高硫煤脫硫降灰工藝流程的探討

摘要：本文探討了一種高硫煤脫硫降灰的流程，即無壓給料三產品重介質旋流器-Falcon離心分選機-旋流微泡浮選柱，可實現對煤的全粒級分選，并達到較好的脫硫降灰效果。

關鍵詞：高硫煤；脫硫降灰；重介旋流器；Falcon離心分選機；旋流微泡浮選柱

中圖分類號：TD94 文獻標識碼：A

1概述

隨著我國經濟的快速發展，煤炭消耗量不斷增加，二氧化硫的排放量也日趨增多，造成二氧化硫污染和酸雨的嚴重危害。國家出臺了限制開采高硫煤政策，對近期減少二氧化硫排放起到積極作用，但是，由于高硫煤也是一種重要的化石能源，并且我國高硫煤的儲藏量相當可觀（我國煉焦煤中高硫煤占1/5，非煉焦煤中高硫煤比例也很大），因此如何合理開發利用成為高油價下亟待破解的難題之一。本文主要針對高硫煤選煤廠探索一條高硫煤脫硫降灰的途徑。

2無壓三產品重介旋流器

我國高硫煤中硫的賦存形態有硫化鐵硫、硫酸鹽硫和有機硫，而硫酸鹽硫比例很小，主要是硫化鐵硫和有機硫，其中又以硫化鐵硫（黃鐵礦）占較大比例。黃鐵礦的密度約3.2～4.0kg/dm，而凈煤的密度一般小于1.5～1.6kg/dm，為獲得硫分和灰分合格的精煤，常需把分選密度降得很低，此時煤的重選特性將變為難選或極難選，常規重選中的跳汰，螺旋，搖床等都不再適用，此時重介質分選最為適用。常規降灰選煤工藝中，入料上限多為50mm或者更高，而脫硫時為使黃鐵礦充分解離，必須使煤破碎到一定的粒級，甚至達到微米級，但破碎必然增加成本。從經濟的角度來看，更為可取的辦法是將煤破碎到25mm或13mm，因而采用重介旋流器。

選擇無壓給料三產品重介質旋流器選煤的原因是入選煤不需要經過泵和管道輸送，可減輕設備及管道磨損程度，減少原料煤的提升高度，同時采用低密度的懸浮液選出精煤，中煤和矸石三種產品，簡化了一整套高密度懸浮液制備、控制、輸送及分選系統，節省基建投資和經營成本。

3 Falcon離心分選機

該設備分選原理為分選細粒煤經調漿后，由給料管進入轉筒底部，在離心力作用下均勻甩向轉筒內壁，由轉筒分層區自下而上運動，由于角速度相同，同時離心力相同，故顆粒的質量與運動半徑成反比，從而導致物料分層，在離心力和反沖擊水的作用下，高密度、大顆粒的矸石和黃鐵礦能克服水流的徑向阻力而離心沉降至錐壁，而小顆粒、低密度的輕產物則經溢流排出。這種復合物理場大大強化了細粒物料的分選和脫硫。

Falcon離心分選機能夠有效地處理微細粒級顆粒，其優點是：大處理量，低耗水量，低投資成本及運行費用。

因此我們只需針對不同的原料質量來做Falcon離心分選脫硫試驗以確定最優的分選條件，實驗過程的主要影響因素包括:分選機的給料量、入料濃度、反水壓力和離心力(或轉動頻率).在探索性試驗的基礎上，確定了各影響因素合適的條件范圍，可采用Design-Expert6.0軟件設計正交試驗，對Falcon分選試驗的產品要分別做灰分和硫分測定。

4 旋流微泡浮選柱

旋流微泡浮選柱包括粗選段、精選段和掃選段.精選段的頂部設有泡沫噴淋裝置和精礦收集槽，給礦管位于柱高的約2/3處，尾礦從柱體底部排出.若干個氣泡發生器于柱體外配置，便于維修和更換，用循環泵將礦漿從粗選段底部抽出加壓，噴入氣泡發生器，吸入空氣并粉碎成氣泡，同時，由于壓力降低而析出大量微泡，然后沿切線或以一定角度進入掃選段。

