专利名称：一种嵌入式干法磁选净化、回粉磁选再磨工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种嵌入式干法磁选净化、回粉磁选再磨工艺。该工艺在对电厂、炼钢厂等用户实现燃煤脱硫、降灰，提质提效；同时，所分选出的各阶段产品，如矸石、硫铁矿等还能实现二次利用，提高经济效益。该工艺还可推广到冶金、化工、金属矿除杂等领域，对分选矿物净化及资源化利用有一定现实意义。
背景技术：
我国是世界上最大的产煤国和煤炭消费国，煤炭在一次能源结构中占70%，近年来煤炭产量逐年攀升，2010年中国煤炭产量超过32亿吨，其中60%用于制作煤粉直接进行高炉喷吹，煤粉在燃烧过程中，因二氧化硫、氮氧化物及多种微量有害元素的排放给环境带来了极大污染！同时，煤粉中大多数硬度大，可磨性差的有害矿物质富集于返回球磨机再磨的煤粉(回粉)中，不能有效去除，如直接再磨不仅增加磨机功耗，还降低了磨机使用寿命。目前，对于燃煤污染物排放问题，用户大都采用燃中固硫和燃后烟气净化脱硫。其中，燃中固硫方式多采用生石灰与煤烟气经化学反应结渣、沉降，实现的脱除，但经证实，该方法分选效率低，易产生二次污染，推广难度大。同时，燃后烟气净化脱硫因净化效果好使用较为广泛，但存在着成本高、工艺繁琐、设备损坏严重等缺陷，从长远经济发展角度考虑，该工艺最终也将被淘汰。那么，寻求一种高效燃煤净化工艺势在必行。煤粉燃前净化磁选工艺因具有工艺简单、易于控制、能避免二次污染、同时易于和磨制煤粉相结合的独特优势，即将被提上日程。同时，各大电厂、炼钢厂、炼焦厂因高炉喷吹煤粉的粒度要求，都配以多套制粉系统，其中球磨机为主要设备之一。那么，磨制煤粉过程中不可避免的产生硬度大、可磨性指数差的回粉矿物质。而目前对回粉并无有效处理措施，但因其量占到原煤粉30%，以年使用煤炭量为200万吨的中型电厂为例，这样造成了大概60万吨资源的浪费。但如果返回球磨机再磨进行再次利用，因其难磨性矿物质的多次富集会增加磨机功耗，降低磨机使用寿命。 因此，必须增加回粉处理工艺嵌入煤炭制粉系统中，以实现资源化综合利用。综合上述现状，采用燃前干法磁选技术并结合回粉处理工艺，共行嵌入现有煤炭制粉系统中，可有效实现煤炭洁净化燃烧，综合回收各阶段产物实现循环经济。众所周知，干法磁选技术的推广，必须依托于高效干法磁选设备，而市场上的主流设备包括弱磁选及强磁选设备，前者在对强磁性矿物的分选时存在分选单一、品位及回收率低、设备庞大等缺陷；后者在对弱磁性矿物的分选过程中，因磁系设计的不合理性，造成分选场强低，对于极弱磁性矿物，尤其对煤炭与硫铁矿的分离存在不足。同时，在线灰分检测技术及微波处理技术因其独特的优势，在各大厂矿都有所应用，但电厂等燃煤用户的应用例子并未见报道。如何实现成熟设备在各大企业间共用，找到其应用价值所在，也值得深究
发明内容
本发明目的正是针对煤炭燃烧产生的硫及氮氧化物污染问题，以及磨制煤粉产生的回粉未处理造成资源浪费状况，同时结合现行燃煤用户的制粉工艺，提供一种嵌入式干法磁选净化、回粉磁选再磨工艺，同时，该工艺融入微波技术及灰分在线检测技术实现了煤粉分选的高效化及智能化，而专门研制的分选净化磁选设备的应用更体现了本发明的创新价值。该系统不仅降低煤粉直接燃烧对环境所造成的污染，还可实现回粉的资源化综合利用，所带来的经济及社会效益符合国家提倡的节能减排大方针。另外，鉴于目前部分电厂等动力煤用户原煤质量较差，灰分较高的状况，在容易实现、节省投资、操作简单的前提下，本发明将干法选煤机作为可选模块可加入到工艺中用于预选排矸。本发明的目的可通过下述技术措施来实现
