从烟煤中除去黄铁矿硫的方法

本发明是通过研磨和附聚作用来降低烟煤中的黄铁矿硫和灰分含量的一个直接的方法。

在煤的生产中，最困难的问题之一是降低煤中的硫含量。煤中的硫通常以三种形式存在：有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐。由于有机硫是以煤分子结构的组成部分分布在煤块中，因此它的去除需要用化学处理。黄铁矿硫可以用物理清除法清除到各种所需的程度。硫酸盐，除了氧化和风蚀外，通常低于0.1%，因此，在煤的净化中，它常常不是重要的因素。

因此，对煤来说，在它使用前，有两种类型的脱硫方法：第一种典型的方法是化学方法，通常是把煤中的硫直接氧化或过原，而第二种类型的方法则是物理方法。化学方法包括在高温下，利用H2，N2，Cl2，水蒸汽和空气等等之类的气体，或利用NaOH，Fe2（SO4）3，CuSO4等等的溶液进行的那些方法。这些化学方法能够除去无机和有机硫，但是脱硫的程度取决于所采用的特定方法。这些化学方法的缺点是常使煤中的挥发性物质和煤的发热值降低，而且化学方法的操作费用可以贵得使人不敢用，此外，这些方法本身还可能产生一些有毒的废弃物。

因此，重要的是开发先进的净化煤的物理方法，例如，通过改进传统的泡沫浮选法，选择絮凝法，油附聚法和磁选分离法等。物理净化方法的缺点之一是通常只能除去在煤的破碎过程中所释放出的部分黄铁矿硫。矿物（黄铁矿）的除去程度取决于矿物的大小，分布，黄铁矿颗粒的大小和原煤的其它物理特征。

油附聚法是传统的物理净化方法之一，它基于这样的原理，即：与煤中的无机物相比，煤粒是疏水的或至少是有较小的亲水性，因此，它就可被油附聚，并且通过加入能润湿含碳（疏水的）成分的适宜的桥键形成液来使煤粒从矿物中分离。

然而，许多研究表明，在煤的油附聚过程中发现贫黄铁矿不被附聚。参见Gregory，I.W.，“煤粉的油附聚过程”，采矿工艺情报交换所，R和D评论，1982年;Mezey    E.J.“对煤废弃物的油吸附的应用”，美国EPA报导，EPA600/7-79-025C，1979。在试图介决这个问题的过程中，许多方法都已经研究改变黄铁矿的表面特征，这是基于改变黄铁矿的表面特征以提供亲水性。Perrott    et    al，Chemicol    and    Metallur-gical    Engineering，25（5）182～188（1921），公开了粉煤，水和油的湿法研磨，其中油包裹了30%（wt）的煤，搅拌这些组分的浆液，生成一种油和煤的混合物，而煤可以从水、灰分和其它的亲水组分中分离出来。在由Perrott等所讨论的其它方法中（在同一出版物），搅拌煤粉，水和油的浆液（其中油包裹25%wt的煤），煤/油混合物通过在100目的筛上过筛从亲水组分和灰中分离出来。通过这种方法，作为烟煤中黄铁矿硫减少的一个例子，原烟煤中的黄铁矿硫在回收的煤油混合物中从3.01%减少到2.10%。在上述的两个方法中，油量都大于10%（以煤的重量计），而黄铁矿硫的减少则很少。

加拿大专利1，144，500公开了搅拌油，煤和最大为50%的水（以固体重量计）的浆液，生成煤的附聚物。该附聚物通过筛 来分离，而通过闪蒸从附聚物中提取出挥发性物质。附聚物通过筛从亲水性物质和无机物中分离，有利于除去黄铁矿的所述的搅拌-充气-分离洗涤循环这里没有公开。

美国专利3，856，668公开了在含大约2-10%的烃（以煤的重量计）（如果烃是重油，较好为的是3-7%）的水煤浆中煤粒的筛分。根据本发明的有利于除去黄铁矿的搅拌-充气-分离洗涤循环这里也没有公开。

在油附聚过程中，关于黄铁矿不予附聚的其它困难是处理煤块中黄铁矿散布的不同程度的问题，它取决于煤的类型和来源和其它的矿物例如黄铁矿中黄铜矿（CuFeS2）的存在。通常，在煤中黄铁矿高度分散，使得黄铁矿除去更加困难，并且，它与黄铜矿一起伴生由此而改变了黄铁矿的表面性能（就黄铁矿相应的氧化作用或抑浮剂的作用而论）。因此，人们已经发现，在特定的煤中，对黄铁矿不予附聚的油附聚技术的成功地进行了改进，但这种改进对其它多数的煤是完全不适宜的。

本发明的目的是提供一种从烟煤中使黄铁矿不阻聚的方法。

本发明的另一个目的是提供一个基本上减少烟煤中灰分含量的方法。

本发明的这些和其它的目的，将通过如下最佳实施例来描叙，并从权利要求和本发明的实施中更进一步地体会。

本发明提供的降低烟煤中的硫和灰分含量的方法包括：将原煤研磨成大约小于600微米的颗粒以得到煤粉的步骤;使煤粉与水和低于10%（以干煤粉的重量计）的桥键油混合，以生成煤-水-油浆的步骤;搅拌上述浆以得到煤的微附聚物步骤;从浆液中分离出煤的 微附聚物，得到了与原煤相比较基本上减少了硫和灰分量为特征的回收煤。对一些烟煤来说，要求湿式研磨微附聚物，再次把它们与小于10%的桥键油相混合以得到第二种浆液，搅拌该第二种浆液以得到微附聚物，和分离微附聚物以回收煤这几个附加步骤。

在附图中，图1是本发明的用于处理烟煤的单级干研磨的几个步骤的示意图。

图2是本发明的用于处理烟煤的两级干和湿研磨的几个步骤的示意图。

本发明的方法特别适宜从烟煤中去除黄铁矿和降低灰分含量。

在这里所使用的烟煤是挥发性物质从12%～45%，Roga系数从0～55，热值大约在30MJ/kg以上。

本发明的方法中所使用的桥键油基本上由API比重为10～200API的大约100～10%的重油或比重为5.5～120API的沥青和大约0～90%的轻油，例如柴油，煤油或石脑油组成。然而一般来说，可以采用其它的低质油作为桥键液的一个组分或其它的组分来代替重油或沥青，这样的低质油例如是API比重为6～20;硫含量低于5%，总的固体量（mg/l）为1～15，粘度（CST＝40℃）为3～500;以及勉强可蒸馏的和一般都有一大的杂原子杂质含量的低质油。

根据本发明，为得到微附聚物，把桥键液以10%或低于10%（以干煤的重量计）的量加入煤中，较好地是低于3%，最好是为0.5～1.0%。为得到微附聚物，桥键油、煤和加入足够量的水以制成约含25%（以固体重量计）的浆液，搅拌浆液，得到煤的微附聚物，然后可以从浆液中分离出煤的微附聚物。微附聚物随后悬浮 在净水中（5～15%微附聚物，以重量计），悬浮物进行一系列的迅速搅拌-充气-除去脏水-加入净化的循环。这种四步骤循环的三个或三个以上的循环通常将足以产生除去约60～90%黄铁矿的结果。较好的是，搅拌步骤持续30秒钟，紧接着充气，如果需要的话，在净化后，脏水（含黄铁矿和其它矿物）可以再用，例如通过压滤和再循环。

图1描述了本发明的用于处理烟煤的单级附聚法的几个步骤的示意图。

现在参看图1，原煤10首先进行干研磨步骤11，例如通过球磨，棒磨或其它的等效的磨机研磨，得到粒径约为600微米或小于600微米的煤粉，用标准筛筛分测定。然后加入水12和桥键液13，其桥键液用量如上所述，足够量的水得到固体含量约为25%wt的浆液。然后，得到的浆液进行微附聚作用步骤14，在此搅拌浆液得到煤的微附聚物。此后，用一般的方法例如通过浮选和筛分从浆液中分离出微附聚物，接着在步骤15，用上述的一系列的搅拌-充气-除去脏水-加入净水循环洗涤悬浮在净水的悬浮物（5～15%wt的微附聚物），就得到了净煤16。附聚物浆和洗涤步骤18中的渣滓是含黄铁矿硫和包括煤中灰分的矿物。

图2描述了本发明的适用于一些烟煤的实施例。研磨步骤21，通过加入水和桥键油23得到煤-水浆，在步骤24中分离出附聚物和渣滓30，其与图1中有关的描述相同。附加的湿研磨步骤25，例如通过球磨，起始离析附聚物，如图示。加入桥键液26，其用量如上述，再研磨生成浆。然后上述浆再次进行附聚27，就产生了微附聚物，并依次进行上述的四步骤的净化循环28，产生净的微附聚 物31。渣滓29和30可净化并再次使用。

本发明的方法在采用相对少量的桥键液方面，特别有利。因此，方便了物料的贮存和简化了附聚物的净化。总的来说，本发明的方法也将产生减少煤的无机物（它包括灰量）直到约85%的效果并除去了全部的硫。根据本发明，除去了黄铁矿硫总量的约95%，同时还回收了约90%的可燃性物质。本发明的上述优点可以使人深信足以改进了现存技术的那些方法。

以下描述了本发明的最佳实施例，通过说明的方式来提供下述例子，但并不能限制本发明。

例1

用四种来源完全不同的煤进行试验，用图1概述的处理流程进行。试验结果列于表1中。

表1

用单级步骤从煤中除去黄铁矿硫本发明的方法

原煤    产品

硫%    除去硫%

煤    灰分%，    总    黄铁矿    收率wt%    灰分%    总    黄铁矿

Montana    17.8    4.4    2.8    90.0    9.5    62    98

Illinois    13.6    4.2    1.3    87.6    6.8    15    50

Pennsylvania    19.2    1.13    0.58    80.0    5.9    40    78

Pittsburgh

Seam    22.0    1.7    0.95    80.9    6.0    34    60

Kentucky    No9    14.6    5.1    3.10    86.6    6.8    39    60

例2

在第二组试验中，选择两种煤（Pittsburgh    Seam-参见表1和Kentucky    NO.9）进行其有中间湿磨的二个步骤工艺和图2所示。由于研磨是在水中进行，因此黄铁矿的潜在氧化的可能性就降至最低。在黄铁矿阻聚中，如果氧化是临界的，则在一级或两级法中黄铁矿的除去量基本上是相同的（不考虑释放度），如果考虑则显然比湿研磨的结果高。表2的试验结果表明Pittsburgh    Seam煤中的70%的黄铁矿是不阻聚的（与表1的60%相比较）。正如所期望的那样，脱灰效果与一级研磨相比要好得多。

表2

使用本发明的具有中间湿研磨的二个步骤工艺从煤中去除黄铁矿硫

原煤    产品

硫%    去除硫%

煤    %灰分    总    黄铁矿    产率wt%    灰分%    总    黄铁矿

Pittsburgh

Seam    22.0    1.7    0.95    76.1    3.3    43    70

Kentucky    No.    9    14.6    5.1    3.1    83.7    3.6    57    90

加入的桥键液：1%煤重量，

用Kentucky    NO.9煤的试验结果证实用图2所示的两步骤法可以实现很高的90%的黄铁矿硫不阻聚。在图1所示的方法中用相同的煤进行试验，大约60%的黄铁矿不阻聚。

结论：如果煤产品是悬浮在水中并进行一系列的迅速搅拌-充气-除去脏水-加入净水循环步骤的话，那末本发明的单级或二级（带中间湿研磨）法就可使黄铁矿硫有很高的不阻聚作用。