CN1346297A - 粉煤凝聚物的受控产品和回收 - Google Patents

Abstract

一种用于从泥浆中分离和回收煤的凝聚物的油凝聚方法,该方法包括:用于从其中回收煤的泥浆源;检测装置与所述的泥浆直接或间接连接,用于检测所述泥浆状态的预定参数;与检测装置相连接并对测得的所述即时状态参数值作出反应的装置;其特征在于:对所述状态参数作出反应的所述装置控制/调整凝聚剂以一定速度或流量输送到泥浆中,从而对于预定量的凝聚剂而言,使用最少的凝聚剂来回收最多的粉煤,其中所述的速度或流量是通过至少一个所述状态参数确定的。

Description

粉煤凝聚物的受控产品和回收

本发明涉及一种用于粉煤凝聚物回收的方法，具体而言，本发明涉及一种利用一控制***来回收这些粉煤凝聚物的方法，其中控制***包括用于监控煤浆/水浆/矿石浆中粉煤浓度的装置，以利于控制最佳量凝聚剂(例如用于回收工艺中的油基乳状液)的输送，从而防止凝聚剂的过量使用，并消除由于过量使用而对凝聚剂进行回收的需要。

大部分洗煤厂在其操作过程中都要产生含粉煤的尾流。因此，就希望能够回收这些粉煤，但由于尾流中含有大量的无用矿物质，所以回收粉煤的工作很困难。大部分洗煤厂认为回收这部分粉煤很不经济，并将其排放到尾矿池内。被扔掉的煤占开采出的煤的5-30％，这样就产生了很大的浪费。

从选煤厂的尾流中回收煤的凝聚物已是公知的技术。油凝聚法可被划分为两个阶段。第一阶段包括使煤浆和油混合，以使煤粒有选择地结团，同时使矿物质颗粒分散开。在第二阶段，煤的凝聚物通过筛选、过滤或浮选从矿物质中分离出来。

油凝聚法在1921年第一次被用于洗煤。但由于其耗油量大，因此没有应用于工业。在20世纪50年代，又重新开始对这项技术的研究。基于油凝聚的方法，象Convertol，Olifloc和球形凝聚法已被研究出来。而且还设计出用于这种方法的专用设备。一种油凝聚的方法已在波兰被开发出来，其被称为“矿物的有选择凝聚法”。根据所作的研究，可以说油凝聚法受以下参数的影响：添加的油(交联液)的类型和数量，泥浆中的矿物含量，泥浆中颗粒大小的分布情况，介质的PH值，泥浆中固体的存在，泥浆/交联液的混合时间及混合强度。

尽管已经有许多油凝聚的方法被应用于粉煤尾料的回收，但迄今为止已经证明这些方法都不具有经济性，而且由于在回收过程中油的过量使用而造成的浪费，使其不能广泛应用于工业。过量部分或者被浪费掉，或者通过高成本的回收方法进行回收，这样就在整体上使油凝聚法不具有经济性。回收方法的经济效率大体上是在确保没有浪费或过量使用的前提下，由最少且有效的用油量来表示。公知的方法通常使用成本较高的油，例如柴油，但没能有效地控制处理过程中的用油量。在这些方法中，所需的油量通常由煤浆/水浆/矿石浆中固体的浓度来表示。使用轻油的油凝聚法在20世纪30年代就已被采用，但这种方法使再利用的油的回收成本很高，从而增加了该工艺的总成本。

在作者为Zofia Blaschke，题目为“油凝聚法和煤浆的有选择性浮选”的文章中，描述了一个用于油凝聚法的试验工场。这篇文章公开了以下事实：1978年，当作出试验工场的调查研究并证明有选择性的凝聚方法具有技术可行性之后，澳大利亚的Broken HillProprietary有限公司在John Darling煤矿建成了一个具有工业规模的工厂。该厂的供料能力为每小时5.5吨的干燥固体。其工艺流程证明了其设计的简单性。半商业性的工厂能够处理平均入料灰分为约40％的进料。油以通过超声波所产生的乳状液的形式被加入。当进料与加入速度为7-8％的油一起被处理时，就会生产出成品率为含79％灰分(干燥的进料)的凝聚产物，这相当于进料的60％。凝聚在一起的产物易于处理，而且已经在无氧化的条件下储存了8个月。尾料的灰分一般在80-85％的范围内，而且能够快速地形成非常清澈的supematant液体，并在supematant液体中留下一稳定的灰色层，与之相反，进料的沉淀速度则很缓慢。但该方法中未包括用于控制油的乳状液之进给速度的装置，其中进给速度是通过测量煤浆/废料浆中煤的浓度来确定的。

在该篇文章中还描述了另一种方法，并被称为Aglofloat方法，该方法是一种高级球形凝聚和浮选方法。在该方法中，原煤被粉碎成600μm的颗粒并与循环水混合成泥浆。原油与柴油混合在一起，形成交联油。接下来，煤浆与交联油在高速剪切搅拌机中结合，煤和油在剪切搅拌机中形成大小约为212μm的微团。这种微团在浮选机中与矿物成分及残渣分离，然后在水力分选机中被清洗并与黄铁矿颗粒相分离。脱矿质的微团被输送到已加入更多交联油的低速剪切搅拌机，而且微团增大到约850-335μm。将浮选和水力分选机中的残渣除掉并作为工厂的废料扔掉。该方法能够对灰分高、硫分高的生煤进行分选。灰分为3.7％、总的含硫量为4.19％的伊利诺斯州6号煤被还原为灰分为6.8％、总的含硫量为3.7％的产品，该产品除掉了77％的硫铁矿成分，而且回收可燃成分89％。

