CN115318426A

CN115318426A - 一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法

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Publication number: CN115318426A
Application number: CN202210846753.9A
Authority: CN
Inventors: 李少章; 李继拢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-07-19
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2022-11-11

Abstract

本发明具体涉及一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，属于固体废物治理技术领域，所要解决的是含硫煤矸石固体废物治理难的问题，采用的技术方案为：一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，包括如下步骤：第一步，对含硫煤矸石进行富集；第二步，将硫铁富集矸石破碎至5‑10mm煤矸石细颗粒，对硫铁矿进行分选；第三步，将硫铁矿产品破碎至2mm以下为硫砂，并与细粒硫铁矿石混合在一起为硫铁矿产品。可用于制备铁粉和硫磺，亦可作为制备硫酸的原料单独销售。本发明用于对含硫量为3%~10%的含硫煤矸石进行硫铁矿富集和分选，可以实现对固体废物的彻底治理，并大大降低了资源和能源消耗。

Description

一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法

技术领域

本发明属于固体废物治理技术领域，具体涉及一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法。

背景技术

煤矸石是在开拓掘进、煤炭开采、洗选过程中产生的含碳岩石，也是我国目前存放量最大的固体废物之一。煤矸石治理一般采用传统的堆放、填埋方式，有90%煤矸石治理是用黄土覆盖来处理，在山区则用煤矸石充填沟壑，分层碾压，表面复土，植草种树等。这种治理方法对环境污染严重，对于干旱少雨地区，复垦的土地容易漏水，水与含硫煤矸石接触后极易自燃，发生燃烧，产生大量SO₂和CO₂等有害气体，同时这种治理方法大量占压土地、易造成土壤、地下水的污染。在我国，铁粉和硫磺是我国的紧缺资源，对外依存度分别为83%和62%，而含硫煤矸石一般含有3%~10%的硫铁矿，用硫铁矿可以生产铁粉和硫磺。因此，对含硫煤矸石固体废物的无害化治理是急需的技术。

目前，产业上现行含硫煤矸石的无害化处理主要采用物理分选的方法，硫铁矿的分选技术为重力法，一是梯形跳汰机技术，二是摇床技术，都是以硫含量10%以上煤矸石为原料。而绝大多数的含硫煤矸石中硫含量为3%~10%，如果直接以这种含硫煤矸石为原料进行生产硫铁矿功耗大、生产成本高，并且产出的硫铁矿产品碳含量高，而碳是硫铁矿制取硫酸的主要有害杂质，生成一氧化碳毒化SO₂转化为SO₃催化剂，因此碳含量高将直接影响产品的销售。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将含硫煤矸石经过筛、破碎制得煤矸石颗粒；

步骤二，对所述煤矸石颗粒用跳汰机分选，并对硫铁矿进行富集；

步骤三，将跳汰机的底流通过斗式提升机脱水得到硫铁富集矸石；将跳汰机的溢流经过脱水筛脱水得到煤产品一；将脱水筛筛下水通过浓缩旋流器浓缩，浓缩旋流器的底流经过打击弧形筛脱水并经煤泥离心机进一步脱水后与煤炭产品一混合；

步骤四，将步骤三中的浓缩旋流器的溢流水、打击弧形筛筛下水、煤泥离心机离心液经过澄清后循环使用；

步骤五，将所述硫铁矿富集矸石经粉碎得高硫矸石细颗粒；

步骤六，对步骤五中的所述硫铁矿富集的高硫矸石细颗粒通过梯形跳汰机进行分选；

步骤七，将梯形跳汰机的底流通过脱水筛脱水得到硫铁矿产品；将脱水筛筛下水导入捞坑，将捞坑中的沉淀物用斗式提升机脱水后得到细粒级硫铁矿产品；将梯形跳汰机的溢流通过脱水筛脱水得到煤炭产品二，脱水筛筛下的水经过深锥浓缩机浓缩澄清，深锥浓缩机底流经隔膜压滤机固化得到煤泥二；

