基本信息
- 項目名稱：
- 基于過程強化的高灰難選煤泥分選技術及裝備
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 煤泥分選是煤炭資源合理利用的關鍵?，F(xiàn)有分選技術缺乏合理的過程設計，能耗高，污染重，處理能力低?；谶^程強化的高灰難選煤泥分選技術根據(jù)礦物在分選過程中可浮性的變化來設計分選過程，易浮物料優(yōu)先浮出，難浮物料高能量強制回收，連生體煤巖解離后回收。應用于開灤、神火等礦廠，僅薛湖選煤廠年增精煤18萬噸，年增產值2億元，精煤回收率提高12個百分點；應用于中原礦業(yè)有限公司鉬、鎢、鐵共生礦，鉬回收率提高7.3%。
- 詳細介紹：
- 隨著我國采煤機械化程度的提高、煤田地質條件的惡化、選煤廠大型化建設及重介質分選技術的廣泛應用，高灰難選細粒煤比例急劇增加，入浮粒度呈微細化，煤泥可浮性變差。細粒煤泥得不到有效分選已嚴重影響了整個煤炭分選過程和精煤產品質量，煤泥分選問題已經制約了煤炭工業(yè)的進步。 現(xiàn)有的煤泥分選技術與裝備，如浮選機、浮選柱，其分選過程缺乏強化設計，沒有從整體來考慮浮選問題，忽視了物料的礦化反應特性隨著分選過程變得愈來愈差這一核心問題。煤泥浮出過程設計不合理，導致分選設備處理能力低，功耗大，精煤資源大量損失，并且惡化了選煤廠的洗水閉路循環(huán)，嚴重污染了礦區(qū)周圍的環(huán)境，煤泥分選與資源高效回收、礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護的矛盾更加突出。鑒于上述存在的問題和不足，提出了基于過程強化的高灰難選煤泥分選技術。 該技術通過高效調漿與高效礦化、非線性過程耦合、系統(tǒng)集成與優(yōu)化的技術途徑和方法，開發(fā)高剪切強制混合調漿設備與兩段式強力分選床。根據(jù)煤泥在浮選過程中可浮性的非線性變化設計非均衡過程，體現(xiàn)在浮選過程中的階段能量匹配輸入上，易浮物料優(yōu)先浮出，難浮物料高能量輸入強制回收。提出了高灰難選煤泥的兩段式磨浮分選新工藝，通過中煤煤巖解離，實現(xiàn)精煤的高效回收。該技術已在開灤集團錢家營礦洗煤廠完成了中試試驗，結果表明：在同樣精煤灰分條件下，采用基于過程強化的高灰難選煤泥分選技術及裝備，精煤回收率比現(xiàn)有分選工藝提高10個百分點以上，實現(xiàn)了高灰難選煤泥高效調漿與分選技術的突破，形成了具有自主知識產權的高灰難選煤泥分選技術體系。 同時，該技術進行了工業(yè)化推廣。應用于神火集團薛湖選煤廠單段攪拌桶和浮選床的技術改造，通過強制調漿和兩段浮選改造，浮選精煤產率比改造前提高12個百分點，精煤產量增加18萬噸/年，浮選藥劑節(jié)省72噸/年，增加產值2.16億元/年。過程強化的技術理念同時在鶴煤集團中山選煤廠、神火集團劉河選煤廠、河南龍宇能源股份有限公司陳四樓選煤廠等廠成功應用，浮選尾煤灰分均在50%以上，煤泥分選指標穩(wěn)定，浮選藥劑量大大節(jié)省。 金屬礦、非金屬礦的浮選過程同樣存在礦物可浮性變化的問題。大量的試驗研究表明，金屬礦、非金屬礦物料隨著浮選的進行礦物的可浮性也愈來愈差。與煤炭的分選過程類似，這一規(guī)律的發(fā)現(xiàn)為本技術在非煤領域的推廣奠定了有力的理論依據(jù)。目前該技術已在中國黃金集團中原礦業(yè)有限公司鉬、鎢、鐵等共生金屬礦上應用，結果表明：目的礦物硫化鉬的品位由18.39%提高到23.61%，作業(yè)回收率提高了7.35個百分點。中原礦業(yè)有限公司單日泥鉬精礦金屬量增加0.053t，年增加金屬量17.47t。按照當前市場行情，僅泥鉬精礦一項可為該公司增加利潤349.4萬元/年，經濟效益與社會效益顯著。 經過科技查新，得出 “國內外公開發(fā)表的文獻中，未見有與本課題‘基于過程強化的高灰難選煤泥分選技術及裝備’查新點完全相同的文獻報道” 的結論。