本技术介绍了一种从原煤中连续分离矸石的浮选技术及其设备。该技术的核心是一套浮选床装置,其设计允许矸石在浮选过程中依靠重力自然排出。
背景技术
我国能源的禀赋特点是富煤、贫油、少气。在未来很长一段时间内,煤炭仍将在我国能源结构中占据绝对主导地位。为实现可持续发展和环境保护,煤炭资源的高效清洁利用势在必行、迫在眉睫。从煤矿中开采出来的原煤中往往含有大量的矸石,在原煤后续利用之前把这部分矸石分离出来(即煤炭分选)是实现煤炭资源高效清洁利用的第一步。此外,在煤炭产地(而非使用地)实现煤炭分选,不仅可以节省运输成本,还可将分选出来的矸石就地回填,防止矿区地表塌陷等环境和生态问题。
现阶段的煤炭分选工艺主要是基于矸石和煤炭的密度差异(前者的密度要高于后者),因此也称为浮选工艺。在湿法选煤工艺的应用受到限制的场合(比如干旱、严寒地区),干法浮选工艺是一种有效的替代,即利用处于鼓泡流化状态的颗粒群作为浮选介质。
中国专利CN116351706A公开了一种现有的煤炭干法浮选床(图1),该浮选床中装填入特定的介质颗粒(比如磁铁矿粉),下部鼔入空气,使介质颗粒处于稳定流化状态。然后,合理调节操作气速,使床层密度介于矸石和煤炭的密度之间。之后,将经过破碎的原煤从中部送入浮选床,较重的煤矸石颗粒会逐渐沉积到气体分布板之上,而较轻的煤炭颗粒则会上浮到床层的表面。为了实现上述干法浮选过程的连续操作,需要从床层上部连续采出煤炭颗粒,这可以简单地通过溢流方式实现。同时还需从床层底部连续采出矸石颗粒,现行的方法主要依赖机械设备实现。现有的采出矸石颗粒的设备如文献(Coal Preparation,2003,23:13-20)采用星型出料器在气体分布板之上将矸石连续采出。又如文献(煤炭学报,2014,39(8):1565-1571)使用刮板输送机将矸石从气体分布板之上连续捞出。
然而,这两种依赖机械设备的方法存在如下缺点:1)需要解决密封的问题,否则空气会从此处泄露,影响浮选床的稳定操作;2)机械设备的运动会伴随噪音污染和磨损问题,故障率高,使用寿命短;3)机械设备的运动会对矸石有一定的破碎作用,产生细粉,加重粉尘污染问题;4)机械设备的投资和运行成本都比较高。
实现思路