一種煤巖組分重液旋流分離的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重液旋流分離煤巖組分的方法。本發(fā)明采用的方法是：將煤樣破碎到1～0.2mm，用氯化鋅配制重液，在分選密度為1.3-1.4g/cm3的條件下進(jìn)行分選，其中一次分選得到富礦物質(zhì)的重產(chǎn)物，一次分選的輕產(chǎn)物再進(jìn)行二次分選，分別得到富集純度較高的鏡質(zhì)組煤和惰質(zhì)組煤。本發(fā)明采用重液旋流，將不均勻的兩相體系重懸浮液換成均勻的重液，避免了重懸浮液在旋流器中因濃縮作用產(chǎn)生的密度不穩(wěn)定，并且本發(fā)明增加了二次分選過程，增大了鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的富集純度和精度。同時，旋流器的處理量大，精度高，使得煤巖組分分離工業(yè)化成為可能。
【專利說明】一種煤巖組分重液旋流分離的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦物加工【技術(shù)領(lǐng)域】選礦行業(yè)礦物分離方法，特別是煤巖組分的分離方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤是一種固體可燃有機(jī)巖。煤巖學(xué)是一門把煤作為一種有機(jī)巖石，以物理方法為 主研宄煤的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、成因及合理利用的學(xué)科。不同的煤層由于成煤原始物質(zhì) 及積聚環(huán)境不同，其巖石組成也不一樣，同時在煤化過程中，各種煤巖成分又進(jìn)一步發(fā)生了 深刻的變化。所以利用煤巖學(xué)方法確定煤的煤巖組成、煤化特征等是評價煤的性質(zhì)和用途 的重要依據(jù)，是解決實(shí)際問題的重要基礎(chǔ)。
[0003] 植物殘體在不同聚積環(huán)境下經(jīng)過不同成煤過程形成了鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和穩(wěn)定組 (也稱殼質(zhì)組）等煤顯微組分。從煤中分離富集出各種煤顯微組分，并對煤的組成、結(jié)構(gòu) 和性質(zhì)進(jìn)行研宄，不但能解釋煤在加工利用中所出現(xiàn)的問題，還能促進(jìn)與煤有關(guān)學(xué)科的發(fā) 展。
[0004] 在20世紀(jì)80年代，Dyrkacz開發(fā)了等密度梯度離心分離技術(shù)，該方法逐漸成為后 人參考的經(jīng)典方法。煤巖顯微組分分離與富集的方法有人工手選法、篩選富集法、重液浮沉 法、重液離心法、浮選法、電選分離法、油團(tuán)聚法等。人工手選法、篩選富集法操作簡單，對 原煤性質(zhì)影響小，但是純度較低。重液浮沉法對煤巖組分的分離富集效果較好，但是會使2 種組分富集樣品的灰分產(chǎn)率或者是礦物質(zhì)含量相差較大，對后續(xù)樣品的性質(zhì)研宄會產(chǎn)生影 響。重液離心法得到的富集鏡質(zhì)組樣品和富集惰質(zhì)組樣品的含量均達(dá)到90%以上，雖然提 高了純度，但也帶來問題。例如，離心法需將樣品磨的很細(xì)，這樣可能破壞煤的結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)復(fù) 雜，流程多，煤樣容易氧化等。煤巖組分表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的差異較小，因此浮選法分離煤巖 組分難度較大。目前的煤巖組分分離與富集大多還限于制備試驗(yàn)樣品以作為煤的性質(zhì)研 宄、其它煤轉(zhuǎn)化工藝性能研宄的原料，而工業(yè)應(yīng)用較少。
[0005] 迄今為止所進(jìn)行的煤巖組分分離與富集仍是以浮沉試驗(yàn)和離心分離試驗(yàn)為主，即 主要是基于煤巖組分間密度的差異進(jìn)行分選。首先需將原煤磨得足夠細(xì)，以使各組分充分 解離。在這種情況下，由于顆粒間"粒間效應(yīng)"加強(qiáng)，使得其間的比重差異相對變小，從而在 一定程度上影響了樣品的分離精度及組分間的富集純度。其次，為了克服粒度效應(yīng)，達(dá)到較 高的分離精度及組分的分離純度，應(yīng)在較高的離心力場及較大的離心力梯度下進(jìn)行組分的 分離與富集。這就需要分選用的離心機(jī)轉(zhuǎn)速足夠高、半徑足夠小，既加劇了對設(shè)備的質(zhì)量要 求，又使處理量偏低。因此可以看出，基于密度差進(jìn)行的離心分離，只能滿足實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的 煤巖組分分離的需要，很難大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
