煤气化渣资源化利用综述

随着“双碳”目标的推进,社会对煤气化渣处理的关注与需求日渐紧迫。综合过往研究,介绍了煤气化渣的主要来源与排渣方式,并分别对比了粗渣与细渣在形貌、粒度组成、矿物物相、化学组成等方面的性质特点,为实现其“减量化、资源化、无害化”利用提供了理论依据。基于气流床煤气化粗渣、细渣显著的性质差异,探索了两者不同的资源化处理方式,并分析了当下利用途径存在的局限性。粗渣具有优秀的水化活性与火山灰活性,在矿井回填、路基填筑、水泥与混凝土骨料、陶粒材料以及墙体材料等中低值利用领域应用广泛,但存在重金属浸出风险、经济效益低等问题。细渣中残炭含量丰富,主要采用重选法与浮选法进行可燃体回收与灰渣分离。但其较高的细粒级含量降低了重选分选精度,复杂的炭-灰结合形态提高了浮选回收难度。同时细渣孔隙结构发达,比表面积高达258.29 m^(2)/g,具有一定的吸附能力,在土壤改良、催化剂载体、化工原料、陶瓷材料、吸附材料等领域应用潜力巨大,但高值化处理工艺复杂,成本较高,工业应用难度较大。针对这些问题,需基于煤气化渣的物化性质,探索大规模消纳与高值化利用相结合的途径,实现对煤气化渣分类分级的资源化利用。此外,需结合现场生产实践,探索煤气化渣就地解决的处理方法以降低运输成本,以及在其产生工艺过程中进行物化性质的诱导改善处理。

TPS与TBS分选粗煤泥对比研究

粗煤泥分选是选煤过程中的重要环节,传统的粗煤泥分选设备对难选粗煤泥难以实现有效分选,因此选煤厂通常采用两段分选来满足产品要求,但两段分选工艺比一段分选工艺复杂。为简化粗煤泥分选工艺流程,以TPS和TBS在回坡底矿选煤厂的工业应用为例,对比了两种设备在自身结构、产品结构和分选效果上的差异。在设备结构上,TPS通过在分选桶内增加一个内桶实现了两段分选,并通过顶水分配装置和内桶溢流导流槽等结构优化保证了两段分选的可靠性。在产品结构上,TBS可分选出精煤和研石两种产品,但无法同时获得合格精煤和高灰分尾煤;TPS不仅可获得精煤、中煤、石三种产品,而且可根据产品质量要求灵活调节出两产品或三产品,在精煤产品灰分合格的前提下TPS尾煤灰分为72.21%,同时可得到产率为36.62%、灰分为35.72%的中煤产品。在分选效果上,TPS的数量效率比TBS高2.82个百分点,可燃体回收率比TBS高24.53个百分点。TPS与TBS分选粗煤泥的对比研究可为TPS与TBS的合理选型提供有益参考。

新型极性-非极性复合捕收剂对氧化煤泥的浮选试验研究

采用元素分析、工业分析、煤泥粒度分析等分析测试手段,分析了乌海能源公司骆驼山选煤厂难浮氧化煤泥的表面物理化学性质。氧化煤泥浮选试验表明,使用柴油作为捕收剂,对于氧化煤即使在柴油浓度达到1 200 g/t的情况下,也很难获得较高的精煤产率和可燃体回收率。而使用柴油分别与5种表面活性剂(KD、SDS、DTAC、OP-4、OP-13)进行复配作为捕收剂,对氧化煤泥进行浮选,发现其精煤产率和可燃体回收率均有显著提升。对比浮选试验结果,发现最佳的药剂制度为:柴油+KD总用量为800 g/t、比例为4∶1、起泡剂用量为100 g/t、浮选时间为3 min。对于单个煤种,按照上述药剂制度,精煤产率为20.33%、精煤灰分为11.20%,可燃体回收率为24.69%,对比单加柴油,提升精煤产率提高13.74个百分点,精煤灰分降低7.35个百分点,可燃体回收率提高17.28个百分点;对于配合煤样,当未氧化煤和氧化煤比例为4∶1时,精煤产率为58.99%,精煤灰分为5.93%,可燃体回收率为66.74%,对比单加柴油,精煤产率提高19.44个百分点,精煤灰分升高0.35个百分点,可燃体回收率提高22个百分点。研究发现柴油+KD复配作为捕收剂,在氧化煤泥浮选中具有提高精煤产率和可燃体回收率的显著效果。

