一种从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法及系统与流程

本发明涉及一种从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法及系统，属于煤矸石综合利用领域。

背景技术：

1、煤矸石主要处理方式是堆放填埋、井下回填、制备建材产品等，其中堆放填埋既占用了耕地，又污染了环境；而井下回填、制备建材产品又无法对煤矸石中所含的资源成分进行回收利用。

2、专利cn115539122a公开了一种煤矸石井下充填系统及方法，将开采的煤矸石在井下直接填充至井下采空区，但这种方法忽略了煤矸石的资源属性，无法对煤矸石进行加工利用，且无法应用于现有已堆积的煤矸石。

3、专利cn115368112a公开了一种烧结煤矸石透水砖及其制备方法，将煤矸石、黏土、膨胀聚苯颗粒、石灰粉等原料经破碎-混合-陈化-压制成型-烧结等工序制备而成，但这种方法只是将煤矸石进行了简单烧结，并未对其的资源成分进行提取分离。

4、专利cn101890395a公开了一种从煤矸石中提取煤炭和硫铁矿的方法，将煤矸石粉碎、磨细至-200目的矿浆，加入浮选药剂后进行浮选，得硫铁矿和煤炭，但是这种方法提取的是煤炭和硫铁矿。

技术实现思路

1、本发明第一方面提供一种从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的工艺方法，工艺流程图如图1所示。

2、所述煤矸石的主要组分包括10～23.5wt％的挥发分、9～13.5wt％的固定碳及微量不可避免的有机杂质，43~79wt%的灰分，煤矸石中的无机成分主要包括40～58wt％的sio2、17～27wt％的al2o3、1.1～2wt％的fe2o3、以及少量的cao、mgo、tio2等，矿相成分主要包括高岭石、石英、黄铁矿、菱铁矿等。处理方法包括以下步骤：步骤s1，将煤矸石破碎后进行预热，以除去煤矸石中的水分；步骤s2，将预热后的煤矸石在550~600℃进行热解，以得到煤焦油；步骤s3，将热解后的煤矸石进行一次干式强磁选处理，将干式强磁选的精矿进行磨矿处理后再次进行二次湿式弱磁选，以得到磁铁矿；步骤s4，将干式强磁选的尾矿进行磨矿处理后进行浮选处理，以得到半焦炭；

3、进一步地，步骤s1中，将煤矸石破碎至粒度3~10mm的颗粒物；

4、进一步地，预热处理的温度为200~250℃，预热时间为30~60min；

5、进一步地，步骤s2中，热解炉采用密闭式热解炉或外通惰性气体作为保护气氛的热解炉，其中保护气体通入速率为40~50ml/min。优选地，采用密闭式热解炉；

6、进一步地，步骤s2中，热解温度为550~600℃，热解过程中的升温制度为0~250℃阶段升温速率为25℃/min，250℃~热解温度阶段为5~15℃/min，热解温度处恒温60~120min，热解完成后随炉冷却至室温；

7、进一步地，步骤s3中，第一次强磁磁选采用干法磁选，磁场强度为1~1.3t，磁选精矿磨矿后粒度为-100目，第二次弱磁磁选采用湿法磁选，磁场强度为0.3~0.5t；

8、进一步地，步骤s4中，强磁选尾矿的磨矿粒度为-200目；

9、进一步地，步骤s4中，浮选包括：煤矸石与水混合后得到固含量在200~400g/l的浆料，再向浆料中加入抑制剂后，搅拌1~2min后加入捕收剂，再搅拌1～2min后加入起泡剂进行浮选；

