一种从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法与流程

本发明涉及煤分离技术领域，尤其涉及一种从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法。

背景技术：

煤是一种优质的化工原料，富含c、h、o、s、n等元素，甚至还有一些少量的稀有元素，这些稀有元素是一些化工化学品的重要组成，但是现阶段我国常用的煤炭利用方式是直接燃烧，而不是制造化工化学品。究其原因，是由于煤是一种结构非常复杂的非均相固体混合物。

煤是由组分与性质各异的有机化合物与无机矿物质组合而成的复杂混合物，其中的有机化合物形成了煤中不同的煤岩显微组分。煤中各显微组分的结构和性质不同，其在煤炭加工利用中的地位和用途也不同，如镜质组可较大比例用于配煤炼焦、液化等工业；惰质组的黏结性、成浆性、液化性等较差，但却是制备石墨、活性炭等炭材料的优质原料。

煤岩显微组分对煤炼焦工业、煤液化工业、煤燃烧、水煤浆工业、煤的氧化和气化以及原生沉积矿床和生物成矿等领域都有影响。因此，研究煤岩组分的加工利用特性，发展煤岩组分的分级利用是促进煤炭综合、高效利用的有效途径。

但是目前，无论是等密度梯度分离、电浮选等方法，均未能将煤显微组分宏量分离。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法。

为解决上述技术问题，发明采用如下所述的技术方案。一种从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法，包括将原料煤进行破碎并进行筛分得到第一煤样和第二煤样；

所述第一煤样的粒径属于第一粒径范围，所述第二煤样的粒径属于第二粒径范围；

将所述第一煤样进行重介质旋流器分选；

将所述第二煤样进行泡沫浮选。

优选地，所述第一煤样的粒径大于第二煤样的粒径。

优选地，所述从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法还包括将原料煤进行破碎后分成至少五个粒度范围进行煤岩显微组分含量分析，根据各粒度范围内煤样的显微组分解离程度及含量近似程度确定第一粒径范围和第二粒径范围。

优选地，所述从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法还包括将原料煤进行破碎后分成至少七个粒度范围进行煤岩显微组分含量分析，根据各粒度范围内煤样的显微组分解离程度及含量近似程度确定第一粒径范围和第二粒径范围。

优选地，所述七个粒度范围为大于4mm、4-2mm、2-1mm、1-0.5mm、0.5-0.2mm、0.2-0.074mm、0.074mm以下。

优选地，所述第一粒径范围为0.2-2mm。

优选地，所述第二粒径范围为0-0.2mm。

优选地，所述重介质旋流器分选采用两段式进行富集-精细分选。

优选地，所述重介质旋流器分选具体为：将所述第一粒径煤样先送入第一重介质旋流器，第一重介质旋流器分离密度为1.30-1.45g/cm³，溢流处富集出镜质组富集物，底流送入第二重介质旋流器，第二重介质旋流器分离密度为1.45-1.55g/cm³，溢流处富集出惰质组富集物。

优选地，所述第一重介质旋流器分离密度为1.40g/cm³；所述第二重介质旋流器分离密度为1.55g/cm³。

优选地，所述泡沫浮选所采用的泡沫浮选剂包括起泡剂和捕收剂；所述起泡剂包括仲辛醇、松醇油、聚乙二醇中的一种或几种的组合；所述捕收剂包括煤油、bet、柴油中的一种或几种的组合。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法，通过将重介质旋流器分选与泡沫浮选这两种方法相结合，达到从原料煤中宏量分离显微组分的目的，从而形成一条煤分质分级利用的新技术路线。

附图说明

图1是本发明中从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法及应用的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对发明做进一步的阐述。

如图1所示，一种从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法，包括将原料煤进行破碎并进行筛分得到第一煤样和第二煤样；所述第一煤样的粒径属于第一粒径范围，所述第二煤样的粒径属于第二粒径范围；将所述第一煤样进行重介质旋流器分选；将所述第二煤样进行泡沫浮选。