疏水载体颗粒影响微细粒低阶煤浮选行为的研究

针对微细低阶煤难选问题,以神东矿区<0.074mm的微细粒低阶煤为研究对象,选取高阶煤、聚丙烯和四氧化三铁作为疏水载体颗粒,探究了疏水栽体颗粒的粒度和添加比例对其浮选行为的影响。结果表明:最佳浮选条件为搅拌强度1800r/min,浮选农度60g/L,捕收剂用量3000 g/t,起泡剂用量400 g/t,对应的可燃体回收率为50.88%;添加全粒级高阶煤、聚丙烯和四氧化三铁后,可燃体回收率分别提高到76.33%、67.70%和60.37%。研究还表明:疏水载体颗粒对低阶煤浮选的促进效果与颗粒性质有关,中等粒级疏水栽体颗粒的促进效果优于粗粒级和细粒级,粗颗粒高阶煤的促进效果优于细颗粒,细颗粒聚丙晞的促进效果优于粗粒级;此外,增加栽体疏水栽体颗粒的比例有利于提高可燃体回收率。

长焰煤泥高剪切油团聚分选提质的试验研究

针对我国低阶煤煤泥含水率高、表面含氧官能团含量高、孔隙发达等使得其亲水而可浮性差,难以通过浮选方法有效分选提质的问题,采用接触角测量仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪等手段对陕西某长焰煤泥性质进行了分析,并采用高剪切油团聚法对难以采用浮选法有效分选的长焰煤泥进行了分选提质的试验研究。通过单因素探索试验,得到了矿浆质量分数为10%、搅拌速率为2200 r/min、团聚油柴油用量为干矿量的40%、搅拌时间为20 min等最佳参数,在最佳参数条件下,分选效果为精煤产率13.51%,可燃体回收率71.04%。

捕收剂乳化对煤泥浮选效果影响的研究

针对传统捕收剂油滴尺寸大导致细小煤颗粒过量吸附,增大捕收剂用量抑制细小煤颗粒上浮,进而增加后续处理成本的问题,研究了捕收剂乳化对煤泥浮选效果的影响。通过设计乳化装置,在实验室进行了不同乳化条件的效能研究,并采用乳化捕收剂对淮北选煤厂四个矿别的煤样进行了浮选试验。试验结果表明:当油水比为2∶1,搅拌转速为1 100 r/min,搅拌时间为10 min时,乳化效果最好;在此条件下,各矿煤泥浮选综合指标最佳,精煤灰分均为最低,且精煤可燃体回收率最高。

易泥化煤泥浮选效果优化研究

为了改善易泥化煤泥浮选效果,基于煤样粒度、密度和岩性分析,采用单元浮选试验,探索了夹矸中不同泥岩占比和不同夹矸含量时的煤泥浮选效果;为进一步提高精煤产率和精煤可燃体回收率,选用KS712、KS736型捕收剂进行煤泥浮选试验。试验结果表明:夹矸中的泥岩占比增加会降低精煤产率和可燃体回收率;煤泥中夹矸含量的增加会使精煤灰分升高,并降低精煤可燃体回收率;当KS712、KS736型捕收剂用量均为25 g/t时,精煤产率分别为51.38%和56.15%,精煤灰分分别为11.34%和12.91%。KS712型捕收剂具有良好的选择性,KS736型捕收剂具有较强的捕收能力,有利于两种捕收剂均适用于易泥化煤泥的浮选作业,可有效提高易泥化煤泥的浮选效果。

高强度调浆对煤泥浮选效果的影响

为研究高强度调浆对高灰细粒煤泥浮选效果的影响,以高灰细粒煤含量较高的炼焦配煤入浮煤泥为研究对象,在粒度分析的基础上,采用接触角试验、煤泥浮选试验等,对高强度调浆时的煤泥浮选效果、不同调浆强度下各粒级浮选精煤灰分组成及强调浆作用下煤泥疏水性变化规律进行了研究。研究结果表明:高强度调浆通过提升微细粒与药剂间的碰撞概率增大了低灰细粒级煤泥接触角,促进了浮选过程中低灰细粒级煤泥的上浮,同时能抑制高灰细粒煤泥的非选择性上浮,从而提高浮选精煤可燃体回收率,降低浮选精煤灰分,提升浮选效率。该研究可为高灰细粒煤泥浮选效果提供有益参考。