该文章中还公开了又一种方法，该方法被称为Bechtel球形凝聚法。这种凝聚方法是球形凝聚方法第一次成功地应用于煤的回收。图2所示的方法有选择地使用庚烷来使不易被水沾湿的有机煤在超细(小于20μm)煤的含水泥浆中凝聚在一起。随后，加入一种油基的沥青粘合剂，以使凝聚物增大到更易于处理的6.4mm至9.5mm的球形颗粒。亲水的无机成灰和黄铁矿硫成分被扔掉，只留下纯净无煤的废料。接下来，凝聚成团的煤制品通过与蒸汽的接触而脱去庚烷交联液体。蒸汽脱除被用于回收庚烷，因为庚烷和蒸汽能够形成一种共沸混合物，这种共沸混合物的沸点(79.0C)分别低于庚烷和水的沸点(分别为98’C和100’C)。

没有浮选设备的那些工厂通常将超细材料(尺寸小于100μm)当作尾矿处理，从而造成浪费。在某些情况下，这种超细的废料包含重量百分比大于50％、灰分较低并适合销售的煤。我们相信：就目前澳大利亚煤炭工业的产量而言，这些煤构成了每年800万至1000万吨的损失。

有选择的油凝聚法涉及从富含矿物质的(亲水)液体中回收(疏水的)细粒煤。现代式的方法涉及向搅动的粉煤水泥浆中加入油(通常为乳化状态)的步骤。这种油涂敷在每个煤粒的表面上。当搅动的泥浆中带油层的颗粒相互撞击时，这些颗粒通过形成油的摆动桥(pendular bridge)而聚集在一起。接着，可通过筛选或浮选工艺将凝聚在一起的煤粒与矿物质的富液分离。但是，上述方法都没有公开在回收过程中使用用于精确调整凝聚剂剂量的控制***。

本发明的一个方面通过提供一种使用精确控制凝聚剂输出来回收粉煤凝聚物的方法而对上述的公知方法作出了改进，从而防止过量使用凝聚剂和回收凝聚剂，其中象油的乳化液这样的凝聚剂之输出与测出的煤/水/矿物质浆的参数相对应。

根据本发明的另一方面还通过使用联机监控设备和控制回路及特殊的回收/分离筛提供一种最经济回收粉煤凝聚物所需的方法和装置。

本发明还提供一种经济的煤炭回收方法，该方法使用象低成本油这样的凝聚剂和用于分离煤的凝聚物的激光切割筛，该激光切割筛还包括用于监控煤/水/矿物质的泥浆之状态参数的探头，从而控制油的加入量。

本发明还提供一种核监控***，用于确定煤/水/矿物质的泥浆混合物中煤的实际含量；和用于控制从混合物中回收粉煤所需凝聚剂的数量的计算机。

根据一个实施例，一第一传感器测定固体的总量，一第二传感器测定杂质量。在一般的泥浆中，可能存在20-30％的固体，70-80％为粉煤；或者说，存在2％-50％的固体，而固体中5％-60％为矿物质。根据本发明的方法可以采用所有的凝聚剂，而且消除了某些现有方法中所需的回收油的附加步骤。事实上，在根据本发明的方法中油的消耗速度已被降低到不需要回收油就可实现该方法的商业生存能力。根据本发明的有选择的油凝聚法相对现有技术中用于经济回收粉煤的泡沫浮选法具有以下优点：

a)作为进料的底流浓泥可与重量浓度为15-30％的固体一起使用，而传统的泡沫浮选法则需要重量浓度为5-10％的固体，因此显著降低了选煤厂的进料速度；

b)由于不需要泡沫试剂，因此消除了传统工厂使用泡沫处理、水的过量发泡(overfrothing of water)及磁铁回路(magnetitecircuit)所遇到的问题；

c)根据有选择的油凝聚法中的产品脱水步骤比较简单，而且不需要高成本的真空过滤***；

d)通过油凝聚法来回收煤不易于氧化，或者不容易使煤的表面特征产生其它变化；

e)工厂的尾流在处理前不需要重新增稠；

f)可以通过较简单的现场控制来实现整个工艺的自动化，而且仅需要最少的运算符输入；

g)本发明的方法能够非常有效地回收亚微细粒的煤颗粒；

h)尽管工厂的长期运作需要校正初始观察资料，但是通过油凝聚法进行的粉煤回收不受添加到增稠剂内凝聚剂数量的影响；

i)凝聚法的选择性降低了收集在产品中的误放超细矿物质的数量，从而降低凝聚物的灰分含量。

本发明的一个方面包括一种用于从选煤厂或尾矿池中排出的煤/水/矿物泥浆中分离粉煤尾矿的方法，这种方法包括：

一第一容器，用于接收并容纳从进料管路输送到所述第一容器的煤/水/矿物质泥浆；

一第二容器，用于接收并容纳包含油、水和或表面活化剂的乳状液；

一泵，与所述第二容器相连接；

其中所述第一和第二容器与一个搅拌容器相联通，该搅拌容器接收来自第一容器的煤/水/矿物质泥浆和来自所述第二容器的油的乳状液；

一个一级分离器与所述搅拌容器联通；一个振动筛分离器与所述一级分离器和/或高速剪切搅拌容器相联通；

该方法还包括：与所述第一容器内的至少一个传感器相连接的控制装置；所述的泵与所述第二容器联通，所述控制装置也与所述煤/水/矿物质的泥浆进料管路联通，所述控制装置根据源于所述传感器并表示煤/水/矿物质泥浆的状态参数的一个或多个信号控制所述的泵，从而调整乳化液从所述第二容器到所述搅拌容器的流量。

根据本发明的最佳实施例，控制装置包括：一计算机信息处理机，其可根据编好的程序接收来自所述传感器的信号，其中传感器最好包括浸没在所述煤/水/矿物质泥浆并用于检测粉煤浓度的探头，所述处理机根据所述探头确定的有关泥浆状态的数据驱动所述第二容器内的泵，以使预定量的乳化液从所述第二容器输送到所述搅拌容器内。

