一种气化渣浮选脱炭的分选系统及分选方法

1.本发明涉及煤气化渣精深分离工艺领域，具体涉及一种气化渣浮选脱炭的分选系统及分选方法。


背景技术：

2.随着现代煤化工行业的快速发展，煤气化作为现代煤化工技术的龙头，其气化过程中煤气化渣的产生量急剧增加。当前限于技术和成本问题，煤气化渣的处理方式主要以填埋和堆存为主，不仅侵占了土地资源，而且面临着有害重金属渗滤液对水体和土壤污染的风险，严重影响了区域生态文明建设和国家能源战略的实施，已成为制约当地现代煤化工行业高质量发展的突出瓶颈。
3.煤气化渣是煤炭高温气化过程中产生的固体废物，主要包括低灰碳组分和髙灰铝硅矿物，后者主要包含硅、铝等主要成分，以及一定含量锂、锗、镓等战略性关键金属元素，具备广阔的资源化利用前景。目前，国内外对煤气化渣的综合利用主要聚焦于制备建材原料和高附加值材料两大方面。然而上述煤气化渣资源化利用方向均对原料纯度有较高的要求，例如，相关国家标准中规定建材化利用要求煤气化渣烧失量不高于5％，因此煤气化渣中碳、灰组分的有效分离是实现其资源化利用的重要前提。煤气化渣中存在大量矿物熔融体，碳、灰包裹夹杂严重，嵌布粒度细，残碳颗粒孔隙发达，浮选是实现其碳、灰分离的主要方法。煤气化渣碳、灰分离的研究以国内为主，其相关研究指出经过高温气化、激冷过程，煤气化渣中碳颗粒表面有一定程度的氧化，造成疏水性降低，可浮性变差，以柴油作为捕收剂时，药剂耗量高、浮选指标较差。此外，由于煤气化渣本身灰分较高，通过常规的一次单元浮选实验流程浮选所得到的精煤灰分较高，难以满足燃煤电厂对煤质发热量的要求，而且，浮选尾煤灰分难以达到建材化利用对其烧失量的要求。