潘集选煤厂煤泥浮选正交试验研究

为了研究潘集选煤厂某外来煤煤泥的可浮性,以可燃体回收率以及浮选完善指标作为两个考查指标,采用正交试验方法来研究捕收剂用量、起泡剂用量以及矿浆浓度对煤泥的浮选影响规律。试验结果表明:通过考查指标的极差以及方差研究,捕收剂用量对煤泥浮选是高显著影响,起泡剂用量以及矿浆浓度对煤泥浮选有显著影响。

难浮煤泥浮选速率试验研究

针对主导粒级为细粒级的难浮煤泥,进行了窄粒度级和全粒度级的浮选速度试验。结果表明:浮选速度由快到慢的粒级依次为0.125～0.074、0.250～0.125、<0.074、0.500～0.250、>0.500 mm。粗粒级煤粒因其质量大、脱附概率高、部分连生体表面疏水性较差,需在高能量输入条件下,通过较长时间的矿化作用才能浮出;而细粒级煤粒比表面积大、药耗高、细泥含量大。运用Mat-lab软件计算该煤泥窄粒级和全粒级的最大回收率和浮选速率常数,并与试验值进行比较,得出窄粒级煤泥的浮选速率符合经典的一级动力学模型。一级矩形模型是全粒级浮选速率的最合适模型。

调浆剪切强度对煤泥浮选的影响

以开滦钱家营炼焦煤选煤厂的煤泥为样品,在对原煤泥、>0.074 mm为主的粗煤泥、<0.074 mm为主的细煤泥等煤样进行实验室调浆试验的基础上,利用自行研制的新型调浆机完成了35 m3/h负荷的半工业性试验,重点考察调浆机叶轮线速度对浮选可燃体回收率的影响。结果表明:在实验室、半工业性规模的煤泥调浆试验中,均存在适宜的调浆剪切强度,不足或过度调浆都不利于提高可燃体回收率;实验室试验中对原煤泥、>0.074 mm为主的粗煤泥,优化的调浆叶轮线速度相似,均为6.00 m/s,对<0.074 mm为主的细煤泥,优化的调浆叶轮线速度为2.33 m/s;对半工业性试验中采用的新型煤泥调浆机,叶轮线速度在5～8 m/s时可获得较好的调浆效果,浮选可燃体回收率比矿浆预处理器平均提高9.65百分点。

煤泥浮选能耗试验研究

为探索不同可浮性煤泥的浮选能耗,针对钱家营选煤厂烟煤和陈四楼选煤厂无烟煤两种代表性煤泥,在最优药剂用量、浓度和充气量条件下进行浮选能耗试验。试验结果表明:陈四楼煤泥的天然可浮性较差且高灰细泥含量较多;转速越高,同种煤泥达到相同的可燃体回收率所需的浮选时间越短,但所需的总能耗越多;低转速、较长浮选时间条件下消耗较少的功能够与高转速、较短时间条件下消耗较多的功获得相同的可燃体回收率;可通过计算浮选能耗比较指标Wf值来比较不同煤泥的可浮性;随着浮选过程的进行,精煤灰分逐渐增加,浮选速率常数k值逐渐减小,煤泥的可浮性越来越差,单位可燃体回收率的产品浮出所需的能耗越来越多。

电解质对低阶煤油泡浮选矿化过程的影响

浮选矿浆中离子的种类与浓度直接影响着矿物颗粒和气泡的表面电位,进而支配着浮选矿化过程。从热力学和动力学两个方面入手,通过DLVO理论探究了不同电解质对煤粒和油泡间的相互作用势能的影响,结合其在不同电解质条件下诱导时间的差异,最终通过相应条件下的油泡浮选试验来证实电解质对低阶煤-油泡浮选矿化黏附过程的影响。结果表明:对于NaCl和CaCl_2两种电解质,随其浓度的增大,煤粒和油泡表面电位的负值均不断减小,煤粒和油泡间的能垒也不断降低,当CaCl_2浓度为100 mmol/L时,煤粒和油泡间的相互作用不存在能垒;并且随这两种电解质浓度的增大,黏附过程的诱导时间逐渐减小,相应地可燃体回收率不断提高,且相同的电解质浓度下,CaCl_2电解质对其相互作用能垒和诱导时间的降低程度更大,可燃体回收率更高。而对于AlCl_3电解质,当其浓度大于20 mmol/L时且随浓度的增大,煤粒和油泡间的相互作用能垒和诱导时间不断增大,相应地可燃体回收率则不断降低。