根据一个实施例，所述第一容器内的泥浆通过一个泵或一个溢流导管被输送至搅拌装置。

本发明的另一方面包括一种用于从煤/水/矿物质泥浆中分离粉煤的方法，该方法包括：

用于向第一容器输送煤/水/矿物质的进料管路；

一第二容器，用于接收并容纳油的乳化液并包括一与第二容器联通的输送泵；

与所述第一和第二容器联通的一个搅拌容器；控制装置，包括至少一个与所述煤/水/矿物质泥浆相接触的检测探头，用于检测所述进料管路中和/或所述第一容器中所述煤/水/矿物质泥浆的参数；

一个连接所述控制装置与所述输送泵的接口；其中所述控制装置根据测量的参数控制着所述油的乳化液通过所述的泵输送到所述搅拌容器内，从而省去了对油的回收，所述的参数包括第一容器内煤/水/矿物质泥浆中粉煤的浓度。

本发明的又一方面包括：

一种利用象油的乳化液这样的凝聚剂将粉煤从煤/水/矿物质泥浆中分离处理的油凝聚方法，其特征在于：该方法包括使用计算机的控制装置，该控制装置控制着所述油的乳化液从油乳化液容器以确定的速度输送到用于容纳所述煤/水/矿物质泥浆的进料容器，从而防止在该方法中过量使用凝聚剂并省去了对凝聚剂的回收步骤，其中确定的速度是由测得的所述煤/水/矿物质泥浆的参数确定的。

本发明的再一方面包括：一种用于从泥浆中分离并回收粉煤凝聚物的方法，该方法包括泥浆，粉煤将从该泥浆中被回收；

与所述泥浆直接或间接联通的检测装置，用于测定有关泥浆状态的预定参数；

与所述检测装置联通的装置，该装置能够对测得的状态参数之瞬时值作出反应；

其特征在于：对所述状态参数作出反应的装置控制/调整凝聚剂以一定速度或以由至少一个所述状态参数确定的数量输送到泥浆中，从而使凝聚剂的用量最少，而且对于预定数量的凝聚剂而言，粉煤的回收量最多。

一种用于从泥浆中回收粉煤凝聚物的油凝聚方法，该方法包括：

泥浆，粉煤将从泥浆中被回收；

用于测定有关泥浆状态的预定参数的检测装置；至少一个信号处理部件，该部件对读取的参数作出反应并直接或间接与检测装置及控制装置相连接；

所述信号部件用于控制/调整凝聚剂以一定速度或以由所述状态参数确定的数量输送到泥浆内，从而使凝聚剂的用量最少，同时对于一定数量的凝聚剂而言，粉煤的回收量最大。

一控制装置，用于在一种从所述泥浆中回收粉煤的凝聚方法中调整煤浆进给速度和固体浓度，该控制装置包括：一中央处理器；

至少一个遥感器，用于测定所述煤/水/矿物质泥浆中的状态参数或成分；将所述遥感器连接到所述中央处理器上的装置，该装置用于将所述至少一个传感器测得的数据传输给所述中央处理器；将中央处理器连接到一变速泵上的装置，其中的变速泵用于在输送到搅拌容器内之前调整凝聚剂向煤浆的输送速度。

一控制***，用于在一种从所述泥浆中回收粉煤的油凝聚方法中调整凝聚剂运送到煤/水/矿物质泥浆中的输送速度；

该控制***包括：一中央处理器；

至少一个遥感器，用于测定所述煤/水/矿物质泥浆中的状态参数或成分；将所述遥感器连接到所述中央处理器上的装置，该装置用于将所述至少一个传感器测得的有关泥浆状态的数据传输给所述中央处理器；将中央处理器连接到一变速泵上的装置，其中的变速泵可根据来自中央处理器的信号调整凝聚剂从凝聚剂储存容器的输送，其中的中央处理器根据所述至少一个传感器测得的状态参数调整泵的工作。

一个用于控制凝聚剂输送到准备回收粉煤的泥浆中的部件，该部件包括：至少一个与所述泥浆接触的探头；一个与所述至少一个探头相连接的信号处理单元，该单元用于接收和处理来自所述至少一个探头有关泥浆状态的数据；

一个可编程逻辑计算机(PLC)，与所述处理单元联通并接收来自处理单元的数据；

其中所述的PLC控制着输送到所述探头的泥浆之密度和流量，所述PLC与一个泵相连接，该泵受控于所接收到的有关泥浆的数据并根据接收到的泥浆数据工作；

其中所述的泵对所述PLC的输入作出反应，从而控制凝聚剂向所述泥浆的输送。

本发明的另一方面包括：一控制***，用于在回收粉煤的油凝聚方法中调整油的乳化液向煤/水/矿物质泥浆中的输送，该***包括：一中央处理器；

至少一个遥感器，用于测定所述煤/水/矿物质泥浆的状态和/或成分；

连接所述遥感器和所述中央处理器的装置，该装置用于将所述至少一个传感器测得的数据传输给所述中央处理器；连接中央处理器和一变速泵的装置，所述变速泵根据来自中央处理器的信号控制油的乳化液从油的乳化液/存储容器的输出，而中央处理器则根据所述至少一个传感器测得的数据调整泵的工作。

根据一个最佳实施例，控制装置包括一个计算机信息处理机和一个可编程逻辑计算机，这两个计算机都由能够处理来自一个第一检测探头或多个检测探头和至少一个第二探头的数据的软件所支配，第一检测探头设置于用于输送煤/水/矿物质泥浆的进料管路上，第而检测探头设置于所述煤/水/矿物质泥浆的进料容器内，其特征在于：可编程逻辑计算机能够根据测得的所述煤/水/矿物泥浆的参数通过驱动输送泵来调整油乳化液的输送，其中输送泵可与所述的油乳化液容器相连接，或者远离油乳化液容器设置。