步骤八，步骤七中捞坑中的溢流水、深锥浓缩机溢流水为清水并循环使用。

进一步地，步骤一制得的煤矸石颗粒的大小15～25mm，步骤五中制得的煤矸石细颗粒大小为5～10mm。

进一步地，还包括如下步骤：将步骤七得到的硫铁矿产品通过细碎机破碎至2mm以下的硫砂，将所述硫砂与所述细粒硫铁矿石混合作为制备铁粉和硫磺的原料。

进一步地，步骤二中所述跳汰机为一段式结构，所述跳汰机包括至少8个风阀。

进一步地，步骤四中的浓缩旋流器的溢流水、打击弧形筛筛下水、煤泥离心机离心液通过深锥浓缩机浓缩澄清。

进一步地，所述深锥浓缩机溢流水循环使用，深锥浓缩机的底流经压滤得到固化煤泥一，压滤后的滤液返回浓缩机处理。

进一步地，所述深锥浓缩机的煤泥水入料浓度10~35g/L，浓缩机的底流固体物浓度为350~450g/L；溢流水固体含量0.1~1.0g/L。

进一步地，还包括如下步骤：将所述煤泥产品分别进行混合，将所述煤炭产品一和煤炭产品二分别销售。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明提供的方法通过对含硫量为3%~10%的含硫煤矸石进行富集，得到的硫铁矿富集矸石含硫量大于10%，然后通过对富集的矸石进行分选，得到含硫量较高的硫铁矿，期间产生的煤泥和低卡煤均可供应市场用做配煤原料。本方法对固体废物治理彻底，没有固体废物的外排，并且处理过程中的水实现了循环使用，用水量少，大大降低了资源和能源消耗。

二、高效深锥浓缩机占地面积小、浓缩澄清效果好、投资小和装机小。用高效浓缩机洗水可达一级闭路循环，可与厂房封闭在一起，采暖用能低。利用单段式的多风阀智能跳汰机代替多段式跳汰机对硫铁矿进行富集，单段式的多风阀智能跳汰机通过增加风阀数量和改变风箱形状等措施，提高了矿物分层效果，对矿物的分选精度提高，使得对含硫煤矸石的富集处理量更大，并且单段式比多段式占地面积小，在减小了投入的基础上，增大了单位时间内的处理量。

三、含硫煤矸石里的资源得到了充分利用，得到的产物均可用于市场，含硫煤矸石治理的比较彻底，没有固体废物的外排，以较低能耗和成本解决了高硫煤矸石固体废物治理的问题，对原料要求不高，还能生产质量好的硫铁矿产品用于生产铁粉和硫磺，经济发展和环境保护效益显著。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明含硫煤矸石富集方法的工艺流程示意图。

图2为本发明硫铁矿分选工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一般含硫煤矸石中硫的含量为3%~10%，不能直接作为硫铁矿分选的原料，其原因为含硫煤矸石中有煤炭，直接分选煤易错配到硫铁矿中，碳是硫铁矿的主要有害杂质，含量较多时，生成的一氧化碳毒化SO₂转化为SO₃催化剂，因此碳含量高将直接影响产品质量和销售。

一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，包括如下步骤：首先，对含硫煤矸石中硫铁矿进行富集。富集方法采用多风阀智能化跳汰机—高效深锥浓缩机联合工艺，对硫铁矿富集的同时，可有效脱除含硫煤矸石中的煤炭，以降低硫铁矿中的碳含量。

某矿含硫煤矸石组分见表1。

本实施例中，干基全硫（St,d）含量为6.45%，低于10%，不能直接作为硫铁矿分选的原料，针对本实施中的含硫煤矸石，先在硫富集车间进行硫铁矿的富集，硫铁矿富集的工艺如下：首先，含硫煤矸石原料用20mm筛子过筛，大于20mm粒级含硫煤矸石用破碎机破碎到20mm以下，与筛下物混合，得到粒度20mm以下的煤矸石颗粒。将粒度20mm以下的煤矸石颗粒送入多风阀智能跳汰机进行分选，跳汰机的溢流经脱水筛脱水后为煤炭产品一，脱水筛筛下水经浓缩旋流器浓缩，浓缩旋流器底流经打击弧形筛脱水回收为粗煤泥，粗煤泥经煤泥离心机进一步脱水与煤炭产品一混合，混合后的产品为中硫低卡煤可作为煤炭产品单独销售。跳汰机底流为硫铁矿富集后矸石，经斗式提升机脱水后作为硫铁矿分选的原料。浓缩旋流器的溢流、打击弧形筛筛下水和煤泥离心机离心液用深锥浓缩机进行浓缩澄清。深锥浓缩机溢流水循环使用；深锥浓缩机的底流经隔膜压滤机将煤泥固化，压滤后的滤液返回深锥浓缩机处理。在本实施例中，针对含硫煤矸石的处理量为300万吨/年，硫富集车间采用的为φ350*6浓缩旋流器组1台和φ5000的深锥浓缩机四台，可以有效的保证处理能力及处理质量。

