃鐵礦的硫以產(chǎn)出降低了灰分和硫分的煤，在泡沫浮選過程中向解離的細粒煤中加入水和化學(xué)劑；為了從降低了灰分的煤中去除黃鐵礦以生產(chǎn)出降低了灰分和降低了黃鐵礦的煤，在反浮選過程中向降低了灰分的煤中加入水和化學(xué)試劑，然后生產(chǎn)出脫水煤；以及用具有選定的粒度分布的脫水煤制備煤漿，這種煤漿可以用作煤-水燃料。
2.一種如權(quán)項1所述的方法，該方法包括首先采用破碎工序和繼之采用初始研磨工序來破碎原煤。
3.一種如權(quán)項2所述的方法，該方法包括破碎原煤生產(chǎn)出3/4英寸×0的顆粒煤以及在初始研磨工序中研磨3/4英寸×0的煤以產(chǎn)出28目×0的粒狀煤。
4.一種如權(quán)項3所述的方法，該方法包括利用封閉回路濕球磨工藝進行煤的研磨，以生產(chǎn)出粒狀產(chǎn)品。然后將粒狀煤水力旋流分級成上流和下流，再把上流送到泡沫浮選工序，根據(jù)煤的特性把下流送到附設(shè)的弧形篩上進行篩分，以生產(chǎn)出篩上物和篩下物，然后將篩上返回到濕球磨工序，把篩下送到尾煤沉降槽中。
5.一種如權(quán)項3所述的方法，該方法包括采用開回路棒磨工藝進行煤的初始研磨，以生產(chǎn)出28目×0的粒狀煤。
6.一種如權(quán)項3所述的方法，其中使用的是低灰分和低硫分的原煤，該方法包括將來自初始研磨的粒度為28目×0的粒狀煤直接送到脫水工序。
7.一種如權(quán)項1所述的方法，該方法包括以至少為一段也可能是多段的形式來實現(xiàn)泡沫浮選處理，根據(jù)煤的種類，可以包括初始段泡沫粗浮選工序，第二段泡沫精選工序和最終段的再次泡沫精選工序。
8.一種如權(quán)項7所述的方法，該方法包括提供兩個同樣的泡沫浮選回路，每一回路具有至少一段也可能多段的浮選工序，其中包括泡沫粗浮選工序，泡沫精浮選工序和再次泡沫精浮選工序，以及包括在顆粒產(chǎn)品到達泡沫浮選工序以前使其通過弧形篩，弧形篩的篩上物被送到一個浮選回路中去，而使弧形篩的篩下物送到另一個浮選回路中。
9.一種如權(quán)項1所述的方法，該方法包括用初始精選煤槽和繼之的盤式真空過濾機使降低了灰分和降低了黃鐵礦的煤脫水。
10.一種如權(quán)項9所述的方法，該方法包括制備煤漿工序，其中使用用于破碎脫水煤的高固體球磨機，用于控制最大粒度的振動篩和用于從生產(chǎn)煤漿的高固體球磨機中接收產(chǎn)品的至少一個攪拌工序。
11.一種如權(quán)項1所述的方法，其中用浮選方法和脫水方法生產(chǎn)尾煤，包括在沉淀槽中沉積尾煤來生產(chǎn)循環(huán)的水和沉淀尾煤產(chǎn)品，壓濾沉淀尾煤產(chǎn)品生產(chǎn)出可用的尾煤產(chǎn)品以及處理循環(huán)水生產(chǎn)出可用的工廠水。
12.一種用于從原煤生產(chǎn)煤-水燃料的設(shè)備，該設(shè)備包括一種用于接收原煤和破碎原煤的破碎機;一種與上述破碎機相聯(lián)的用于接收破碎原煤的初始研磨機;與上述初始研磨機相聯(lián)的用于接收來自初始研磨機中破碎的和研磨的原煤，以生產(chǎn)降低了灰分的煤的泡沫浮選裝置;與上述的泡沫浮選裝置相聯(lián)的用來接收降低了灰分的煤，以產(chǎn)出降低了灰分和降低了硫分的煤的反浮選裝置;與上述浮選裝置相聯(lián)用于使降低了灰分和硫分的煤脫水的脫水裝置;和與上述脫水裝置相聯(lián)的用于接收來自脫水裝置的脫水煤，并生產(chǎn)出可以用作煤-水燃料的煤-水漿的制備裝置。
13.一種如權(quán)項12所述的設(shè)備，該設(shè)備包括尾煤處理和水處理裝置，它們與上述脫水裝置相聯(lián)且與上述用于接收來自脫水裝置和上述用于處理尾煤的浮選裝置的尾煤的反浮選裝置相聯(lián)。
14.一種如權(quán)項13所述的設(shè)備，其中上述的初始研磨機包括一個封閉回路濕球磨機。
15.一種如權(quán)項13所述的設(shè)備，其中上述的初始研磨機由一個開回路棒磨機組成。
16.一種如權(quán)項13所述的設(shè)備，其中上述的泡沫浮選裝置，根據(jù)煤的種類包括一個或多個連續(xù)的泡沫浮選裝置。
17.一種如權(quán)項16所述的設(shè)備，其中上述的泡沫浮選裝置包括弧形篩，與上述的弧形篩相連的用于接收它的篩下物的上述的至少是一段的一系列相連的泡沫浮選裝置，以及與上述弧形篩相連的用于接收它的篩上物的，至少為一級的一系列相連的第2套浮選裝置。
18.一種如權(quán)項16所述的設(shè)備，其中上述的脫水裝置是與上述泡沫浮選裝置的產(chǎn)品相連。
19.一種如權(quán)項12所述的設(shè)備，其中上述的脫水裝置包括一個精選煤槽和一個盤式真空過濾機。
20.一種如權(quán)項12所述的設(shè)備，其中上述的煤漿制備裝置包括一個球磨機，分級篩和至少有一道后繼的攪拌工序。
21.一種如權(quán)項12所述的設(shè)備，其中上述的脫水裝置包括一個精選煤槽和一個盤式真空過濾機，上述生產(chǎn)尾煤的盤式真空過濾機，上述生產(chǎn)尾煤的浮選裝置和與上述盤式真空過濾以及上述用于接收從此產(chǎn)生的尾煤和用于處理上述尾煤的浮選裝置相聯(lián)的尾煤處理裝置。
專利摘要
一種用于生產(chǎn)煤-水燃料的方法和設(shè)備，其中包括用來生產(chǎn)解離的粒狀煤的破碎和初級研磨，以及用來降低煤的灰分和黃鐵礦的硫含量的?；旱亩嗉壟菽∵x。為產(chǎn)生具有選定固體含量的產(chǎn)品，把泡沫浮選加工得到的產(chǎn)品脫水。然后用這種產(chǎn)品通過形成一種選定的粒度分布，來生產(chǎn)出穩(wěn)定的煤漿。收集從前面各工序沉積出的尾煤，并使其脫水，以及將水澄清用于生產(chǎn)工序中。
文檔編號B03B9/00GK86103216SQ86103216
公開日1986年12月17日 申請日期1986年5月9日
發(fā)明者拉爾夫·D·達雷, 凱文·E·里丁格 申請人:巴布科克和威爾科斯公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan