一种重度氧化煤浮选系统及浮选方法 |
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| 申请号 | CN202010327653.6 | 申请日 | 2020-04-23 | 公开(公告)号 | CN111530646A | 公开(公告)日 | 2020-08-14 |
| 申请人 | 中国矿业大学; | 发明人 | 邢耀文; 桂夏辉; 丁世豪; 车涛; 孟凡彩; 曹亦俊; 夏灵勇; 郑毅; 魏立勇; 田立新; 佟顺增; 许宝林; 肖有芬; 宫庆刚; 张学军; 辛得祥; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种重度 氧 化 煤 浮选系统及浮选方法，属于煤炭浮选技术领域，解决了现有浮选方法无法回收细粒重度氧化煤的问题。重度氧化煤浮选系统包括磨矿设备、煤泥 水 桶、分级旋流器、渣浆 泵 、搅拌桶和浮选柱，对重度氧化煤依次进行“超细碎磨”、“疏水絮凝”和“柱浮选”三个环节，实现对重度氧化煤进行回收。本发明实现了细粒重度氧化煤的高效回收。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种重度氧化煤浮选系统，其特征在于，包括球磨机(1)、煤泥水桶(2)、分级旋流器(3)、渣浆泵、搅拌桶(5)和浮选柱(7)。 |
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| 说明书全文 | 一种重度氧化煤浮选系统及浮选方法技术领域[0001] 本发明涉及煤炭分选技术领域，尤其涉及一种重度氧化煤浮选系统及浮选方法。 背景技术[0002] 我国煤炭资源储量丰富，煤炭作为主体能源的地位短时间内不会改变。随着重介质选煤技术的普及采煤机械化比例的提高，细粒煤泥入洗量急剧增加趋势。 [0003] 浮选作为细粒煤泥分选提质的最有效手段，其根据表面润湿性的不同实现煤与脉石颗粒间的选择性分离，煤粒通过向气泡粘附形成矿化气絮团上浮成为精煤，而亲水性矿物颗粒则继续停留在矿浆中随尾矿排出。对于传统的焦肥煤及无烟煤浮选，一般使用非极性烃油作为浮选的捕收剂进一步增加煤粒表面的疏水性进而提高煤粒被气泡的捕获概率。 [0004] 然而，对于氧化煤，其表面富含丰富的含氧官能团和发达的孔隙，表面疏水性差，水分子容易在颗粒表面形成水化膜阻碍捕收剂分子和气泡向煤粒粘附，一般需要几十倍于焦肥煤的浮选药剂添加量才能获得较理想的精煤产率，常规浮选流程很难获得理想的经济效益。目前在实际生产过程中，细粒氧化煤一般直接作为中煤处理，造成了极大的资源浪费。 [0005] 因此，急需提供一种能够实现氧化煤高效浮选回收的浮选系统及方法。 发明内容[0006] 鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种重度氧化煤浮选系统及浮选方法，用以解决现有浮选方法无法回收细粒重度氧化煤的问题。 [0007] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的： [0009] 进一步地，球磨机设有入料口和排料口。 [0010] 进一步地，煤泥水桶位于球磨机下方，煤泥水桶的入料口与球磨机的排料口相连，煤泥水桶的底部排料口与分级旋流器的入料口之间设有第一渣浆泵。 [0011] 进一步地，分级旋流器位于球磨机与搅拌桶的上方。 [0012] 进一步地，分级旋流器的溢流口和底流口分别高于球磨机的入料口、搅拌桶的入料口。 [0013] 进一步地，分级旋流器的溢流口与搅拌桶的入料口相通，分级旋流器的底流口与球磨机的入料口连通。 [0014] 进一步地，搅拌桶的排料口与浮选柱的入料口之间设有第二渣浆泵。 [0015] 进一步地，浮选柱为低紊流充气式逆流浮选柱。 [0017] 另一方面，还提供一种重度氧化煤浮选方法，基于上述的重度氧化煤浮选系统，浮选方法包括如下步骤： [0019] 步骤二：向煤泥水桶加入清水稀释矿浆，将稀释后的煤泥矿浆供入分级旋流器中进行分级，分级旋流器的溢流口流出的溢流产品沿管道进入搅拌桶； [0020] 步骤三：向搅拌桶内的稀释矿浆中加入非极性烃类油进行疏水絮凝团聚造粒； [0021] 步骤四：将絮凝后的矿浆供入浮选柱内进行浮选，收集从浮选柱的上端溢流槽排出的精煤，尾煤由浮选柱底部的底流口排出。 [0022] 进一步地，步骤二中，分级旋流器的底流中大于分级粒度的粗颗粒沿管道自流回到球磨机中进行再次研磨解离，实现闭路磨矿。 [0024] 进一步地，搅拌转速为1000-3000r/min [0025] 进一步地，步骤三中，疏水絮凝团聚造粒过程中，对搅拌桶内的混合浆液进行搅拌，搅拌转速介于1000-3000r/min。 [0026] 与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一： [0027] a)本发明提供的重度氧化煤浮选系统，球磨机、煤泥水桶、分级旋流器、渣浆泵、搅拌桶和浮选柱采用模块化布置，结构简单，投资少、运行费用低，运行费用降低30-50％。球磨机用于对氧化煤泥进行超细碎磨，充分剥离氧化煤表面亲水氧化层，暴露新鲜的疏水位点，提高了氧化煤表面疏水性；煤泥水桶和分级旋流器对磨碎的矿浆进行疏水絮凝，实现微细煤粒的选择性团聚造粒；利用浮选柱对矿浆进行浮选回收，低紊流浮选柱其良好的静态环境避免了对絮团的破坏，实现对絮体的高效静态回收，回收效率达90％以上。 [0028] b)本发明提供的重度氧化煤浮选系统，通过将分级旋流器的底流口与球磨机的进料口连接形成闭路磨矿，提高了对煤炭颗粒表面氧化层剥离的准确度，利于后续疏水絮凝与浮选工艺的开展，有效解决了氧化煤浮选困难和药剂消耗量大的工业难题，对提高煤炭资源利用率具有重要意义。 [0029] c)本发明提供的重度氧化煤浮选方法，包括闭路磨矿超细碎磨、非极性油疏水絮凝、低紊流柱浮选回收三个环节，通过分级旋流器与球磨机之间闭路磨矿，提高了对煤炭颗粒表面氧化层剥离的准确度，充分剥离氧化煤表面亲水氧化层，暴露了新鲜的疏水位点，进而提高煤表面疏水性和可浮性，有效解决了氧化煤浮选困难和药剂消耗量大的工业难题；通过疏水絮凝对暴露新鲜疏水位点的微细粒选择性团聚造粒，解决超细磨带来的微细粒回收难题；同时采用的低紊流浮选柱具备良好的静态环境，避免了对絮团的破坏，实现对絮体的高效静态回收，提高了微细粒精煤的浮选回收率，回收率高达90％以上，避免了微细粒矸石的影响，提高浮选精煤质量。 [0030] d)本发明提供的重度氧化煤浮选方法，流程简单，操作方便，各环节环环相扣，操作简单，实现了重度氧化煤的高效分选回收，运行费用降低30-50％，对氧化煤资源利用具有重要意义。 [0031] 本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。 附图说明[0032] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。 [0033] 图1为本发明实施例的重度氧化煤浮选系统的结构示意图； [0034] 图2为本发明实施例的重度氧化煤浮选方法的流程示意图。 [0035] 附图标记： [0036] 1-球磨机；2-煤泥水桶；3-分级旋流器；4-第一渣浆泵；5-搅拌桶；6-第二渣浆泵；7-逆流浮选柱；8-氧化煤入料口；9-溢流槽；10-底流口。 具体实施方式[0037] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。 [0038] 由于氧化煤的表面富含丰富的含氧官能团和发达的孔隙，表面疏水性差，水分子容易在颗粒表面形成水化膜阻碍捕收剂分子和气泡向煤粒粘附，需要几十倍于焦肥煤的浮选药剂添加量才能获得较理想的精煤产率。因此，实现氧化煤高效浮选回收的关键是如何有效钝化煤表面的亲水位点，恢复煤表面的疏水性。基于此，本发明创新性的提出一种基于“超细碎磨剥离氧化层-非极性油疏水絮凝造粒-柱浮选”的重度氧化煤浮选系统及浮选方法，对重度氧化煤的高效分选回收具有重要意义。 [0039] 实施例1 [0040] 本发明的一个具体实施例，公开了一种重度氧化煤浮选系统，如图1所示，包括磨矿设备、煤泥水桶2、分级旋流器3、渣浆泵、搅拌桶5、浮选柱7。 [0041] 磨矿设备用于粉碎待分选的重度氧化煤，磨矿设备采用球磨机1，球磨机1设有入料口和排料口，入料口为氧化煤入料口8。煤泥水桶2位于球磨机1下方，煤泥水桶2的入料口与球磨机1的排料口相连，煤泥水桶2的底部排料口与分级旋流器3的入料口之间的管道上设有第一渣浆泵4。分级旋流器3位于球磨机1与搅拌桶5的上方，分级旋流器3设有溢流口和底流口，分级旋流器3安装高度分别高于球磨机1与搅拌桶5，使分级旋流器3的溢流口和底流口高于球磨机1的氧化煤入料口8、搅拌桶5的入料口；分级旋流器3的溢流口与搅拌桶5的入料口相通，分级旋流器3的底流口与球磨机1的氧化煤入料口8连通；搅拌桶5底部的排料口与浮选柱7的入料口之间的管道上设有第二渣浆泵6。 [0042] 本实施例中，煤泥水桶2内设有清水管与搅拌叶轮，用以稀释矿浆，防止煤泥颗粒沉降堵塞管路。 [0043] 本实施例的重度氧化煤浮选系统整体，采用模块化布置，各部分之间通过管道连接，具体根据工厂场地及实际生产现场情况灵活调整。 [0044] 实施时，将重度氧化煤泥通过煤泥输送皮带由球磨机1顶部进料口进入球磨机1后加水研磨，得到重度氧化煤泥矿浆；将重度氧化煤泥煤泥矿浆经球磨机1出料口沿管道溜槽进入下方的煤泥水桶2内；向煤泥水桶2加入清水稀释矿浆；将稀释后的煤泥矿浆供入分级旋流器3中进行分级，分级旋流器3底流中高于分级粒度的粗颗粒，在高差作用下沿管道自流回到球磨机1进行再次研磨解离，实现闭路磨矿；分级旋流器3的溢流口流出满足粒度要求的溢流产品，溢流产品沿管道进入搅拌桶5；向搅拌桶5中的矿浆中加入非极性烃类油进行疏水絮凝；絮凝后的矿浆由第二渣浆泵6供入浮选柱7内进行浮选，表面疏水性好的絮凝颗粒与气泡发生碰撞粘附而上浮，作为精煤从浮选柱的上端溢流槽9收集排出，表面疏水性差的细颗粒不与气泡发生碰撞粘附，沉入浮选柱的底部，作为尾煤由浮选柱底部的底流口10排出。 [0045] 与现有技术相比，本实施例提供的重度氧化煤浮选系统，球磨机1、煤泥水桶2、分级旋流器3、渣浆泵、搅拌桶5和浮选柱7采用模块化布置，投资少、运行费用低，对重度氧化煤依次进行超细碎磨、疏水絮凝、柱浮选回收的浮选过程，利用球磨机1对氧化煤泥进行超细碎磨，充分剥离了氧化煤表面亲水氧化层，暴露新鲜的疏水位点，提高了氧化煤表面疏水性。利用煤泥水桶2和分级旋流器3对磨碎的矿浆进行疏水絮凝，疏水絮凝实现了微细煤粒的选择性团聚造粒，解决超细磨带来的微细粒回收难题。利用浮选柱对矿浆进行浮选回收，低紊流浮选柱其良好的静态环境避免了对絮团的破坏，实现对絮体的高效静态回收。另外，本发明的浮选系统通过将分级旋流器3的底流口与球磨机1的进料口连接形成闭路磨矿，提高了对煤炭颗粒表面氧化层剥离的准确度，利于后续疏水絮凝与浮选工艺的开展，有效解决了氧化煤浮选困难和药剂消耗量大的工业难题，提高煤炭资源利用率，尤其适用于焦煤、肥煤、瘦煤等稀缺主焦煤资源回收。 [0046] 实施例2 [0047] 本发明的又一具体实施例，公开了一种重度氧化煤浮选方法，浮选流程如图2所示，基于实施例1的重度氧化煤浮选系统，通过“超细碎磨-疏水絮凝-柱浮选回收”的分选工艺，从根本上解决了氧化煤表面疏水性差，常规浮选效率低的问题。 [0048] 如图1所示，重度氧化煤浮选系统包括球磨机1、煤泥水桶2、分级旋流器3、渣浆泵、搅拌桶5、浮选柱7。球磨机1用于粉碎待分选的重度氧化煤，球磨机1设有入料口和排料口。煤泥水桶2位于球磨机1下方，煤泥水桶2的入料口与球磨机1的排料口相连，煤泥水桶2的底部排料口与分级旋流器3的入料口之间的管道上设有第一渣浆泵4。分级旋流器3位于球磨机1与搅拌桶5的上方，分级旋流器3设有溢流口和底流口，分级旋流器3安装高度分别高于球磨机1与搅拌桶5，使分级旋流器3的溢流口和底流口高于球磨机1的氧化煤入料口8、搅拌桶5的入料口；分级旋流器3的溢流口与搅拌桶5的入料口相通，分级旋流器3的底流口与球磨机1的氧化煤入料口8连通；搅拌桶5底部的排料口与浮选柱7的入料口之间的管道上设有第二渣浆泵6。煤泥水桶2内设有清水管与搅拌叶轮，用以稀释矿浆，防止煤泥颗粒沉降堵塞管路。