测得的煤/水/矿物泥浆的参数控制着泵的功率(速度)，而所测得的数据又包括灰分及粉煤的浓度。

根据本发明的再一方面提供一种搅拌容器，这种搅拌容器包括至少一个高速剪切搅拌器；基本垂直的挡板；一个空气分配器，一个入口和一个出口；

其特征在于：所述挡板产生一个最佳水平的涡流，以使煤粒和由颗粒的油涂层形成的油滴之间的接触最大。

高速剪切搅拌器最好具有一种利于轴向和径向流量组合的几何形状，以在容器内实现最佳搅拌，同时保证足够的停留时间和高速剪切，从而实现煤-油的相互作用。根据本发明的又一方面包括一种用于从煤中分离散装液体和矿物质的过滤器，其中煤上具有200-50μm的孔，而且其开孔面积约为10％-20％。

现参照附图，根据一个最佳和非限制性的实施例，对本发明作出详细的说明。其中附图：

图1为控制装置的布置示意图，该控制装置包括多个与信号处理计算机相连接的探头和一个PLC；

图2为固体对时间的分析曲线图；

图3示出了根据本发明一个最佳实施例的有选择油凝聚煤炭回收方法的布置示意图；

图4为由图3所示之试验厂运作所产生的典型数据表；

图5为由油凝聚煤炭回收工厂提供的总结果。

上面已经对用于煤炭回收的各种现有方法作出了描述，其中包括Bechtel法。该方法有选择地使用庚烷凝聚超粉煤(小于20μm)的含水泥浆中的疏水有机煤。

该***包括一种回收方法，用于在凝聚工序中重新使用与煤凝聚物相混合的庚烷。但，该方法并未启示我们控制乳化液的喷射，从而省去油的回收工序，来确保其经济可行性。现参照图1对该***进行说明。

参照图1，图中示出了一个控制装置的整体布置图，该控制装置用于控制从泥浆中回收粉煤。

控制装置1包括一进料管2，该进料管2将包含水、粉煤和其它矿物成分的泥浆输送到一个容器3中。

根据图示的实施例，容器3包括一接收容器4和一个溢流容器5。容器3包括一排放部件，该排放部件又包括一输送管7和控制阀8，控制阀8用于调整泥浆向凝聚工序的输送。

溢流容器5包括与输送管7相连接的溢流管9。容器3包括一个壁3a，该壁被设计成能够保持泥浆水平高于探头的检测区域。控制装置1还包括分别封闭在一壳体内的探头10和11，用于确定泥浆中的灰分含量。这些探头允许联机确定泥浆中的灰分，然后连续、即时地确定进料中煤的含量。

这些参数与质量流量的确定能够计算出煤的质量流量，从而恰当地确定凝聚剂流入泥浆中的泵流速。这些探头与基于个人电脑的信号处理单元12相连接，信号处理单元12接收并处理来自探头的有关泥浆状态参数的数据。

信号处理单元12与可编程逻辑计算机(PLC)13相连接，而可编程逻辑计算机(PLC)13本身又通过接口13a与密度计13相连接，并通过设置于进料管2上的接口13b与流量计15相连接。

一个每秒的读数输出被传送给单元12(该单元可包括一个486芯片或更高级的芯片)，单元12中的软件根据该输出值确定泥浆的固体数据。PLCl3接收有关泥浆的数据，并根据泥浆的状态参数控制由变速驱动电机17驱动的泵16，从而在通过凝聚回收粉煤的方法中控制象油的乳化液这样的凝聚剂的输送。凝聚剂可仅包括油或包括油、水及添加剂的混合物，以增强油在水中的分散程度。

油必须能够均匀地分布在水中，但如果不在油中加入表面活性剂以增加粘度的话，那么油就很难均匀分布于水中。通过油的提炼工艺而获得的大部分矿物油都可以使用，一般情况下，其范围是从象柴油这样的轻油到分馏塔底部的重油及重新处理过的废矿物油。也可以使用植物油。能源和探头的接收器被密封在一个浸没在泥浆中的壳体(未示出)内。

根据一个实施例，所用的探头可以是Cs密度探头和238Pu的X射线反向散射探头。测定固体的密度探头11包括一个射线源，该射线源能够产生穿过泥浆到达接收器的伽马射线，从而确定泥浆的密度。探头10利用钚源产生进入泥浆的X射线，并接收X射线的反向散射，以确定泥浆的灰分或矿物含量。

密度是由伽马射线沿其路径穿过泥浆确定的，而矿物含量是通过产生X射线并使X射线穿过一窗口进入泥浆并检测泥浆的反向散射及在泥浆中激发的Fe K壳体X射线(Fe k shell X-rays)的强度来确定的。一旦探头被校准，其就会连续而且即时地监控，同时信号被连续输送给用于分析的信号处理单元。

所得到的每秒读数值被传送给用于分析的处理单元12，从而确定灰分含量。软件的运算法则根据煤的含量确定油或乳化液的需要量。接下来，变速驱动电机17接到指令，允许配料泵以预定的速度进给油或乳化液。探头处理的精度决定于同时测定同一泥浆的精度，即误差闭合。

在另一实施例中，这些探头可被安装在一个进料箱或进料槽或取样环管中。在又一实施例中，探头可被安装有选择的油凝聚法(SOAP)的尾流中的一个取样环管内，以连续测定处理回收的速度。

PLC作用***在相关的软件中包括经特殊设计的运算法则，以将探头的密度和矿物含量信号转换为泥浆的灰分；将灰分含量转换为泥浆中含碳材料的量；接着，确定碳的质量及流速，然后用碳的质量和流速确定所需的泥浆剂质量流量，这样就得出使凝聚剂的变速泵之电机以合适速度运转的信号。

