超低灰純煤煤制備

1.1.1 摩搖靜電選

該方法的原理為 微細粒煤在高速氣流的夾帶下,經(jīng)輸送管路進人摩擦帶電器 ,在摩擦帶電器中,物料顆粒經(jīng)歷了與摩擦材料和相互間的碰撞 ,從摩擦帶電器的噴嘴噴人由兩平行極板產(chǎn)生的強電場中 ,由于從摩擦帶電器噴嘴噴出的煤顆粒和礦物質(zhì)顆粒分別帶有極性相反的電荷-煤顆粒帶正點 ,礦物質(zhì)帶負電 ,因此在強電場的作用下 ,煤和礦物質(zhì)分別被吸向負極板和正極板(或被各自的集塵器收集 )。

摩擦靜電選煤是一種工藝簡單、能對微細粒實現(xiàn)分選的干選的方法 。由于其不用水和藥劑 ,具有成本低 、不存在脫水問題等優(yōu)點 。但在現(xiàn)階段還存在一些問題 ,還沒有工業(yè)化 。

1.1.2 選擇性絮凝技術(shù)

選擇性絮凝根據(jù)可燃體與非可燃體兩部分顆粒表面性質(zhì)的不同進行分選 ,是一種較為理想的極細粒煤泥分選方法 該方法可以脫除煤泥中單體解離的微細粒黃鐵礦 ,從而降低煤泥中黃鐵礦硫的含量對組合煤樣 ,硫分可從5。6%降至0.39% ,并且有較高的產(chǎn)率。另外 ,用選擇性絮凝脫硫的同時可以脫灰 ,樣品灰分可從12.3%降低到3.0%以下 。因此 ,選擇性絮凝是超純煤制備中一種比較有前途方法。

1.1.3 常規(guī)物理方法

浮選柱法 , 中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)用溶氣式浮選柱處理府谷煤和白萁溝煤 , 經(jīng)一次浮選得到灰分小于 1 %的超低灰煤。

重介法 , 中國礦業(yè)大學(xué)用精選型重介旋流器處理太西煤 , 分選出了平均灰分為1.52 %超低灰煤。

利用選煤機多次精選法 , 將煤的粒度細碎至0.074mm以下 ,經(jīng)過多段物理方法精選可獲得超低灰超微細精煤 ,其灰分可降至0.67%~0.78%左右 ,其質(zhì)量已接近于化學(xué)處理的超純煤 ,這一方法尚需做中試及工業(yè)性試驗 。

1.2.1 氫氟酸法

氫氟酸法基本原理是用 HF和 H2SiF6 與煤中的灰分進行化學(xué)反應(yīng), 使煤中的灰分轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢匀苡贖F溶液的金屬氟化物或金屬氟酸鹽, 而SiO2 轉(zhuǎn)化為 SiF4和水, 從煤中除去。氫氟酸法包括: 酸化氟化銨、氫氟酸- 鹽酸、鹽酸- 氫氟酸- 鹽酸等體系。該法能有效的去除大多數(shù)礦物雜質(zhì) , 能適應(yīng)各種類型的原煤 , 對粒度沒有嚴格要求 , 有利于簡化磨碎工藝 , 降低能耗。但氫氟酸有劇毒 , 腐蝕和污染較嚴重。

1.2.2 常規(guī)酸堿法

常規(guī)酸堿法基本原理是在一定的溫度和壓力下 , 在氫氧化鈉的作用下 , 煤中游離的 SiO2 和硅酸鹽生成可溶行的硅酸鹽被除去 , 高嶺土類礦物和某些硅酸鹽與堿作用 , 生成不溶于堿但能溶于酸的衍生物 Na2O· Al2O3· 18SiO2· 115H2O , 碳酸鹽和多種金屬氧化物能溶酸 , 經(jīng)過酸堿兩步處理, 部分黃鐵礦硫也能被除去它包括 NaOH-HCl NaOH-H2SO4 , NaOH-HCl -HNO3 等體系 , 最常見的是 NaOH-HCl 法。該法脫灰效率高、適應(yīng)面寬、精煤回收率高但是工藝 (尤其是后續(xù)的化學(xué)藥劑與副產(chǎn)物回收工藝) 復(fù)雜 , 成本較高。