（見附加材料） 該技術申請發(fā)明專利2項（已公開），正在申請發(fā)明專利3項，發(fā)表論文16篇，其中第一作者9篇，EI收錄6篇，EI源刊7篇，承擔**省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃資助項目（CX10B_150Z）一項、中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助項目(JGX101870)一項。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 發(fā)明目的主要是由于煤炭是我國的主要能源，但又是不潔凈能源。《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要2006-2020年》中明確指出：要“促進煤炭的清潔高效利用，降低環(huán)境污染”。特別是占煤炭產量約20%的高灰難選細粒煤還不能得到有效的分選，且高灰難選細粒煤比例急劇增加，并呈現(xiàn)惡化趨勢，而目前現(xiàn)有細粒煤分選技術還遠不能滿足細尺度高灰難選煤泥高效分選的要求，還不能解決煤泥中的精煤損失問題和煤泥水的環(huán)境污染問題。所以針對細尺度的難選煤泥，研究其分選過程特點，并通過技術手段強化其分選過程顯得重要而又迫切。 總體思路是通過研究煤泥可浮性的分選過程特征，采取高效調漿、易浮入料快速浮選、難浮物料強力回收、連生體礦物解離分選的技術手段，提高煤泥的分選效率。 創(chuàng)新點是浮選礦化前期多段混合強制調漿方法的實現(xiàn)，提高藥劑與礦漿的混合分散；基于煤泥可浮性變化的浮選過程設計，提高了設備的處理能力和分選效率；中煤連生體煤巖解離后大循環(huán)分選的中煤回收工藝，釋放了中煤中的精煤，提高精煤產率。 技術關鍵點在于解決微細粒煤泥浮出速度快、浮出量大與高選擇性、精確分選的矛盾，煤巖解離過程中細泥污染以及合適解離尺度的確定，易浮物料與難浮物料分選所需的能量分配問題，以及浮選過程中多因素、復雜過程狀態(tài)的系統(tǒng)控制。 主要技術指標是針對開灤集團錢家營礦選煤廠高灰難選細粒煤泥，在精煤灰分與現(xiàn)有技術水平相同時，精煤回收率提高10個百分點，干煤泥加工成本小于25元/噸。
科學性、先進性
- 1科學性 （1）理論依據(jù)：煤泥分選過程中，物料的可浮性隨著浮選過程的進行變得愈來愈差。 （2）現(xiàn)有技術的突破點：現(xiàn)有技術對細泥的分散性、選擇性及高效礦化問題都缺乏應有的適應性，忽視了物料的礦化反應特性隨分選過程變得愈來愈差的規(guī)律，未綜合考慮流體環(huán)境、微泡制造方式、微細粒礦化等影響因素。 （3）急需解決的關鍵問題：細尺度問題、合理的過程耦合和分離過程設計、系統(tǒng)控制與優(yōu)化。 2先進性 提出了高剪切改質調漿方法及裝置，實現(xiàn)了藥劑分散、煤泥活化及藥劑與煤有效接觸；揭示了煤泥可浮性的非線性過程特征，進行了與煤泥可浮性耦合的梯級強化的過程設計，研制出靜態(tài)快浮-強力回收分選裝置；建立了高灰難選煤泥分選新工藝，形成兩段式煤泥分選體系，分步釋放低灰成分；快浮段回收易浮物料，回收段回收難浮物料，中煤連生體煤巖解離回收，在精煤灰分與現(xiàn)有技術水平相同時，精煤回收率提高10個百分點。
獲獎情況及鑒定結果
- 2010年5月過程強化技術在神火集團薛湖選煤廠調漿桶和浮選床上應用； 2010年7月過程強化技術在神火集團劉河選煤廠浮選柱上應用； 2010年9月過程強化技術在鶴煤集團中山選煤廠浮選柱上應用； 2010年11月過程強化技術在河南龍宇能源股份有限公司陳四樓選煤廠浮選柱上應用； 2010年7月過程強化技術在中國黃金集團中原礦業(yè)有限公司鉬、鎢、鐵共生礦上應用。 經過科技查新，得出 “國內外公開發(fā)表的文獻中，未見有與本課題‘基于過程強化的高灰難選煤泥分選技術及裝備’查新點完全相同的文獻報道” 的結論。 基于過程強化的分選技術及裝備發(fā)表論文16篇，第一作者9篇，EI收錄6篇，EI源刊7篇，申請發(fā)明專利2項（已公開），獲**省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃資助項目（CX10B_150Z）一項、中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助(JGX101870)一項。
