煤粉湿法高梯度磁选脱硫、脱灰的试验研究.pdf

第 2 7卷第 3 期 V0 I ． 2 7 No ． 3 2 0 0 6 青 岛 理 工 大 学 学 报 J ou r n a l o f Qi n g d a o Te c hn o l o g i c a l Un i v e r s i t y 煤粉湿法高梯度磁选脱硫、 脱灰的试验研究 朱 申红 ，朱复海 青 岛理工 大学 环境与市政工程学院 ，青岛 2 6 6 0 3 3 摘要 利用 S L o n 一 1 0 0 立 环脉动高梯度磁选 机对 煤粉进 行了湿 法磁脱 硫、 脱 灰 的试验 研究． 处 理 A煤 ， 在 热 量 回收 率 为 9 1 ． 3 8 和 7 4 ． 8 8 时 ， 脱 硫 率 和脱 灰 率 分别 达 到 4 O ． 8 O ％ 、 5 2 ． 6 2 和 5 6 ． 3 4 、 6 2 ． 9 7 ； 处理 B煤 ， 在热 量 回收率 为 8 9 ． O 1 ％ 和 8 5 ． 9 4 时 ， 脱 硫 率 和脱灰 率 分别 达 到 5 6 ． 2 3 、 5 4 ． O 8 和 6 8 ． 4 6 、 6 2 ． 5 2 ． 为燃煤磁选脱硫 、 脱灰 的工业应用提供 了有价值的试验数据 ． 关键词 煤 ，高梯度磁选 ，湿法 ， 脱硫 ，脱灰 中图分类号 TD 9 2 4 ． 1 煤粉湿法高梯度磁选脱硫技术是一种物理选煤新技术 ， 属燃前脱硫的范畴． 其基本原理是利用煤 逆 磁性 和煤系黄铁矿及其它灰分矿物质 顺磁性 、 弱磁性 磁性质的差异 ， 在具有强大磁场力 厂 一 。 K。 VHd H／ d X 的分选空间中实现炭与煤系黄铁矿和部分矿物质的分离E 2 ] ， 从而达到脱硫 、 脱灰的 目的． 我们 在国内首次利用 S l o n 一 1 0 0周期式脉动高梯度磁选机对产 自山东的 A、 B煤粉进行了湿法磁选脱硫 、 脱灰的 试验研究， 取得了较为满意的效果． 1 试验设 备 试验采用的 S L o n 一 1 0 0 1 ． 7 T 脉动高梯度磁选机是一种高效强磁选设备 ， 它利用高电流产生 的高 磁通密度和微细聚磁介质产生的强磁场梯度， 而在分选腔产生强大磁场力． 可在磁力、 脉动流体力和重力 的综合力场中有效的富集细粒弱磁性物料． 该机采用水内冷 ， 大电流、 低 电压 的励磁系统 ， 并在磁系下部配 有脉动机构． 其冲程 、 冲次和背景磁通密度可在较大范围内连续无级调节 ， 具有磁通密度高 、 富集 比大、 对 弱磁性物质回收率高、 分选空间大、 聚磁介质不宜堵塞以及分选精度高等优点． 2 煤质分析 为全面认识煤粉煤质 ， 从理论上探索煤质与磁选脱硫 、 脱灰率 的关系， 首先对用于磁选试验的煤粉进 行了工业分析 、 元素分析、 发热量 以及煤岩显微组分 的鉴定． A煤样的工业分析、 元素分析及发热量的分析结果如表 1 ， A煤样 的煤岩鉴定结果见表 2 ， B煤样主要 煤质成分分析结果见表 3 ，所有磁选试验脱硫率、 脱灰率以及热量回收率的计算均以此结果为基准． 表 1 A煤的工业分析、 元素分析及发 热量 * 青 岛市科技攻关资助项 目 2 o o 1 一KNs s 一3 编辑部约稿 收稿 日期 2 O O 6 一O 3 一O 6 维普资讯 第 3 期 朱 申红等 煤 粉湿法高梯度磁选脱硫 、 脱灰 的试 验研 究 1 5 煤样 全硫 ． 灰分 A 水分 ％ 挥 发分 V 弹筒热 量 Q MJ ／ k g 3 湿法高梯度磁选试验 试验 以 A煤粉为研究对象， 研究工作在煤质分析的基础上 ， 先进行了条件探索试验 ， 然后通过正交试 验筛选出最优试验条件， 在理论分析的基础上进一步优化， 为工业化应用提供理论和试验依据． 3 ． 1 试 验流 程 磁选试验流程如图 1所示． 3 ． 2正交试 验 条件 的确定 及试 验 结果 根据前期的探索性试验结果分析和 S L o n - I O 0高梯度磁选机结构特 点， 影响燃煤磁选脱硫效果的主要因素有磁通密度 、 煤粉粒度 、 脉冲次数、 煤浆流量和精煤 的漂洗时间． 为确定各因素的相互作用以及对脱硫、 脱灰 率的影响 ， 设计了五因素 、 四水平 见表 4 的正交试验， 以确定最佳 的理 论试验条件和各 因素对脱硫 、 脱灰效果的影响程度． 