煤矸石全资源化利用的分选处理工艺的制作方法
【专利摘要】煤矸石全资源化利用的分选处理工艺，包括煤炭与硫铁矿重力分选以及煤炭与灰渣粉磨浮选，将原矿一次破碎用梯形跳汰机Ⅰ分选得到精煤Ⅰ、中矿Ⅰ和硫铁矿料；将中矿Ⅰ和硫铁矿料二次破碎经梯形跳汰机Ⅱ分选得到精硫铁矿Ⅰ、中矿Ⅱ和尾矿Ⅰ；将中矿Ⅱ精选得到精硫铁矿Ⅱ、中矿Ⅲ和尾矿Ⅱ；将尾矿Ⅰ和尾矿Ⅱ粉磨制成矿浆，粗选得到精矿Ⅰ＇和中矿Ⅰ＇，精矿Ⅰ＇精选得到精矿Ⅱ＇和中矿Ⅱ＇，中矿Ⅰ＇扫选得到最终尾渣和中矿Ⅲ＇，将中矿Ⅱ＇和中矿Ⅲ＇一起返回到出磨矿浆中，精矿Ⅱ＇精选得到浮选精煤和中矿Ⅳ＇。本发明分选产物无废弃物，硫铁矿和煤炭均达到相应指标要求，灰渣原料中炭含量、硫含量也满足火山灰质混合材技术指标要求，分选加工过程中无三废排放。
【专利说明】煤矸石全资源化利用的分选处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矸石【技术领域】，特别涉及一种煤矸石全资源化利用的分选处理工艺。
【背景技术】
[0002]煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物。中国2012年原煤产量达到36.5亿吨，煤矸石产生量约6.8亿吨(中华人民共和国国家统计局.中华人民共和国2012 年国民经济和社会发展统计公报[EB/0L].[2013-02-22].http://news, xinhuanet.com/politics/2013-02/23/c_114772758.htm), 2012 年煤矸石综合利用率仅为 62.2%(中华人民共和国国家发展和改革委员会.中国资源综合利用年度报告(2012KEB/0L].[2013-04-09].http://district, ce.cn/zt/zlk/bg/201304/09/t20130409_24275052_3.shtml)。煤矸石中含有硫铁矿、煤炭、粘土矿物等，大量废弃的煤矸石不仅压占土地、浪费资源，而且煤矸石山的粉尘、以及硫铁矿极易发生风化自燃对环境造成严重威胁。
[0003]现有的煤矸石分选处理技术，是从煤矸石中分选一种或两种有价值的物料，主要是煤炭和硫铁矿，然后抛弃灰渣，形成新的固体废弃物。煤矸石分选的方法有重力分选法和浮选法，重力分选法根据煤炭比尾渣密度轻的选别条件，将煤矸石破碎到-1Omm粒度，利用跳汰机、摇床等重力选矿设备，分选出低密度的煤炭产品。浮选是根据煤炭比尾渣的接触角大，疏水性强的特征，将煤矸石粉磨到-200目，以煤油或柴油为捕收剂，2#油(松醇油)为起泡剂，石灰或水玻璃为调整剂，以正浮选泡沫获得煤炭产品。煤炭的重力分选工艺简单、加工费用低，但排出尾渣中残留煤炭含量高，回收率低；而浮选法虽然尾渣中残留煤炭少，但需要磨矿和几道浮选， 工艺复杂、加工费用高。两种分选方法都没有分选出硫铁矿，它不论存在于煤炭产品或尾渣中，都会降低物料的品质。两种方法联合分选煤矸石中煤炭的工艺，未见文献报道。
[0004]硫铁矿的分选也有重力分选和浮选两种方法，重力法是根据硫铁矿密度大的选别条件，将煤矸石破碎到_3_粒度，利用跳汰机、摇床等重力选矿设备，分选出高密度的硫铁矿产品。硫铁矿的矿石选矿是由于硫铁矿可浮性极好，在一般情况下很容易与硫化矿物的捕收剂一黄药发生表面反应，生成双黄药而疏水。煤矸石中煤炭与硫铁矿的可浮性相近，采用浮选法难以实现较好分离，且成本高，实际多采用重力选矿方法。
[0005]从煤矸石中先后提取硫铁矿和煤炭的方法【专利号CN101890395A】，加入石灰调整剂、酒精起泡剂，2#油为捕收剂，先提取出硫铁矿；然后在尾矿浆中加入硫酸铜调整剂，以2#油为捕收剂再提取出煤炭。同样因煤矸石中煤炭与硫铁矿的可浮性相近，硫铁矿与煤炭的总回收率低(50%)，煤炭产品发热量低，全部原料需要细磨而且需要药剂种类多、消耗量大，加工费用高。现有煤矸石分选处理技术对灰渣成分及其可利用性关注不够，灰渣作为水泥混合材或混凝土掺合料的原料(需经过煅烧活化处理)，煤炭和硫铁矿是其中的有害成分，必须将含量控制到一定范围内才能使用，现有煤矸石处理工艺往往灰渣因含炭量高而废弃。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种煤矸石全资源化利用的分选处理工艺，可将煤矸石分选为硫铁矿、煤炭和灰渣三种产品，分选加工过程和最终产品无废气、废水和废渣的排放。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0008]煤矸石全资源化利用的分选处理工艺，包括煤炭与硫铁矿重力分选以及煤炭与灰渣粉磨浮选，具体包括如下步骤:
[0009]步骤1，煤炭与硫铁矿重力分选
[0010]步骤1.1，将原矿一次破碎至粒径5mm以下，用梯形跳汰机I分选得到精煤1、中矿I和硫铁矿料；
[0011]步骤1.2，将步骤1.1得到的中矿I和硫铁矿料二次破碎至粒径1_以下，经梯形跳汰机II分选得到精硫铁矿1、中矿II和尾矿I ;
