專利名稱：洗煤工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般是關于洗煤工藝領域，具體地說是關于由細煤粉中除去選礦渣，如含硫礦物。
在美國和全世界，煤是廣泛地，但有限地用作發(fā)電廠的燃料。但是，當燃燒時，煤可以發(fā)出大量影響環(huán)境的污物。1990年凈化空氣條例修正案列舉了環(huán)境關系，提出以對煤在1995年生效的，每百萬BTU(千瓦/小時)產(chǎn)生2.5磅二氧化硫的新限制，而在2000年生效的，每百萬BTU產(chǎn)生1.2磅二氧化硫的限制。
目前燃燒高硫煤的公用事業(yè)單位或選擇轉(zhuǎn)用低硫煤，或選用洗滌煙道氣以除去二氧化硫。洗滌二氧化硫需要大量投資并且運行昂貴。對許多公用事業(yè)單位，由于由遠距離煤源運煤的運費以及與為適應不同燃燒性質(zhì)煤而要改建廠房相關的投資，使轉(zhuǎn)用低硫煤成為非常昂貴。許多發(fā)電廠目前儲存大量高硫煤。因此有必要改進在燃燒前由這種煤中清除硫，以便它們可以有效地使用而不產(chǎn)生過量污染物。
煤的精選是指由原煤中除去非煤物料以產(chǎn)生相當清潔的煤產(chǎn)品。原煤是由高純煤物料和非煤物料組成。在煤中的非煤物料一般是指灰，通常包括黃鐵礦、泥土和其它鋁硅酸鹽物料。大量這種灰物料存在燃燒過程中會產(chǎn)生問題，如結渣和堵塞。在原煤中硫以二種形式存在，有機硫和無機硫。有機硫是化學結合成為煤體部分。無機硫是全硫而不是化學結合在煤基體中。黃鐵礦硫是無機硫的主要形式。硫酸鹽硫是與成灰物料相關的無機硫的另一種形式。物理精選僅有效地除去無機硫。精選煤的方法有多種，但一般使用重介質(zhì)分離、簸析法或泡沫浮選而由非煤物料中分離清潔煤。由于通用性、高效率以及易于操作，重介質(zhì)分離或許是優(yōu)選的分離方法。
在重介質(zhì)分離中，將原煤引入具有介于煤和非煤物料之間比重的介質(zhì)中。重介質(zhì)可以是均勻的液體，但經(jīng)常是由水和磁性顆粒，諸如鐵磁性顆粒，組成。磁鐵是常用的磁性顆粒。分離可以在重介質(zhì)浴或罐中、或在旋流器中進行。當使用旋流器，則煤一般作為溢流產(chǎn)品移出，而選礦渣成為底流產(chǎn)品。在分離煤和選礦渣以后，有利于由煤和由選礦渣中回收磁性顆粒以便再使用。
原煤料，通常認為是普通煤，是三種組成即有機物料、石頭和黃鐵礦的混合物。在原煤中，有些顆粒脫離，意味著它們構成相對純的成份。另一些顆粒是固定的，意味著這些顆粒含有三種組成中的二個或多個固定在一起。這些固定的顆粒稱為中級煤。
每一種原煤成份具有特征的比重。為了說明，有機物料的比重為約1.25，石頭比重為約2.85，而黃鐵礦比重約5.0。原煤料含有有許多比重的顆粒，因為三種單獨組分和固定在一起的組合組份的比重不同。
因為重介質(zhì)精選對大粒度煤料顆粒，大于約0.5mm粒度的那些有效，因此一般它不用于較小粒度的煤顆粒。在這方面，對小顆粒煤料分離效率是不滿意的。因此，小煤粒往往棄去。
由非煤物料中分離煤的改進方法是將原料壓碎或粉碎原料以便在中級煤中分出高純煤和非煤物料。一般來說，原煤料的平均粒度愈小，則分出更多的煤和非煤物料，組成中級煤的顆粒百分率就降低，可以回收更多的煤產(chǎn)品。壓碎和磨碎煤料以在中級煤中分出與非煤物料一起固定的煤的方法沒有實際應用，因為沒有一種有效由非煤物料中分離煤的處理細粉方法。因此，中級煤料或被劃作清潔煤從而在煤燃料中引入黃鐵礦或其它無用礦物或被算作選礦渣造成不希望有的煤損失。但是粉碎一種完全的煤料是昂貴的而且工業(yè)上是不實際的。粉碎的費用是大的，因而將要求減少成本。
如上所述，為了由中級煤中回收煤以產(chǎn)生高純煤產(chǎn)品，必需粉碎中級煤，然后由選礦渣中分離煤。如果中級煤不再處理以進一步回收煤，則在中級煤中的大量可用的煤與非煤物料一起棄去。因此，要最大地回收清潔煤產(chǎn)品，主要的是要開發(fā)一種設計成處理小粒度原煤料的精選方法。
1982年12月21日公布的Rich的美國專利4364822描述了一種煤清洗方法，該方法包括二級旋流器分離，它產(chǎn)生三種產(chǎn)品，清潔煤、選礦渣和中級煤。然后粉碎中級煤并與原煤料一起再循環(huán)通經(jīng)旋流器。但是Rich特別指出，基于有回收磁顆粒的問題，他擺脫使用磁顆粒的重介質(zhì)方法。
1975年9月30日公布的Irons的美國專利3908912描述了一種方法，根據(jù)這方法，選礦渣在高密度時最初就分離掉，接著通過較低密度的分離以產(chǎn)生清潔煤和中級煤。然后粉碎中級煤以進一步清洗。但是在Irons的專利中，在最初高密度分離前由煤料中不能分離出小顆粒煤，這導致在清潔煤產(chǎn)品中有另外的選礦渣。再者，Irons揭示了旋流器分離小煤粉是無效的，因為顆粒常常錯位。這樣，Irons指出，在浮選后要使用二次旋流以消除煤中的選礦渣。
已進行了許多嘗試以清洗細顆粒煤，有各種不同的結果。在重介質(zhì)旋流中，當煤料顆粒變小分離效率就降。特別是，當煤料粒度小于約0.5mm時，清洗煤料相當困難。當煤料顆粒變小時，精選后由重介質(zhì)中回收磁顆粒也更困難。
因而需要一種有效的方法以精選小于約0.5mm粒度的煤料顆粒，其分離效率是足以使煤產(chǎn)品具有所要求的規(guī)格。洗煤過程的分離效率常常通過已知的概率曲線作為分配曲線來說明。這些曲線描述了在原料中的給定顆粒是歸向洗凈的煤而不是廢渣的概率。分配曲線的垂直部分的斜率測量值是分離的或然誤差，或Ep。分離曲線的中心部分愈垂直則分離愈有效，而或然誤差愈小。
為了避免與清洗小粒度顆粒相關的困難，許多用于處理細煤顆粒方法在精選(一般是指脫除礦泥)以前棄去低于限值粒度的顆粒。脫除礦泥在慣例上是基于精選方法的限制。例如，1974年2月26日公布的、Miller等人的美國專利3794162，公開了一種用于低到150篩孔(0.105mm)顆粒的一種重介質(zhì)精選方法。將小于150篩孔的顆粒在精選以前通過重介質(zhì)旋流篩出。1981年8月4日公布的美國專利4282088公開了一種方法，其中小于0.1mm的顆粒在旋流分選器中分離出來，并在精選以前通過重介質(zhì)旋流器棄去。當全部低于0.1mm或0.105mm粒度的顆粒都除去，則小煤顆粒的純煤和固定在小的中級煤顆粒中的純煤也都除去。
用篩選或篩分脫除礦泥的能力是限于所用的篩和粗篩的結構。篩選或篩分大量低于約150篩孔粒度的物料是不實際的?；诓煌w粒沉降速度來分離顆粒的分級旋流器已用于分類煤原料，但對于0.015mm煤料的粒度分類是無效的。丟棄的只是在原煤料中最小的煤顆粒，而在0.015mm等級的或更小的顆粒上出現(xiàn)了重要問題。小于這種粒度的顆粒主要是要丟棄的渣。
在旋流器設計中不太注意的一個參數(shù)是進料口的大小，通過該口煤料進入旋流器。在題為“水力旋流器的大小”的一文中(KrebbsEngincers1976)Arterburn指出，進料口的面積往往是在旋流器料室面積的6%～8%之間。進料口直徑的改良并沒有確定是改進分級旋流器分離能力的因素。
按逆流線路安置的多級分級旋流器已用于淀粉的分級。1981年8月11日公布的Best的美國專利4282232描述了一種主要為洗淀粉而設計的一種逆流旋流器回路。就發(fā)明人所知，在洗煤工業(yè)中分級旋流器的逆流布置還沒有人實施過，而且沒有用于分離0.015mm和更小等級的顆粒。
在煤工業(yè)中曾經(jīng)嘗試通過改進精選工藝而排除脫除礦泥的必要步驟。例如，1989年2月7日公告的，Miller的美國專利4802976公開了一種方法，其中，使用泡沫浮選法回收重介質(zhì)旋流器的小于28篩孔(0.595mm)的煤顆粒底流。但這方法不適用于所有的煤。原煤料常常含有不能漂浮的氧化煤。黃鐵礦與潔凈煤一起也會漂浮，從而污染了潔凈的煤產(chǎn)品。要設計一個方法，要能處理全部類型的細煤粒，并有效地由最小粒度部分除去黃鐵礦，是有困難的。
與重介質(zhì)精選結合使用的旋流器有各種粒度參數(shù)，并能遇到各種不同的操作條件。一般來說，當旋流器用于精選小粒度顆粒時，它并不是有效地運行。在小顆粒煤精選中，使用旋流器的問題是必須保證顆粒正確地或和選礦渣一樣走向底流、或和煤一樣走向溢流。小顆粒往往錯位，從而降低了旋流器的分離效率。
一個旋流器參數(shù)是原煤料進入旋流器所通過的入口面積。1958年1月14日公布的Fontein的美國專利2819795公開一種旋流器設計，其入口面積計算相當于用于溢流口面積的0.1～0.4倍之間。Fontein也特別指出，旋流器直徑是溢流口直徑的2～3倍。Fontein并沒有討論到入口直徑與旋流器直徑或顆粒速度的關系。1982年7月27日公布的Liller的美國專利4341382公開了一個18吋直徑旋流器的設計方案，其中入口管直徑計算相當于旋流器直徑的0.25～0.35之間。
Fourie等人的“以重介質(zhì)旋流器精選細煤粒”(JournalofSouthAfricanInstituteofMiningandMetallurgy，357～361頁，1980年10月)公開了用重介質(zhì)旋流分離以精選負0.5mm煤粒中使用磁鐵顆粒，其中至少50%的磁鐵小于10微米(0.010mm)。但是，磁鐵粒度愈小，則由潔凈的煤和選礦渣中回收就愈困難、價愈高。Fourie公開了按濕鼓磁分離器的粗選器-清洗器-清除器的安排而回收磁鐵，并報導了磁鐵損失嚴重的問題。因而必需有一個方法，它使用小到足以有效分離細粒煤和選礦渣的磁鐵，而且可以在精選后充分回收磁鐵。
Fourie所用的磁鐵是由磨碎磁鐵礦石而制得的。但將礦石研磨到超細粒度是很昂貴的，而且研磨對顆粒粒度分配的控制很少。用于重介質(zhì)分離的磁鐵也可以通過化學還原赤鐵石而產(chǎn)生的。1984年3月13日公布的、Barczak的美國專利4436681分開了一個方法，將通過噴霧焙燒氯化鐵而制備的赤鐵還原為磁鐵。但是Barczak并沒有討論磁鐵的粒度也沒有認識到在重介質(zhì)分離后磁鐵回收過程所遇到的問題。
1988年10月11日公告的Senecal的專利4777031公開了一個方法，其中磁鐵是通過氯化鐵在1000℃～1600℃之間的溫度下進行熱水解而生產(chǎn)的。然而Senecal是直接生產(chǎn)粒度為0.02～0.2微米(0.00002mm～0.0002mm)之間的磁鐵，它很適用于粘結劑系統(tǒng)，如用于磁性記錄介質(zhì)。Senecal的方法，使磁鐵顆粒太細，不能有效地用于煤的重介質(zhì)分離中，因為在重介質(zhì)分離后要回收這樣小的顆粒是存在問題的。
用于重介質(zhì)分離的磁鐵，一般的再生回收是通過首先在篩上由分離的產(chǎn)品中排掉介質(zhì)，然后在篩上沖洗產(chǎn)品以除去留下的磁鐵，然后由沖洗水、稀釋介質(zhì)中通過磁分離而分出磁鐵。但是，在洗滌細粒度煤顆粒時，篩不能有效地從一起流經(jīng)的介質(zhì)和沖洗水中留住煤和洗礦渣。這些細粒煤和非煤物料沾污了重介質(zhì)，并難以在通常的磁鼓分離器中由磁鐵中分離。
回收小磁鐵顆粒的另一難題是難以用磁分離由沖洗水中分離磁鐵。1989年2月7日公告的Miller的美國專利4802976提出了由泡沫浮選槽中按下沉物回收磁鐵，從而避免了在磁分離中由磁鐵夾帶的細煤粒和非煤粒的問題。但是，泡沫浮選體系是復雜并難以操作。磁分離器與高密度梯度磁鐵結合應用在基巖設計中可以使用。但是高密度梯度磁鐵是貴的，而基巖分離器與慣用的磁鼓分離器相比操作復雜。因而有必要有一種有效分離方法，易于使用操作的磁分離器而且對磁分離的設計更為經(jīng)濟。