含氣液固三相的循環礦漿在掃選段作回旋運動，氣泡和已礦化的氣絮團向中心移動并上升進入粗選段，氣泡與從上部給入的礦漿中礦粒逆向碰撞而礦化，氣泡在柱體內不斷上升礦化并受到清洗，清除夾帶的黃鐵礦及高灰物質.精選段較厚的泡沫層及沖洗水的噴洗作用進一步清洗混入的黃鐵礦和高灰礦物，綜合起來在一個柱體內完成了粗選、精選和掃選三個作用，使浮選柱獲得較高質量的精煤和可燃體回收率。

設備采用浮選分離與旋流力場重力分離相結合，分離效果好；體外配置的自吸式高效節能微氣泡發生器，不易堵塞，氣泡質量好，工作穩定，檢修方便；能克服其易堵塞缺陷的新型兩段式柱體結構設計，提高分選精度。

理論上講，浮選柱的處理范圍為0-0.5mm，但實際上最佳范圍為0-0.35mm，這是因為粗粒浮選速度慢，會產生跑粗現象，使大量粗粒精煤損失在尾煤中。同時，與Flancon離心分選機相比，浮選柱脫硫效果特別是對粗顆粒的脫硫效果顯得不足，故而采用Flancon離心分選機與浮選柱聯合分選，使兩種分選設備有效地形成優勢互補。

5 硫回收

我們還可以通過對煤中硫賦存狀態與硫鐵礦可選性相結合等形式的研究，探索采用螺旋或搖床對破碎后重選矸石及粗煤泥重選重產物進行分選，尋求單體黃鐵礦回收的可能性，通過洗選回收硫資源。我國已有較多分選高硫煤的選煤廠建成了選硫車間，大都采用隔膜跳汰機-搖床或隔膜跳汰機-搖床及螺旋分選機聯合流程選矸石中的硫.本文對硫的回收部分不做過多的闡述。

6流程綜述

該流程原則流程圖如下：

圖1

（1）將原煤破碎至25mm粒級一下，能夠充分解離；

（3）無壓給料三產品旋流器用于脫除>1mm粒級的黃鐵礦，在旋流器的最佳工作條件下進行分選，充分利用了該設備分選精度高、廠房結構簡單、防止過粉碎、減輕管道磨損等優點，同時克服了該設備對于細顆粒脫硫降灰的不足。

（3）大量存在的<1mm的細粒黃鐵礦則由Falcon離心分選機和旋流微泡浮選柱聯合脫除，充分發揮Falcon離心分選機脫硫率高的優勢，旋流微泡浮選柱也可發揮其對超細粒煤選擇性強、降灰效果明顯的特點。

結語

(1)無壓給料三產品重介旋流器在現場中應用的缺點是在第二段分選時，重介質密度的測定和控制較難。由于懸浮液的密度與兩段旋流器結構尺寸有關所以第二段旋流器的分選密度除了與第一段分選密度和兩段旋流器的溢流管直徑有關外，還與第二段旋流器底流口直徑有關。因此，溢流管直徑要選擇恰當。

(2)無壓給料三產品重介質旋流器-Falcon離心分選機-旋流微泡浮選柱為高硫煤的降灰脫硫提供了一條行之有效的途徑.可以高精度、高效率地實現對煤炭的全粒級（幾乎從入料粒度上限到0）的洗選脫硫，工藝流程簡單，運行穩定可靠，脫硫效果顯著，經濟效益好。

參考文獻

[1]謝廣元、歐澤深.煤炭洗選脫硫研究[J].中國礦業大學學報.1999年 第28卷 第5期.

[2]陶有俊等.復合物理場中細粒煤脫硫研究[J].煤炭學報.2005年第30卷第4期.

[3]謝廣元.選礦學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001.

[4]劉峰、楊俊利.FHMC-SF分選工藝實現煤炭深度脫硫降灰的探討[J].選煤科學技術，1999年27卷6期.