[0012]步骤1.3，将步骤1.2得到的中矿II用摇床精选，得到精硫铁矿I1、中矿III和尾矿II，中矿III返回梯形跳汰机II进行分选；
[0013]步骤2，煤炭与灰渣粉磨浮选
[0014]步骤2.1，将步骤I所得尾矿I和尾矿II，用湿法磨矿机粉磨，制成一 200目≥90%的矿浆，加入到搅拌槽内；
[0015]步骤2.2，在搅拌槽内的矿浆中加入石灰和硅酸钠，加入量为4000克/吨干料和1000克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入煤油，加入量为300克/吨干料，然后搅拌5min ；再加入起泡剂，加入量为200克/吨干料，然后搅拌3min，之后粗选6min，得到精矿I ’和中矿II；
[0016]步骤2.3，在精矿P中加入煤油，加入量为300克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡剂，加入量为200克/吨干料，然后搅拌3min ;之后精选9min，得到精矿II ’和中矿
ΙI' ；
[0017]步骤2.4，在中矿II中加入石灰和硅酸钠，加入量为2000克/吨干料和1000克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入煤油，加入量为150克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡剂，加入量为100克/吨干料，然后搅拌3min，之后扫选5min，得到最终尾渣和中矿ΙΙI'，将中矿IP和中矿ΙΙI' 一起返回到出磨矿浆中；
[0018]步骤2.5，在精矿1厂中加入煤油，加入量为150克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡剂，加入量为100克/吨干料，然后搅拌3min ;之后精选6min，得到浮选精煤和中矿IV7，将中矿W返回到精矿I ^中；其中浮选精煤指标要求为硫含量小于1%，发热量大于 21MJ/kg。
[0019]所述步骤1.1中，如果精煤I的硫含量和发热量能达到指标要求:硫含量小于1%，发热量大于21MJ/kg ;则将其作为最终煤产品，否则再串联一级重力分选直至达到上述指标要求。
[0020]所述步骤1.3中，若精硫铁矿II品位达不到技术要求:硫含量大于30% ;则再次用摇床进行精选直至达标。
[0021]与现有技术相比，本发明针对现有煤矸石分选处理工艺产生废弃物排放，加工成本高，分选产品品质低的问题，是一种经济适用的煤矸石综合分选工艺。
[0022]具有如下优点：
[0023]( 1)煤矸石分选产物无废弃物，全部转化为可直接利用的工业产品或原料，硫铁矿 和煤炭两种产品达到相应指标要求，灰渣原料中炭含量、硫含量也满足火山灰质混合材技 术指标要求，分选加工过程中无三废排放。
[0024](2)通过工艺优化组合，降低了产品分选加工成本，特别是煤炭的分选成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明煤炭与硫铁矿重力分选工艺流程示意图。
[0026]图2是本发明煤炭与灰渣浮选工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0028]本发明的工艺技术方案分为：煤炭与硫铁矿重力分选和煤炭与灰渣粉磨浮选两部 分。
[0029]其中，煤炭与硫铁矿重力分选的加工处理工艺如图1所示，具体步骤如下：
[0030]1)煤矸石原矿一次破碎至5_以下，用梯形跳汰机I分选得到精煤I、中矿I、硫 铁矿料，如果精煤I的硫含量和发热量能达到指标要求(硫含量小于1%，发热量大于21MJ/ kg)，则作为最终煤产品，否则再串联一级重力分选得到最终煤产品。
[0031]2)将1)中得到的中矿I、硫铁矿料全部经过二次破碎至1mm以下，经梯形跳汰机 II分选得到精硫铁矿I、中矿II、尾矿I。
[0032]3)将2)中得到的中矿II用摇床精选，得到精硫铁矿II、中矿III、尾矿II，若精硫铁 矿II品位达不到技术要求(硫含量大于30%)，可再次用摇床进行精选。中矿III返回梯形跳汰 机II进行分选。
[0033]4)尾矿I、尾矿II作为煤炭、灰渣浮选的原料。
[0034]上述煤炭与硫铁矿重力分选为毫米级，分选效果良好。
[0035]煤炭与灰渣粉磨浮选的加工处理工艺如图2所示，具体步骤如下：
[0036]1)将脱硫尾矿(尾矿I、尾矿II )用湿法磨矿机粉磨，制成一200目≤90%的矿衆， 加入到搅拌槽内。
[0037]2)在搅拌槽内的矿浆中加入石灰和硅酸钠，加入量为4000克/吨干料和1000克 /吨干料，然后搅拌5min ;再加入煤油，加入量为300克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起 泡剂，加入量为200克/吨干料，然后搅拌3min，之后粗选6min，得到精矿I ’和中矿I ’ ；