参照图2，图中示出了固体与时间的曲线图。分析探头提供了煤的千克读数，矿物质的千克读数及全部固体的千克读数。图中出现的数据是在1998年5月于SOAP厂超过18小时的工作时间内收集到的。探头的输出被计算机的运算法则***，用于控制联机向煤浆中加入油或油/水乳化液。油泵的速度通过变频驱动装置在连续的基础上对泥浆中煤的含量作出反应，从而(将凝聚剂)精确控制地加入到泥浆中。所有这些只能通过在线连续精确地控制煤的含量并与计算机控制的泵互相传递这种信息才能实现。

为安全起见，探头最好安装在大而重的钢制仪器保护壳内，该保护壳被用作泥浆的进料容器3。

探头10和11的校准允许工序自动进行。根据具有四个需要确定的未知变量的指定等式，可以确定固体含量及灰分含量。不考虑可变的空隙量，用于确定泥浆中固体部分重量(W)的等式如下：

W＝a*ln(l)+a2*ln+a4*lFe/ls+a5

其中：l为测定的强度；

a？为X射线；

n为中子数；

S为散射的X射线；

Fe为X射线。

数值a为常量。

在该方法中，因为没有中子探头，因此无需确定n的值。泥浆中灰分含量由下列等式计算：

C灰分＝(bl/ls+b2*IF/Is+b3+(b4*ln(I)+b5*In))/W

其中：数值b为常量，而且括号内的第一项为灰分的敏感项，括号内的第二项是对散射的X射线强度的空隙量作用的校正项。

煤灰中铁的含量如下：

C铁＝((cl*IFe/ls+c2)+(c3*ln(I)+c4*ln((/(w*C灰分)

其中小写的c为一常量，第一个带括号的项为铁的敏感项。

来自密度和X射线探头的输出信号通过两个控制脉冲高度，脉冲的形状位置及放大倍数的接口板传送至计算机。在两个接口板上存在有许多CRO检测点和可调的电位计，用于确保脉冲高度和形状处于正确状态，并根据能量恰当定位。一旦所需的操作条件进入联机菜单，那么就可通过按下R键开始联机分析，当R键为高亮时，开始运行。计算机能够显示下列信息：在预定的计算周期内由每个峰值得出最大数量的数值，这些数值以每秒的读数表示出来(cps)。

参照图3，图中示出了根据本发明之最佳实施例用于回收粉煤凝聚物的方法的整体布置图。

该方法需要一泥浆源，粉煤将从泥浆源内被提取。泥浆容纳于增稠剂容器30内，而容器30包括与泵32联通的泥浆排放管路31，泵32本身与终止于进料容器34的进料管33相连接。进料管33包括一个如图1所述的流量计(未示出)，并将煤/水/矿物泥浆输送到进料容器34内。容器34包括一排放管或溢流管34a，用于将所有的溢流输送至尾矿池46中。进料容器34内的煤水泥浆通过进料泵35被输送至高速剪切搅拌机38。位于泵35之下游的进料管36包括于管路搅拌机37内。

该方法还包括乳化液搅拌机40，该搅拌机40可容纳油、水及表面活化剂的混合物，以形成油基乳化液。乳化液40还包括终止于泵42的进料管41。泵42在其下游侧与输送管43相连接，从而在乳化液搅拌容器40与高速剪切搅拌机38之间形成联通。该方法还包括一信号处理计算机50，该计算机50通过上述的探头54和55直接或间接与至少一个进料容器34相连接，从而调整通过该***的各种成分的流量。PLC计算机50包括一接口57和58，从而当煤/水/矿物泥浆随其一起流动时，允许信号与进料管33上的流量计和密度计相连接。这样就能够使计算机计量出输送到进料容器34内的煤/水/矿物泥浆的流速。

计算机50包括接口52和53，接口52和53终止于与煤/水/矿物泥浆相接触的探头54和55。测量计用于测定进料容器34中煤/水/矿物泥浆内粉煤的数量。

泥浆的状态被转换成能够输入计算机50的信号，以通过接口56调整泵42输出的流量，其中计算机50控制着一个回路。这样，就可以控制从容器40输出的乳化液的数量和/或流量，从而用合适量的乳化液回收最多的煤，而且没有废料被输送到高速剪切搅拌机38。

用于该方法的探头能够在商店里买到，但迄今为止还没有以上述方式结合在粉煤回收工艺中从而使油乳化液的输送受到控制的先例。泵42最好是变速驱动的，从而能够根据由计算机50接收到的读数而确定的高速剪切搅拌机所需的油量调整其速度。

煤/水/矿物泥浆和来自乳化液搅拌容器40的乳化液通过特殊的搅拌器38a在高速剪切搅拌机38内搅拌，其中搅拌器38a包括挡板(未示出)。煤/水/乳化液的混合物能够凝聚成团，凝聚在一起的粉煤被吸入一级分离器39内。计算机50通过软件下达指令，从而当煤/水/矿物泥浆被连续进给时，启动乳化液泵42将所需剂量的乳化液输送到高速剪切搅拌机38。使用一个标准的流量计来监测煤/水/矿物泥浆的流量，其中计算机50电连接的流量计设置于进料容器的入口附近。最好将乳化液/煤/水的混合物搅拌几分钟。在另一实施例中，一个第二高速搅拌容器(未示出)接收高速剪切搅拌机38的溢流，而且还能够用于增加高速剪切机的停留时间。

