主焦煤超纯制备工艺研究

发布时间：2020-06-19 02:40

【摘要】：煤炭是社会发展的重要物质基础,在人类社会发展史上扮演着重要的角色。我国是世界上最大的煤炭生产国与消费国,煤炭资源含量丰富,种类齐全,从褐煤到无烟煤各个煤化阶段的煤,但其中,动力用煤(非炼焦煤)资源丰富,而优质焦煤资源较匮乏。与世界平均水平相比,我国焦炭的质量很差,尤其是灰分高,而焦炭灰分对冶炼的危害不容小觑,焦炭灰分每增加1%,高炉要多消耗熔剂4%,炉渣量增加3%,因此由于焦煤灰分高而导致焦炭质量差,炼焦成本高,严重影响了钢铁工业的产品质量和技术经济效益,所以提高炼焦煤质量成为关键。此外,超低灰分的煤可用来生产高附加值产品如煤基碳材料、煤基燃料等,这些都对原料煤的灰分具有较高的要求,而全国除极个别煤源外,绝大多数都需要经过细碎解离后才能制备超纯煤,基于此,本课题提出对于主焦煤超纯制备的研究。本文对主焦煤超纯制备的研究从细颗粒原生煤泥开始探索,通过分析煤泥中成灰矿物的存在形式及其解离,对经过细磨充分解离后的微细颗粒煤进行“造粒”浮选,加入高分子絮凝剂聚丙烯酰胺,通过对絮凝浮选过程药剂的探索,分析不同分子量PAM及其用量、分散剂用量、浮选药剂用量等因素对选择性絮凝浮选过程的影响,经过细磨-选择性絮凝浮选过程,将灰分为9.12%的原生煤泥分选到精煤灰分为3.27%,产率为50.08%,由于高灰细泥成分干扰作用,细颗粒原生煤泥的灰分无法进一步降低。论文进一步探索了采用将经过重选抛除高灰细泥组分后的精煤来进行超纯制备工艺,对灰分为3.52%的重选精煤采用细磨-选择性絮凝浮选工艺,控制合适的磨矿细度,采用分段加药强化煤颗粒的疏水作用来强化浮选过程,并对电动搅拌器的转速与时间的控制、絮凝搅拌转速与时间的控制、以及对絮凝剂用量进行了优化。研究结果表明,当煤样磨至d80为19.03μm时,在分散过程中加入柴油搅拌,加入聚丙烯酰胺作为絮凝剂,分选得到灰分为1.54%,产率为62.85%的超纯煤。论文进一步采用并对微细颗粒浮选的高效设备──旋流静态微泡浮选柱进行了探索性试验,得到灰分为1.38%的超纯煤产品,平均产率为65.13%。最后文章对PEO絮凝粘土矿物与PAM的煤絮凝颗粒进行了对比性试验研究,结果表明,单纯的粘土絮凝无法改善矿浆中微细颗粒煤的分选效果。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ520.6
【图文】：

工艺流程图,脱灰,工艺流程图

图 2-2 酸碱脱灰法工艺流程图Figure2-2 Acid and alkali ash process flow chart对于以夹矸煤为主的存在形式的主焦中煤，常规的物理脱灰无法对其进行有效的分选，酸碱脱灰法则可实现该种特性的煤的超纯制备，在高温条件下，氢氧化钠可以与煤中的石英、硅铝酸盐等矿物质反正生成可溶于酸的硅铝酸钠，从而实现深度脱灰[9]。尤隆渤[10]以山西大同煤和太西煤为原料，在连续试验装置上进行碱处理后再进行酸处理，控制试验变量：碱洗浓度 10%，液固比 4ml/g，大同煤温度为 220℃，太西煤为 240℃，平均停留时间为 50min；酸洗过程，硫酸浓度为 10%，液固比4ml/g，温度 80-90℃，停留时间 20min，最终两种煤均可制得灰分小于 0.5%的超纯煤。该法脱灰效率高、适应面宽、精煤回收率高，但是工艺(尤其是后续的化学药剂与副产物回收工艺)复杂，成本较高。（3）熔融沥滤法熔融沥滤法(MCL)主要原理是将煤在反应炉中，用处于高温和高浓度状态

分布图,原生煤泥,灰分,粒度级

图 4-1 原生煤泥粒度级产率灰分分布图Figure4-1 Yield and ash distribution of particle size of coal slime由粒度级产率灰分分布图 4-1 可得出，原生煤泥中粗颗粒 0.5-0.25mm 粒度级为主导粒度级，产率为 36.72%，灰分为 8.17%，低于平均灰分，而其中细颗粒-0.074mm 级所占比重为 25.61%，约为煤泥总重的四分之一，并且灰分较高，为 11.09%，从图 4-1 中产率上看，粗颗粒较多，同样细颗粒也较多，与粗颗粒相差仅为 10%左右；从灰分趋势上看，随着粒度的减小，灰分逐渐增大，颗粒越细，灰分越高，细颗粒灰分比粗颗粒灰分高约 1%左右，可见原生煤泥中高灰细泥含量较多，这对于后续磨矿将会产生一定的影响，试验中要注意防止细泥聚集，污染精煤，增大灰分。4.1.2 密度组成分析与分步释放试验通过对原生煤泥进行密度组成分析和分步释放试验，试验结果分别见表4-2、表 4-3。

【参考文献】