一种气化渣水介旋流重选碳灰分离装置与方法与流程

本发明属于煤气化灰渣资源化利用领域，具体涉及一种基于视密度的气化炉渣重力场碳-灰分离装置与方法。

背景技术：

煤气化技术是现代煤化工产业的龙头和核心技术，针对气化渣的研究发现，气化渣由大量矿物质无机物和少量未燃碳组成。矿物质具有釉质光泽并伴有大量玻璃微珠和熔融体，孔隙率较小，含碳量很低，水含量也较低。含碳颗粒形状各异，表面粗糙疏松，孔隙比较发达，粗渣中残碳含量较低，而细渣含碳量较高，一般大于20%，甚至达到40%以上。

目前煤气化渣主要以填埋的方式处理，既浪费了宝贵的碳源，占用大量的土地资源，同时废渣中大量的无机物、重金属离子还影响当地的地质环境，环境问题突出。基于气化渣高残炭的特点，碳-灰高效分离是实现气化渣综合利用的首要环节。吴阳[吴阳,煤气化灰渣的分选加工利用研究.2017,西安科技大学.]采用反浮选的方法对气化渣中残碳分离，分离效果优于正浮选，反浮选效率为15.69%，浮选效率较低。葛晓东[葛晓东,煤气化细渣表面性质分析及浮选提质研究.中国煤碳,2019.(01):p.107-112.]做了浮选机和浮选柱的对比试验，浮选柱分选效果优于浮选机，但药剂消耗量较大。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种气化渣水介旋流重选碳灰分离装置与方法，通过水介重力分选技术对气化渣进行碳-灰分离，以实现气化渣的资源化、分质化、高质化利用。

本发明针对气化渣的理化性质研究发现，气化渣所含残碳与灰物质有明显的密度区别，为重力分选提供了依据。重力分选具有处理量大、生产成本低的优点。而水介重力分选无则需添加重介质，一方面回收灰渣中未燃尽的碳颗粒，另一方面，脱碳后的高灰产品可直接作为优质建工建材原料。

本发明提供了一种气化渣水介旋流重选碳灰分离方法，包括以下步骤：

（1）气化渣经输送设备进入矿浆准备桶，加入水与气化渣经充分搅拌后配制成质量浓度为50-200g/l的矿浆，使气化渣在矿浆准备桶中充分分散；

输送设备可以选用皮带输送机、斗式提升机、运输车中的一种。

（2）气化渣矿浆经筛分设备除去3mm以上颗粒和杂质，筛上颗粒脱水后直接作为粗粒高灰产品处理；

筛分设备可选用直线振动筛、分级筛、滚筒筛中的一种。

（3）筛下矿浆进入水介旋流器进行分选，水介旋流器溢流经分级旋流器分级，分级旋流器底流依次经脱泥筛脱泥、离心机脱水形成高碳产品；水介旋流器底流经脱水筛脱水，筛上产物形成粗粒高灰产品，筛下产物经压滤机压滤形成细粒高灰产品；

（4）分级旋流器溢流、脱泥筛筛下水与离心机离心液经缓冲桶缓冲后泵入浓缩机浓缩，浓缩机底流压滤形成富碳产品；

（5）压滤机滤液，浓缩机上清液作为循环水循环使用，一部分进入矿浆准备桶用来配制矿浆，一部分用来做筛分设备喷淋水。

上述方法中，步骤（3）所述水介旋流器选用煤泥旋流重选柱或者大锥角水介旋流器。

进一步地，选用煤泥旋流重选柱时，工作压力为0.08-0.2mpa。

进一步地，选用大锥角水介旋流器时，锥角在45-135°之间，工作压力为0.06-0.2mpa。

上述方法中，所选用的分级旋流器分级粒度应达到0.074mm。

上述方法中，分离得到三种产品：高灰产品，高碳产品和富碳产品。

本发明提供了一种气化渣水介旋流重选碳灰分离装置，包括输送皮带、矿浆准备桶、滚筒筛、水介旋流器、脱泥筛、分级旋流器、脱泥筛、脱水筛、离心机、高灰产品压滤机、富碳产品压滤机、浓缩机；各设备之间的物料传输通过矿浆输送泵实现。滚筒筛底部设有矿浆缓冲桶，矿浆缓冲桶出口与水介旋流器入口相连，水介旋流器溢流出口经缓冲后与分级旋流器入口相连，分级旋流器溢流出口、脱水筛筛下物出口、离心机的非磁性产物出口汇集后由泵经管路与浓缩机入口相连，浓缩机底流出口经输送泵连接富碳产品压滤机，得到富碳产品；离心机设有高碳产品出口；脱泥筛筛下物汇集后经矿浆输送泵连接高灰产品压滤机，得到产物高灰产品。