[0006] 重懸浮液作為分選介質(zhì)時，懸浮液是由高密度的固體粒子與水混合成的不均勻兩 相體系。由于旋流器中的離心力相當(dāng)大，因此，懸浮液本身將在旋流器中受到強(qiáng)烈的濃縮作 用，從而造成懸浮液的密度在旋流器中分布不均勻。重介質(zhì)分選生產(chǎn)過程中，懸浮液的密度 直接影響實(shí)際分選密度。遠(yuǎn)大于懸浮液中固體微粒的礦粒在旋流器中的實(shí)際分選密度介于 溢流密度和底流密度之間。實(shí)際操作中，由于強(qiáng)烈的濃縮作用、劇烈的湍流效應(yīng)，實(shí)際分選 密度往往有所波動，形成的密度梯度并不穩(wěn)定，控制較好時密度波動范圍在±0.lg/cm3之 內(nèi)，而煤巖組分密度差異很小，其密度差異數(shù)值在十分位上，所以利用重介懸浮液旋流分選 煤巖組分，分選效果必然很差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對現(xiàn)有煤巖分離困難，精度提高困難的技術(shù)問題，提供了一種重液旋流 分離煤巖組分的方法。為解決以上問題，本發(fā)明采用重液作為重介質(zhì)，對煤巖組分進(jìn)行分 離。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種重液旋流分離煤巖組分的 方法，包括以下步驟：將原煤全部破碎到Imm以下，再過0· 2mm的篩子，得到I. 0?0· 2mm 的混合級煤樣；在混料桶內(nèi)將氯化鋅和水配制成密度為1. 35?I. 4g/cm3的工作重液，將 I. 0?0. 2mm細(xì)粒級煤與重液按照固液比1:4?8加入攪拌槽；開啟給料泵，將礦漿給入 錐比范圍為0. 5-1. 0的旋流器，通過調(diào)整變頻器，使旋流器入料壓力達(dá)到0. 06?0.lOMPa， 待系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，同時用兩個接料桶分別從旋流器底流和溢流接取適量的分選產(chǎn)品；對 接取的物料用〇. 2mm孔徑的篩子過濾并反復(fù)用水沖洗后烘干；底流過濾、沖洗、烘干得到 一次分選的富礦物質(zhì)煤，溢流過濾、沖洗、烘干得到一次分選的低密度煤樣作為二次分選的 原料，重新配制密度為1. 3?I. 35g/cm3的工作重液，將二次分選的原料與重液按固液比 1:4?8混合，開啟給料泵，將礦漿給入旋流器，通過調(diào)整變頻器，使旋流器入料壓力達(dá)到 0. 06?0.lOMPa，待系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，同時用兩個接料桶分別從旋流器底流和溢流接取適 量的分選產(chǎn)品；對接取的物料用〇. 2_孔徑的篩子過濾并反復(fù)用水沖洗后烘干；底流過濾、 沖洗、烘干得到惰質(zhì)組煤，溢流過濾、沖洗、烘干得到鏡質(zhì)組煤。
[0009] 本發(fā)明采用重液旋流，將不均勻的兩相體系重懸浮液換成均勻的重液，避免了重 懸浮液在旋流器中因濃縮作用產(chǎn)生的密度不穩(wěn)定，并且本發(fā)明增加了二次分選過程，增大 了鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的富集純度和精度，同時，旋流器的處理量大，精度高，使得煤巖組分分 離工業(yè)化成為可能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 附圖為本發(fā)明工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但如下實(shí)施例 僅是用以理解本發(fā)明，而不能限制本發(fā)明。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一種典型實(shí)施方式，如圖1所示，將原煤破碎篩分得到1-0. 2mm粒級 的煤樣；將煤樣先進(jìn)行兩次分離得到富礦物質(zhì)煤、富惰質(zhì)組煤和富鏡質(zhì)組煤。