优选地，所述第一煤样的粒径大于第二煤样的粒径。也可以理解为，所述第一煤样的粒径大于第二粒径范围的最大值；或者是，所述第二煤样的粒径小于第一粒径范围的最小值。

该从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法及应用的具体流程如图中所示，先将原料煤经磨煤装置进行破碎，再利用筛分装置进行筛分，筛上物进行重介质旋流器分选，筛下物进行泡沫浮选。这样通过重介质旋流器分选得到镜质组富集物、壳质组富集物和惰质组富集物，同样的，通过泡沫浮选得到镜质组富集物、壳质组富集物和惰质组富集物。通过重介质旋流器分选得到的镜质组富集物和通过泡沫浮选得到的镜质组富集物可以用于沥青制造、液化原料、气化原料或者热解焦油等。通过重介质旋流器分选得到的惰质组富集物和通过泡沫浮选得到的惰质组富集物则是可以用作石墨、活性炭、热解焦油、沥青或者其他碳素制品等。

该从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法，通过将重介质旋流器分选与泡沫浮选这两种方法相结合，达到从原料煤中宏量分离显微组分的目的，从而形成一条煤分质分级利用的新技术路线。本发明的方法可以大量的得到显微组分富集物，为后续煤的分质分级利用提供新的技术路线。

由于煤是一种非常复杂的混合物，各地域的煤质与煤有机显微组分均有很大差别，煤的可磨性，煤显微组分的解离粒度均有较大差异。为保证经济性，宏量分离的稳定性，尽可能的让煤显微组分进行解离，确定原料煤的最佳破碎粒度范转至关重要(也即确定第一粒径范围和/或第二粒径范围)。

优选地，所述从原料煤中宏量分离显微组分富集物的工艺方法还包括确定最佳解离粒度，具体的是，将原料煤进行破碎后对各粒度级显微组分含量进行分析。进一步的是，将原料煤进行破碎后分成至少五个粒度范围进行煤岩显微组分含量分析，根据各粒度范围内煤样的显微组分解离程度及含量近似程度确定第一粒径范围和第二粒径范围。也就是经过显微组分含量分析比较，选取显微组分含量近似的粒度范围进行统计合并，确定所述第一粒径范围与第二粒径范围。进一步的是，将原料煤进行破碎后分成至少七个粒度范围进行煤岩显微组分含量分析，根据各粒度范围内煤样的显微组分解离程度及含量近似程度确定第一粒径范围和第二粒径范围。

可以理解，所选取的粒度范围越多，也即分的越细，所得到的煤岩显微组分含量分析则越准确，但是工作量较大。因此通过确定所需分析的粒度范围，可以在保证准确度的基础上，减少工作量。

在一些具体实施例中，所述七个粒度范围为大于4mm、4-2mm、2-1mm、1-0.5mm、0.5-0.2mm、0.2-0.074mm、0.074mm以下。也就是将原料煤取样，将煤样进行破碎，破碎至4mm及以下。分别取“大于4mm、4-2mm、2-1mm、1-0.5mm、0.5-0.2mm、0.2-0.074mm、0.074mm以下”这七种粒度范围的煤样进行煤岩显微组分含量分析。

在一些优选的实施例中，还包括对磨煤装置的粒度分布进行分析。也即具体步骤为：原煤取样→破碎筛分各粒度级取样→各粒度级显微组分含量分析→磨煤装置粒度分布→确定最佳解离粒度。

在这里针对各粒度级显微组分含量的分析作进一步说明，例如上述7个粒度级，陕西某煤样中，检测出煤岩显微组分数据如下表1。

表1含矿物基显微组分含量

注：粒度<0.043mm因样品粒度不符合测定条件，未能检测出显微组分含量。

由上表1中可得，粒度0.5-0.2mm时，镜质组含量最高，说明镜质组分有较好的解离效果；粒度2-1mm时，惰质组含量最高，说明惰质组分有较好的解离效果；粒度1-0.5mm时，矿物质含量较高，说明矿物质有较好的解离效果。

所选用磨煤装置，考虑磨煤收率经济性与条件优化后的粒度分布如下表2。

表2磨煤装置粒度分布

由表2中可知，粒度级2-1mm、1-0.5mm、0.5-0.2mm所占粒度分布及收率共占到75.31％，这3个粒度级具有较好的收率。结合表1显微组分含量分析结果，可以确定第一粒径范围为2-0.2mm。第二粒径范围为<0.2mm。