為了滿足公用事業(yè)燃燒需要，由精選得來的潔凈煤產(chǎn)品必須脫水以降低其水含量。細粒煤由于其較大的表面積比較大粒度煤更難以脫水。
根據(jù)上面所述，對精選細粒煤的改進方法所必要的是要使所要求的規(guī)格，如硫含量，能令人滿意的。已描述了妨礙開展這樣一種方法所產(chǎn)生的許多問題，而且這些問題是難以應付的。需要一種方法，它可使煤回收達到最大而沒有粉碎全部煤料的費用。并且，基于粒度的煤粒分級方法必須改進，特別是使用分級旋流器的方法。在高流量重介質(zhì)旋流器中要求改進細粒煤的分離效率。必需有方法在重介質(zhì)分離后有效地回收用以再生的超細粒度的磁粒以改進細粒煤的重介質(zhì)分離壽命。改進的方法也必須生產(chǎn)適宜粒度的磁粒以便在最大回收磁粒時達到良好的重介質(zhì)分離。
按照本發(fā)明的一個實施方案，提供了一種方法，在特定設計的重介質(zhì)旋流器中精選細粒煤以改進顆粒的加速作用并加強分離效果。原煤料首先篩分為粗煤和細煤部分。粗煤部分分成潔凈煤、中級煤和選礦渣。中級煤粉碎以與細煤部分一起進行精選。細煤部分在逆流分級旋流回路中脫除礦泥，然后在重介質(zhì)旋流分離前按照粒度分成多部分。
重介質(zhì)含有狹粒度分布的超細磁顆粒，它有助于分離并改進隨后的磁粒回收。磁粒由潔凈煤和選礦渣部分分別回收。磁?；厥帐窃诨诹６鹊奶囟ㄔO計的回收單元中進行，該單元有適用于較粗部分的更通常的排水-和-沖洗方法，并在結合有高強度稀土磁鐵的濕鼓磁分離器的粗選器-清洗器-清除器回路中進行最后分離。總的煤處理回路可以這樣安置，以便由可能含有某些未回收的細磁鐵的粗煤部分的磁鐵回收系統(tǒng)中來的非磁性流出物最終流到有效回收全部細磁鐵的粗選器-清洗器-清除器回路中去。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是它構成一種用于精選小于0.5mm煤顆粒的有效方法。本發(fā)明一個方案的優(yōu)點是它提供了一個用于在精選以前將原料煤脫除礦泥的方法，它使作為礦泥而丟棄的煤量降到最小并有助于隨后的磁?；厥蘸兔寒a(chǎn)品的脫水。
按照本發(fā)明的一個方案，提供了一個方法，它使用一種具有入口面積在特定范圍內(nèi)的分級旋流器以分類超細顆粒。在本發(fā)明的另一方案中，提供了一種方法通過使用多級分級旋流器按粒度分類小顆粒。涉及通過分級旋流器使顆粒分配到溢流和底流是作為按粒度進行描述的，認為分級是根據(jù)下沉速度，而下沉速度不僅由粒度影響而且也由其它顆粒參數(shù)，包括顆粒比重和形狀影響的。另一方案提供了一個方法，以回收用于重介質(zhì)旋流分離的磁顆粒，包括篩分和分級煤料成為用于處理的窄粒度部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供了一個用于精選十分細的煤粒的方法，通過使用一種特定顆粒和粒度分布的磁粒進行重介質(zhì)分離。根據(jù)另一方案，磁鐵是通過赤鐵還原而產(chǎn)生的，該磁鐵具有重介質(zhì)分離所要求的性質(zhì)而且改進了分離后的回收。按照另一方案，提供了一種在旋流器中重介質(zhì)分離十分細的煤粒的方法，其入口面積的大小是在特定范圍之內(nèi)。
按照本發(fā)明的另一方案，提供了一種用于重介質(zhì)分離后回收磁粒的方法，將由含未回收的潔凈煤和磁鐵兩種的較大-顆粒-粒度煤部分的磁鐵回收單元中來的非磁性流出物送入處理較小-粒度煤部分的回路中，該回路使用一種粗選器-清洗器-清除器的磁鐵回收回路，該回路有效地俘獲幾乎全部磁鐵，同時也回收煤。按照本發(fā)明的另一方案，提供了一種使用稀土磁鐵的濕法鼓磁分離的方法。按照另一方案提供了一種將十分細的煤粒脫水和附聚的方法，包括在煤中加入紙纖維。
附圖簡述

圖1A和圖1B是本發(fā)明方法的一個方案的流程圖。
圖2是描述產(chǎn)生三種產(chǎn)品的粗煤的高密度和低密度分離的流程圖。
圖3是描述將煤料基于粒度篩分為三部分的流程圖。
圖4是示意地描述重介質(zhì)分離后對負0.5mm煤料的較大-顆粒-粒度部分的磁鐵回收回路的流程示意圖。
圖5是示意地描述重介質(zhì)分離后對負0.5mm煤料的較小-顆粒-粒度部分的磁鐵回收回路的流程示意圖。
圖6是表示磁鐵類型對磁鐵回收的影響的曲線圖。
圖7是說明在重介質(zhì)旋流器中速度對煤料分離的影響曲線圖。
圖8是說明速度對由重介質(zhì)旋流分離來的潔凈煤產(chǎn)品質(zhì)量的影響曲線圖。
圖9表示28篩孔×150篩孔的煤料部分分級的分配曲線圖。
圖10表示在重介質(zhì)旋流器中磁鐵顆粒粒度分布對煤料分離的影響的曲線圖。
圖11表示磁鐵顆粒粒度分布對由重介質(zhì)旋流分離得來的潔凈煤產(chǎn)品質(zhì)量的影響曲線圖。
本發(fā)明涉及通過使用重介質(zhì)分離方法精選細顆粒煤的方法。特別是，本發(fā)明包括一種用于精選小于約0.5mm粒狀煤顆粒的方法。本發(fā)明的方法產(chǎn)生一種意外潔凈的煤產(chǎn)品、有高的熱值、低灰分和低無機硫含量。本發(fā)明方法可用于生產(chǎn)一種潔凈的煤產(chǎn)品，它在燃燒期間，具有所要求的輻射規(guī)格。已發(fā)現(xiàn)一種改進的煤產(chǎn)品，它可以通過使用下面一個或多個方法而生產(chǎn)，并且最好用下面每一個方法。
分出在本發(fā)明的一個方案中，在精選之前，由原煤料中分出基本純的煤和高灰選礦渣。粗煤(至少0.5mm粒度的煤)是比較易于清洗而且令人滿意的洗煤方法在工業(yè)中是已知的。清洗細煤(粒度小于0.5mm的煤)是較復雜。例如，小粒煤在重介質(zhì)旋流中分離要困難得多，因為小顆粒具有大表面積并經(jīng)受高粘的阻力，而且因為重介質(zhì)在常慣上未曾為這種顆粒設計過。因而最好在精選煤細粉前先除去潔凈的粗煤。
一種處理細煤粒的方法，包括將粗中級煤粉碎以由非煤物料中分出煤是有利的。由于近來對環(huán)境的關心和規(guī)章的要求這種必要性是提高了。有高硫含量的煤在沒有昂貴的清洗時電生產(chǎn)廠是不用的。但是，粉碎是貴的，再者，清洗所得細煤是價高的。因此要使粉碎減到最小。
本發(fā)明方法提供了一種有效的途徑以由粗煤料中分出特別潔凈的煤粒和基本上沒有煤的選礦渣。除去粗的潔凈煤和選礦渣后，只有中級煤部分需要粉碎以作為細粒煤進一步處理。這樣，方法的優(yōu)點有降低細粒煤分離裝置上的裝載量，減少粉碎的成本和減少在最終潔凈煤產(chǎn)品中的細煤量。
本發(fā)明的方法中，按粒度通過任何適當?shù)姆椒?，最好是用篩分法，將原煤料分為粗的和細的部分。分離優(yōu)選的是在粒度為約0.25mm～約1.0mm之間進行，更優(yōu)選的是在約0.6mm～約0.4mm之間，而最好是在約0.5mm的粒度。然后篩上的煤進行重介質(zhì)分離，最好通過重介質(zhì)旋流分離，在低比重進行使得格外潔凈的煤產(chǎn)品作為溢流產(chǎn)品分出。最好，溢流產(chǎn)品含有至少約95%的煤。最好分離密度超過要處理的純煤比重不大于0.1比重單位。分離密度是指有相同概率的比重，具有相當于那比重的密度的料粒將歸向溢流或底流。例如，對1.25比重的煙煤，分離密度將低于約1.35，最好約1.30，而對1.55比重的無煙煤，分離密度要低于1.65，最好約1.60。
這種初期分離的底流產(chǎn)品最好要進行一次另外的重介質(zhì)分離，最好通過重介質(zhì)旋流分離，要在這樣高比重，使得非煤物料能作為底流產(chǎn)品移去。這第二次重介質(zhì)分離的分離比重至少超過純煤比重約0.5個比重單位，而更好至少超過純煤比重約0.75比重單位。這種底流產(chǎn)品基本上沒有煤并作為選礦渣除去。優(yōu)選的是底流產(chǎn)品含有少于約25%的煤。更優(yōu)選的是少于約15%的煤。另一方面，通過低比重分離后煤料可以進行一次高比重分離。
高比重分離的溢流產(chǎn)品包括含有煤和非煤物料，如黃鐵礦和其它成灰礦物的結合物的中級煤。這些煤和非煤物料一起固定在中級煤產(chǎn)品中。要從中級煤的非煤物料中分出煤，必須破碎、研磨或者粉碎中級煤為細顆粒粒度，最好小于0.5mm粒度。粉碎后，然后將分出后的中級煤與由粗粒部分初步篩分出來的細粒煤一起進行處理。
為確保沒有粗粒與要和細粒煤處理的粉碎中級煤一起通過，可將粉碎的中級煤再循環(huán)到原煤料物流以便再通經(jīng)初步的篩分步驟。由篩分步驟的篩下料，包括粉碎的中級煤，在特定設計以處理細粒煤的分離單元中進行處理。如有要求，在低和高的比重分離之前，粗粒煤可以通過篩分而分成多個部分，而這些多個部分各自進行低的和高的密度分離以便由非煤物料中分出煤。由于分別處理粗粒和細粒煤，以及由于僅僅粉碎中級煤，上面提及的優(yōu)點可以實現(xiàn)。
如圖2中所說明的，潔凈煤和選礦渣是由原煤料中分出。原煤料80是在0.5mm的篩篩分82。回收篩下料84并送到用于小粒煤的重介質(zhì)旋流分離回路85中。由正0.5mm顆粒組成的篩上料86在約1.3低比重進行第一次重介質(zhì)分離88。潔凈煤90作為第一次重介質(zhì)分離88的上浮產(chǎn)品而移出。由第一次重介質(zhì)分離88得到的下沉產(chǎn)品92在約2.0的較高比重進行第二次重介質(zhì)分離94。高比重下沉產(chǎn)品100作為選礦渣除去。第二次重介質(zhì)分離94的上浮產(chǎn)品96要進行粉碎98。粉碎產(chǎn)品102要進行另一篩分82直到全部煤料小于約0.5mm的粒度，因而進入用于小粒煤的重介質(zhì)旋流分離回路85。
篩分和分級本發(fā)明的另一方案中，在清洗前將細粒煤料分配成不同粒度部分。清洗性能在基于比重分離的工序中有改善，如當處理窄的粒度分布的煤料粒時用重介質(zhì)旋流分離。區(qū)分細粒度煤為多個極細粒度部分的一種有效方法，可以更有效地分離細粒度煤。
在區(qū)分前，煤料制成細粒度煤。細粒度煤料優(yōu)選的篩分為小于約0.25mm～約1mm的粒度，更優(yōu)選的小于約0.4mm～約0.6mm，而最優(yōu)選的是小于約0.5mm;最好是，煤料是上述分出工序的篩下產(chǎn)品。
在本發(fā)明的方法中，煤分成至少三個粒度部分，而優(yōu)選的是分成三個粒度部分以便于其后的磁鐵回收并改進旋流器的清洗性能。特別是，煤優(yōu)選地在約0.044mm～約0.150mm的粒度分級，更優(yōu)選的是在約0.085mm～約0.125mm粒度，而最優(yōu)選的是在約0.105mm(150篩孔)的粒度，可以通過任何適宜的方法分級，例如通過使用一種細孔徑篩，優(yōu)選的是一種Krebs VarisieveTM篩分級。小于上述粒度，最優(yōu)選的小于約0.105mm的煤，要在便于最小粒度部分允許棄去的粒度上進一步分級，以致使改良的潔凈煤產(chǎn)品能夠回收。分級優(yōu)選地是在約0.037mm～約0.005mm粒度上進行，更優(yōu)選的在約0.025mm～約0.01mm，而最優(yōu)選的是在約0.015mm，則用上述分級往往可以除去礦泥，在潔凈煤產(chǎn)品中有足量的礦泥是有害的。