其它试验条件均采用 了， 聚磁介质 细网状圆介质 ； 给样时间 1 mi n ； 冲洗尾煤 3次 ； 退磁时间 2 mi n ； 试验煤样 l O O g ； 选分方式 排空精煤后再 冲洗尾煤． 裹 4 湿法磁选正交试验的 因素与水平 原煤 精煤 图 1 磁选试验 流程 根据正交试验的原则 ， 设计正交试验见表 5 ， 按表 5 进行试验并记录试验结果． 鉴于本次试验研究的主要 目的是脱硫 、 脱灰， 因此将脱硫率 、 脱灰率作为主要评价指标 ， 热量 回收率作 为辅助指标． 根据正交试验的数据分析方法 ， 确定最佳的试验条件和各因素对试验结果的影响程度． 3 ． 3 最 优试验 条 件 根据正交试验数据分析方法 ， 可以分别列出各评价指标的最佳试验条件 见表 6 ， 即相对于各指标各 影响因素 的最佳水平 ， 这样 ， 就可以进一步进行综合分析 ， 确定整个正交试验的最优试验条件． 根据极差来确定各 因素对磁选效果的影响程度 ， 极差越大 ， 说明该 因素对磁选影响越大 ， 据此可确定 各因素的重要程度． 1 脱硫率 脉冲次数磁通密度煤粉粒度漂洗时间煤浆流量． 2 脱灰率 脉冲次数煤粉粒度磁通密度煤浆流量漂洗时间． 3 热量回收率 煤粉粒度脉冲次数漂洗时间磁通密度煤浆流量． 维普资讯 1 6 青岛理工大 学学报 第 2 7卷 表 6 各 指标 的最优试验 条件 总的说来， 脉 冲次数、 磁通密度和煤粉粒度对磁选的影响较大 ， 特别是脉 冲次数， 对脱硫 、 脱灰的影响 尤为明显 ； 而煤浆流量、 漂洗时间对三项指标的影响均不明显． 这样， 在实际生产 中， 可以采用低脉冲、 大流 量的选分方式 ， 以提高处理量． 3 ． 4 优 化试验 从试验整体上看 ， 最高脱硫率、 脱灰率分别达到 3 1 ． 9 5 和 3 9 ． 3 1 ， 并不是很理想 ， 但是考虑到所有 试验的热量 回收率均在 9 O ． 2 8 9 ／ 6 以上 ， 且平均值达到 9 6 ． 1 2 9 ／ 6 ， 磁选效果还是相当可观的． 此外 ， 一 4 O目煤粉 的试验效果优于其它更细粒度级别， 说明试验采用的细金属压延网聚磁介质与煤粉粒度不匹配 ， 即相对于 试验所采用的煤粉粒度， 聚磁介质的直径尺寸过大 ， 这直接导致在煤粉粒度小、 黄铁矿和成灰矿物解离 比 较完全的情况下， 脱硫、 脱灰效果反而不好． 因此 ， 如果选用合适 的聚磁介质和控制适 当脉冲次数 ， 有望提 高脱硫、 脱灰率． 3 ． 4 ． 1 优化对 比试验． 根据正交试验结果分析， 以及脉冲次数对脱硫、 脱灰 的显著影 响， 把脉冲次数降到 2 5次／ rai n ， 进行了优化对 比试验， 试验条件与结果见表 7 ． 表 7 A煤优化对 比试验与 结果 维普资讯 第 3期 朱 申红等 煤 粉湿法高梯度磁选脱硫 、 脱灰的试验研究 从试验结果可以看出 1 磁通密度在 1 ． 7 0 1 T时的脱硫、 脱灰率优于 1 ． 5 1 0 T， 说明煤中形成硫和灰 的矿物磁性很弱， 需要强 的磁场氛围． 2 脉冲次数在 2 5次／ mi n时， 尽管热量 回收率稍有下降 ， 但脱硫 、 脱 灰效果明显优于 5 0次／ rai n ， 这也说明黄铁矿和成灰矿物的磁性较弱 ， 必须采用低脉冲的选分方式． 3 在 热量 回收率普遍较高的情况下仍取得 了较好的脱硫 、 脱灰效果． 其中 4 试验样 ， 在热量回收率 9 1 ． 3 8 ％的 情况下脱灰、 脱硫率达到 5 2 ． 6 2 ％、 4 0 ． 8 0 ． 3 ． 4 ． 2 优化调整试验． 在优化对 比试验的基础上 ， 为进一步提高脱硫率、 脱灰率， 将聚磁介质调整为 5 不 锈钢毛 厚度 6 0 - - 5 ／ z m， 宽度 1 5 0 ～2 O 0 m， 填充率约为 4 0A ， 试验结果见表 8 ． 表 8 A煤优 化调整试验结果 1 从试验结果看 ， 5 不锈钢毛的脱硫 、 脱灰效果明显优于细金属压延 网． 其 中一 8 O目煤样与 5 不锈 钢毛的匹配性最好 ， 脱除了 6 2 ． 9 7 的灰分和 5 6 ． 3 4 的全硫． 一 2 从一 8 0目到一 2 0 0目， 精煤中的灰分 呈上升趋势 ， 而全硫却依 次下降． 