[0013] 上述分離方法中，在旋流分離之前，先將原煤破碎到1?0. 2mm的粒度級。因?yàn)閺?大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，隨著粒級的減小，煤巖組分解離度不斷提高。特別地，對神府原煤來說， 當(dāng)破碎粒度級在〇· 2mm以上時，解離度還未達(dá)到50%，當(dāng)破碎粒度級為0· 075?0· 045mm 時，煤巖組分的解離度達(dá)到了 92. 3%。因此，從煤巖組分分離的角度，粒度越小越有利。但 如果粒度過細(xì)，則會使煤顆粒間的"粒間效應(yīng)"加強(qiáng)，使得其間的密度差異變小，從而在一 定程度上影響煤巖組分的分離精度和富集純度。因此，本發(fā)明綜合考慮選擇粒度級為1? 0. 2mm〇
[0014]實(shí)施例：
[0015] 實(shí)施例選用的原料都是來自神木縣王家溝煤礦3號煤層煤樣，其煤巖顯微組分 中，鏡質(zhì)組煤含量為59. 6%，惰質(zhì)組煤含量為36. 9%，殼質(zhì)組含量極少，僅占0. 2%，礦物質(zhì) 含量3. 3%。
[0016] 主要原料及實(shí)施條件：
[0017] 1、主要原料及試劑：細(xì)粒煤（1?0. 2mm)、氯化鋅。
[0018] 2、細(xì)粒煤的制備：將原煤破碎，依次經(jīng)過Imm和0. 2mm篩分，選取1?0. 2mm粒級 的煤樣作為旋流器入料。
[0019] 3、藥劑種類及用量：本發(fā)明采用的重液采用氯化鋅配制而成，氯化鋅采用HG/T 2323-2012工業(yè)氯化鋅，分選密度范圍為I. 3-1. 4g/cm3。
[0020] 4、主要試驗(yàn)裝置：攪拌槽、渣漿泵、旋流器、電機(jī)、變頻器。
[0021] 實(shí)施例試驗(yàn)設(shè)計(jì)
[0022] 實(shí)驗(yàn)時，旋流器底流口可以更換，可以變化旋流器的錐比分別為0.65、0. 75和 0. 85,調(diào)節(jié)給料壓力分別為0. 06、0. 08和0.lOMPa，固液比選取1:4、1:6和1:8三個水平。 試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下表所示。
[0023] 表1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

【權(quán)利要求】
1. 一種重液旋流分離煤巖組分的方法，包括以下步驟：將原煤全部破碎到1mm以下，再 過0. 2_的篩子，得到1. 0?0. 2_的混合級煤樣；在混料桶內(nèi)將氯化鋅和水配制成密度為 1. 35?1. 4g/cm3的工作重液，將1. 0?0. 2mm細(xì)粒級煤與重液按照固液比1:4?8加入攪 拌槽；開啟給料泵，將礦漿給入錐比范圍為〇. 5-1. 0的旋流器，通過調(diào)整變頻器，使旋流器 入料壓力達(dá)到〇. 06?0. lOMPa，待系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，同時用兩個接料桶分別從旋流器底流 和溢流接取適量的分選產(chǎn)品；對接取的物料用0. 2_孔徑的篩子過濾并反復(fù)用水沖洗后烘 干；底流過濾、沖洗、烘干得到一次分選的富礦物質(zhì)煤，溢流過濾、沖洗、烘干得到一次分選 的低密度煤樣作為二次分選的原料，重新配制密度為1. 3?1. 35g/cm3的工作重液，將二次 分選的原料與重液按固液比1:4?8混合，開啟給料泵，將礦漿給入旋流器，通過調(diào)整變頻 器，使旋流器入料壓力達(dá)到0. 06?0. lOMPa，待系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后，同時用兩個接料桶分別從 旋流器底流和溢流接取適量的分選產(chǎn)品；對接取的物料用0. 2_孔徑的篩子過濾并反復(fù)用 水沖洗后烘干；底流過濾、沖洗、烘干得到惰質(zhì)組煤，溢流過濾、沖洗、烘干得到鏡質(zhì)組煤。
【文檔編號】B03B5/32GK104492585SQ201410810236
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月22日
【發(fā)明者】趙世永, 吳沛沛, 劉美美, 周安寧, 吳陽, 李博 申請人:西安科技大學(xué)