本发明的嵌入式干法磁选净化、回粉磁选再磨工艺包括煤炭制粉-气力分级工艺流程、嵌入式精煤粉磁选净化-灰分检测仪在线检测工艺流程、微波处理-磨煤机回粉磁选再磨工艺流程、以及作为可选模块干法选煤机预排矸流程；其中
所述煤炭制粉-气力分级工艺流程，指的是将电厂等用户欲进行高炉喷吹的原煤进球磨机进行制粉，原煤粒度控制(洗)混末煤< 25mm ；磨煤过程造成了煤炭显微组分的分离与富集，镜质组有向粗粒度富集的趋势，惰质组有向细粒度富集的趋势，当细粒度级物料粒径<200目占70%时，将球磨机中煤粉通过风力由输送管道进入气力分级机中，气力分级机可根据进入的煤粉量调节调频电机-设定调频电机频率，因煤粉中不同密度矿物质所受流体曳力不同，依据离心分选原理，密度较小-较轻颗粒(精煤粉)从气力分级机上端口流出， 通过输送管道流经灰分在线检测仪进入离心磁选机待下步磁选净化；密度较大-较重颗粒 (回粉)从气力分级机下端口溢出通过输送管道流经微波干燥装置进入多辊磁选机待下一步分选；
所述煤炭制粉-气力分级工艺流程，虽为现有工艺，但它提供的煤粉高解离度条件可为本发明提供嵌入式条件，恰当运用此条件构成了本发明的成套先进工艺，同时也为高炉配吹用户减少了设备改装费用，实现最大化盈利；
所述嵌入式精煤粉磁选净化-灰分检测仪在线检测工艺流程包括下述步骤
a、所述精煤粉从气力分级机流出后经输送管道流经灰分在线检测仪，通过灰分检测仪的适时动态监测及时调节设备参数，一方面可以直接给出待磁选精煤粉的灰分值，确定被选煤样性质；另一方面可以通过精煤粉灰分值的变化反馈调节气力分级机溢流量大小；
因为如果灰分过高，则说明部分矸石或高灰煤被精粉煤夹杂带出，此时应减小电机频率，使得离心力小于重力，部分较重颗粒从气力分级机下端流出，减少气力分级机上端口溢流量；如果灰分值偏低，可能气力分级机下端口流出量过多，所有灰分较高的矿物质都被带出，使得气力分级机上端口溢流量过低，导致精煤粉产率下降，此时应增大电机频率，使离心力加剧；
b、灰分值较为合适的精煤粉流经灰分检测仪后，通过输送管道进入离心磁选机进行分选净化，可有效去除精煤中的硫分、灰分及亲硫微量元素，如汞、砷等；本发明中所述离心磁选机可综合风力、磁力及离心力形成的综合力场，根据精煤粉矿物质间的磁性差异对精煤粉进行磁选；
C、其中，经磁选分离后的一部分精煤粉(合格粉)，即无磁性矿物再次通过另一个灰分检测仪进行适时动态监测，主要目的通过测定合格粉灰分值的大小，确定进入离心机精粉煤的分选次数，如果灰分值达不到净化要求，则调节离心机分选参数进行多次分选，如灰分值满足净化要求，则直接进行高炉喷吹，实现煤粉提质提效，达到煤粉净化燃烧目的；被分选的另一部分精煤粉，即磁性矿物主要为黄铁矿及高灰尾煤，因该磁选机分选效率高，脱除的黄铁矿品位高，可被收集作为化工原料出售，高灰尾煤可用于制作空心砖，实现废物再利用。通过理论分析与实验结合，该工艺系统可脱除原煤中1. 5%的硫分，按每吨100元的价格出售，煤炭年耗煤量10万吨的电厂可获得1. 5%X 100X 100000=15万的收入；同时也降低了后期脱硫的资金投入；同时，含碳量3%-5%的高灰尾煤制造多孔砖，它比一般空心砖节约燃料 60% — 70% ；