开滦难选煤泥的煤质特性及其浮选工艺探究

本开滦地区的炼焦煤泥属于典型的难浮煤泥,长期以来,煤泥的浮选精煤可燃体回收率较低,浮选尾煤灰分也偏低,导致大量高品质稀缺资源的流失。本文通过对该难选煤泥进行一定的物性分析,采用磨矿手段进行矿物解离,探究磨矿工艺对煤泥浮选效果的影响,寻求释放稀缺资源、提高浮选精煤回收率的新途径。通过红外、衍射、扫描电镜等一系列现代分析测试手段分析发现:该浮选煤泥变质程度不深,煤中主要赋存有高岭石和石英等矿物杂质;颗粒呈碎散状分布,表面及裂隙中赋存有大量微细粘土类矿物质,其较高的比表面能易与煤形成竞争性吸附,导致煤泥难选。结合小筛分、小浮沉等基础试验分析发现:该煤泥中间密度级含量较高,煤与矿物杂质多以连生体形式出现;当预制精煤灰分为12%时,该煤泥属中等可浮。通过对浮选的中煤进行磨矿再浮选,其精煤可燃体回收率达到77.85%,灰分为12.50%。较原煤磨矿浮选的回收率提高了5.13%,较原煤直接浮选的回收率提高了8.23%,对提高资源利用率的效果显著。

不同能量输配的煤泥浮选过程特征研究

为了研究不同能量输入条件下的煤泥浮选过程,以唐山矿区高灰难选煤泥为研究对象,将煤泥浮选过程分为调浆和浮选两个阶段,分别进行了调浆和浮选不同转速下的浮选功耗试验。试验结果表明:调浆过程和浮选过程最优的转速均为2400r/min;随着调浆搅拌转速的提高,精煤灰分和可燃体回收率先增加后减小;随着浮选功耗的增加,精煤灰分先增加后减小,精煤可燃体回收率逐渐增加;过低的搅拌强度不利于煤泥的矿化,而过强的搅拌会影响泡沫层的稳定。根据矿物可浮性的变化,对浮选过程中的能量需要进行分配,用最低的功耗获得较好的浮选指标。

浮选尾煤再选试验研究

对山西某选煤厂的浮选尾煤样品进行筛分和浮沉分析,确定采用尾煤预先筛分,>0.125 mm粒级粗选,粗选精煤磨矿后一段精选的尾煤再选工艺。通过条件优化试验优化了浮选入料浓度、煤油用量和精选磨矿的时间,试验结果表明通过再选可从灰分46.47%的浮选尾煤中,得到产率25.32%,灰分9.38%的精煤产品。

煤泥浮选捕收剂优化试验研究

通过对煤泥浮选捕收剂进行优化试验研究,最终确定混合最佳捕收剂配比及用量。结果表明:在混合捕收剂间二甲基萘和煤油总用量为1000g/t,配比为1:3时,精煤产率达到了76.08%,可燃体回收率为80.43%,具有显著的经济和社会效益。

使用新药剂提高煤泥浮选工艺指标的试验研究

针对吕家坨煤泥浮选系统精煤产率较低,灰分较高的问题,采用单因素实验设计,即采用新型捕收剂TH102,用量900 g/t;吉化GF油做起泡剂,用量66 g/t,得到了精煤产率75.46%,灰分11.58%,回收率83.53%的较好的工艺指标,并对原煤泥及新药剂作用下精煤做了粒度分析,说明TH102捕收剂对粗煤粒有较好的捕收性及选择性。

细粒煤主动脉动气流分选试验研究

干法分选可以解决缺水、高寒地区和遇水易泥化煤种的分选问题。文章应用实验室干式主动脉动气流分选装置对煤炭进行了全因素分选试验研究,并应用Design-Expert 7.0软件对试验结果进行了分析、评价与预测,研究结果表明:分选装置的气流速度和给料速度的交互作用对可燃体回收率、精煤灰分和精煤产率的影响最大,并得出在气流速度为9.44m/s、脉动频率为2.10Hz、给料速度为5.04g/s的条件下,三个指标分别为92.30%、17.57%和82.73%。

餐饮废油制生物柴油及其在选煤中的应用

以高动物油含量的餐饮废油为原料,经蒸馏除水、活性白土脱色处理后,与甲醇在浓硫酸的催化作用下进行酯交换反应生成生物柴油。为了研究试验中各反应条件对生物柴油产率的影响,进行了因素探索试验。利用试验所得的优化条件制备生物柴油,以该生物柴油作捕收剂进行煤泥浮选试验。