在過去，在精選前由煤料中除去一些小粒度顆粒，這是由于方法的局限性，例如，重介質(zhì)旋流清洗實施時有細顆粒料損失。除去的最小粒度部分，包括除去了與本發(fā)明相比的較大粒度的顆粒。在本發(fā)明只有極小粒度部分的煤棄去，例如，粒度小于0.015mm的礦泥。
一般來說，用重介質(zhì)分離，小于約0.015mm的礦泥是難以分離的，而往往是在精選過程中作為丟棄產(chǎn)品。在重介質(zhì)分離前除去這些礦泥具有在相對不復雜工藝中除去含高灰顆粒的優(yōu)點，同時在重介質(zhì)分離裝置上有降低裝載量的優(yōu)點。此外，礦泥討厭地增加了潔凈煤的水滯留量，妨礙了由重介質(zhì)中回收磁鐵而且在燃燒時引起鍋爐中的結渣。
本發(fā)明的一個方案中，除去細煤料中小于約0.015mm顆粒是通過使用分級旋流器來完成的。優(yōu)選地，分級回路包括一系列分級旋流器，更優(yōu)選地，分級回路是按逆流液流回路安排。本發(fā)明方法的優(yōu)點是，通過在分級旋流器中分級而除去極小粒度顆?？梢詫е赂呱a(chǎn)能力，寧用10″直徑旋流器而不用慣常在分級極小粒度顆粒中使用的較小直徑的旋流器，如1″或2″直徑的旋流器。
當使用一種分級旋流器以分級極小粒度煤顆粒，如0.015mm粒度的顆粒，大多數(shù)大于分級粒度的顆粒流向底流產(chǎn)品而大多數(shù)較小的顆粒按與工藝水同樣比例分配。當使用多級分級旋流器，最好是至少三個串聯(lián)，優(yōu)選的是，分級旋流器是按逆流液流安置，以便使工藝水按原煤顆粒前進的相反方向流動。例如，含有粗煤粒的第一級分級旋流器的底液流流向第二級分級旋流器，而含有粗煤粒的第二級分級旋流器底流流向第三級分級旋流器。含水和礦泥的分級旋流器的溢流則相反，即第三級分級旋流器的溢流流向第二級分級旋流器，第二級分級旋流器的溢流流向第一級分級旋流器，而第一級分級旋流器的溢流送到選礦渣增稠器以棄去。按這方法，在含有最少礦泥的煤的分級旋流器中使用最潔凈的水，而使用最臟的水以分離最重的礦泥。
按圖3中說明的，原煤110送到第一個VariSieveTM112以在150篩孔(0.105mm)篩分。第一底流114流到第一貯槽116。第一溢流118流到第二篩120以在150篩孔再篩分。第二底流122也流到現(xiàn)含有負150篩孔原煤的第一貯槽116。第二溢流126回收并送到用于較大-顆粒-粒度煤的重介質(zhì)旋流分離回路128。
由第一貯槽116的負150篩孔的原煤送到第一泵130，它將第一進料132泵入第一級分級旋流器134以在15微米(0.015mm)上再篩分?，F(xiàn)含有礦泥的第一級分級旋流器134的溢流136，以選礦渣排出。第一級分級旋流器134的底流138通過第二級泵142而送到第二貯槽140。第二級泵供料144送到第二級分級旋流器146，以在15微米再篩分。第二級分級旋流器146分出溢流148。部分與第一級VariSieveTM112的溢流合并以通過第二篩120而進一步處理。第二級溢流148的剩余部分并入底流122，從那里流到第一貯槽116。第二級分級旋流146的底液150通過第三泵154送到第三貯槽152。凈化水156加到第三貯槽152。第三泵供料158送到第三級分級旋流器160以在15微米進一步篩分。
第三級分級旋流器160的溢流162與第一級分級旋流器134底流138相結合以進一步處理。將第三級分級旋流器160的、通過15微米粒度乘150篩孔的顆粒而制成的底流164回收并送到用于較小-顆粒-粒度煤的重介質(zhì)旋流分離回路166。
重介質(zhì)旋流分離A旋流器設計參數(shù)根據(jù)本發(fā)明的方案，小于0.5mm粒度的煤是在一重介質(zhì)旋流器中精選，該旋流器對旋流器的設計有特定的改進以克服與清洗細粒度煤顆粒相關的問題。用通常旋流器的問題是在于旋流器內(nèi)的煤和選礦渣的加速太弱以致不能給細粒度顆粒以適宜的速度，結果，這種顆粒不適當?shù)亓飨蚧虻琢骰蛞缌?。在通常用的旋流器中的分離弱點是較小的煤和選礦渣顆粒比較大的顆粒具有更大的液體阻力或水力學阻力。這問題在分級旋流器中基于粒度來分級極小顆粒中也碰到。要適當?shù)胤蛛x必須給顆粒一種較大的加速力以克服所增加阻力的逆效應。
因此，本發(fā)明的具體方案中，通過重介質(zhì)旋流分離中已開展了一種精選細粒度煤的改進方法。在這方案中，旋流器結構，特別是用于流入旋流器料室的入口面積，由通常的旋流器修改成這樣，以致使它小于內(nèi)室直徑平方的約0.01倍。優(yōu)選地，使液流的入口面積不大于旋流器料室內(nèi)徑平方的0.0096倍，但不小于旋流器料室內(nèi)徑平方的0.0048倍。降低入口直徑，當保持降低入口直徑前的同樣流速，則增加料液的入口速度，依次增加了旋流器內(nèi)顆粒經(jīng)受的加速力。增加在旋流器內(nèi)顆粒的加速作用就改善了分離效率。在一優(yōu)選方案中，精選是在這樣的旋流器中進行旋流器料室的內(nèi)徑是約10吋而用于液流的入口面積不大于約0.96平方吋也不小于約0.48平方吋。
已發(fā)現(xiàn)了在液流入口面積和旋流器料室直徑之間的相似關系來改進基于粒度的分級極小顆粒的旋流器中的分級性能。當用重介質(zhì)分離煤和非煤物料時，用于分離不同粒度顆粒的旋流器分級效率在其它參數(shù)相等時，它隨著顆粒加速的增加而增加。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是使用重介質(zhì)精選方法而不用難以保持的泡沫浮選系統(tǒng)可以有效地清洗細顆粒煤。與泡沫浮選法比較，因為不是全部煤都在泡沫浮選中漂浮，重介質(zhì)旋流分離是有分離效率方面的優(yōu)點。此外，在泡沫浮選中黃鐵礦會與潔凈煤一起漂浮，從而使含在黃鐵礦中的硫沾污潔凈的煤。
一般來說，增加顆粒加速改進小粒煤的分離效果，但是，增加顆粒加速而不降低入口面積也會降低顆粒在旋流器中的滯留時間。過分短的滯留時間會降低分離的效果。在本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中，入口速度至少是30呎/秒，更優(yōu)選的為60呎/秒，而最優(yōu)選的為90呎/秒。選擇旋流器的流量要使得它具有足夠的滯留時間以達到有效分離。優(yōu)選地，流量是近于特定旋流器的工業(yè)設計標準流量。一旦合適的入口速度和流量已選定，則入口面積可用下面關系式?jīng)Q定流量＝入口面積×入口速度。本領域技術人員可以理解，在旋流器真正運行期間，流量通常是用已知關系基于液流壓測量來計算的。
B使用超細磁鐵作為重介質(zhì)在重介質(zhì)精選工藝中，選擇在精選后易于從煤或選礦渣中除去的物料用作重介質(zhì)是有利的。這樣，重介質(zhì)物料可以再循環(huán)而重復使用多次。如果選擇磁顆粒用于重介質(zhì)，在精選后使用利用其小粒度和磁化率的優(yōu)點的方法可以回收重用這些顆粒。這里所用的磁顆粒是能夠用磁裝置有效分離的那些顆粒，并包括鐵磁的或亞鐵磁顆粒，如磁鐵、硅鐵、磁赤鐵。
如所指出的，用于重介質(zhì)分離工藝的重介質(zhì)往往含有懸浮在水中的磁性顆粒。磁性顆粒的懸浮液使要分離的固體漂浮類似于均勻的流體，只要要分離的顆粒粒度比在重介質(zhì)的磁顆粒要大得多。
用重介質(zhì)清洗小粒度顆粒的問題是潔凈煤顆粒會不適當?shù)亓飨蛐髌鞯倪x礦渣底流。這問題是由于在要分離的煤顆粒和重介質(zhì)顆粒之間的粒度差降低所引起的。當煤顆粒成為比重介質(zhì)顆粒更小時，要分離的煤顆粒就會解脫浮力因而下沉。重介質(zhì)停止要分離的顆粒以類似于均勻的重液體的方式漂浮。這樣，必需有超細粒度的重介質(zhì)顆粒以有效地從選礦渣中分離細粒度煤粒。
本發(fā)明的一個意想不到的結果是，通過保持超細磁鐵顆粒的粒度分布于一狹窄的粒度范圍內(nèi)，也改進了重介質(zhì)分離細粒煤。這種磁顆粒粒度的狹窄分布也導致在重介質(zhì)分離后加強磁粒的回收。
本發(fā)明的一個方案中，重介質(zhì)是由水和超細磁粒，優(yōu)選的磁鐵顆粒的懸浮液所組成。優(yōu)選地，至少約65%(重量)的磁粒的粒度是約2微米～約10微米，而不大于約10%(重量)的這種磁粒的粒度小于約2微米。更優(yōu)選的，至少約75%(重量)的磁粒的粒度為約2微米～約10微米，而不大于約10%(重量)的這種磁粒粒度小于約2微米，不大于約25%(重量)的磁粒粒度小于約3微米而且至少約10%(重量)的磁粒粒度大于約7微米。
C超細磁鐵的生產(chǎn)本發(fā)明的一個方案中，用于煤料重介質(zhì)精選方法所生產(chǎn)的一種超細磁鐵是在小于約0.5mm篩分的顆粒。工業(yè)上制備的磁鐵太大不能有效地分離細粒煤和選礦渣。要有效地分離低達約0.015mm的煤，磁鐵顆粒的粒度優(yōu)選地要小于約0.010mm，而且優(yōu)選地至少要有約50%的顆粒小于約0.005mm粒度。發(fā)現(xiàn)用本發(fā)明方法能生產(chǎn)一種優(yōu)質(zhì)磁鐵，大多數(shù)顆粒小于約0.010mm，而優(yōu)選地至少約90%低于約0.010mm。
用于生產(chǎn)超細磁鐵的兩種方法是(1)通過熱水解在空氣中噴霧焙燒氯化亞鐵溶液而產(chǎn)生赤鐵，接著化學還原赤鐵為磁鐵。這方法的反應是(a)通過氯化鐵的熱水解生產(chǎn)赤鐵
(b)通過使用氫或一氧化碳，或者兩者而還原赤鐵為磁鐵
(2)在限制空氣的條件下，通過熱水解噴霧焙燒氯化亞鐵的溶液而直接制成磁鐵。這工藝的化學反應是
最好產(chǎn)品氣體的濃度對反應氣體的濃度之比要限制為這樣，使得赤鐵還原到磁鐵而不超過磁鐵到氧化亞鐵，F(xiàn)eO，或甚至金屬鐵。
優(yōu)選地，通過赤鐵還原或直接熱水解到磁鐵而生產(chǎn)磁鐵顆粒是在還原條件下，包括控制所生產(chǎn)磁鐵的晶體生長而指定的滯留時間和溫度，所得磁鐵最好具有上面B節(jié)所述的狹窄的粒度分配。
本發(fā)明的一個方案中，通過熱水解，將氯化亞鐵在空氣中噴霧焙燒以形成赤鐵。然后將用噴霧焙燒所產(chǎn)生的赤鐵足以限制磁鐵晶體生長的溫度和時間期間還原到磁鐵。優(yōu)選地，在約900℃～約1000℃的溫度下，而更優(yōu)選的是在約980℃～約1000℃下還原赤鐵一段時間以產(chǎn)生磁鐵晶體生長，磁鐵顆粒是在狹窄的粒度分布中而不降低使用磁鐵的重介質(zhì)分離方法的分離效率。優(yōu)選的粒度分布列于上文B節(jié)。
任何適用于還原赤鐵為磁鐵的反應器都可以使用，如回轉(zhuǎn)窯反應器。在一個優(yōu)選方案中，噴霧焙燒的赤鐵在還原到磁鐵前進行粒化。?；苊饬嗽谶€原到磁鐵前赤鐵被吹出反應器的問題。
優(yōu)選地，用一氧化碳和氫氣以與從燃燒器對面進入反應器中的赤鐵小粒流相反流向的還原氣流一起還原赤鐵為磁鐵，而且當小粒流經(jīng)反應器室時加熱到更高溫度，在接近產(chǎn)品出料時達到最高溫度。整個反應器最好保持還原條件，例如在接近產(chǎn)品出料終端處注入另外的還原氣體。
在優(yōu)選方案中，磁鐵小粒通過破碎或研磨洗滌而粉碎以得到磁顆粒，它具有一種天然谷物粒度級的還原后磁鐵粒。可以理解，對上面B節(jié)中所列出的磁粒的優(yōu)選粒度分布是粉碎顆粒的粒度，而且最好通過例如逆流洗滌或在研磨洗滌期間通過洗滌，由磁鐵中除去任何可溶的氯化物，特別是不揮發(fā)的堿土金屬氯化物。