技术实现要素：

4.基于此，本发明提供了一种气化渣浮选脱炭的分选系统及分选方法，该分选系统通过将磨矿和多级浮选有机结合，从根本上解决了煤气化渣的碳灰分离效率低、药耗大等技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种气化渣浮选脱炭的分选系统，其包括供料主路、精选支路、精选回流支路、扫选支路和扫选回流支路，其中：
6.所述供料主路包括沿物料传输方向依次连接的给料泵、旋流分级筛、一套矿浆调质器和一套浮选柱，所述供料主路中的所述浮选柱的顶部输出端连接所述精选支路的输入端，所述供料主路中的所述浮选柱的底部输出端连接所述扫选支路的输入端；
7.所述精选支路包括至少两套呈多级依次串联的精选单元，每套所述精选单元包括沿物料传输方向依次连接的一套矿浆调质器和一套浮选柱，上一级所述精选单元的所述浮选柱通过其顶部输出端与相邻的下一级所述精选单元的所述的矿浆调质器连接；
8.所述精选回流支路包括一套磨矿设备，所述精选回流支路中的所述磨矿设备的输
入端与所有所述精选单元中的所述浮选柱的底部输出端连接，所述精选回流支路中的所述磨矿设备的输出端连接到所述精选支路的输入端；
9.所述扫选支路包括至少两套呈多级依次串联的扫选单元，每套所述扫选单元包括沿物料传输方向依次连接的一套矿浆调质器和一套浮选柱，上一级所述扫选单元的所述浮选柱通过其底部输出端与相邻的下一级所述扫选单元的所述的矿浆调质器连接；
10.所述扫选回流支路包括一套磨矿设备，所述扫选回流支路中的所述磨矿设备的输入端与所有所述扫选单元中的所述浮选柱的顶部输出端连接，所述扫选回流支路中的所述磨矿设备的输出端连接到所述扫选支路的输入端。
11.作为本发明的进一步优选技术方案，所述磨矿设备为棒磨机、球磨机或搅拌磨机。
12.作为本发明的进一步优选技术方案，所述给料泵的前端还设有搅拌桶。
13.根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种采用上述任一项所述的气化渣浮选脱炭的分选系统的分选方法，包括以下步骤：
14.1)将粉末的煤气化渣与水通过搅拌混合得到混合物料，并由给料泵将混合物料输送到旋流分级筛；
15.2)将混合物料通过旋流分级筛进行处理，得到低灰粗颗粒的旋流分级筛底流、旋流分级筛溢流及筛下物，其中旋流分级筛溢流及筛下物混合后输送给供料主路的矿浆调质器进行调质，调质后得到初始矿浆；
16.3)将初始矿浆通入供料主路中的浮选柱进行粗选得到粗选精煤，并将该粗选精煤由该浮选柱的顶部输出端输出给精选支路，得到粗选尾煤由该浮选柱的底部输出端输出给扫选支路；
17.4)将粗选精煤依次经过精选单元进行处理，最终得到低灰精煤由最后一级精选单元的浮选柱通过其顶部输出端输出，各精选单元处理后得到的精选尾煤输送给精选回流支路的磨矿设备，并经该磨矿设备进行处理后形成精选尾煤磨后矿浆再回流到精选支路的输入端；
18.5)精选尾煤依次经过扫选单元进行处理，最终得到髙灰尾煤由最后一级扫选单元的浮选柱通过其顶部输出端输出，各扫选单元处理后得到的扫选精煤输送给扫选回流支路的磨矿设备，并经该磨矿设备进行处理后形成扫选精煤磨后矿浆再回流到扫选支路的输入端。
19.作为本发明的进一步优选技术方案，所述粉末的煤气化渣与水通过在搅拌桶中搅拌得到混合物料。
20.作为本发明的进一步优选技术方案，步骤)1中，煤气化渣与水以浓度为100-200g/l进行搅拌混合。
21.本发明的气化渣浮选脱炭的分选系统及分选方法，其分选方法为磨矿联合多级浮选的分选方法，分别实现了低灰碳颗粒和髙灰矿物颗粒的逐级富集，解决了气化渣在浮选中选择性差、回收率较低、精煤和尾煤灰分不达标的技术问题，且通过采用上述技术方案，使得本发明提出的联合分选工艺对煤气化渣适应性强，解决了传统的泡沫浮选中药耗量大的难题，对煤气化渣中碳灰精深分离过程的实现意义重大；而且，本发明提出的联合分选工艺流程简单、成本低。
附图说明
22.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
23.图1为本发明气化渣浮选脱炭的分选系统提供的一实例的结构示意图；
24.图2为本发明气化渣浮选脱炭的分选系统提供的一实例的工艺流程图。
25.图中：100、供料主路，200、精选支路，300、精选回流支路，400、扫选支路，500、扫选回流支路；
26.1、煤气化渣，2、水，3、混合物料，4、旋流分级筛底流，5、旋流分级筛溢流及筛下物，6、初始矿浆，7、粗选精煤，8、粗选精煤矿浆，9、一次精选精煤，10、一次精选尾煤，11、精选精煤矿浆，12、二次精选精煤，13、二次精选尾煤，14、精选尾煤混合入料，15、精选尾煤磨后矿浆，16、粗选尾煤，17、粗选尾煤矿浆，18、一次扫选精煤，19、一次扫选尾煤，20、扫选尾煤矿浆，21、二次扫选精煤，22、二次扫选尾煤，23、扫选精煤混合物，24、扫选精煤磨后矿浆；
27.a、搅拌桶，b、给料泵，c、旋流分级筛，d、矿浆调质器，e、浮选柱，f、磨矿设备。
28.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
29.下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