跳汰机分选效果主要看矿物的分层，矿物分层越好，分选的精度越高。传统的跳汰机风阀为4风阀，在本实施例中，首先，将筛下空气室的4风阀改为多风阀，提高了压风时矿物在跳汰机床面上被抛起的均匀性，有利于提高矿物在床面上的分层；二是将跳汰机的风箱改为风管，空气室体积被大大地缩小，改变了压风的波形，压风时，床层启动快，停止也快，降低了压风和停风的延时现象，有利矿物的分层；三是进一步提高了风、水、给料、排料周期、床层传感器等跳汰机主要参数自动控制水平，利于分选精度的提高。

深锥浓缩机煤泥水入料浓度10~35g/L，深锥浓缩机的底流固体物浓度350~450g/L，溢流水为清水，固体物含量0.1~1g/L，溢流水循环使用。深锥浓缩机具有占地面积小，装机少，投资少等特点，可与厂房封闭在一起，减少采暖的能耗。

经过除炭，硫铁矿富集矸石作为硫铁矿分选的原料。经过硫铁矿富集的产品见表2。

二是硫铁矿分选要求粒度细，硫铁矿富集后再分选有效降低分选厂设备投资、减轻水处理***压力、降低动力消耗和生产成本。

经富集后，硫铁矿富集矸石硫含量达11.62%，进入硫铁矿分选车间。在分选车间，硫铁矿分选工艺如下：硫铁矿富集矸石破碎至8mm以下颗粒，送入梯形跳汰机进行分选，梯形跳汰机的溢流经脱水筛脱水后为煤炭产品二；脱水筛筛下水入浓缩旋流器浓缩，浓缩旋流器的底流经打击弧形筛回收粗煤泥，粗煤泥经煤泥离心机进一步脱水与煤炭产品二混合。浓缩旋流器的溢流、打击弧形筛筛下水、煤泥离心机的离心液入深锥浓缩机浓缩澄清，溢流水循环使用，浓缩机底流经隔膜压滤将煤泥固化得到煤泥产品二。滤液返回深锥浓缩机处理。梯形跳汰机底流经过脱水筛脱水得到硫铁矿产品，脱水筛筛下水入捞坑，捞坑溢流水循环使用，捞坑中的沉淀物用斗式提升机脱水后得到细粒硫铁矿石。将硫铁矿用细碎机破碎至2mm以下得到硫砂，并与细粒硫铁矿混合，作为制备铁粉和硫磺原料，也可作为硫铁矿产品单独销售。

在本实施例中，硫铁矿分选车间采用的为φ350*4浓缩旋流器组1台和φ4500的深锥浓缩机四台。

经硫铁矿分选后硫铁矿产品指标见表3。

硫铁矿产品以硫含量分级，硫含量大于48%为一级，45%~48%为二级，40%~45%为三级。可见，最后得到的硫铁矿产品中硫含量达到45.6%，可用于制取铁粉和硫磺的原料，亦可以作为产品直接销售。一般情况下，生产的硫铁矿达到三级和二级，特殊情况下，能达一级。

硫铁矿产品可直接用于铁粉和硫磺的制备。

铁硫分离方法采用ZL 201210516527.0专利技术制备铁粉和硫磺。通过实验，铁粉和硫磺分离后，产品质量比较好。铁粉和硫磺化验指标分别见表4和表5。

表4 铁粉化验结果。

表5 硫磺化验结果。

从表中看出，生产铁粉铁含量达66.75%，品位很高，而且有害成分稀少。硫的品位也很高，达到99.97%。同时，硫铁分离过程中产生大量的热，工艺***中加余热发电，以达到全部资源的利用，为国家节约大量的能源，其中24万吨/年铁粉生产需要余热发电12MW，年产电约1亿度电。