重度氧化煤浮选系统整体，采用模块化布置，各部分之间通过管道连接，具体根据工厂场地及实际生产现场情况灵活调整。 [0049] 重度氧化煤浮选方法包括如下步骤： [0050] 步骤一：利用球磨机1对重度氧化煤泥进行研磨细碎作业，得到重度氧化煤泥矿浆，并将重度氧化煤泥矿浆供入煤泥水桶2内。 [0051] 具体的，将重度氧化煤泥通过煤泥输送皮带由球磨机1顶部进料口进入球磨机1后加水研磨，得到重度氧化煤泥矿浆；得到的重度氧化煤泥矿浆浓度介于300-800g/L，优选500g/L。氧化煤泥在研磨介质作用下充分剥离表面的亲水氧化层，暴露新鲜的疏水位点，并实现连生体解离，为后续疏水絮凝与柱浮选提供物料保障。研磨后的重度氧化煤泥矿浆经球磨机1出料口沿管道溜槽进入下方的煤泥水桶2内。 [0052] 步骤二：向煤泥水桶2加入清水稀释矿浆，将稀释后的煤泥矿浆供入分级旋流器3中进行分级，分级旋流器3的溢流口流出的溢流产品沿管道进入搅拌桶5。 [0053] 具体的，通过清水管向煤泥水桶2加入清水稀释矿浆，同时搅拌叶轮对稀释矿浆进行搅拌，防止煤泥颗粒沉降堵塞管路；将稀释后的煤泥矿浆供入分级旋流器3中进行分级。其中，分级粒度介于20-100μm，优选20μm，也就是说，最终的溢流产品粒度在20μm以下，分级旋流器3溢流口流出满足粒度要求的溢流产品，溢流产品沿管道进入搅拌桶5。 [0054] 为保证后续絮凝与浮选效果，步骤二中，分级旋流器3底流中大于分级粒度的粗颗粒，在高差作用下沿管道自流回到球磨机1中进行再次研磨解离，实现闭路磨矿。进一步地，分级旋流器3底流中大于20μm的颗粒重新进入球磨机1中进行再次研磨，如此循环实现闭路磨矿。 [0055] 步骤三：向搅拌桶5内的稀释矿浆中加入非极性烃类油进行疏水絮凝团聚造粒。 [0056] 具体的，稀释矿浆进入到搅拌桶5后，向搅拌桶5内的稀释矿浆中加入非极性烃类油，并对搅拌桶5内的混合浆液进行搅拌，微细煤粒完成疏水絮凝团聚造粒。 [0057] 其中，非极性烃类油选用煤油、柴油、松油及特殊复配型捕收剂中的一种或多种组合，搅拌转速介于1000-3000r/min，优选2000r/min。实际工业生产时，应根据煤质特征与设备工况，预先进行疏水絮凝试验，确定搅拌桶5设备相关操作参数，优选细颗粒絮凝效率为90％时的相关参数为宜。 [0058] 步骤四：将絮凝后的矿浆供入浮选柱7内进行浮选，收集从浮选柱的上端溢流槽9排出的精煤，尾煤由浮选柱底部的底流口10排出。 [0059] 具体的，利用第二渣浆泵6将絮凝后的矿浆供入浮选柱7内进行浮选，表面疏水性好的絮凝颗粒与气泡发生碰撞粘附而上浮，作为精煤从浮选柱的上端溢流槽9收集排出，表面疏水性差的细颗粒不与气泡发生碰撞粘附，沉入浮选柱的底部，作为尾煤由浮选柱底部的底流口10排出。 [0060] 步骤四中，浮选柱7采用低紊流充气式逆流浮选柱，低紊流充气式逆流浮选柱内低紊流的流场条件有效避免了浮选湍流对絮体的破坏，完成重度氧化煤的高效分选回收。 [0061] 与现有技术相比，本实施例提供的重度氧化煤浮选方法，具有如下优点： [0062] (1)流程简单，操作方便，主要包括闭路磨矿超细碎磨、非极性油疏水絮凝、低紊流柱浮选回收三个环节，通过分级旋流器3与球磨机1之间闭路磨矿，提高了对煤炭颗粒表面氧化层剥离的准确度，充分剥离氧化煤表面亲水氧化层，暴露了新鲜的疏水位点，进而提高煤表面疏水性和可浮性，有效解决了氧化煤浮选困难和药剂消耗量大的工业难题。 [0063] (2)通过疏水絮凝对暴露新鲜疏水位点的微细粒选择性团聚造粒，解决超细磨带来的微细粒回收难题。 [0064] (3)采用的低紊流浮选柱具备良好的静态环境，避免了对絮团的破坏，实现对絮体的高效静态回收，提高了微细粒精煤的浮选回收率，回收率高达90％以上，避免了微细粒矸石的影响，提高浮选精煤质量。 [0065] (4)本实施例浮选方法的各环节环环相扣，操作简单，实现了重度氧化煤的高效分选回收，运行费用降低30-50％，对氧化煤资源利用具有重要意义。 |
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