通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的磁鐵在用于小粒煤精選時有幾個優(yōu)點。特別是用本發(fā)明方法生產(chǎn)的磁鐵能更容易用磁法回收，從而因降低磁鐵損失和磁分離設備必要量而降低精選成本。由于易于回收磁鐵，運轉(zhuǎn)成本也降低。此外通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的磁粒具有狹窄的粒度分布(大部分顆粒的粒度接近于中間的顆粒粒度，而相當少的顆粒基本上小于或大于平均顆粒粒度)。這種狹窄粒度分布導致在重介質(zhì)精選方法中改進分離效率。
磁鐵的回收在本發(fā)明的另一方案中，在精選后由潔凈煤和選礦渣中分別回收磁粒，最好是磁鐵。最好，對由不同粒度范圍顆粒組成的潔凈部分使用不同方法回收磁粒。
對由含有較大-粒度煤或選礦渣顆粒部分(例如，含有小于約0.4mm～約0.6mm，而大于約0.085mm～約0.125mm)的沖洗水中的磁粒，在磁分離后使用排放和沖洗方法回收。當這較大-顆粒-粒度部分流經(jīng)篩時，優(yōu)選的至少二個篩串聯(lián)而最好是三個篩串聯(lián)，大多數(shù)磁鐵從中回收。排放后用潔凈工藝水沖洗，最好使用逆流體系，其中沖洗水的液流是逆流于煤或選礦渣顆粒的液流。最好在最后的振動篩上由煤中除掉另外的磁鐵和水份，后由稀釋或沖洗液流中回收磁性物料。最好將排掉介質(zhì)的煤和選礦渣部分通過加入水再漿化，然后送到下一個篩，這里帶有大量磁鐵的大量水通經(jīng)該篩。含有磁鐵和水的由第一篩排出的介質(zhì)可以直接再循環(huán)到重介質(zhì)貯罐以在重介質(zhì)旋流器中用作重介質(zhì)。
由含有較小-粒度-煤或選礦渣顆粒，例如含有小于約0.085mm～約0.125mm和大于約0.01mm～0.02mm顆粒的部分，得到的小于約0.01mm粒質(zhì)的磁鐵顆粒通過排水和沖洗方法來回收是比較困難的，因為用于工業(yè)規(guī)模粒度分離方面在0.01mm～0.07mm粒度范圍內(nèi)進行的篩和濾網(wǎng)一般是不可得的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案中，由較小-顆粒-粒度部分的選礦渣和煤中回收磁性粒，優(yōu)選的是磁鐵顆粒是在一系列特定用于回收超細磁粒的磁分離器中進行回收。認為這回收方案是粗選器-清洗器-清除器回路。粗選器是一個或多個濕法鼓式磁分離器，最好是三個具有諸如鋇鐵氧體磁的標準強度磁的串聯(lián)濕法鼓式分離器。
煤或選礦渣首先流進包括粗選器步驟的磁分離器。最好，進入粗選器步驟的煤或選礦渣是用由清洗器分離器來的非磁性顆粒的再循環(huán)液流稀釋。稀釋改善了由煤和選礦渣的較小-顆粒-粒度部分中回收磁鐵。
由用于煤和選礦渣的較大-顆粒粒度部分的磁顆?；厥詹襟E來的非磁性流出液仍然含有少量煤和磁鐵顆粒，它們可以通過在磁回收前，最好在重介質(zhì)分離較小-顆粒-粒度液流前，將所述流出液與較小-顆粒-粒度的工藝液流相合并而除去。
由粗選器段的磁分離出來的磁性濃縮液用水稀釋、然后送到清洗器段，該清洗器段由含有諸如含鋇鐵氧體的標準強度磁的濕法鼓式磁分離器所組成。在清洗器段分出的磁濃縮液再循環(huán)以形成要用于重介質(zhì)分離中的重介質(zhì)。在清洗器段存在的非磁性流出液可以作為稀釋水再循環(huán)，以稀釋送到粗選器單元的料液。
最后由粗選器和清洗器段得到的含有煤和選礦渣顆粒并仍含有少量磁顆粒的非磁流出液送到清除器段。清除器段包括含有比用于粗選器和清洗器段更強磁的濕法鼓式磁分離器。最好，用于清除器中的磁含有稀土磁。最好，通過把磁分離器的通道變窄而定位清除器分離器的鼓以使磁性粒接近磁。
本發(fā)明磁鐵回收方法的優(yōu)點是在于費用最省的回收方法，即排放和沖洗被應用于可能用的地方，而較貴的粗選器-清洗器-清除器回路只對最細的磁鐵使用。
圖4描述了在重介質(zhì)分離較大-顆粒-粒度煤或選礦渣部分后的一種磁鐵回收回路。例如，0.5mm×150篩孔(0.105mm)的煤或選礦渣部分可以用這回路處理。該回路包括系列沖洗篩，在篩之間用工藝水按與煤或洗礦渣逆流的方式流動。參看圖4，由重介質(zhì)旋流分離來的煤或選礦渣部分200進入第一篩202，這里排去煤或選礦渣的重介質(zhì)。排出的介質(zhì)204回到重介質(zhì)貯槽以備再用。篩上的煤或選礦渣206進入儲罐槽208，這時用水使煤或選礦渣再漿化并將得到的漿料210泵到第一沖洗篩212，這里水和磁鐵顆粒214由煤或選礦渣中排放。也可以包括一種噴射沖洗以除去另外的磁鐵。排出的水和磁鐵214流到的濕法鼓式磁分離器216，這里回收磁鐵濃縮液218并送到超重介質(zhì)儲槽以再使用。仍含有少量磁鐵的、由磁分離器來的潔凈流出液220可以與較小-顆粒-粒度煤料部分，如15微米(0.015mm)×150篩孔(0.105mm)部分相混合，最好進入增稠器(未示出)，然后用重介質(zhì)分離那部分。所留下的磁鐵由較小-顆粒-粒度部分回收。
由第一沖洗篩212來的過大粒度的煤或選礦渣222在儲槽224中用水再漿化，并將所得漿料226泵到第二沖洗篩228，在這里水和磁鐵230由煤或洗礦渣中排出。排出的水和磁鐵230在第一儲槽208中用于再漿化。
由第二沖洗篩228來的過大粒度的煤或選礦渣232流到儲槽234并用潔凈的工藝水236再漿化，并將所得漿料238泵到第三沖洗篩240，在這里磁鐵和水242排出并流到儲槽224作為再漿化液體。
由第三沖洗篩240來的過大粒度煤或選礦渣243流到脫水篩244，在這里將潔凈的工藝水236噴灑在脫水篩上以除去并沖洗掉剩下的磁鐵。然后將含有磁鐵的沖洗水246在第三儲槽234中用作再漿化的液體。煤或選礦渣產(chǎn)品248由脫水篩244中作為過大粒度廢物而移去。
圖5說明在重介質(zhì)分離較小-顆粒-粒度的煤或選礦渣部分后的磁回收回路。例如，150篩孔(0.105mm)×15微米(0.015mm)的煤和選礦渣部分可以在這回路中處理。參看圖5，由重介質(zhì)旋流器來的較小-顆粒-粒度煤或選礦渣300用稀釋水302稀釋。稀釋水302可以由許多來源產(chǎn)生，例如，由本方法的清洗器段308來的非磁性流出液306或新鮮水或再循環(huán)水(未示出)產(chǎn)生。
稀釋的重介質(zhì)旋流器的溢流(煤)或底流(選礦渣)310進入粗選器段312或流經(jīng)三個濕法鼓式分離器314、316、318。優(yōu)選的濕法鼓式分離器具有標準強度磁體，例如鋇鐵氧磁體。磁性物320用稀釋水322稀釋并送到清洗器段308以通過一濕法鼓式分離器324而處理。最好該濕法鼓式分離器含有一標準強度的磁體。磁性濃縮液326送到磁性濃縮液的過重介質(zhì)儲槽如泵，從那里它可以在下一個重介質(zhì)分離器中再循環(huán)使用。如前面所述，存在于清洗器段308的非磁性流出液可以在重介質(zhì)旋流器溢流(煤)或底流(選礦渣)300中用作稀釋水302。不必用于稀釋的多余的流出液332可以與由粗選器段312來的非磁性流出液一起送到清除器段334。在清除器段334中，使用有強磁體，如稀土磁體的一種濕法鼓式分離器338以由潔凈煤或選礦渣342中分離出留下的磁性物340。由清除器段334來的磁性物340可以再循環(huán)到328以用于重介質(zhì)分離。潔凈的煤或選礦渣342可以送到增稠器344。
脫水和附聚在本發(fā)明的另一方案中，在由潔凈煤產(chǎn)品中回收磁鐵后，該煤產(chǎn)品使用常慣方法，如離心或真空過濾進行脫水。在煤燃燒以前，脫水以降低煤的水含量是有利的。在優(yōu)選方案中，在潔凈煤部分脫水前，將紙纖維，優(yōu)選的是新聞紙纖維加到煤和水的漿料中。最好在該部分中煤顆粒粒度是小于約0.085～0.125mm并大于約0.010～0.020mm。加入紙纖維對脫水步驟有幾個改進，特別包括(1)在脫水過程增加水份的降低，(2)改進通過用粘結劑附聚所產(chǎn)生的煤丸強度，或減少粘結劑量而煤丸仍有等強度，(3)改進煤的引燃，(4)增加BTU(英熱量單位)和(5)由于有利使用紙廢料而對環(huán)境有利。
本發(fā)明的另一方案中，潔凈煤產(chǎn)品，特別是較小-顆粒-粒度部分，要用適宜的附聚技術進行附聚。
圖1A和1B描述了本發(fā)明一個方案的工藝流程。原煤料1在第一篩分單元2通過篩，濾網(wǎng)或其它適宜方法進行篩分。過大顆粒4，例如粒度超過0.5mm的那些，送到高比重分離單元5，該單元包括通過簸析、重介質(zhì)或其它適宜方法的密度分離。由高比重分離單元5得的下沉物作為選礦渣6而棄去。浮體7流到進行重介質(zhì)分離的低密度分離單元8。浮體作為潔凈煤產(chǎn)品9除去，如有必要加入超細磁鐵62。由低比重分離單元8得的下沉物形成中級煤10，將它送到粉碎單元11，在那里中級煤被破碎、研磨或者粉碎，并將粉碎的中級煤71與原煤料1合并以再處理。
低比重分離后，通過任何合適方法回收磁鐵并將回收的磁鐵和水12送到增稠器13，這里水14被移去。增稠的磁鐵和一些水15流到重介質(zhì)儲槽16。
由第一篩分單元2出來的篩下物3送到用篩、濾網(wǎng)或其它已知方法篩分顆粒的第二篩分單元。篩下物20，例如負150篩孔(0.0105mm)顆粒，流到指定在超細顆粒粒度，例如，在15微米(0.015mm)上分級的分級旋流回路21。礦泥與溢流22一起排出并作為選礦渣棄去。工藝水23加到逆流運行的分級旋流器回路21。底流24送到增稠器13，底流和由低密度分離單元8來的磁鐵一起增稠。增稠漿料15流到重介質(zhì)儲槽16，如有必要在這里可加入超細磁鐵61。由重儲槽16來的漿料17流到重介質(zhì)旋流器25以用于重介質(zhì)分離。含有潔凈煤的溢流26流到磁分離單元58，在按粗選器-清洗器-清除器安置的濕法鼓式磁分離器中移去磁鐵，在清除器分離器中引入稀土磁體以加強磁鐵回收。潔凈煤64流到脫水單元56，在用離心機脫水以前，在煤中加入紙纖維66。脫水煤67流到附聚單元68，如有必要，藉助于粘結劑69將煤?；崈裘和?0作為最終產(chǎn)品排出。含有選礦渣的由重介質(zhì)旋流器25來的底流27流到磁分離單元28，其運行上述用于溢流的磁分離單元58相同。無磁鐵選礦渣29從磁分離單元28中排出以待棄去。
由磁分離單元28和58來的濃縮磁鐵30和59合并為60而流入過重介質(zhì)儲槽46。由過重介質(zhì)儲槽得的過重介質(zhì)47流到重介質(zhì)儲槽31。過重介質(zhì)63如有必要也送到低比重分離單元8和重介質(zhì)儲槽16。
由第二篩分單元18來的篩上料19，例如0.5mm×150篩孔(0.105mm)顆粒，流到重介質(zhì)儲槽31，在儲槽31中加入工藝水72和過重介質(zhì)47以形成合適的漿料密度。在重介質(zhì)儲槽31中所用的磁鐵是超細顆粒粒度，超過60%的顆粒的粒度是在10微米和2微米之間。
由重介質(zhì)儲槽31來的漿料32流到重介質(zhì)旋流器33以進行重介質(zhì)分離。溢流34首先在篩上排水36，而過大粒度的潔凈煤37用加入的工藝水40在篩上沖洗39。由沖洗段39出來的是潔凈的煤產(chǎn)品41。
然后將含有磁鐵顆粒的沖洗水42在含有一個或多個濕法鼓式磁分離器的磁分離單元43中進行處理，而由水中分出磁鐵。