因此，在一些优选的实施例中，所述第一粒径范围为0.2-2mm。也即对于第一煤样的粒径设置上限范围，在筛分时将粒度未达标(也即超出第一粒径范围的最大值)的重新进行破碎再筛分。优选地，所述第二粒径范围为0-0.2mm。也即此原料煤重介质旋流器分选最宜破碎粒度为0.2-2mm，泡沫浮选最宜破碎粒度为0.2mm以下。这样能使得分离得到的镜质组富集物和惰质组富集物分别具有最高的纯度。

重介质旋流器分选的具体操作为将符合重介质分选粒度的煤样(也即第一煤样)送入两个(或多个)重介质旋流器。优选地，所述重介质旋流器分选采用两段式进行富集-精细分选。第一煤样先送入第一重介质旋流器，重介质旋流器粒径适用范围包括0.2-2mm，旋流器分离密度为1.40g/cm³，溢流处富集出镜质组富集物，底流送入第二重介质旋流器，重介质旋流器粒径适用范围同样包括0.2-2mm，第二旋流器分离密度为1.55g/cm³，溢流处富集出惰质组富集物，底流送出处理。将得到的镜质组富集物与惰质组富集物分别处理、收集。

优选地，所述重介质旋流器的分选密度通过加自配药剂的氯化锌重液分选实验来确定。一般来说，是将氯化锌重液加自配药剂形成不同的稳定密度的重液，其中重液密度包括但不限于1.20、1.30、1.40、1.50、1.60、1.70、1.80g/cm³。经过氯化锌重液分选后，得到各不同密度级的煤样，再经过显微组分含量分析后，得到各不同密度级富集分离煤样的显微组分含量。进一步的是，通过显微组分含量分析，所述煤样中适宜镜质组富集并分离的氯化锌重液密度为1.30-1.45g/cm³，在一些具体实施例中，最佳分选密度为1.40g/cm³；所述煤样中适宜惰质组富集并分离的氯化锌重液密度为1.45-1.55g/cm³，在一些具体实施例中，最佳分选密度为1.55g/cm³。

优选地，所述泡沫浮选所采用的泡沫浮选剂包括起泡剂和捕收剂；所述起泡剂包括仲辛醇、松醇油(2#油)、聚乙二醇中的一种或几种的组合；所述捕收剂包括煤油、bet(邻苯二甲酸二乙脂)、柴油中的一种或几种的组合。进一步的是，所述泡沫浮选剂还包括ph调整剂、乳化剂、絮凝剂、促进剂、分散剂中的一种或几种的组合。所述ph调整剂优选为碳酸钠；所述乳化剂优选为rp乳化剂和/或dr乳化剂；所述絮凝剂优选为聚丙烯酰胺(pam)及衍生物；所述促进剂优选为cg促进剂；所述分散剂优选为苏打和/或聚磷酸盐。泡沫浮选的具体操作为将符合泡沫浮选粒度的煤样(也即第二煤样)送入泡沫浮选设备，分离出镜质组富集物与惰质组富集物。

优选的，在一些具体实例中，还包括确定泡沫浮选条件。针对上述第二煤样，由此浮选单因素实验分别对进气量、起泡剂用量、捕收剂用量、转速等进行研究表3为各因因素的取值。

表3浮选单因素各因素取值表

通过单因素试验结果，分别选取每个因素泡沫浮选效果最好的点，即最终浮选单因素进气量、起泡剂用量、捕收剂用量、转速、表面活性剂用量分别为120l/h、0.1g/l、0.6g/l、1400r/min时，浮物中真密度接近纯镜质组的真密度，浮物中镜质组含量较高，浮选效果较好。

表4多因素正交泡沫浮选实验水平表

根据不同水平排列出多组多因素试验组合，通过多组多因素试验组合效果的比对，确立最佳试验条件，即为泡沫浮选所用的试验条件。

表5多因素正交泡沫浮选实验

通过本次多因素正交浮选试验，分析表3实验结果，比对真密度即可知实验最佳因素组合为第九组，从而确立试验所用进气量、起泡剂、捕收剂、转速为100l/h、0.08g/l、0.8g/l、1400r/min，此时浮选效果最好，浮物中镜质组富集，下沉物中惰质组富集。较优的，所确定的浮选药剂按总质量百分比配比为：起泡仲辛醇20％、聚乙二醇20％、煤油29％、柴油25％、rp乳化剂1.8％、聚丙烯酰胺(pam)及衍生物1.5％、cg促进剂1.3％、聚磷酸盐1.4％。