原因可能是成灰矿物单体较 大 ， 在一 8 0目已达到较好的解离 ， 而黄铁矿单体较小 ， 在一 8 0目时解离不完全 ， 只有在一 2 0 0目时才能较好的 解离． 这样， 尽管一 8 0目煤样与 5 不锈钢毛的匹配性最好， 但 由于此时黄铁矿硫解离不完全 ， 所 以精煤中的 全硫要高于一 2 0 0目精煤 中的全硫． 3 一 2 0 0目精煤中的全硫已降至 1 ． 2 9 ％， 如果采用与一 2 0 0目煤样相匹配的聚磁介质 ， 将一 2 0 0目精煤 中 的全硫进一步降低是完全可能的． 4 B煤 的湿式 高梯 度磁选试 验 S l o n 一 1 0 0高梯度磁选机对 A煤的磁选脱硫试验取得 了较好的效果 ， 为考察该磁选机对其它煤种的适 应性， 根据 A煤磁选脱硫脱灰正交试验和优化试验确定的基本最佳试验条件， 对 B煤样进行 了磁选脱硫 、 脱灰试验． 磁选试验采用的条件为 磁通密度 1 ． 7 0 1 T 煤浆流量 2 0 0 I ／ h ； 脉冲次数 2 5次／ mi n ； 漂洗时间 9 0 s ； 给样时间 l mi n ； 冲洗尾煤 3次； 退磁时间 2 mi n 试验煤样 1 0 0 g ； 选分方式 排空精煤再冲洗尾煤； 聚磁介质 5 不锈钢毛． 磁 选试 验结 果 见表 9 ． 表 9 B煤磁选试验 结果 由表 9可知， B煤高梯度湿法磁选脱硫试验 的效果明显优于 A煤 ， 这说 明不同煤种 间的磁选脱硫效 果有一定差异 ， 燃煤煤粉高梯度磁选脱硫必须选择合适 的煤种． 同时这也说 明 S l o n型高梯度磁选机在燃 维普资讯 1 8 青岛理 工大 学学 报 第 2 7卷 煤煤粉脱硫方面适应性强 ， 具有很大的潜力， 完全可以用于特定煤种的磁选脱硫 、 脱灰 的生产实际． 5 结论 1 在国内第一次利用 S l o n 一 1 0 0周期式脉动高梯度磁选机进行 了燃煤湿法磁选脱硫、 脱灰试验． 处理 A煤 ， 在热量回收率 为 9 1 ． 3 8 9 ， 6 和 7 4 ． 8 8 9 ， 6 时， 脱硫率 和脱灰率分别达 到 4 0 ． 8 0 9 ／ 6 、 5 2 ． 6 2 9 ／ 6 和 5 6 ． 3 4 9 ／ 6 、 6 2 ． 9 7 9 ， 6 ； 处理 B煤 ， 在热量回收率 为 8 9 ． 0 1 和 8 5 ． 9 4 9 ， 6 时， 脱硫率和脱灰率分 别达到 5 6 ． 2 3 9 ／ 6 、 5 4 ． 0 8 9 ，6 和 6 8 ． 4 6 9 ／ 6 、 6 2 ． 5 2 9 ， 6 ． 煤粉磁选脱硫、 脱灰的总体效果已达到或接近国际先进水平 ， 在国内处于领先地位． 2 通过正交试验 ， 初步确定 了实验室条件下利用 S l o n 一 1 0 0高梯度磁选机进行燃煤湿法磁选脱硫 、 脱 灰的最佳试验条件 ， 并分析了各因素对磁选效果的影 响程度， 为煤粉磁选脱硫、 脱灰的工业应用提供 了有 价值 的试验数据． 3 通过试验证明了煤粉磁选脱硫、 脱灰的可行性 ， 两种煤粉样品都取得 了好的试验结果． 如果能在处 理量上有所突破 ， 煤粉磁选脱硫在近期实现工业应用是完全可能的 ， 这对于我国控制燃煤大气污染特别是 二氧化硫污染将具有深远的意义． E l l E z - I [ 3 ] [ 4 3 I s ] 参 考 文 献 郑建 中． 细粒煤脱硫煤及伴生矿物的磁化率及高梯度磁选 脱硫 的研究 ． [ 博士论文] ．中国矿业大学北京研究生部，1 9 9 3 郝吉明 ， 等． 燃煤二氧化硫 污染控制技术手册． 化学工业出版社 ， 2 0 0 1 卜9 1 熊大和．S l o n立环脉动高梯度磁选 机分选 红矿的研究 与应用． 金属矿 山， 2 0 0 5 ， 8 2 4 2 9 朱格来 ， 等．S l o n --2 0 0 0立环脉动高梯度磁选 机在调军 台选矿 厂的应用． 矿业工程 ， 2 0 0 5 ， 2 2 4 2 9 朱 申红 ， 吴德礼 ， 孟娟．黄铁矿烧渣的综合利用途径与问题分析． 