由重介質(zhì)旋流器33來的底流35中的磁鐵以才描述的由溢流34回收磁鐵類似法回收。磁鐵和水在49排水，排出液55與由溢流38的排出液合并，然后送到重介質(zhì)儲槽31。過大粒度選礦渣50用工藝水52沖洗51。過大粒度選礦渣53從沖洗回路中排出以待棄去。含磁鐵54的沖洗水流到含有一個或多個濕法鼓式磁分離器的磁分離單元56。從磁分離單元排出的水58和45，仍含有少量磁鐵，合并為48而流到增稠器13，由增稠器出來的磁鐵按上所述在流程中繼續(xù)流動而最后進行回收。
實施例1磁鐵生產(chǎn)磁鐵是在窯反應器中在二個不同溫度下還原赤鐵而產(chǎn)生的。赤鐵料預先按熱水解反應通過噴灑焙燒氯化鐵而產(chǎn)生的。將赤鐵送入窯的一端而從窯的相反端獲取磁鐵產(chǎn)品。當赤鐵移經(jīng)窯時加熱赤鐵并在接近排出端溫度達到最大。在窯中注入氫氣或天然氣以保證整個窯中的還原環(huán)境。通過壓碎將磁鐵破碎為天然谷粒粒度并如有必要進行研磨洗滌。然后測量顆粒粒度。
磁鐵首先是在約750℃的反應器中的最高溫度下生產(chǎn)。其次，磁鐵在約1000℃的反應器中的最高溫度下生產(chǎn)。表1列出了二種磁鐵產(chǎn)品的粒度分析比較。在約750℃溫度下產(chǎn)生的磁鐵標為M1，而在約1000℃溫度下產(chǎn)生的磁鐵標為M2。
很奇怪，M2含有窄得多的顆粒粒度分布，約80%(重量)的磁鐵顆粒的粒度在約2微米～約10微米。M1有寬得多的顆粒粒度分布，而且僅約50%的磁鐵顆粒粒度在2和10微米之間。雖然對這種粒度分布差別的確切理由尚未完全了解，而且也不希望受任何理論的限制，認為在1000℃反應中磁鐵的限制重結晶足以使顆粒粒度分布變窄，但重結晶沒有進行到這樣一個程度以產(chǎn)生過度的顆粒生長。
如實施例4中所示，在M2磁鐵中相對沒有大于10微米的顆粒和小于2微米的顆粒，是有利于重介質(zhì)旋流器分離。M2磁鐵的窄粒度分布也有利于在重介質(zhì)分離后，加強通過磁分離的磁鐵回收。圖6表示磁鐵對不同磁場強度反應的曲線圖。曲線表明，在DavidTube分離器中回收的磁鐵量是用電流通過電磁體線圈所表示的磁性強度的函數(shù)。M2磁鐵對較低強度的磁場有較大的反應，因而在重介質(zhì)分離后在磁分離器中易于回收。
表1磁鐵顆粒粒度的分布粒度重量%小于M1M244.0微米99.9%98.031.198.997.222.093.795.215.686.292.111.075.491.47.7867.585.95.5059.870.03.8951.641.12.7538.219.81.9421.88.21.3811.53.20.973.70.5實施例2分級旋流器的性能將負150篩孔(0.105mm)的SewickleySeam煤的樣品在有不同入口面積的旋流器中分級。試驗是在10″直徑的旋流器中進行。入口壓力是不同的以保持對每個試驗有幾乎相等的進料速度。進料速度對特定的旋流器設計是在工業(yè)設計標準的正常范圍內(nèi)。這樣在顆粒分離上增加加速的效果可以作為速度函數(shù)來測定，而對特定旋流器增加的體積流率沒有超過工業(yè)設計標準。
所測試的入口面積是3.1平方吋、0.96平方吋和0.48平方吋，相應的速度各為約16呎/秒、56呎/秒和104呎/秒。表2表明了顆粒的粒度，在這粒度時，對每個測試，這種粒度的顆粒的50%流到溢流，50%流到底流。這些測試結果表明，在恒定體積進料速度時，當進料速度增加，則分級在更小的粒度上產(chǎn)生。
表2分級旋流器的性能旋流器直徑入口面積入口速度分級粒度(50%分界點)10"3.10"16呎/秒31.8微米10"0.96"56呎/秒11.3微米10"0.48"104呎/秒5.5微米實施例3重介質(zhì)旋流器的性能進行了三個試驗以測定不同入口面積和因而不同的入口速度，在幾乎恒定的體積流率下對重介質(zhì)旋流器分離的影響。在150篩孔(0.105mm)×15微米(0.015mm)篩分的SewickleySeam煤在10″直徑旋流器中分離。為保持入口料液流率幾乎相等，改變?nèi)肟趬毫?，對特定旋流器來說入口料液速度是在工業(yè)設計標準之內(nèi)，因此，對全部試驗，加速對分離的影響可以作為入口速度的函數(shù)來測定。測試的入口面積是3.1平方吋、0.96平方吋和0.48平方吋，其相應的速度各為20.6呎/秒、66.6呎/秒和133.2呎/秒。對全部試驗含有表1所示的M2磁鐵的重介質(zhì)。
圖7和圖8綜合了試驗的結果。圖7表明潔凈的煤產(chǎn)品的產(chǎn)額隨著增加進入旋流器的入口速度而明顯增加。圖7也表明，速度愈高，在潔凈煤產(chǎn)品中回收煤料中熱容量的百分率也愈大。圖8表明在全部試驗中，潔凈煤產(chǎn)品是高質(zhì)量的。這樣，當保持體積進料速率恒定則增加入口速度導致大大增加潔凈煤的產(chǎn)額而不損害潔凈煤產(chǎn)品的質(zhì)量。
在28篩孔(0.596mm)×150篩孔(0.105mm)的煤料上進行了另一個試驗，其入口面積為0.48平方吋和入口速度為133.2呎/秒。圖9表明了試驗的分配曲線以及0.032的可能誤差。在體積進料速率在工業(yè)設計標準時對旋流器的高入口速度導致由細煤料中良好分離煤和非煤物料。
實施例4磁鐵類型對重介質(zhì)分離的影響使用二種不同類型磁鐵，M1和M2進行了二個試驗以測定其分離性能。M1和M2磁鐵的顆粒粒度分布示于表1。使用在150篩孔(0.105mm)×15微米(0.015mm)上篩分的SewickleySeam煤進行兩試驗。兩個試驗用幾乎相等的進料速率在10″旋流器中進行。圖10和11綜述了試驗的結果并表明，用M2磁鐵改進分離效率。圖10表明的結果是M2磁鐵改進潔凈煤產(chǎn)品的產(chǎn)額和BTU回收。圖11表明，很驚奇，使用M2磁鐵改進潔凈煤產(chǎn)品的質(zhì)量，降低灰份和硫含量并且增加潔凈煤產(chǎn)品的BTU含量。M2磁鐵，即使比M1有更大的平均顆粒粒度，也表明改進分離效率。這樣，磁鐵顆粒的粒度分布而不只是顆粒粒度既影響煤分離效率也影響回收效率。
雖然通過說明和實施例已描述了優(yōu)選的方案，本領域技術人員知道，僅根據(jù)所附權利要求限定的，本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進行本發(fā)明的許多改變和修正。
權利要求
1.一種選煤方法，包括a.把料煤按顆粒粒度分成兩部分；b.把來自步驟a的兩部分中的第一部分(即含較大-粒度部分)，按密度分成三份子部分，其中密度最小的子部分主要含煤，密度最大的子部分主要含非煤物料，密度居中的子部分含煤和非煤物料；c.粉碎所述密度居中子部分；d.把來自步驟a的兩部分中的第二部分，即含較小-粒度的顆粒，按顆粒粒度至少分成三部分；e.把來自步驟d的所述部分中的第一部分，即含最小顆粒的部分，作為選礦渣排出；f.把來自步驟d的剩余部分，在重介質(zhì)分離單元中分別處理，用包括液體和懸浮磁性顆粒的重介質(zhì)，以分離各部分成為干凈煤溢流層和選礦渣底流層；g.把來自步驟d的所述部分中的第二部分經(jīng)重介質(zhì)分離得到的溢流層和底流層，分別在濾網(wǎng)或篩上排放然后用水沖洗，接著用磁分離法從該沖洗水中分出磁性顆粒，來分別回收這些磁性顆粒，該第二部分含有在步驟f處理的較大-粒度顆粒；和h.把來自步驟d的所述部分中的第三部分經(jīng)重介質(zhì)分離得到的溢流和底流中的磁性顆粒，分別用磁分離法來回收，該第三部分含有在步驟f處理的較小-粒度顆粒。
2.權利要求1的方法，其中經(jīng)步驟c粉碎的密度居中的予部分與步驟a的第二部分一起進一步處理，該第二部分含比步驟a第一部分更小-粒度的顆粒。
3.權利要求1的方法，其中步驟b的密度最小的子部分包括至少約85%(重量)的煤。
4.權利要求1的方法，其中步驟b的密度最小的子部分包括至少約90%(重量)的煤。
5.權利要求1的方法，其中步驟b的密度最小的子部分包括至少約95%(重量)的煤。
6.權利要求1的方法，其中在步驟g未回收的磁性顆粒的量，低于每噸要按步驟g進行回收的磁性顆粒的物料中4磅。
7.權利要求1的方法，其中在步驟g未回收的磁性顆粒的量，低于每噸要按步驟g進行回收的磁性顆粒的物料中10磅。
8.權利要求1的方法，其中步驟g和h回收的磁性顆?？偭?，至少約99%(重量)。
9.權利要求1的方法，其中至少約75%(重量)的無機硫，從所述煤進料中分離出去。
10.權利要求1的方法，其中至少約85%(重量)的無機硫，從所述該煤進料中分離出去。
11.權利要求1的方法，其中所得干凈煤產(chǎn)品含至少約65%的所述煤進料的總熱值。
12.權利要求1的方法，其中所得干凈煤產(chǎn)品含至少約80%的所述煤進料的總熱值。
13.權利要求1的方法，其中步驟g和h的磁分離，基本上由在濕法鼓式磁分離器中的分離組成。
14.權利要求1的方法，其中進料煤在步驟a分成所述兩部分，其中所述第一部分所含的顆粒，至少90%大于0.5mm粒度，而所述第二部分包含的顆粒，至少90%小于0.5mm粒度。
15.權利要求1的方法，其中進料煤在步驟a分成兩部分，所述第一部分所含顆粒大于約0.25mm～1mm的粒度，所述第二部分含的顆粒小于約0.25mm～1mm的粒度。
16.權利要求1的方法，其中來自步驟a的第二部分，按顆粒粒度分成兩個子部分，該兩個子部分中的第一子部分含有較大-粒度的顆粒，并按照用步驟b至步驟h處理來自步驟a的所述第一部分的相同方式來處理，所述兩個子部分的第二子部分，按照用步驟b至步驟h處理來自步驟a的第二部分的相同方式來處理。
17.權利要求1的方法，其中來自步驟a的所述第二部分，按顆粒粒度分成兩個子部分，該兩個子部分的第一子部分含有顆粒大于約0.4mm～0.6mm，所述子部分的第二子部分含有顆粒小于約0.4mm～0.6mm。
18.權利要求1的方法，其中來自步驟d的所述部分的第二部分含有較大-粒度的顆粒，按照與處理來自步驟a的第一部分的相同方式處理，該第一部分用步驟b至步驟h進行處理。
19.權利要求1的方法，其中來自步驟b的密度最小的子部分包括來自密度分離的溢流層，其中該分離密度是在待處理煤的比重的約0.1比重單位內(nèi)的比重時產(chǎn)生。
20.權利要求1的方法，其中來自步驟b的密度最小的子部分包括來自密度分離的溢流，其中分離密度是在比重約為1.2～1.4時產(chǎn)生。
21.權利要求1的方法，其中來自步驟b的密度最大的子部分包括來自密度分離的底流，其中該分離密度在比重超過待處理煤的比重至少約0.5比重單位時發(fā)生。
22.權利要求1的方法，其中來自步驟b的所述密度最大的子部分包括來自密度分離的底流，其中分離密度在比重約1.8～約2.1間發(fā)生。
23.權利要求1的方法，其中來自步驟b的密度最大的子部分包括來自密度分離的底流，其中該分離密度在比重超過待處理煤的比重至少約0.35比重單位時發(fā)生。
24.權利要求1的方法，其中進料煤包括無煙煤，而且來自步驟b的密度最大的子部分包括來自密度分離的底流，其中該分離密度在比重超過所述無煙煤比重至少0.3時發(fā)生。
25.權利要求1的方法，其中來自步驟a的第二部分在步驟d按照顆粒粒度分成三份。
26.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第一部分包括來自分級旋流器的溢流，該第一部分在步驟e排出。