作品所處階段
- 已完成中試試驗和強力浮選床工業(yè)設備安裝，進入調試，過程強化技術已在煤炭、鉬、鎢、鐵共生礦工業(yè)應用。
技術轉讓方式
- 主動許可方式
作品可展示的形式
- 模型，圖紙，現(xiàn)場演示，圖片，錄像，樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 1技術特點和優(yōu)勢 多段強制調漿設備、兩段式浮選設備、中煤再磨再選的煤泥浮選新工藝的實現(xiàn)，強化了微細粒煤泥分散，粗顆粒連生體中煤解離分選，保證了精煤產率和質量，較現(xiàn)有技術處理能力大，抗煤質波動能力強，能耗低。 2適應范圍及推廣前景 適應范圍：適合煉焦煤、無煙煤及高灰高硫難選煤泥的分選，同時也適用于金屬礦、非金屬礦等非煤礦物的浮選調漿作業(yè)。 推廣前景：回收了煤泥中損失的精煤資源，提高經濟效益，降低選煤能耗，在煤泥分選方面有較好的應用前景；解決了煤泥水中未回收的煤泥顆粒對選煤工業(yè)洗水閉路循環(huán)的影響，減輕煤泥水對環(huán)境的污染，環(huán)境效益好；加強了金屬礦、非金屬礦調漿作業(yè)的微細粒分散和目的礦物回收，在金屬礦、非金屬礦的浮選和調漿也有很好的應用前景。 3市場分析：涉及的煤泥分選、礦產資源綜合利用領域深系國民經濟發(fā)展，市場前景好。 4經濟效益預測：與現(xiàn)有技術相比，實現(xiàn)了煤炭的低成本加工和高效回收，噸煤凈增收60元左右，一個200萬噸/年的煉焦煤選煤廠每年增收可達1.2億元。
同類課題研究水平概述
- 1礦漿預處理及調漿方面 目前的調漿設備有攪拌桶、礦漿預處理器等，主要傾向于采用攪拌、藥劑乳化及其混合方式實現(xiàn)礦漿的預處理。但這些方法都是依靠浮選藥劑覆蓋在煤炭表面使其表面發(fā)生物理—化學變化，只能起到輔助調漿的作用，都難以滿足高分散、強活化、高效碰撞接觸的要求。同時外加力場也被應用到調漿作業(yè)中，如利用磁化處理技術促進柴油在煤表面的固著程度。近年來，又開發(fā)出一種煤炭表面改質的礦漿預處理新設備，它利用強力攪拌作用，達到提高煤泥可浮性的目的。但由于該設備能量消耗大，同時強烈攪拌使煤粒泥化對后續(xù)的脫水處理設備能力產生影響。 2煤泥分選方面 現(xiàn)有的重力分選、離心分選和泡沫分選還遠不能實現(xiàn)我國高灰難選煤泥的高效分選。近幾年，浮選機多樣化發(fā)展，如維姆科浮選機、奧托昆普浮選機、充填式浮選機、噴射浮選機等。復合力場被逐步引入到浮選機中，研制了基于離心力場和重力場共同作用的離心浮選機。但此類設備存在單位體積、時間顆粒和氣泡碰撞次數(shù)受離心力場強度影響較大的缺陷，并且僅依靠采用增加槽體數(shù)量來提高煤泥分選效率，對于細顆粒物料的回收效果不佳。同時研究工作主要局限在單個設備上，從根本上忽視了物料的礦化反應性隨著分選過程變得愈來愈差這一核心問題。 在微細粒物料分選方面，浮選柱占有顯著的優(yōu)勢。如充填式浮選柱（美國）、Jameson浮選柱（澳大利亞）和微泡浮選柱（美國）。到目前為止，前兩種設備在我國都沒有工業(yè)應用，后者投產以來基本沒有正常運行。其共同問題是尾礦灰分低，分選效率低。近年來，一批新型浮選柱脫穎而出。如噴射式浮選柱、充填浮選柱、靜態(tài)浮選柱和旋流-靜態(tài)微泡浮選柱（床），以及加拿大CPT浮選柱、德國KHD浮選柱、美國Flotair浮選柱、MTU型充填介質浮選柱和利茲浮選柱等。柱分選技術的設備處理能力偏低，浮選尾煤灰分偏低是其所面臨的突出問題。 3煤泥水分散與系統(tǒng)優(yōu)化控制方面 目前，選煤廠浮選過程的控制上仍依靠人工操作。人工對浮選過程的控制主要是依據(jù)觀測的浮選泡沫表層狀態(tài)來判斷浮選過程的好壞，并對浮選過程調節(jié)。在實際生產中，浮選泡沫層有著極其重要的作用，它直接反映了煤、氣、水、藥等諸多因素的調配。關于這方面的研究報道還不多見。國內研究人員將數(shù)字圖像處理系統(tǒng)應用于煤泥浮選泡沫圖像的特征提取和識別，但目前還沒有進入工業(yè)應用。