在本实施例中提出的含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，得到的产品均可用于生产应用。其中硫铁矿产品的水分为3%~5%，放置一段时间后，水分在1%以下，可直接用于生产铁粉和硫磺，亦可作为制取硫酸的原料单独销售。在本实施例，提出的方法含硫煤矸石治理的比较彻底，没有固体废物的外排，以较低能耗和成本解决了高硫煤矸石固体废物治理的问题，对原料要求不高，还能生产质量好的硫铁矿产品。利用单段多风阀智能跳汰机代替多段跳汰机对硫铁矿进行富集，单段多风阀智能跳汰机通过增加风阀数量，改变风箱形状等措施，提高了对矿物的分选精度，减少了占地面积。使得对含硫煤矸石的富集工序处理量更大，提高了单位时间单位面积的处理量，通过测算，300万吨/年（相当600t/h）硫铁矿富集厂装机854kW，满负荷597.8kW，处理含硫煤矸石耗电只需0.947kW·h/t。而一般跳汰选煤厂动力消耗达到3-4kW·h/t，大大降低了能源消耗。

上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将含硫煤矸石经过筛、破碎制得煤矸石颗粒；

步骤二，对所述含硫煤矸石颗粒用跳汰机分选，并对硫铁矿进行富集；

步骤三，将跳汰机底流通过斗式提升机脱水后得到硫铁矿富集的矸石；将跳汰机溢流经过脱水筛脱水得到煤炭产品一；将脱水筛筛下水通过浓缩旋流器浓缩，浓缩旋流器的底流经打击弧形筛脱水并经煤泥离心机进一步脱水后与煤炭产品一混合；

步骤四，将步骤三中的浓缩旋流器的溢流水、打击弧形筛筛下水、煤泥离心机离心液经浓缩澄清后循环使用；

步骤五，将步骤三所述硫铁矿富集的高硫矸石经粉碎制得高硫矸石细颗粒；

步骤六，对步骤五中的所述高硫矸石细颗粒用梯形跳汰机进行分选；

步骤七，将梯形跳汰机的底流通过脱水筛脱水得到硫铁矿产品；将脱水筛筛下水导入捞坑，将捞坑中的沉淀物用脱水斗式提升机脱水后得到细粒级硫铁矿产品；将梯形跳汰机的溢流通过煤炭脱水筛脱水得到煤炭产品二，煤炭脱水筛筛下水经过浓缩澄清；

步骤八，步骤七中捞坑中的溢流水、浓缩机溢流水为清水并循环使用。

2.根据权利要求1所述的一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，步骤一制得的煤矸石颗粒的大小15～25mm，步骤五中制得的高硫矸石细颗粒大小为5～10mm。

3.根据权利要求1所述的一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，还包括如下步骤：将步骤七得到的硫铁矿产品通过细碎机粉碎至2mm以下制得硫砂，将所述硫砂与所述细粒级硫铁矿产品混合用于制备铁粉和硫磺。

4.根据权利要求1所述的一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，步骤二中所述跳汰机为一段式结构，所述跳汰机包括至少8个风阀。

5.根据权利要求1所述的一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，步骤四中的浓缩旋流器的溢流水、打击弧形筛筛下水、煤泥离心机离心液通过深锥浓缩机浓缩澄清。

6.根据权利要求5所述的一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，所述深锥浓缩机溢流水循环使用，深锥浓缩机的底流经压滤得到固化煤泥一，压滤后的滤液返回浓缩机处理。

7.根据权利要求1所述的一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，步骤七所述煤炭脱水筛筛下水经过深锥浓缩机浓缩澄清，深锥浓缩机溢流水循环使用，深锥浓缩机的底流经压滤得到固化煤泥二，压滤后的滤液返回浓缩机处理。

8.根据权利要求6和要求7所述的一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，所述深锥浓缩机入料煤泥水浓度10~35g/L，浓缩机的底流固体物浓度350~450g/L；溢流水固体物含量0.1~1.0g/L。

9.根据权利要求1所述的一种含硫煤矸石无害化处理及资源利用方法，其特征在于，还包括如下步骤：将所述煤泥产品一和所述煤泥产品二进行混合出售。