27.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第一部分包括來自分級旋流器的溢流，并且所述第一部分進料在顆粒進入旋流器料室的進料口處的平均速度至少約為每秒60呎，該第一部分在步驟e排出。
28.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第一部分包括來自分級旋流器的溢流，并且所述第一部分進料在顆粒進入旋流器進料室的進料口處的平均速度為至少每秒90呎，該第一部分在步驟e排出。
29.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第一部分包括來自分級旋流器的溢流，并且其中進入分級旋流器的進料體積流率要使得要分級顆粒的停留時間，足以達到有效的顆粒分級，該第一部分在步驟e排出。
30.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第一部分包括來自分級旋流器的溢流，并且其中進入分級旋流器的進料體積流率，對特定旋流器構形來說是在工業(yè)設計標準范圍之內(nèi)，該第一部分在步驟e排出。
31.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第一部分包括來自分級旋流器的溢流層，并且包括所述第一部分顆粒的分級，是按照顆粒沉降速度在分級旋流器中分級，該第一部分在步驟e排出。
32.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第一部分主要包括小于約0.01mm～約0.025mm粒度的顆粒，該第一部分在步驟e排出。
33.權利要求1的方法，其中來自含有較小-粒度顆粒的步驟a的第二部分，按顆粒粒度分成三份，該三份中的第一部分的最大顆粒的粒度約為0.4mm～0.6mm，最小顆粒粒度約為0.085mm～0.125mm，所述部分的第二部分的最大顆粒的粒度約為0.085mm～0.125mm，最小顆粒粒度約為0.01mm～0.025mm，所述部分的第三部分的最大顆粒的粒度約為0.01mm～0.025mm。
34.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且其中進料通過旋流器料室的進料口的平均速度為至少每秒30英尺。
35.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且進料通過旋流器料室的進料口處的平均速度為至少每秒60英尺。
36.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離，單元包括重介質(zhì)旋流器，并且進料通過旋流器進料室的進料口處的平均速度為至少每秒90英尺。
37.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且進入該重介質(zhì)旋流器的體積流率要使得要分離的顆粒的停留時間，足以得到有效的顆粒分離。
38.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且進入重介質(zhì)旋流器的體積流率在該具體旋流器構形的工業(yè)設計標準范圍內(nèi)。
39.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒。
40.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且至少約60%(重量)的磁鐵顆粒粒度為約2～10微米。
41.權利要求1的方法，其中步驟f中的該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且至少約75%(重量)的磁鐵顆粒粒度為約2～10微米。
42.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且不大于10%(重量)的磁鐵顆粒的粒度小于約2微米。
43.權利要求1的方法，其中步驟f的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且不大于25%(重量)的磁鐵顆粒的粒度小于約3微米。
44.權利要求1的方法，其中步驟f的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且至少約10%(重量)的顆粒的粒度大于7微米。
45.權利要求1的方法，其中步驟f中的該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，在該還原過程中，赤鐵處于的最高溫度約為900℃～1000℃。
46.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，其中所述還原過程的溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約60%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
47.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，其中所述還原過程的溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約75%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
48.權利要求1的方法，其中步驟f中回收的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒是在反應器中在最高溫度約為900～1000℃下噴霧焙燒氯化鐵水溶液而得到。
49.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒是由噴霧焙燒氯化鐵水溶液而得到，其溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵顆粒的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約60%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
50.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒是由噴霧焙燒氯化鐵水溶液而得到，其溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵顆粒的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少75%(重量)的磁鐵顆粒的尺寸約為2～10微米。
51.權利要求1的方法，其中步驟h中的重介質(zhì)顆粒的回收是在濕法鼓式磁性分離器中用磁性分離法進行，該分離器是按粗選器-清洗器-清除器的回路方式安排，其中該清除器單元含有稀土磁體。
52.權利要求1的方法，其中步驟g中的該磁性分離，是在一個或多個濕法鼓式磁性分離器。
53.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第三部分在步驟h按溢流處理以生產(chǎn)干凈煤產(chǎn)品，用離心分離脫水，并在脫水前向該干凈煤產(chǎn)品中加入紙纖維。
54.權利要求1的方法，其中來自步驟d的第三部分在步驟h按溢流處理以生產(chǎn)干凈煤產(chǎn)品，進行附聚作用，并在附聚前向該干凈煤產(chǎn)品中加入紙纖維。
55.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離單元是重介質(zhì)旋流器，其中重介質(zhì)旋流器能分離一部分煤進料，該部分煤進料包括粒度小于約0.4mm～約0.6mm和大于約0.085mm～約0.125mm的顆粒，其可能誤差小于0.05。
56.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離單元是重介質(zhì)旋流器，其中重介質(zhì)旋流器能分離一部分煤進料，該部分煤進料包括粒度小于約0.4mm～約0.6mm和大于約0.085mm～約0.125mm的顆粒，其可能誤差小于0.035。
57.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離單元是重介質(zhì)旋流器，該重介質(zhì)旋流器能分離一部分煤進料，該部分煤進料包括粒度小于約0.085mm～約0.125mm和大于約0.010mm～約0.025mm的顆粒，其可能誤差小于0.08。
58.權利要求1的方法，其中步驟f中的重介質(zhì)分離單元是重介質(zhì)旋流器，該介質(zhì)旋流器能分離一部分煤進料，該部分煤進料包括粒度小于約0.085mm～約0.125mm和大于約0.010mm～約0.025mm的顆粒，其可能誤差小于0.12。
59.權利要求1的方法，其中步驟h中用磁性分離法去除磁性顆粒后的非磁性流出液，被用于步驟h以稀釋輸入該磁性分離單元的進料。
60.權利要求1的方法，其中步驟g中去除磁性顆粒后的干凈流出液，在進入步驟f處理前加到在步驟d中所述部分的第二部分，該第二部分含有在步驟f處理的較大顆粒。
61.一種選煤方法，包括a.把煤進料按顆粒粒度至少分成三部分;b.把來自步驟a的所述部分的第一部分，即含量最小粒度顆粒的部分作選礦渣排出;c.在重介質(zhì)分離單元中分別處理來自步驟a的其余部分;把每一部分分成干凈煤溢流和選礦渣底流，所用重介質(zhì)包括液體和磁性顆粒;d.從來自步驟a的第二部分經(jīng)重介質(zhì)分離得到的溢流和底流中，分別回收磁性顆粒，該第二部分含有在步驟c處理的較大-粒度-顆粒，該回收方法是在濾網(wǎng)或篩子上排放然后用水沖洗，接著用磁性分離從該沖洗水中取出重介質(zhì)磁性顆粒;e.從來自步驟a的第三部分經(jīng)重介質(zhì)分離得到的溢流和底流中，用磁性分離法分別回收磁性顆粒，該第三部分含有步驟c處理的較小-粒度-顆粒。
62.權利要求61的方法，其中在步驟d中，在濾網(wǎng)或篩子上沖洗之前，在濾網(wǎng)或篩子上排放之后，向來自步驟c的所述部分中的第二部分中加水。
63.權利要求61的方法，其中步驟d中未回收的磁性顆粒的量，低于每噸步驟d要回收磁性顆粒物料的4磅。
64.權利要求61的方法，其中步驟d中未回收的磁性顆粒量，低于每噸步驟d要回收磁性顆粒物料的10磅。
65.權利要求61的方法，其中步驟d和步驟e中回收的磁性顆粒總量至少約99%(重量)。
66.權利要求61的方法，其中至少約75%(重量)的無機硫從該煤進料中分離出去。
67.權利要求61的方法，其中至少約85%(重量)的無機硫從該煤進料中分離出去。
68.權利要求61的方法，其中所得干凈煤產(chǎn)品含至少65%該煤進料的總熱值。
69.權利要求61的方法，其中所得干凈煤產(chǎn)品含至少80%該煤進料的總熱值。
70.權利要求61的方法，其中步驟d和步驟e中的磁性分離，基本上包括在濕法鼓式磁性分離器中的磁性分離。
71.權利要求61的方法，其中來自步驟a中該煤進料按顆粒粒度分成三份。
72.權利要求61的方法，其中來自步驟a的第一部分，即在步驟b排出的部分，包括來自分級旋流器的溢流。