来自高速剪切搅拌容器38的下溢流在重力作用下进入一级分离器39，该一级分离器39可以是一个不具有搅拌作用的沉淀槽，或者是一个具有水洗旋流器或螺旋叶片(water washing cyclone or spirals)的沉淀槽。高速剪切搅拌机38还包括一个溢流部件，该部件允许高速剪切搅拌机38的溢流导入激光切割的振动筛分离器39中。分离器39与一个溢流管39a一起使用，溢流管39a能够将来自一级分离器的溢流导入激光切割的脱水筛45上。

来自分离器39和脱水筛45的底流通过尾流泵47被泵送到尾流池(未示出)内，而凝聚成团的煤粉或脱水的低灰分煤团被导向产品输送机48，在输送机48上与选煤厂的制品混合在一起。

乳化液最好由水和油组成，然后再加入足以保持乳化液稳定的少量表面活化剂。煤粒的大小可从500μm到亚微细粒大小。

乳化液的剂量对于成功回收最大量的煤是很重要的，如上所述，乳化液的剂量对于该方法的经济效益是很重要的。如果乳化液能够被有效地使用，那么运作成本就可降至最低。此外，通过计算机控制的这种方法能够不用人工操作就可以自动工作。只有通过合适的乳化液剂量才能制成质量好的煤团，而且振动筛上的高回收率也需要质量好的煤团。为得到合适的剂量，送到工厂里的煤的质量流是已知的，这一点很重要，因此就要求联机监测计能够为计算机提供信息，从而启动变速泵42。

搅拌容器必须具有至少一个高速剪切搅拌器和垂直的挡板，从而产生最大的涡流，并使煤粒与油滴形成最大的接触，其中油滴是由颗粒的油涂层形成的。该容器必须具有一个平稳的区域，从而使具有油涂层的颗粒相互撞击并使凝聚物的体积增大。该容器还应该装配有一个空气分配器，以促进凝聚物增大并形成一个煤团的浮排(floatingmat)。煤制品的浮排应该能够使搅拌容器溢流，并向用于脱水的分离筛提供情况。搅拌容器还应该包括一个出口，以使底流和/或较小的凝聚物通过该出口进入一级分离器，用于进一步处理。

高速剪切搅拌机必须具有一个叶片几何形状，从而能够产生轴向流量和径向流量的组合，从而在容器主体内实现良好的搅拌，同时保持足够的停留时间和高速剪切，以实现煤-油的相互作用。

Re搅拌机的直径与容器的直径之比(如果为圆筒形的话)应该在1∶2至1∶8的范围内，并且功率额定值(power rating number)为0.5至10。

搅拌容器应该设置有用于引导测厚规(nucleonic gauge)的装置和煤/水/矿物泥浆及乳化液的入口管。这两个入口应该相互靠近，并且最好在进入容器之前混合。来自搅拌机溢流和一级分离器的产物需要经过筛或过滤器脱水。当煤制品凝聚成一个较大的团并飘浮在矿物/水的泥浆上时，矿物颗粒仍然很精细，而且可能是亚微细粒的大小。为了将散装液体从煤中分离出来，需要使用具有最大“开孔面积”的细筛。这可由通过激光技术特殊切割而成的筛来实现。这种筛子应该具有200-50μm的孔，而且其开孔面积应该在20％-10％之间。为利于分离，将这些筛子固定于振动筛板装置和特殊装配的激光切割筛上，以将振动传导给整个筛板。如果没有这些特殊的筛子，那么就不能实现充分的脱水。脱水的效率决定于形成良好的大凝聚物，其中凝聚物飘浮于泥浆表面上。筛子的狭缝内的堵塞不是什么问题，因为其具有最小的前边缘，而且由非常薄的不锈钢薄板切割而成，而不锈钢薄板具有硬化的表面，以克服磨损。

我们利用每小时能够处理10立方米的试验厂进行了初步研究。该试验厂被设计成可移动的形式，以将其重新定位于多个试验地点。试验厂的设计最初是由三个具有特定任务的模块构成。

第一模块根据进给泥浆的密度、流速和煤的含量以受控制的速度准备、容纳并输送油的乳化液。第二模块涉及泥浆的搅拌、粉煤凝聚物的形成和脱水工序，而第三模块涉及散装油的存储。

在连续测定和记录工作参数的同时，完全自动化并设置有测试设备和对泵的变速控制装置及搅拌机的试验工厂允许工艺上的变化。产品在重力作用下移动到该结构之下的集料皮带上，而尾流则被导入合适的处理回路中。当向试验工厂进料时，可设置尾流增稠器的底流(tailings thickener underflow)。在检测期间，进料中固体的浓度可在重量百分比为10-25％的范围内变化，而灰分可在20-25％的范围内变化。试验工厂的可燃成分的回收率在通常条件下为75-90％，同时根据干燥产品的吨数，仅需要加入8-10％的油。所制成的产品其灰分很低(小于10％)，但振动筛的弯曲(bend)脱水***却产生湿度较高的产品。图4示出了由试验工厂的操作归纳出来的典型数据。在常规的操作条件及类似的进料泥浆条件下，我们发现这些结果是可以再现的，而且与特定煤层的煤相对应。图5中的数据表示灰分为8.1％时其产品回收率为72％，而且使用油凝聚法可从含灰分为22.4％的进料泥浆中回收可燃物85.3％。

当操作人员要求SOAP工厂开始运作时，只需按动洗煤控制间内操作人员界面屏幕上的按钮，就可以自动开始工厂的运作程序。

一自动阀开启，并允许泥浆从尾流增稠器的处理管路流向SOAP工厂。安装在进料管路上的泵控制着对工厂的进料，而超出工厂需要的泥浆被导入SOAP工厂的尾矿池。恒定流速的泥浆进料和自动控制数量的油被输送到高速剪切搅拌工序。