本发明的有益效果：

通过气化渣水介旋流重选碳灰分离装置与方法，可实现气化渣高效碳-灰分离。分离得到高碳产品可作为碳源进行活性碳/焦的制备等；分离得到的富碳产品由于灰的脱除，也进一步实现了碳的富集，可考虑作为锅炉掺烧原料或生态修复剂使用；分离得到的高灰产品可作为建材优质原料使用。

附图说明

图1为本发明基于视密度的气化炉渣重力场碳-灰分离工艺流程图。

图2为本发明基于视密度的气化炉渣重力场碳-灰分离装置图。

图中：1-输送皮带，2-矿浆准备桶，3-滚筒筛，4-水介旋流器，5-脱泥筛，6-分级旋流器，7-脱水筛，8-离心机，9-高灰产品压滤机，10-浓缩机，11-富碳产品压滤机；p1-p6，矿浆输送泵；t1-t4，矿浆缓冲桶。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

如图2所示，本发明提供了一种气化渣水介旋流重选碳灰分离装置，包括输送皮带1、矿浆准备桶2、滚筒筛3、水介旋流器4、脱泥筛5、分级旋流器6、脱水筛7、离心机8、高灰产品压滤机9、浓缩机10、富碳产品压滤机11；各设备之间的物料传输通过矿浆输送泵p1-p6来实现。滚筒筛3底部设有矿浆缓冲桶t1，矿浆缓冲桶t1出口与水介旋流器4入口相连，水介旋流器4溢流出口连接矿浆缓冲桶t2，分级旋流器6、脱水筛7、离心机8的非磁性产物出口分别连接矿浆缓冲桶t3，离心机8设有高碳产品出口；脱泥筛5底部通过矿浆缓冲桶t4、矿浆输送泵p5连接高灰产品压滤机9，得到产物高灰产品；矿浆缓冲桶t3出口经矿浆输送泵p5与浓缩机10入口相连，浓缩机10底流出口经矿浆输送泵p6连接富碳产品压滤机11，得到富碳产品。

下面通过具体的实施例来说明气化渣水介旋流重选碳灰分离方法：

实施例1：

1.气化渣经输送皮带1进入矿浆准备桶2，加入一定质量水与煤气化渣经充分搅拌后配制成质量浓度为100g/l的矿浆，煤气化渣在矿浆准备桶2中充分分散。

2.气化渣矿浆经滚筒筛3除去3mm以上颗粒和杂质，筛上颗粒和杂质脱水后直接作为粗粒高灰产品处理。

3.筛下矿浆进入水介旋流器4进行分选，入料压力0.15mpa，所述水介旋流器为直径150mm煤泥旋流重选柱。

煤泥旋流重选柱溢流经直径200mm分级旋流器6分级，入料压力0.2mpa，分级粒度0.074mm，分级旋流器底流依次经脱水筛7脱水、离心机8脱水形成高碳产品；煤泥旋流重选柱底流经脱泥筛5脱泥，筛上产物形成粗粒高灰产品，筛下产物经高灰产品压滤机9压滤形成细粒高灰产品。

4.分级旋流器6溢流、脱水筛7筛下水与离心机8离心液经缓冲桶缓冲后泵入浓缩机10浓缩，浓缩机底流经富碳产品压滤机11压滤形成富碳产品。

5.高灰产品压滤机9、富碳产品压滤机11中的滤液、浓缩机10的上清液作为循环水循环使用，一部分进入矿浆准备桶用来配制矿浆，一部分用来做筛分设备喷淋水。

实施例2：

1.气化渣经输送皮带1进入矿浆准备桶2，加入一定质量水与气化渣经充分搅拌后配制成质量浓度为100g/l的矿浆，气化渣在矿浆准备桶2中充分分散。

2.气化渣矿浆经滚筒筛3除去3mm以上颗粒和杂质，筛上颗粒作为粗粒高灰产品处理。

3.筛下矿浆进入水介旋流器4进行分选，所述水介旋流器为直径150mm大锥角水介旋流器，锥角角度75°，入料压力0.14mpa，大锥角水介旋流器溢流经直径200mm分级旋流器6分级，入料压力0.2mpa，分级粒度0.074mm，分级旋流器6底流依次经脱水筛7脱水、离心机8脱水形成高碳产品；大锥角水介旋流器底流经脱泥筛5脱水，筛上产物形成粗粒高灰产品，筛下产物经高灰产品压滤机9压滤形成细粒高灰产品。

4.分级旋流器6溢流、脱水筛7筛下水与离心机8离心液经缓冲桶缓冲后泵入浓缩机10浓缩，浓缩机10底流经富碳产品压滤机11压滤形成富碳产品。

5.高灰产品压滤机9、富碳产品压滤机11的滤液、浓缩机10的上清液作为循环水循环使用，一部分进入矿浆准备桶用来配置矿浆，一部分用来做筛分设备喷淋水。

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