1.2.3 熔融瀝濾法

熔融瀝濾法 (MCL) 主要原理是 , 將煤在反應(yīng)爐用處于高溫和高濃度狀態(tài)的熔融的氫氧化鈉或氫氧化鈉與氫氧化鉀瀝濾 , 瀝濾過程中煤中大部分礦物轉(zhuǎn)為可溶的堿金屬鹽 , 含硫成分轉(zhuǎn)化為無機硫化物 , 多硫化物以及其它可溶的含硫化合物 , 瀝濾后用稀酸及水處理洗滌堿處理過的煤 , 除去可溶性雜質(zhì)即可。該法脫灰降硫效果好 , 能在使硫分降低 50 %的前提下同時除去有機硫和無機硫。

1.2.4 化學(xué)煤

化學(xué)煤的原理是利用煤的衍生物 - - - 酚油和堿液作溶劑 , 在 325~345 ℃和 816~1214MPa (CO表壓) 條件下 , 溶解并破壞煤中有機質(zhì) , 使煤結(jié)構(gòu)中 C - C鏈斷裂 , 大分子變成小分子 , 同時 , 用一氧化碳和水蒸氣的變換反應(yīng) , 產(chǎn)生活性氫覆蓋在煤粒表面上 ,起到加氫的作用。然后將溶解的有機物和不溶的殘渣進行分離 , 接著再用甲醇作反溶劑 ,從熱的有機物中沉淀出固體化學(xué)煤。

該法脫灰效果好 , 適用于各種牌號的煤 , 尤其是可以用褐煤、低階煤或劣質(zhì)煙煤為原料制備化學(xué)煤 , 這是其它超純煤技術(shù)無法相比的 , 但是工藝流程復(fù)雜、藥劑成本高。

1.3.1 油團 - 篩分法

油團 - 篩分法也稱為 OTP 工藝 , 其主要流程是 , 將煤制成一定濃度的微細粒煤漿 , 加入團聚劑 , 經(jīng)強烈攪拌 (高速剪切) 后 , 煤粒形成具有一定強度與粒度的聚團 , 礦物質(zhì)則分散在水中 , 經(jīng)篩分機脫水、洗滌 , 篩下水澄清復(fù)用。將篩上物 (煤粒聚團) 加熱蒸發(fā)、回收團聚劑 , 得到最終產(chǎn)品。

在國外一般采用沸點為 36 ℃短鏈烴戊烷作為橋連液。該法用短鏈烴戊烷作橋連液 , 選擇性好 , 不用高溫即可回收 , 能有效降低成本 , 能有效地制取超純煤 , 它的最大地問題是短鏈烴沸點低、易揮發(fā)和著火點低 , 整個過程需密封完成。

1.3.2 油團 - 浮選法

其主要流程是, 將煤制成一定濃度的微細粒煤漿 , 分別加入調(diào)整劑和橋連液 , 經(jīng)高速攪拌后 , 形成疏水聚團 , 然后通過浮選分離煤粒聚團和礦物質(zhì)。橋連液包括煤油、柴油、燃料油等常規(guī)長鏈烴或多環(huán)芳烴等。該法與 OTP工藝相比 , 能大幅度降低用油量 ,機械夾帶低 , 產(chǎn)品水分較低 , 可在不需大改動現(xiàn)有流程、設(shè)備的條件下 , 用于解決入料粒度過細、分選效果不佳的浮選問題 , 但其油耗太高 , 給其工業(yè)化帶來一定的障礙。

(1) 物理或物理化學(xué)法與化學(xué)法相比工藝較簡單、成本較低 , 對煤的性質(zhì)破壞較小 , 此外它也具有良好的脫灰效果 , 但是物理法中的濕法分選 , 由于粒度較細 , 產(chǎn)品脫水難度較大 , 需要進一步研究超細煤的脫水技術(shù)。

(2) 化學(xué)法雖然具有較好的脫灰效果, 但是工藝條件比較苛刻, 工藝復(fù)雜, 大多數(shù)有復(fù)雜的藥劑回收系統(tǒng), 藥劑、操作成本昂貴, 此外一些化學(xué)法破壞了煤的性質(zhì), 給煤的質(zhì)量和使用帶來很大的影響, 這些給它們的工業(yè)化及推廣帶來一定的限制。需開發(fā)溫和的化學(xué)制備法, 采取措施, 降低成本。

(3) 大多數(shù)煤在分選前需要超細粉碎 , 需要開發(fā)研究高效的磨礦設(shè)備及磨礦技術(shù) , 降低能耗 , 同時要進一步研究煤經(jīng)超細粉碎以及分選處理后 , 表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化。