本工艺流程运用灰分检测仪进行在线检测，避免了人工操作的不均勻性及结果严重滞后的情况，提高了新工艺的自动化控制能力；同时，解决了精煤粉直接燃烧所带来的环境污染问题，实现了煤粉提质提效，提高了煤粉发热量，同时促进了用户循环经济的高效开展。所述微波处理-磨煤机回粉磁选再磨工艺流程包括下述步骤
a、从所述气力分级机下端口流出的密度较大-较重颗粒(回粉)，主要富集一些难磨黄铁矿、矸石以及高灰尾煤和部分精粉煤等矿物质；这部分回粉(约占原煤30%)首先经输送管道流经微波干燥装置进行预处理。主要目的利用配套的微波处理装置对回粉物性进行三维立体改善，利用微波均勻辐射、选择性加热、热惯性小(反应灵敏)及选择性磁化的特性，不仅能解决物料湿容易成团问题，还可以从微观上改变回粉矿物间磁性差异，便于后续磁选工艺的有效实施；
b、所述回粉流经微波处理装置后，经输送管道进入自制多辊磁选机中进行分选。该磁选机可利用回粉中矿物质磁力差异及不同惯性力大小进行矿物高效分选，终可分为两种类型产品一种是磁性较强且相对比重较大的矿物质；另一种是磁性较弱且相对比重较小的矿物质。磁性较强且相对比重较大的矿物质，主要为黄铁矿及高灰尾煤，可和经离心磁选分离后的矿物分别混合用作化工产原料及制作空心砖；磁性较弱且相对比重较小的矿物质， 绝大部分是煤粉，则返回球磨机进行再磨、再处理；
本工艺流程解决了回粉堆积未处理及直接返回球磨机再磨所带来的一系列问题，实现了资源化综合利用，降低了磨机功耗。所述作为可选模块干法选煤机预排矸流程，主要指的是在原煤进入球磨机之前先进性干法分选，该流程主要针对的是原煤质量较差，灰分较高的状况。如此工艺流程作为一种适用于高炉喷吹煤粉干法磁选净化回收成套新工艺的一组成部分，那么经干法选煤机分选后的原煤分为两部分一部分为矸石，可用作路基材料；另一部分为矸石量较少的煤样， 进入球磨机制粉，后序工艺流程则如上所述未加入该工艺流程时相同。本发明一种适用于高炉喷吹煤粉干法磁选净化回收成套新工艺，结合电厂等高炉喷吹用户现有的制粉工艺系统，嵌入式融入了磁选净化回收技术，同时运用在线灰分检测仪及微波干燥装置，省去了人工操作的繁琐性，实现了整套新工艺的自动化控制，达到了煤粉提质提效的目的。本发明的有益结果如下
(1)结合高炉喷吹用户现有的煤炭制粉工艺提供的煤粉高解离度条件，创造性提出采用干法磁选工艺进行配套实施，以解决目前燃煤造成的硫污染、及磨煤机回粉未处理造成的资源浪费问题。( 2 )提出了精煤粉磁选提质、回粉磁选再磨新工艺。(3)将在其他行业应用的灰分在线检测技术及微波处理技术整合到本发明中，并应用于电厂、钢厂等用户实属首例。(4)本发明可实现自动化控制，各阶段产物可实现资源化综合利用，对于发展循环经济具有积极意义，可极大提高企业效益，符合国家提倡的节能减排大方针。
图1为本发明整套工艺流程图。图2为本发明加入可选模块干法选煤机预排矸整套工艺流程图。图3为本发明整套工艺设备联系图。图中序号1、干式球磨；2、气力分级；3、精粉煤；4、回粉；5、灰分检测一 ；6、离心磁选；7、灰分检测二 ；8、合格粉；9、黄铁矿；10、高灰煤；11、回粉中非磁性矿物；12、返回再磨工艺；13、微波处理；14、磁选回粉；15、干法磁选；16、优质煤粉；17、矸石。