10、进一步地，抑制剂选自水玻璃、六偏磷酸钠中的一种或多种，以每吨煤矸石粉末的干重计，抑制剂的用量为0.2～0.4kg；

11、进一步地，起泡剂选自仲辛醇、松醇油或四号浮选油中的一种或多种。以每吨煤矸石粉末的干重计，起泡剂的用量为0.2～0.5kg；

12、进一步地，捕收剂选自煤油、正十二烷、或柴油中的一种或多种；以每吨煤矸石粉末的干重计，捕收剂的用量为0.6~1.5kg；

13、进一步地，按“粗-精”的流程浮选8~10分钟，得半焦炭。

14、本发明第二方面提供一种从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的系统，是根据上述工艺实现的，系统布置如图2所示，包括粗碎设备[100]、中碎设备[200]、筛分设备[300]、烘干设备[400]、热解设备[500]、脱水设备[600]、一级磁选设备[700]、磨矿设备[800]、二级磁选设备[900]、磨矿设备[1000]和浮选设备[1100]。其中粗碎设备[100]和中碎设备[200]用于对煤矸石原矿进行破碎，粗碎设备[100]的出料口和中碎设备[200]的进料口连接；筛分设备[300]用于对对经过闭路破碎的矿石进行分级，布置在中碎设备[200]的下游；烘干设备[400]用于对分级后的小块煤矸石进行预热处理，布置在筛分设备[300]的下游；热解设备[500]用于对预热处理后的煤矸石进行热解提取煤焦油，布置在烘干设备[400]的下游；脱水设备[600]用于煤焦油的脱水处理，布置在热解设备[500]的一侧，一级磁选设备[700]用于对热解后的小块煤矸石进行干式强磁选，布置在热解设备[500]的下游，磨矿设备[800]用于将一级磁选设备[700]的精矿磨成矿浆，布置在一级磁选设备[700]的一侧；二级磁选设备[900]用于对磨矿设备[800]的矿浆进行湿式弱磁选，布置在磨矿设备[800]的下游，磨矿设备[1000]用于将一级磁选设备[700]的尾矿磨成矿浆，布置在一级磁选设备[700]的另一侧，浮选设备[1100]用于对磨矿设备[1000]的矿浆进行浮选，布置于磨矿设备[1000]的下游。

15、一种可能的技术方案中，所述粗碎设备[100]为颚式破碎机，中碎设备[200]为锤式破碎机，筛分设备[300]为双层香蕉筛，烘干设备[400]为热风烘干机，热解设备[500]为热解炉，脱水设备[600]为煤焦油脱水离心机，一级磁选设备[700]为干式电磁磁选机，二级磁选设备[900]为湿式电磁浆料磁选机，磨矿设备[800]和磨矿设备[1000]为球磨机，浮选设备[1100]为浮选机。

技术特征：

1.一种从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，所述的步骤s1中，将所述煤矸石破碎至粒度3mm~10mm的颗粒物，闭路破碎为先经过粗碎再进行中碎，中碎产品经过筛分，10mm粒度以上矿石返回再次中碎的两段闭路破碎。

3.如权利要求1所述的从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，所述的步骤s1中，破碎后的煤矸石在热风烘干机中进行预热处理，预热温度为200~250℃，预热时间为30~60min。

4.如权利要求1所述的从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，所述的步骤s2中，预热处理后煤矸石需放入热解炉中进行热解，热解炉采用密闭式热解炉或外通惰性气体作为保护气氛的热解炉，其中保护气体通入速率为40~50ml/min，优选地，采用密闭式热解炉。

5.如权利要求1所述的从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，所述的步骤s2中，预热处理后煤矸石需放入热解炉中进行热解，热解温度为550~600℃，热解过程中的升温制度为0~250℃阶段升温速率为25℃/min，250℃~热解温度阶段为5~15℃/min，热解温度处恒温60~120min，热解完成后随炉冷却至室温。

6.如权利要求1所述的从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，所述的步骤s3中，第一次强磁磁选采用干法磁选，磁场强度为1~1.3t，磁选精矿磨矿后的粒度为-100目，第二次弱磁磁选采用湿法磁选，磁场强度为0.3~0.5t。

7.如权利要求1所述的从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，所述的步骤s4中，强磁选尾矿的磨矿粒度为-200目。