青岛建筑 工程学 院学报 ，2 0 0 5 ， 2 6 1 2 5 2 9 Ex pe r i m e nt a l Re s e a r c h o f W e t HGM S Pr e l i m i na r i l y De s u l ph u r i z a t i 0 n a n d De mi n e r a l i z a t i o n o f Co a l Zh u S h e n h o n g，Zh u F u h a i S c h o o l o f En v i r o n me n t a l a n d M u n i c i p a l En g i n e e r i n g，Qi n g d a o Te c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y ，Qi n g d a o 2 6 6 0 3 3 Ab s t r a c t SLON一 1 0 0 v e r t i c a l r i n g pu l s a t i ng hi gh ma gn e t i c s e p a r a t or i s u s e d t o do t h e e x pe r i m e n t o f t he we t HGMS p r e l i mi n a r i l y d e s u l p h u r i z a t i o n a n d d e mi n e r a l i z a t i o n o f c o a l p o wd e r ．Th e r e s u l t o f t h e e x p e r i me n t i s g r a t i f y i n g a n d t h e r e s e a r c h p r o v i d e s t h e i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n o f ma g n e t i c s e p a r a t i o n o f c o a l wi t h v a l u a b l e e x p e r i me n t a l d a t u m．Fo r s a mp l e A ，wh e n 9 1 ． 3 8 o f h e a t q u a n t i t y i s r e c o v e r e d，t h e d e s u l p hu r i z a t i o n a n d d e mi ne r a l i z a t i o n r a t e s a r e 4 0 ．8 0 a n d 5 2 ． 6 2 r e s p e c t i v e l y； wh e n 7 4 ．8 8 o f h e a t q u a nt i t y i s r e c o ve r e d，t h e de s ul p hu r i z a t i o n r a t e 5 6 ． 3 4 a n d de m i n e r a l i z a t i on r a t e 6 2 ．9 7 a r e ob t a i n e d． For s a m p l e B，whe n 89 ． 01 of h e a t q ua n t i t y i s r e c ov e r e d， t h e de s ul p hur i z a t i o n a nd d e mi ne r a l i z a t i o n r a t e s a r e 5 6 ． 2 3 a n d 5 4 ． 0 8 9 ， 6 r e s p e c t i v e l y ； wh e n 8 5 ． 9 4 9 ， 6 o f h e a t q u a n t i t y i s r e c o v e r e d ， t h e d e S U l p h u r i z a t i o n a n d d e mi n e r a l i z a t i o n r a t e s a r e 6 8 ． 4 6 9 ， 6 a n d 6 2 ． 5 2 ． Ke y wo r d s c o a l ，HGM S，we t ，d e s u l f u r i z a t i o n。d e mi n e r a l i z a t i o n 作者简介 朱申红 1 9 5 5 一 ， 男， 教授 维普资讯