1.1.1 摩摇静电选

该方法的原理为 微细粒煤在高速气流的夹带下,经输送管路进人摩擦带电器 ,在摩擦带电器中,物料颗粒经历了与摩擦材料和相互间的碰撞 ,从摩擦带电器的喷嘴喷人由两平行极板产生的强电场中 ,由于从摩擦带电器喷嘴喷出的煤颗粒和矿物质颗粒分别带有极性相反的电荷-煤颗粒带正点 ,矿物质带负电 ,因此在强电场的作用下 ,煤和矿物质分别被吸向负极板和正极板(或被各自的集尘器收集 )。

摩擦静电选煤是一种工艺简单、能对微细粒实现分选的干选的方法 。由于其不用水和药剂 ,具有成本低 、不存在脱水问题等优点 。但在现阶段还存在一些问题 ,还没有工业化 。

1.1.2 选择性絮凝技术

选择性絮凝根据可燃体与非可燃体两部分颗粒表面性质的不同进行分选 ,是一种较为理想的极细粒煤泥分选方法 该方法可以脱除煤泥中单体解离的微细粒黄铁矿 ,从而降低煤泥中黄铁矿硫的含量对组合煤样 ,硫分可从5。6%降至0.39% ,并且有较高的产率。另外 ,用选择性絮凝脱硫的同时可以脱灰 ,样品灰分可从12.3%降低到3.0%以下 。因此 ,选择性絮凝是超纯煤制备中一种比较有前途方法。

1.1.3 常规物理方法

浮选柱法 , 中国矿业大学北京校区用溶气式浮选柱处理府谷煤和白萁沟煤 , 经一次浮选得到灰分小于 1 %的超低灰煤。

重介法 , 中国矿业大学用精选型重介旋流器处理太西煤 , 分选出了平均灰分为1.52 %超低灰煤。

利用选煤机多次精选法 , 将煤的粒度细碎至0.074mm以下 ,经过多段物理方法精选可获得超低灰超微细精煤 ,其灰分可降至0.67%~0.78%左右 ,其质量已接近于化学处理的超纯煤 ,这一方法尚需做中试及工业性试验 。

1.2.1 氢氟酸法

氢氟酸法基本原理是用 HF和 H2SiF6 与煤中的灰分进行化学反应, 使煤中的灰分转变为可以溶于HF溶液的金属氟化物或金属氟酸盐, 而SiO2 转化为 SiF4和水, 从煤中除去。氢氟酸法包括: 酸化氟化铵、氢氟酸- 盐酸、盐酸- 氢氟酸- 盐酸等体系。该法能有效的去除大多数矿物杂质 , 能适应各种类型的原煤 , 对粒度没有严格要求 , 有利于简化磨碎工艺 , 降低能耗。但氢氟酸有剧毒 , 腐蚀和污染较严重。

1.2.2 常规酸碱法

常规酸碱法基本原理是在一定的温度和压力下 , 在氢氧化钠的作用下 , 煤中游离的 SiO2 和硅酸盐生成可溶行的硅酸盐被除去 , 高岭土类矿物和某些硅酸盐与碱作用 , 生成不溶于碱但能溶于酸的衍生物 Na2O· Al2O3· 18SiO2· 115H2O , 碳酸盐和多种金属氧化物能溶酸 , 经过酸碱两步处理, 部分黄铁矿硫也能被除去它包括 NaOH-HCl NaOH-H2SO4 , NaOH-HCl -HNO3 等体系 , 最常见的是 NaOH-HCl 法。该法脱灰效率高、适应面宽、精煤回收率高但是工艺 (尤其是后续的化学药剂与副产物回收工艺) 复杂 , 成本较高。

1.2.3 熔融沥滤法

熔融沥滤法 (MCL) 主要原理是 , 将煤在反应炉用处于高温和高浓度状态的熔融的氢氧化钠或氢氧化钠与氢氧化钾沥滤 , 沥滤过程中煤中大部分矿物转为可溶的碱金属盐 , 含硫成分转化为无机硫化物 , 多硫化物以及其它可溶的含硫化合物 , 沥滤后用稀酸及水处理洗涤碱处理过的煤 , 除去可溶性杂质即可。该法脱灰降硫效果好 , 能在使硫分降低 50 %的前提下同时除去有机硫和无机硫。

1.2.4 化学煤

化学煤的原理是利用煤的衍生物 - - - 酚油和碱液作溶剂 , 在 325~345 ℃和 816~1214MPa (CO表压) 条件下 , 溶解并破坏煤中有机质 , 使煤结构中 C - C链断裂 , 大分子变成小分子 , 同时 , 用一氧化碳和水蒸气的变换反应 , 产生活性氢覆盖在煤粒表面上 ,起到加氢的作用。然后将溶解的有机物和不溶的残渣进行分离 , 接着再用甲醇作反溶剂 ,从热的有机物中沉淀出固体化学煤。

该法脱灰效果好 , 适用于各种牌号的煤 , 尤其是可以用褐煤、低阶煤或劣质烟煤为原料制备化学煤 , 这是其它超纯煤技术无法相比的 , 但是工艺流程复杂、药剂成本高。

1.3.1 油团 - 筛分法

油团 - 筛分法也称为 OTP 工艺 , 其主要流程是 , 将煤制成一定浓度的微细粒煤浆 , 加入团聚剂 , 经强烈搅拌 (高速剪切) 后 , 煤粒形成具有一定强度与粒度的聚团 , 矿物质则分散在水中 , 经筛分机脱水、洗涤 , 筛下水澄清复用。将筛上物 (煤粒聚团) 加热蒸发、回收团聚剂 , 得到最终产品。

在国外一般采用沸点为 36 ℃短链烃戊烷作为桥连液。该法用短链烃戊烷作桥连液 , 选择性好 , 不用高温即可回收 , 能有效降低成本 , 能有效地制取超纯煤 , 它的最大地问题是短链烃沸点低、易挥发和着火点低 , 整个过程需密封完成。

1.3.2 油团 - 浮选法

其主要流程是, 将煤制成一定浓度的微细粒煤浆 , 分别加入调整剂和桥连液 , 经高速搅拌后 , 形成疏水聚团 , 然后通过浮选分离煤粒聚团和矿物质。桥连液包括煤油、柴油、燃料油等常规长链烃或多环芳烃等。该法与 OTP工艺相比 , 能大幅度降低用油量 ,机械夹带低 , 产品水分较低 , 可在不需大改动现有流程、设备的条件下 , 用于解决入料粒度过细、分选效果不佳的浮选问题 , 但其油耗太高 , 给其工业化带来一定的障碍。

(1) 物理或物理化学法与化学法相比工艺较简单、成本较低 , 对煤的性质破坏较小 , 此外它也具有良好的脱灰效果 , 但是物理法中的湿法分选 , 由于粒度较细 , 产品脱水难度较大 , 需要进一步研究超细煤的脱水技术。

(2) 化学法虽然具有较好的脱灰效果, 但是工艺条件比较苛刻, 工艺复杂, 大多数有复杂的药剂回收系统, 药剂、操作成本昂贵, 此外一些化学法破坏了煤的性质, 给煤的质量和使用带来很大的影响, 这些给它们的工业化及推广带来一定的限制。需开发温和的化学制备法, 采取措施, 降低成本。

(3) 大多数煤在分选前需要超细粉碎 , 需要开发研究高效的磨矿设备及磨矿技术 , 降低能耗 , 同时要进一步研究煤经超细粉碎以及分选处理后 , 表面物理化学性质的变化。