73.權利要求61的方法，其中來自步驟a的第一部分，即在步驟b排出的部分，包括來自分級旋流器的溢流，并且該第一部分進料通過旋流器進料室的進料口處的平均速度，為至少每秒60英尺。
74.權利要求61的方法，其中來自步驟a的第一部分，即在步驟b排出的部分，包括來自分級旋流器的溢流，并且該第一部分進料通過旋流器進料室的進料口處的平均速度為至少每秒90英尺。
75.權利要求61的方法，其中來自步驟a的第一部分，即在步驟b排出的部分，包括來自分級旋流器的溢流，并且進入該分級旋流器的進料體積流率要使得要分級的顆粒有足夠的停留時間，以得到有效的顆粒分級。
76.權利要求61的方法，其中來自步驟a的第一部分，即在步驟b排出的部分，包括來自分級旋流器的溢流，并且進入該分級旋流器的進料體積流率，在具體旋流器構形的工業(yè)設計標準范圍之內(nèi)。
77.權利要求61的方法，其中來自步驟a的該第一部分，即在步驟b排出的部分，包括來自分級旋流器的溢流，并且包括該第一部分的顆粒分級，是按顆粒沉降速度在該分級旋流器中分級。
78.權利要求61的方法，其中來自步驟a的第一部分，即在步驟b排出的部分，主要包括粒度小于約0.01mm～0.025mm的顆粒。
79.權利要求61的方法，其中煤進料按顆粒粒度分成三部分，第一部分包括最大粒度約0.4mm～約0.6mm的顆粒和最小粒度約0.085mm～約0.125mm的顆粒，第二部分包括最大粒度約約0.085mm～約0.125mm的顆粒和最小粒度約0.01mm～約0.025mm的顆粒，第三部分包括最大粒度約0.01mm～約0.025mm的顆粒。
80.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且通過旋流器進料室的進料口處的進料平均速度至少每秒30英尺。
81.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且通過旋流器進料室的進料口處的進料平均速度，至少每秒60英尺。
82.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且通過旋流器進料室的進料口處的該進料平均速度，至少每秒90英尺。
83.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且進入重介質(zhì)旋流器的進料體積流率，要使得要分離顆粒有足夠的停留時間，以得到有效的分離。
84.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)分離單元包括重介質(zhì)旋流器，并且進入該重介質(zhì)旋流器的進料體積流率，在具體旋流器構形的工業(yè)設計標準范圍之內(nèi)。
85.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒。
86.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，而且至少60%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
87.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，而且至少75%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
88.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，而且不大于10%(重量)的磁鐵顆粒的粒度低于約2微米。
89.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，而且不大于25%(重量)的磁鐵顆粒的粒度小于約3微米。
90.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，至少約10%(重量)的該顆粒的粒度大于約7微米。
91.權利要求61的方法，其中步驟c中的該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，在該還原過程中，赤鐵處于的最高溫度約為900℃～1000℃。
92.權利要求61的方法，其中步驟c中的該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵而得到，其中所述還原過程的溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約60%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
93.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，其中該還原過程的溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約75%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
94.權利要求61的方法，其中步驟c中的重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒是在反應器中在最高溫度約為900～1000℃下噴霧焙燒氯化鐵水溶液而得到。
95.權利要求61的方法，其中步驟e中的重介質(zhì)顆粒回收是在濕法鼓式磁性分離器中用磁性分離法進行，該分離器是按粗選器-清洗器-清除器的回路方式安排，其中該清除器單元含有稀土磁體。
96.權利要求61的方法，其中步驟a的煤進料是由已經(jīng)粉碎成最大顆粒粒度約為0.4mm～0.6mm的中吸煤部分組成。
97.權利要求61的方法，其中來自步驟a的該第三部分，即在步驟e中作為溢流進行處理以生產(chǎn)干凈煤產(chǎn)品的部分、用離心分離器分離脫水，并且在該脫水前把紙纖維加入該干凈煤產(chǎn)品。
98.權利要求61的方法，其中來自步驟a的該第三部分，即在步驟e作為溢流進行處理以生產(chǎn)干凈煤產(chǎn)品的部分，進行附聚作用，并在該附聚之前把紙纖維加入該干凈煤產(chǎn)品。
99.用重介質(zhì)分離法分離固體顆粒的方法，其中重介質(zhì)包括水和磁性顆粒，而且至少約60%的該磁性顆粒的粒度約為2～10微米。
100.權利要求99的方法，其中該磁性顆粒包括磁鐵。
101.權利要求99的方法，其中至少約75%(重量)的該磁性顆粒的粒度約為2～10微米。
102.權利要求99的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，不大于約10%(重量)的該磁鐵顆粒的粒度小于約2微米。
103.權利要求99的方法，其中至少約25%(重量)的該磁性顆粒的粒度小于約3微米。
104.權利要求99的方法，其中至少約10%(重量)的該磁性顆粒大于7微米。
105.權利要求99的方法，其中要分離的固體顆粒包括粒度小于約0.4mm～0.6mm的煤進料顆粒。
106.權利要求99的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，在該還原過程中，該赤鐵在反應器中受到的最高溫度約900～1000℃。
107.權利要求99的方法，其中重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，其中該還原過程的溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約60%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
108.權利要求99的方法，其中重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，其中該還原過程的溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約75%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
109.權利要求99的方法，其中重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒是在反應器中在最高溫度約為900～1000℃下噴霧焙燒氯化鐵水溶液而得到。
110.權利要求99的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒是由噴霧焙燒氯化鐵水溶液得到，其溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵顆粒的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約60%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
111.權利要求99的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒是由噴霧焙燒氯化鐵水溶液而得到，其溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵顆粒的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少75%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
112.權利要求99的方法，其中重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，而且該還原在旋轉(zhuǎn)窯反應器中進行，赤鐵從一端進料而磁鐵從相反一端排出，在該反應器排出端引入燃燒器火焰，限制提供給該燃燒器的氧氣，并另外向反應器注入天然氣以維持還原環(huán)境。
113.一種用于固體顆粒重介質(zhì)分離后的重介質(zhì)回收方法，包括a.采用包括水和磁性顆粒的重介質(zhì)，其中至少約60%(重量)的該磁性顆粒的粒度約為2～10微米b.用磁性顆粒回收單元回收該重介質(zhì)，該回收單元包括磁性分離器。
114.權利要求113的方法，其中該磁性顆粒包括磁鐵。
115.權利要求113的方法，其中至少75%(重量)的該磁性顆粒粒度約為2～10微米。
116.權利要求113的方法，其中不超過10%(重量)的該磁性顆粒粒度小于約2微米。
117.權利要求113的方法，其中不超過約25%(重量)的該磁性顆粒粒度小于約3微米。
118.權利要求113的方法，其中不超過約10%(重量)的該磁性顆粒粒度大于約7微米。
119.權利要求113的方法，其中在煤進料的重介質(zhì)分離后回收重介質(zhì)磁顆粒，該顆粒粒度最大約為0.4mm～0.6mm的顆粒。
120.權利要求113的方法，其中步驟a中的該重介質(zhì)用于煤的重介質(zhì)分離，該煤進料在重介質(zhì)分離前按顆粒粒度被分成至少兩部分，從每部分中分別回收磁性顆粒，其中較小-顆粒-粒度的部分在磁性顆?；厥涨埃脧奶幚碓撦^小顆粒-粒度部分的該磁性顆?；厥諉卧械膬艋黧w的流出液稀釋，從處理較大-顆粒-粒度部分的該磁性顆?；厥諉卧膬艋黧w的流出液，在較小-顆粒-粒度部分的重介質(zhì)分離之前，加入該較小-顆粒-粒度部分。