具体实施例方式本发明以下将结合实施例(附图)做进一步说明
如图1、图3所示，本发明的嵌入式干法磁选净化、回粉磁选再磨工艺包括煤炭制粉-气力分级工艺流程，即干式球磨1-气力分级2制粉系统；嵌入式精煤粉磁选净化-灰分检测仪在线检测工艺流程，即精粉煤3经离心磁选6磁选净化工艺；微波处理-磨煤机回粉磁选再磨工艺流程，即回粉4经磁选回粉14所得回粉中非磁性矿物11返回干式球磨1再磨工艺；
更具体讲，原煤进入干式球磨1进行制粉，磨制的煤粉通过输送管道进入气力分级机 2进行分级，依据离心力大小及矿物密度差异最终获得粗细两种产品；细颗粒煤粉(精粉煤 3)从气力分级机2上端口溢流通过管道运送经过灰分检测仪一 5，在灰分检测仪5的反馈调节作用下，调控气力分级机2的溢流量大小，精粉煤3最终进入离心磁选机6进行分选， 磁选的尾矿即黄铁矿9、高灰煤10等，可以作为化工、建材原料；磁选的精矿即得到合格粉 8，再次应用在线灰分检测二 7的反馈作用来调节离心磁选机6的分选参数从而满足既定灰分要求。粗颗粒煤粉(回粉4)从气力分级机2下端口流出通过输送管道流经微波处理装置 13，利用微波处理装置13对回粉进行三维立体改善，继而对改性后的回粉4进行磁选处理 14，最终得到磁性迥异的两种产品，即带磁性难磨黄铁矿9及高灰煤10，回粉中非磁性矿物 11，同时，高品位黄铁矿9用作制硫酸原料，高灰煤10可用作制造空心砖厂原料；所得回粉中非磁性矿物11通过返回再磨工艺12入干式球磨1进行再磨。本发明所采用的在线灰分检测装置5、7及微波处理装置13，其在新工艺中的具体运用方式如下所述
灰分检测仪5安装在气力分级机2及离心磁选6之间，通过显示从气力分级机2上端口溢流出的精粉煤3的灰分值的变化，进而反馈调节气力分级机2溢流量大小。即灰分值过高，则说明部分矸石或高灰煤被精粉煤3夹杂带出，此时应减小电机频率，使得离心力小于重力，部分较重颗粒(回粉4)从气力分级机下端流出，减少气力分级机上端口溢流量；如果灰分值偏低，则相反操作。该工艺不仅省去了人工操作的不准确性及严重滞后性，还为设备的高效自动化控制运行提供了可能。同时，灰分检测仪7紧承离心磁选6，可对经磁选净化后的合格粉8进行灰分在线检测，通过灰分值的大小关系调控确定进入离心机精粉煤3的分选次数，最终得到净化煤粉进行高炉喷吹。本发明中所述微波处理装置13可对从气力分级机2下端口流出的回粉4进行微波干燥及磁性强化，为后序磁选回粉工艺14提供磁选条件，使得分选效率得到明显改善， 使得大部分难磨磁性矿物质得到剔除，回粉中非磁性矿物11返回干式球磨1再磨时，减轻磨机功耗，增发入料比重。如图2、图3所示，本发明所涉及的可选模块干法选煤机预排矸工艺流程，具体可描述为原煤进入干式球磨1之前由干法磁选机15先进性预选抛矸，经分选后的原煤分为两部分一部分为矸石17，可用作路基材料；另一部分为矸石量较少的优质煤粉16，进入干式球磨机1制粉，后序工艺流程则如上所述未加入该工艺流程时相同。本发明一种适用于高炉喷吹煤粉干法磁选净化回收成套新工艺，不仅解决磨机功耗大，煤中硫分燃烧后严重污染环境问题，还实现了分选过程中各阶段产物资源化利用，符合循环经济要求。同时，充分发挥企业间设备交叉优势，所配套设备自动化程度高，使得本发明易于推广。
权利要求