固定位移的配油泵之转速受控于编入PLC程序中的运算法则，而运算法则考虑了当前的操作参数：流速、加入的油量及泥浆的性质参数，例如密度和灰分。

凝聚成团的泥浆溢流到已加入淡水的一级分离器内。凝聚物将会飘浮。一些富含矿物的液体从溢流中被除去，而凝聚物和液体的其余部分流向脱水筛。从脱水筛出来的产品输出到集料输送机上，该输送机上装配有一个连续监控工厂输出的自动程重仪。输送机将通过凝聚方法制成的产品运送到洗煤产品的主输送机上，并与洗煤产品相混合。通过脱水筛的尾矿流向尾矿池并与泥浆结合，超出工艺处理能力的进料被泵离现场的尾矿处理坝(tailings disposal dam)。

整个方法从开始到结束完全是自动的。常规的操作仅需要在调整装置的基础上检查工厂，并通报处理的问题。如果出现紧急情况，操作人员可关闭工厂。而且可通过操作界面上的按钮或通过工厂内的紧急停机而使工厂停止运作。

下面的结果是由另一SOAP工厂得出的：

-实际工作日的总数：15(包括24小时的区域停机和24小时的维修时间)

-在该期间内工厂运作的总的小时数：153(88％有效)

-总产量：845吨(平均9.3％的灰分，45.5％的水分和31.52MJ/千克的比能量GAD)

-每产一吨煤的平均耗油量(10％可调的水分)：107升

另一项试验的结果表明：检修期间的成品率为64％。在三个星期的监测期内的耗油量表明：回收每吨可出售的油平均需要107升油。

高频筛选工艺在常规的操作条件下能够生产出比期望值多的产品。

我们对许多种将激光切割的细筛控制板固定到高频上的方法进行了试验。这些试验的目的在于寻找一种固定方法，这种方法不仅能使凝聚物最大程度的脱水，同时保持生产能力，而且使筛子的寿命最长。

油选择的油凝聚法成功的重要因素在于：-根据泥浆中煤的含量，而不是所有固体的含量，仅使用进料流量计、密度计和灰分计来调整乳化液的配送。这样就降低了矿物质含量的影响。-高频高速剪切搅拌方法确保耗油量最低，而且进给该工艺的乳化油在形成凝聚物和使凝聚物变大方面很有效；乳化液化学的开发允许在该方法中使用少量的废油；在高频筛上使用激光切割的细筛板，从而使凝聚在一起的煤脱水并将矿物质与凝聚物分离。

本领域的技术人员应该认识到：在不脱离本发明保护范围的前提下，可对本发明作出各种不同的变化和修改。

Claims (35)

1、一种用于从泥浆中分离和回收煤的凝聚物的油凝聚方法，该方法包括：

用于从其中回收煤的泥浆源；

检测装置与所述的泥浆直接或间接连接，用于检测所述泥浆状态的预定参数；

与检测装置相连接并对测得的所述即时状态参数值作出反应的装置；

其特征在于：对所述状态参数作出反应的所述装置控制/调整凝聚剂以一定速度或流量输送到泥浆中，从而对于预定量的凝聚剂而言，使用最少的凝聚剂来回收最多的粉煤，其中所述的速度或流量是通过至少一个所述状态参数确定的。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对所述状态参数作出反应的所述装置包括至少一个信号处理装置和一个用于所述检测装置和所述处理装置之间的界面，用于将所述状态参数传送给用于加工的所述处理装置。

3、一种用于从泥浆中回收粉煤凝聚物的油凝聚方法，该方法包括：

用于从其中回收煤的泥浆源；

用于测定所述泥浆预定参数的检测装置；

至少一个对所述参数的读数作出反应的信号处理装置直接或间接与检测装置和控制装置相连接，所述信号处理装置用于控制/调整凝聚剂以一定速度或流量输送到泥浆中，从而对于预定量的凝聚剂而言，使用最少的凝聚剂来回收最多的粉煤，其中所述的速度或流量是通过至少一个所述状态参数确定的。

4、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述检测装置包括至少一个探头，所述探头包括至少一个传感器/接收器，用于检测和接收所述泥浆的状态参数。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述至少一个探头至少部分浸没在所述的泥浆中，用于检测所述的参数。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：有两个探头即时确定泥浆中灰分的含量。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述两个探头中的第一探头为密度探头，而第二探头为矿物含量探头。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述信号处理装置包括一台基于与所述探头连接的处理单元相连接的个人电脑和一个对所述处理单元作出反应并与所述泥浆源联通的可编程逻辑计算机(PLC)。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：PLC与一个密度计和一个设置于进料管内的流量计相联通，所述进料管形成所述的泥浆源。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于：PLC与一个由变速驱动装置驱动的泵相连接，其能够根据基于计算机处理单元所测得的泥浆状态参数之变化作出反应。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述凝聚剂与泥浆或在泥浆存储容器中或在单独的高速剪切搅拌容器内被搅拌。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述泥浆包括至少煤/油/水的混合物。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述凝聚剂为水分散乳化液中的油，这种乳化液仅仅是油或是油和水及添加剂的混合物，从而利于油在水中的分散。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述乳化液包括选出的油和水，或者是选出的水和表面活化剂。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述泥浆的状态参数被探头即时并连续地检测，而且其状态参数还包括煤粒的含量，非煤矿物质的质量(千克)，总的固体颗粒质量(千克)，泥浆和油的混合物的PH值。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：第一探头检测固体的总量，第二探头检测矿物质的浓度。

17、根据权利要求16所述的方法，其特征在于：泥浆一般包括2％-50％的固体，所述固体中5％-60％为矿物质。

18、根据权利要求17所述的方法，其特征在于：所述探头设置于进料管上或邻近进料管设置，所述进料管在将所述泥浆输送到搅拌容器内之前将泥浆输送至存储容器内。

19、根据权利要求18所述的方法，其特征在于：由所述探头测定的参数被计算机的程序所处理，计算机的程序驱动所述的泵，从而通过联机控制加入到油或油/水乳化液中的泥浆量。