8.如权利要求1所述的从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，所述的步骤s4中，浮选包括：煤矸石与水混合后得到固含量在200~400g/l的浆料，再向浆料中加入抑制剂后，搅拌1~2min后加入捕收剂，再搅拌1～2min后加入起泡剂进行浮选。

9.如权利要求1所述的从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法，其特征在于，所述的步骤s4中，抑制剂选自水玻璃、六偏磷酸钠中的一种或多种，以每吨煤矸石粉末的干重计，抑制剂的用量为0.2～0.4kg；起泡剂选自仲辛醇、松醇油或四号浮选油中的一种或多种，以每吨煤矸石粉末的干重计，起泡剂的用量为0.2～0.5kg；捕收剂选自煤油、正十二烷、或柴油中的一种或多种；以每吨煤矸石粉末的干重计，捕收剂的用量为0.6~1.5kg，浮选按“粗-精”的流程浮选8~10分钟。

10.一种从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的系统，其特征在于包括粗碎设备(100)、中碎设备(200)、筛分设备(300)、烘干设备(400)、热解设备(500)、脱水设备(600)、一级磁选设备(700)、磨矿设备(800)、二级磁选设备(900)、磨矿设备(1000)和浮选设备(1100)，其中粗碎设备(100)和中碎设备(200)用于对煤矸石原矿进行破碎，粗碎设备(100)的出料口和中碎设备(200)的进料口连接；筛分设备(300)用于对对经过闭路破碎的矿石进行分级，布置在中碎设备(200)的下游；烘干设备(400)用于对分级后的小块煤矸石进行预热处理，布置在筛分设备(300)的下游；热解设备(500)用于对预热处理后的煤矸石进行热解提取煤焦油，布置在烘干设备(400)的下游；脱水设备(600)用于煤焦油的脱水处理，布置在热解设备(500)的一侧，一级磁选设备(700)用于对热解后的小块煤矸石进行干式强磁选，布置在热解设备(500)的下游，磨矿设备(800)用于将一级磁选设备(700)的精矿磨成矿浆，布置在一级磁选设备(700)的一侧；二级磁选设备(900)用于对磨矿设备(800)的矿浆进行湿式弱磁选，布置在磨矿设备(800)的下游，磨矿设备(1000)用于将一级磁选设备(700)的尾矿磨成矿浆，布置在一级磁选设备(700)的另一侧，浮选设备(1100)用于对磨矿设备(1000)的矿浆进行浮选，布置于磨矿设备(1000)的下游，一种技术方案中，所述粗碎设备(100)为颚式破碎机，中碎设备(200)为锤式破碎机，筛分设备(300)为双层香蕉筛，烘干设备(400)为热风烘干机，热解设备(500)为热解炉，脱水设备(600)为煤焦油脱水离心机，一级磁选设备(700)为干式电磁磁选机，二级磁选设备(900)为湿式电磁浆料磁选机，磨矿设备(800)和磨矿设备(1000)为球磨机，浮选设备(1100)为浮选机。

技术总结本发明公开了一种从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法及系统，属于煤矸石综合利用领域；旨在提供一种利用热解‑磁选‑浮选联合技术从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿的方法。具体步骤是：步骤S1，将煤矸石破碎后进行预热，以除去煤矸石中的水分；步骤S2，将预热后的煤矸石在550~600℃进行热解，得到煤焦油；步骤S3，将热解后的煤矸石进行一次干式强磁选处理，将干式强磁选的精矿进行磨矿处理后再次进行二次湿式弱磁选，得到磁铁矿；步骤S4，将干式强磁选的尾矿进行磨矿处理后进行浮选处理，得到半焦炭。本发明可从煤矸石中提取煤焦油、半焦炭和磁铁矿，是一种煤矸石综合利用的有效方法及系统。技术研发人员：肖泽志,胡利明,王华,张世超,白战英,成智文,刘栋超,王笑受保护的技术使用者：中衍高新材料（江西）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/5