30.本技术的创新思路是：传统碳灰浮选分离过程往往通过一次性加入捕收剂和起泡剂完成，但气化渣组成特殊，一次性加药(煤油、柴油等使碳颗粒疏水化，以及加入仲辛醇达到起泡用)的药耗损失较大，煤气化渣碳灰精深分离的关键在于在经济性较好的药剂量(常规气化渣浮选脱碳药剂量一般在8kg/t以上，本发明可使得的综合药剂量低于5kg/t)条件下首先实现碳、灰分别在精煤和尾煤中的相对富集，其次通过分批加药、逐级富集来分别实现碳和灰的进一步富集，最终满足煤气化渣中碳灰分质利用对产品纯度的要求。基于此创新思路，本发明提出了一种磨矿 多级浮选的联合工艺，解决了碳灰分离过程效率低的难题，有效促进了煤气化渣全组分资源化利用。
31.本发明的浮选柱可选用旋流静态微泡浮选柱或者逆流型浮选柱，浮选柱内矿浆中的目标矿物在药剂的疏水化作用下与浮选气泡黏附，进而随浮选气泡升浮至浮选柱上部形成矿化泡沫层，自溢后经顶部输出端排出，其余矿物(一般是脉石或非选矿物等亲水性矿物)则从底部输出端的尾矿管排出。
32.实施例1
33.如图1所示，本发明提供了一种气化渣浮选脱炭的分选系统，包括供料主路100、精选支路200、精选回流支路300、扫选支路400和扫选回流支路500，其中：
34.所述供料主路100包括沿物料传输方向依次连接的搅拌桶a、给料泵b、旋流分级筛c、一套矿浆调质器d和一套浮选柱e，所述供料主路100中的所述浮选柱e的顶部输出端连接所述精选支路200的输入端，所述供料主路100中的所述浮选柱e的底部输出端连接所述扫选支路400的输入端；
35.所述精选支路200包括至少两套呈多级依次串联的精选单元，每套所述精选单元
包括沿物料传输方向依次连接的一套矿浆调质器d和一套浮选柱e，上一级所述精选单元的所述浮选柱e通过其顶部输出端与相邻的下一级所述精选单元的所述的矿浆调质器d连接；
36.所述精选回流支路300包括一套磨矿设备f，所述精选回流支路300中的所述磨矿设备f的输入端与所有所述精选单元中的所述浮选柱e的底部输出端连接，所述精选回流支路300中的所述磨矿设备f的输出端连接到所述精选支路200的输入端；
37.所述扫选支路400包括至少两套呈多级依次串联的扫选单元，每套所述扫选单元包括沿物料传输方向依次连接的一套矿浆调质器d和一套浮选柱e，上一级所述扫选单元的所述浮选柱e通过其底部输出端与相邻的下一级所述扫选单元的所述的矿浆调质器d连接；
38.所述扫选回流支路500包括一套磨矿设备f，所述扫选回流支路500中的所述磨矿设备f的输入端与所有所述扫选单元中的所述浮选柱e的顶部输出端连接，所述扫选回流支路500中的所述磨矿设备f的输出端连接到所述扫选支路400的输入端。
39.具体实施中，所述磨矿设备f可为棒磨机、球磨机或搅拌磨机，当然，其还可以采用现有技术其它具备相同功能的设备，在此不做一一例举。
40.实施例2
41.参阅图1和图2所示，本发明还提供了一种采用气化渣浮选脱炭的分选系统的分选方法，选取精选支路200中的精选单元和扫选支路400中的扫选单元各为两套，精选单元和扫选单元均按其串联顺序依次定义为一级和二级，该分选方法的工艺流程如下：
42.1)将粉末的煤气化渣1与水2通过搅拌桶a搅拌得到混合物料3，并由给料泵b将混合物料3输送到旋流分级筛c；
43.2)将混合物料3通过旋流分级筛c进行处理，得到低灰粗颗粒的旋流分级筛底流4、旋流分级筛溢流及筛下物5，其中旋流分级筛溢流及筛下物5混合后输送给供料主路100的矿浆调质器d进行调质，调质后得到初始矿浆6；
44.3)将初始矿浆6通入供料主路100中的浮选柱e进行粗选得到粗选精煤7，并将该粗选精煤7由该浮选柱e的顶部输出端输出给精选支路200，得到粗选尾煤16由该浮选柱e的底部输出端输出给扫选支路400；
45.4)将粗选精煤7首先输入到一级精选单元的矿浆调质器d进行调质，得到粗选精煤矿浆8，粗选精煤矿浆8再输入到一级精选单元的浮选柱e，由一级的精选单元的浮选柱e的顶部输出端输出一次精选精煤9并输送给二级的精选单元的矿浆调质器d进行调质，得到精选精煤矿浆11，精选精煤矿浆11再输到二级的精选单元的浮选柱e，由二级的精选单元的浮选柱e的顶部输出端输出二次精选精煤12，即最终所得的低灰精煤，此外，由一级的精选单元的浮选柱e的底部输出端输出的一次精选尾煤10和二级的精选单元的浮选柱e的底部输出端输出的二次精选尾煤13混合得到精选尾煤混合入料14，精选尾煤混合入料14输到给精选回流支路300的磨矿设备f，并经该磨矿设备f进行处理后形成精选尾煤磨后矿浆15再回流到精选支路200的输入端；
46.5)将粗选尾煤16首先输入到一级扫选单元的矿浆调质器d进行调质，得到粗选尾煤矿浆17，粗选精煤矿浆8再输入到一级的扫选单元的浮选柱e，由一级的扫选单元的浮选柱e的底部输出端输出一次扫选尾煤19并输送给二级扫选单元的矿浆调质器d进行调质，得到扫选尾煤矿浆20，扫选尾煤矿浆20再输到二级的扫选单元的浮选柱e，由二级的扫选单元的浮选柱e的底部输出端输出二次扫选尾煤22，即最终所得的髙灰尾煤，此外，由一级的扫
选单元的浮选柱e的顶部输出端输出的一次扫选精煤18和二级的扫选单元的浮选柱e的顶部输出端输出的二次扫选精煤21混合得到扫选精煤混合物23，扫选精煤混合物23输到给扫选回流支路500的磨矿设备f，并经该磨矿设备f进行处理后形成扫选精煤磨后矿浆24再回流到扫选支路400的输入端。
47.本发明的气化渣浮选脱炭的分选方法为磨矿 多级浮选联合工艺，有益效果是利用气化渣的粒度与碳灰分布特点，采用“预先分级 一粗两精(两)三扫”分选工艺逐级实现碳灰分离，该流程在低药耗水平的条件下产生了低灰精煤和髙灰尾煤两种产品，前者满足燃料化利用对精煤发热量的要求，后者满足气化渣建材化利用对烧失量要求，因此，本发明在保证经济效益的前提下实现了煤气化渣1的精深分离与分质利用。
48.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。