高硫煤脱硫降灰工艺流程的探讨

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摘要：本文探讨了一种高硫煤脱硫降灰的流程，即无压给料三产品重介质旋流器-Falcon离心分选机-旋流微泡浮选柱，可实现对煤的全粒级分选，并达到较好的脱硫降灰效果。

关键词：高硫煤；脱硫降灰；重介旋流器；Falcon离心分选机；旋流微泡浮选柱

中图分类号：TD94 文献标识码：A

1概述

随着我国经济的快速发展，煤炭消耗量不断增加，二氧化硫的排放量也日趋增多，造成二氧化硫污染和酸雨的严重危害。国家出台了限制开采高硫煤政策，对近期减少二氧化硫排放起到积极作用，但是，由于高硫煤也是一种重要的化石能源，并且我国高硫煤的储藏量相当可观（我国炼焦煤中高硫煤占1/5，非炼焦煤中高硫煤比例也很大），因此如何合理开发利用成为高油价下亟待破解的难题之一。本文主要针对高硫煤选煤厂探索一条高硫煤脱硫降灰的途径。

2无压三产品重介旋流器

我国高硫煤中硫的赋存形态有硫化铁硫、硫酸盐硫和有机硫，而硫酸盐硫比例很小，主要是硫化铁硫和有机硫，其中又以硫化铁硫（黄铁矿）占较大比例。黄铁矿的密度约3.2～4.0kg/dm，而净煤的密度一般小于1.5～1.6kg/dm，为获得硫分和灰分合格的精煤，常需把分选密度降得很低，此时煤的重选特性将变为难选或极难选，常规重选中的跳汰，螺旋，摇床等都不再适用，此时重介质分选最为适用。常规降灰选煤工艺中，入料上限多为50mm或者更高，而脱硫时为使黄铁矿充分解离，必须使煤破碎到一定的粒级，甚至达到微米级，但破碎必然增加成本。从经济的角度来看，更为可取的办法是将煤破碎到25mm或13mm，因而采用重介旋流器。

选择无压给料三产品重介质旋流器选煤的原因是入选煤不需要经过泵和管道输送，可减轻设备及管道磨损程度，减少原料煤的提升高度，同时采用低密度的悬浮液选出精煤，中煤和矸石三种产品，简化了一整套高密度悬浮液制备、控制、输送及分选系统，节省基建投资和经营成本。

3 Falcon离心分选机

该设备分选原理为分选细粒煤经调浆后，由给料管进入转筒底部，在离心力作用下均匀甩向转筒内壁，由转筒分层区自下而上运动，由于角速度相同，同时离心力相同，故颗粒的质量与运动半径成反比，从而导致物料分层，在离心力和反冲击水的作用下，高密度、大颗粒的矸石和黄铁矿能克服水流的径向阻力而离心沉降至锥壁，而小颗粒、低密度的轻产物则经溢流排出。这种复合物理场大大强化了细粒物料的分选和脱硫。

Falcon离心分选机能够有效地处理微细粒级颗粒，其优点是：大处理量，低耗水量，低投资成本及运行费用。

因此我们只需针对不同的原料质量来做Falcon离心分选脱硫试验以确定最优的分选条件，实验过程的主要影响因素包括:分选机的给料量、入料浓度、反水压力和离心力(或转动频率).在探索性试验的基础上，确定了各影响因素合适的条件范围，可采用Design-Expert6.0软件设计正交试验，对Falcon分选试验的产品要分别做灰分和硫分测定。

4 旋流微泡浮选柱

旋流微泡浮选柱包括粗选段、精选段和扫选段.精选段的顶部设有泡沫喷淋装置和精矿收集槽，给矿管位于柱高的约2/3处，尾矿从柱体底部排出.若干个气泡发生器于柱体外配置，便于维修和更换，用循环泵将矿浆从粗选段底部抽出加压，喷入气泡发生器，吸入空气并粉碎成气泡，同时，由于压力降低而析出大量微泡，然后沿切线或以一定角度进入扫选段。

含气液固三相的循环矿浆在扫选段作回旋运动，气泡和已矿化的气絮团向中心移动并上升进入粗选段，气泡与从上部给入的矿浆中矿粒逆向碰撞而矿化，气泡在柱体内不断上升矿化并受到清洗，清除夹带的黄铁矿及高灰物质.精选段较厚的泡沫层及冲洗水的喷洗作用进一步清洗混入的黄铁矿和高灰矿物，综合起来在一个柱体内完成了粗选、精选和扫选三个作用，使浮选柱获得较高质量的精煤和可燃体回收率。

设备采用浮选分离与旋流力场重力分离相结合，分离效果好；体外配置的自吸式高效节能微气泡发生器，不易堵塞，气泡质量好，工作稳定，检修方便；能克服其易堵塞缺陷的新型两段式柱体结构设计，提高分选精度。

理论上讲，浮选柱的处理范围为0-0.5mm，但实际上最佳范围为0-0.35mm，这是因为粗粒浮选速度慢，会产生跑粗现象，使大量粗粒精煤损失在尾煤中。同时，与Flancon离心分选机相比，浮选柱脱硫效果特别是对粗颗粒的脱硫效果显得不足，故而采用Flancon离心分选机与浮选柱联合分选，使两种分选设备有效地形成优势互补。

5 硫回收

我们还可以通过对煤中硫赋存状态与硫铁矿可选性相结合等形式的研究，探索采用螺旋或摇床对破碎后重选矸石及粗煤泥重选重产物进行分选，寻求单体黄铁矿回收的可能性，通过洗选回收硫资源。我国已有较多分选高硫煤的选煤厂建成了选硫车间，大都采用隔膜跳汰机-摇床或隔膜跳汰机-摇床及螺旋分选机联合流程选矸石中的硫.本文对硫的回收部分不做过多的阐述。

6流程综述

该流程原则流程图如下：

图1

（1）将原煤破碎至25mm粒级一下，能够充分解离；

（3）无压给料三产品旋流器用于脱除>1mm粒级的黄铁矿，在旋流器的最佳工作条件下进行分选，充分利用了该设备分选精度高、厂房结构简单、防止过粉碎、减轻管道磨损等优点，同时克服了该设备对于细颗粒脱硫降灰的不足。

（3）大量存在的

结语

(1)无压给料三产品重介旋流器在现场中应用的缺点是在第二段分选时，重介质密度的测定和控制较难。由于悬浮液的密度与两段旋流器结构尺寸有关所以第二段旋流器的分选密度除了与第一段分选密度和两段旋流器的溢流管直径有关外，还与第二段旋流器底流口直径有关。因此，溢流管直径要选择恰当。

(2)无压给料三产品重介质旋流器-Falcon离心分选机-旋流微泡浮选柱为高硫煤的降灰脱硫提供了一条行之有效的途径.可以高精度、高效率地实现对煤炭的全粒级（几乎从入料粒度上限到0）的洗选脱硫，工艺流程简单，运行稳定可靠，脱硫效果显著，经济效益好。

参考文献

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[2]陶有俊等.复合物理场中细粒煤脱硫研究[J].煤炭学报.2005年第30卷第4期.

[3]谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001.

[4]刘峰、杨俊利.FHMC-SF分选工艺实现煤炭深度脱硫降灰的探讨[J].选煤科学技术，1999年27卷6期.