121.權利要求113的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，在該還原過程中，赤鐵處于的最高溫度約為900～1000℃。
122.權利要求113的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，其中該還原過程的溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約60%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
123.權利要求113的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，其中該還原過程的溫度和停留時間是要限制生產(chǎn)的磁鐵的晶體生長，使得產(chǎn)生的至少約75%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
124.權利要求113的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，并且該磁鐵顆粒是在反應器最高溫度約為900～1000℃下噴霧焙燒氯化鐵水溶液得到。
125.權利要求113的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵顆粒，該磁鐵顆粒由還原赤鐵得到，該還原在旋轉(zhuǎn)窯反應器中進行，赤鐵料從一端進入而磁鐵產(chǎn)品從相反一端排出，在該反應器排出端引入燃燒器火焰，限制提供給該燃燒器的氧氣，并另外向反應器注入天然氣以維持還原環(huán)境。
126.一種用還原赤鐵來生產(chǎn)磁鐵的方法，包括a.在還原條件下在反應器中加熱赤鐵;b.在該反應器中把赤鐵置于最高溫度約900～1000℃下。
127.權利要求126的方法，其中在反應中把該赤鐵置于最高溫度約980℃～1000℃下。
128.權利要求126的方法，其中該赤鐵在最高溫度約900～1000℃下用噴霧焙燒氯化鐵水溶液生產(chǎn)。
129.權利要求126的方法，其中該赤鐵用氯化鐵熱水解生產(chǎn)。
130.權利要求126的方法，其中限制供給反應器燃燒器的氧氣，并且另向該反應器注入氫氣或天然氣，以維持還原環(huán)境。
131.權利要求126的方法，其中該還原在隧道式反應器中進行，赤鐵從反應器的一端進料，而磁鐵從另一端排出，該赤鐵在進入端和排出端之間移動時就被加熱，該赤鐵置于的最高溫度約900～1000℃。
132.權利要求126的方法，其中至少約60%(重量)的該磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
133.權利要求126的方法，其中至少約75%(重量)的磁鐵顆粒的粒度約為2～10微米。
134.權利要求126的方法，其中不超過約10%(重量)的磁鐵顆粒的粒度小于約2微米。
135.權利要求126的方法，其中不超過約25%(重量)的磁鐵顆粒的粒度小于3微米。
136.權利要求126的方法，其中至少約10%(重量)的磁鐵顆粒的粒度大于約7微米。
137.按顆粒沉降速度分級固體顆粒的方法，包括a.制備泥漿，該泥漿包括要分級的固體顆粒和水，b.把該泥漿送入分級旋流器，泥漿進入該旋流器進料室的進料口處的料液平均速度為至少約每秒60英尺。
138.權利要求137的方法，其中送入該分級旋流器的進料體積流率要使得固體顆粒在該旋流器中有足夠的停留時間，以得到有效的固體分級。
139.權利要求137的方法，其中送入該分級旋流器的進料體積流率在該具體旋流器構形的工業(yè)設計標準范圍之內(nèi)。
140.權利要求137的方法，其中該要分級的固體顆粒包括煤進料顆粒。
141.權利要求137的方法，其中該要分級的固體顆粒的粒度小于約0.4mm～約0.6mm。
142.權利要求137的方法，其中該要分級的固體顆粒的粒度小于約0.085mm～約0.125mm。
143.權利要求137的方法，其中該固體顆粒主要按顆粒粒度分級。
144.權利要求137的方法，其中該固體顆粒在約15微米(0.015mm)粒度處分級。
145.權利要求137的方法，其中在步驟b，進入該旋流器進料室的該進料平均進口速度至少為約每秒90英尺。
146.在一個或多個重介質(zhì)旋流器中按密度來分離固體顆粒的方法，其中通過旋流器進料室的進料口處的進料平均速度至少約每秒30英尺。
147.權利要求146的方法，其中該要分離的固體顆粒包括煤進料顆粒。
148.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁介質(zhì)。
149.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁鐵。
150.權利要求146的方法，其中通過該旋流器進料室的該進料口處的進料平均速度至少約每秒60英尺。
151.權利要求146的方法，其中通過該旋流器進料室的進料口處的進料平均速度至少約每秒90英尺。
152.權利要求146的方法，其中重介質(zhì)旋流器能分離一部分進料煤，該部分進料煤包括粒度小于約0.4mm～約0.6mm和大于約0.085mm～約0.125mm的顆粒，可能誤差小于0.05。
153.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)旋流器能分離一部分進料煤，該部分進料煤包括粒度小于約0.4mm～約0.6mm和大于約0.085mm～約0.125mm的顆粒，可能誤差小于0.035。
154.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)旋流器能分離一部分進料煤，該部分進料煤包括粒度小于約0.085mm～約0.125mm，大于約0.010mm～約0.025mm的顆粒，可能誤差小于0.08。
155.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)旋流器能分離一部分煤進料，該部分煤進料包括粒度小于約0.085mm～約0.125mm，大于約0.010mm～約0.025mm的顆粒，可能誤差小于0.12。
156.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁性顆粒，至少約60%的該磁性顆粒約為2～10微米。
157.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁性顆粒，至少約75%的該磁性顆粒約為2～10微米。
158.權利要求146的方法，其中重介質(zhì)包括水和磁性顆粒，不超過約10%的該磁性顆粒小于約2微米。
159.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁性顆粒，不超過約25%的該磁性顆粒約小于3微米。
160.權利要求146的方法，其中該重介質(zhì)包括水和磁性顆粒，至少約10%的磁性顆粒大于約7微米。
161.一種選煤的方法，包括a.去除小于約15微米的顆粒;b.進一步精選其余的煤顆粒，以從非煤物料中分離出煤。
162.權利要求161的方法，其中步驟a中顆粒的去除是在分級旋流器中進行。
163.權利要求161的方法，其中步驟b的精選是由重介質(zhì)旋流器進行。
164.權利要求161的方法，其中該要分離的固體顆粒包括粒度小于約0.4mm～0.6mm的煤顆粒。
165.權利要求161的方法，其中通過旋流器進料室的進料口處的煤進料平均速度，至少約為每秒60英尺。
166.權利要求161的方法，其中通過旋流器進料室的進料口處的煤進料平均速度，至少約為每秒90英尺。
167.權利要求161的方法，其中通過旋流器進料室的進料口處的煤進料平均速度，要使得要分級的顆粒有足夠的停留時間，以取得有效的該煤進料顆粒分級。
168.權利要求161的方法，其中進入分級旋流器的進料體積流率，要使得要分級的顆粒有足夠的停留時間，以取得有效的該煤進料顆粒分級。
169.權利要求161的方法，其中步驟a的該顆粒去除，是按顆粒沉降速度在分級旋流器中進行。
170.一種選煤的方法，包括a.把該煤進料按顆粒粒度分成兩部分;b.把來自步驟a的較大-顆粒-粒度部分，按密度分成三個子部分，密度最小的子部分主要包括純煤，密度最大的子部分主要包括非煤物料，密度居中的子部分包括煤和非煤物料的結合物;c.粉碎來自步驟b的該密度居中子部分，并和來自步驟a較小-顆粒-粒度部分一起進一步處理。
171.權利要求170的方法，其中來自步驟b的該密度最小的子部分由密度分離得到，其中分離的密度在該煤的0.1比重單位之內(nèi)。
172.權利要求170的方法，其中來自步驟b的密度最小子部分由密度分離得到，該分離密度約在比重1.2～1.4。
173.權利要求170的方法，其中來自步驟b的密度最大子部分由密度分離得到，該分離密度至少比該煤的比重大0.5比重單位。
174.權利要求170的方法，其中來自步驟b的該密度最大子部分由密度分離得到，該分離密度約在比重1.8～2.1。
175.權利要求170的方法，其中步驟b中的重介質(zhì)分離是在重介質(zhì)旋流器中進行。
176.權利要求170的方法，其中步驟b中的該密度最小子部分包括至少90%(重量)的煤。
177.權利要求170的方法，其中步驟b中的該密度最小子部分包括至少約95%(重量)的煤。
178.權利要求170的方法，其中步驟b中的該密度最小子部分包括至少約85%(重量)的煤。
179.一種按粒度分離煤顆粒的方法，包括a.形成煤進料和水的混合物，b.提供按串聯(lián)安置的多級分級旋流器，c.把來自直接后接的分級旋流器的溢流和來自直接前接的旋流器的底流送入分級放流器，其中來自該串聯(lián)中第一臺分級旋流器的溢流和來自該串聯(lián)最后一臺分級旋流器的底流包括該已分離的產(chǎn)品流。
180.權利要求179的方法，其中要分離的煤包括小于約0.5mm粒度的顆粒。
181.一種煤脫水的方法，包括向該煤加入紙纖維，然后離心分離煤和水。
182.權利要求181的方法，其中該煤包括小于約0.105微米粒度的顆粒。
183.權利要求181的方法，其中該紙纖維包括新聞紙纖維。
184.一種使煤顆粒附聚的方法，包括向該煤加入紙纖維，并且造球、制團或擠壓該煤顆粒和紙纖維制成成團形狀。
185.權利要求184的方法，其中該煤包括小于約0.105微米粒度的顆粒。
186.權利要求184的方法，其中該紙纖維包括新聞紙纖維。
全文摘要
在改進顆粒加速和加強分離效率的特殊設計的重介質(zhì)旋流器中精選細顆粒煤。原始煤進料先篩分以移出細煤顆粒。然后粗顆粒部分被分成干凈煤、中級煤和選礦渣。中級煤被粉碎并和該細部分一起精選。該細部分在逆流旋流器回路中脫礦泥，然后在重介質(zhì)旋流器中被按不同粒度規(guī)格分成多份。該重介質(zhì)含窄粒度分布的超細磁鐵顆粒，窄粒度分布有助于分離和改進磁鐵回收。磁鐵從每一分離的部分中分別回收。
文檔編號B03B5/34GK1093616SQ93104238
公開日1994年10月19日 申請日期1993年4月14日 優(yōu)先權日1993年4月14日
發(fā)明者詹姆斯·凱利·金迪格 申請人:詹尼塞斯研究公司