1. 一种嵌入式干法磁选净化、回粉磁选再磨工艺，其特征在于所述工艺包括煤炭制粉-气力分级工艺流程、嵌入式精煤粉磁选净化-灰分检测仪在线检测工艺流程、微波处理-磨煤机回粉磁选再磨工艺流程、以及作为可选模块干法选煤机预排矸流程；其中(1)所述煤炭制粉-气力分级工艺流程是将欲进行高炉喷吹的原煤送入球磨机进行制粉，当细粒度级物料粒径<200目达到70%时，将球磨机中煤粉通过风力由输送管道进入气力分级机中，其中密度较小的颗粒作为精煤粉从气力分级机上端口流出，通过输送管道流经灰分在线检测仪进入离心磁选机待下步磁选净化；密度较大的颗粒作为回粉从气力分级机下端口溢出通过输送管道流经微波干燥装置进入多辊磁选机待下一步分选；(2)所述嵌入式精煤粉磁选净化-灰分检测仪在线检测工艺流程包括下述步骤a、将从气力分级机流出的精煤粉通过输送管道流经灰分在线检测仪，通过灰分检测仪的适时动态监测及时调节设备参数，一方面可以直接给出待磁选精煤粉的灰分值，确定被选煤样性质；另一方面可以通过精煤粉灰分值的变化反馈调节气力分级机溢流量大小；b、灰分值较为合适的精煤粉流经灰分检测仪后，通过输送管道进入离心磁选机进行分选净化，有效去除精煤中的硫分、灰分及亲硫微量元素；C、其中，经磁选分离后得到的不含磁性矿物的精煤粉部分，再次通过另一个灰分检测仪进行适时动态监测，主要目的通过测定合格粉灰分值的大小，确定进入离心机精粉煤的分选次数，如果灰分值达不到净化要求，则调节离心机分选参数进行多次分选，如灰分值满足净化要求，则直接进行高炉喷吹；经磁选分离后得到的含有黄铁矿及高灰尾煤的磁性矿物部分中的黄铁矿可被收集作为化工原料出售，高灰尾煤可用于制作空心砖；(3)所述微波处理-磨煤机回粉磁选再磨工艺流程包括下述步骤a、将从气力分级机下端口流出的作为回粉的密度较大的颗粒首先经输送管道流经微波干燥装置进行预处理；b、将流经微波处理装置后的所述回粉经输送管道进入磁选机中利用回粉中矿物质磁力差异及不同惯性力大小进行矿物高效分选，最终得到两种类型产品一种是磁性较强且相对比重较大的矿物质，另一种是磁性较弱且相对比重较小的矿物质；对于磁性较强且相对比重较大的矿物质，因其主要为黄铁矿及高灰尾煤，可和经离心磁选分离后的矿物分别混合用作化工产原料及制作空心砖；对于磁性较弱且相对比重较小的矿物质，因其绝大部分是煤粉，则返回球磨机进行再磨、再处理；(4)所述作为可选模块干法选煤机预排矸流程的作用是在原煤进入球磨机之前先进性干法分选，该流程主要针对的是原煤质量较差，灰分较高的状况。
全文摘要
一种嵌入式干法磁选净化、回粉磁选再磨工艺，其特征在于所述工艺包括煤炭制粉-气力分级工艺流程、嵌入式精煤粉磁选净化-灰分检测仪在线检测工艺流程、微波处理-磨煤机回粉磁选再磨工艺流程、以及作为可选模块干法选煤机预排矸流程。本发明的工艺融入微波技术及灰分在线检测技术实现了煤粉分选的高效化及智能化，而专门研制的分选净化磁选设备的应用更体现了本发明的创新价值；该系统不仅降低煤粉直接燃烧对环境所造成的污染，还可实现回粉的资源化综合利用，所带来的经济及社会效益符合国家提倡的节能减排大方针。
文档编号F23K1/00GK102506440SQ201110320488
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者史长亮, 吴金保, 张明旭, 朱金波, 涂必训, 焦红光, 王超, 赵继芬, 闵凡飞 申请人:安徽理工大学