20、根据权利要求19所述的方法，其特征在于：所述的泵对所述泥浆中煤的含量变化作出反应。

21、根据权利要求20所述的方法，还包括：一个与所述存储容器或搅拌容器相连接的一级分离器，所述分离器可包括一个旋流器，沉淀池，浮选装置或一个离心机。

22、根据权利要求21所述的方法，还包括：一个与一级分离器或所述存储容器或所述搅拌容器相连接的一级脱水装置。

23、根据权利要求22所述的方法，其特征在于：所述高速剪切搅拌机包括一高速剪切搅拌器。

24、根据权利要求23所述的方法，其特征在于：油凝聚剂的输送是自动的。

25、一种用于从煤/水/矿物泥浆中分离和回收粉煤的方法，其中所述的泥浆是通过控制预先选出的混合物的输送由洗煤厂或尾矿池排出的，所述方法包括：

煤/水/矿物泥浆通过泥浆进料管输送至一个第一存储容器；

一第二存储容器，用于接收和容器混合物；一泵与所述第二存储容器相连接；其特征在于：所述第一和第二存储容器与一个搅拌容器相联通，所述搅拌容器从所述第一存储容器接收所述煤/水/矿物泥浆，从所述第二存储容器接收所述的混合物；

与所述搅拌容器相联通的一个一级分离器；

一个振动筛分离器与所述一级分离器和/或搅拌容器相联通；所述方法还包括：

与至少一个传感器相联通的控制装置，所述传感器与所述泥浆相接触，用于检测所述泥浆的状态参数；

一泵与所述第二存储容器相联通，并根据所述状态参数动作，其中控制所述泵的所述控制装置对来自所述传感器并表示煤/水/矿物泥浆之参数的信号作出反应，从而调整混合物从所述第二容器流入所述搅拌容器的流量。

26、一种用于从煤/水/矿物泥浆中分离粉煤的方法，该方法包括：一个用于将煤/水/矿物泥浆输送到一第一存储容器内的进料管；

一第二存储容器，用于接收并容纳混合物，而且包括一个与其联通的输送泵；

一搅拌容器与是第一和第二存储容器相联通；

控制装置包括至少一个与所述煤/水/矿物泥浆相接触的检测探头，用于在所述进料管和/或在所述第一存储容器中检测所述煤/水/矿物泥浆的状态参数；

其特征在于：所述控制装置通过所述泵根据测得的状态参数控制所述混合物向所述搅拌容器的输送，所述状态参数包括第一存储容器中煤/水/矿物泥浆中粉煤的浓度。

27、一种用于利用混合物从煤/水/矿物泥浆中分离粉煤的油凝聚方法，其特征在于：该方法包括基于计算机的控制装置，该控制装置控制着所述的混合物以一定的速度从一个容器向另一个容纳煤/水/矿物泥浆的容器的输送，其中的速度决定于测得的所述煤/水/矿物泥浆的状态参数；从而在所述方法中控制混合物的使用。

28、根据权利要求23至25之一或多个的方法，其特征在于：所述混合物包括凝聚剂。

29、根据权利要求26所述的方法，其特征在于：所述凝聚剂包括水分散乳化液中的油，油、水及添加剂的混合物，从而利于油在水中的分散。

30、根据权利要求29所述的方法，其特征在于：所述凝聚剂的输送是自动的。

31、一种用于在油凝聚法从泥浆中回收粉煤的方法中调整混合物加入煤/水/矿物泥浆中的控制装置，包括：一中央处理器；

至少一个遥感器，用于检测所述煤/水/矿物泥浆的状态参数或成分；

连接所述遥感器和所述中央处理器的装置，用于将有关泥浆状态的数据传送到所述中央处理器，所述状态参数是由所述至少一个传感器测得的；将中央处理器连接到一个变速泵上的装置，其中变速泵能够根据来自中央处理器的信号调整混合物存储容器中混合物的输送，中央处理器根据所述至少一个传感器测得的状态参数数据控制泵的工作。

32、一种用于在凝聚法从泥浆中回收粉煤的方法中调整煤泥浆进料速度和固体浓度的控制***，包括：

一中央处理器；

至少一个遥感器，用于测定所述煤/水/矿物泥浆的状态参数或成分；

连接所述遥感器和所述中央处理器的装置，用于将所述至少一个传感器测得的数据传送给中央处理器；

连接中央处理器和一变速泵的装置，所述的变速泵用于在泥浆进入一搅拌容器或所述搅拌容器之前或之后调整从煤泥浆进料管到煤泥浆存储容器的输送速度和固体浓度。

33、一种用于控制凝聚剂向从中回收粉煤的泥浆输送的装置，包括：至少一个与所述泥浆接触的探头；一个信号处理单元，该信号处理单元与所述至少一个探头联通并接收和处理来自所述至少一个探头的有关所述泥浆状态的数据；

一可编程逻辑计算机(PLC)与所述处理单元相联通，并接收来自所述处理单元的数据；

其特征在于：所述PLC监测输送到所述探头的泥浆之密度和流量；所述PLC与一个泵联通，该泵受控于所述泥浆的数据并根据接收到的所述泥浆的数据工作；所述的泵对来自所述PLC的输出作出反应，从而调整凝聚剂向所述泥浆的输送。

34、一种用于上述油凝聚方法的高速剪切搅拌机，其特征在于：所述搅拌机包括一个高速剪切搅拌器和具有叶片形状的挡板，用于轴向流量和纵向流量的比率并使涡流最大。

35、根据权利要求34所述的搅拌机，其特征在于：所述搅拌器的直径与容器的直径之比(如果为圆筒形)在1∶2到1∶8的范围内，额定功率值在0.5和10之间。

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