[0038]3)在精矿I'中加入煤油，加入量为300克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡 剂，加入量为200克/吨干料，然后搅拌3min;之后精选9min，得到精矿1厂和中矿1厂。
[0039]4)在中矿I丨中加入石灰和硅酸钠，加入量为2000克/吨干料和1000克/吨干 料，然后搅拌5min ;再加入煤油，加入量为150克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡剂， 加入量为100克/吨干料，然后搅拌3min，之后扫选5min，得到最终尾渣和中矿IIP，将中 矿II'和中矿nr —起返回到出磨矿浆中。
[0040]5)在精矿II '中加入煤油，加入量为150克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡齐U，加入量为100克/吨干料，然后搅拌3min ;之后精选6min，得到浮选精煤和中矿IV，将中矿IV返回到精矿厂中；其中浮选精煤指标要求为硫含量小于1%，发热量大于21MJ/
kg ο
[0041 ] 上述煤炭与灰渣粉磨浮选为微米级，浮选效果良好。
[0042]在上述工艺实施中，石灰、硅酸钠是调整剂，煤油是捕收剂，2#油是起泡剂。
[0043]本发明的优点在于(I)煤炭以重选和浮选联合分选，不仅使最终灰渣中含炭量很低，确保其火山灰质的品质，而且减少浮选物料的数量，降低了加工成本(重选成本是浮选的1/3?1/5)。(2)在浮选前用重选选出了硫铁矿，不仅有效地降低了煤炭和最终灰渣的硫含量，而且以最有效低成本方式获得硫铁矿产品(-1mm单体或富连生体硫铁矿解离度95%以上)。
【权利要求】
1.煤矸石全资源化利用的分选处理工艺，其特征在于，包括煤炭与硫铁矿重力分选以及煤炭与灰渣粉磨浮选，具体包括如下步骤: 步骤1，煤炭与硫铁矿重力分选 步骤1.1，将原矿破碎至粒径5mm以下，用梯形跳汰机I分选得到精煤1、中矿I和硫铁矿料； 步骤1.2，将步骤1.1得到的中矿I和硫铁矿料破碎至粒径Imm以下，经梯形跳汰机II分选得到精硫铁矿1、中矿II和尾矿I ; 步骤1.3，将步骤1.2得到的中矿II用摇床精选，得到精硫铁矿I1、中矿III和尾矿II，中矿III返回梯形跳汰机II进行分选； 步骤2，煤炭与灰渣粉磨浮选 步骤2.1，将步骤I所得尾矿I和尾矿II，用湿法磨矿机粉磨，制成一 200目≥90%的矿浆，加入到搅拌槽内； 步骤2.2，在搅拌槽内的矿浆中加入石灰和硅酸钠，加入量为4000克/吨干料和1000克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入煤油，加入量为300克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡剂，加入量为200克/吨干料，然后搅拌3min，之后粗选6min，得到精矿I ’和中矿I'； 步骤2.3，在精矿I ’中加入煤油，加入量为300克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡剂，加入量为200克/吨干料，然后搅拌3min ;之后精选9min，得到精矿II'和中矿II'； 步骤2.4，在中矿II中加入石灰和硅酸钠，加入量为2000克/吨干料和1000克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入煤油，加入量为150克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡剂，加入量为100克/吨干料，然后搅拌3min，之后扫选5min，得到最终尾渣和中矿ΙΙI'，将中矿IP和中矿ΙΙ 一起返回到出磨矿浆中； 步骤2.5，在精矿III'中加入煤油，加入量为150克/吨干料，然后搅拌5min ;再加入起泡剂，加入量为100克/吨干料，然后搅拌3min ;之后精选6min，得到浮选精煤和中矿IV7，将中矿W返回到精矿I ^中；其中浮选精煤指标要求为硫含量小于1%，发热量大于 21MJ/kg。
2.根据权利要求1所述的煤矸石全资源化利用的分选处理工艺，其特征在于，所述步骤1.1中，如果精煤I的硫含量和发热量能达到指标要求:硫含量小于1%，发热量大于21MJ/kg;则将其作为最终煤产品，否则再串联一级重力分选直至达到上述指标要求。
3.根据权利要求1所述的煤矸石全资源化利用的分选处理工艺，其特征在于，所述步骤1.3中，若精硫铁矿II品位达不到技术要求:硫含量大于30% ;则再次用摇床进行精选直至达标。
【文档编号】B03B7/00GK103861725SQ201410109213
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】侯新凯, 董跃斌, 嵇鹰, 杨洪艺, 袁静舒, 贺宁, 酒少武, 高成伟 申请人:西安建筑科技大学