專利名稱:煤脫水的制作方法
本發(fā)明論及煤末的脫水。
煤末是粒度在0.5至38毫米之間的煤。很多煤礦大量生產(chǎn)這種粒度的煤，它經(jīng)水洗以除去礦物質(zhì)。然后必須從水中回收煤末。這可用離心機(jī)進(jìn)行，但離心工序的產(chǎn)物仍含相當(dāng)數(shù)量的水。因此希望能找到一種使脫水產(chǎn)物中水含量進(jìn)一步減少的方法，但是為實(shí)現(xiàn)除去更多的水所花的費(fèi)用必須比安裝和操作此除水系統(tǒng)的成本低得多。
有人曾經(jīng)提出過用表面活性劑和煤油的各種特定混合物作為煤脫水劑。但我們發(fā)現(xiàn)，使用這些專利品時(shí)，或是所得到的改進(jìn)與花費(fèi)相比并不合算，或是使后來的加工產(chǎn)生問題。
根據(jù)本發(fā)明，降低濕煤末水含量工藝包括以下的連續(xù)步驟(1)在煤末中加入一種水溶性陰離子表面活性劑，其加入量以濕煤末中水重量為基準(zhǔn)計(jì)在25至200ppm的范圍;
(2)將煤離心;
(3)接著在離心工序的排出水中加入適量抑制泡沫的陽離子有機(jī)化合物。
本發(fā)明的工藝可用于粒度在0.5至38毫米的煤，例如粒度為0.5至13毫米的煤。
本發(fā)明工藝中使用的陰離子表面活性劑的濃度，可以經(jīng)濟(jì)合算地降低水含量，而無需使用過量的陽離子有機(jī)物去抑制泡沫。
經(jīng)受本發(fā)明工藝處理之前的煤，其水含量可以在例如9至17%(重量)的范圍。
陰離子表面活性劑可以是二烷基磺基琥珀酸鹽、烷基硫酸鹽、烷芳基磺酸鹽或烷基醚硫酸鹽。
可以使用的二烷基磺基琥珀酸鹽的一個(gè)實(shí)例是其中的烷基含有5到12個(gè)碳原子。一個(gè)具體的例子是二辛基磺基琥珀酸鹽。
烷芳基磺酸鹽可以是芳基為苯或萘基的磺酸鹽，最好是二烷基磺基琥珀酸鹽。其烷基可以含有3至12個(gè)碳原子。
烷基硫酸鹽可以在烷基中含有例如8至15個(gè)碳原子。最好是用烷基中含12個(gè)碳原子的烷基硫酸鹽(月桂基硫酸鹽)烷基醚硫酸鹽最好含有8至15個(gè)碳原子的烷基和1至10個(gè)碳原子的烷氧基、最好是乙氧基。
特別優(yōu)先選用的是烷基磺基琥珀酸鹽與烷基醚硫酸鹽。烷基醚硫酸鹽具有價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
與陰離子表面活性劑締合的陽離子例如可以是鈉或鉀，但通常鈉更為可取，因其價(jià)格便宜。
市售表面活性劑是在溶劑中的各種濃度的溶液。當(dāng)說明書中提到表面活性劑的量時(shí)，應(yīng)該理解為這指的是商品制劑中活性組分的數(shù)量，除非自上下文清楚地表面另有所指。
加到煤末中的陰離子表面活性劑的量是在25至200ppm的范圍(以投料加工的濕煤中的水重量為基準(zhǔn)計(jì)算)。使用量在50至100ppm之間更好。在工業(yè)規(guī)模和選煤廠特別優(yōu)先選用的量是加到脫水工序中煤末里水重的24至70ppm，或煤重的8至24ppm。
陰離子表面活性劑最好是在沒有烴油存在的情況下加入。
陰離子表面活性劑可以以水溶液的形式加入濕煤中，例如采用噴淋法使表面活性劑在整個(gè)濕煤中均勻分布。濕煤末常常是煤末淋洗工序的產(chǎn)物，在該工序中用水在淋洗篩上淋洗煤以除去在密相分離工序中使用的磁鐵礦。
本發(fā)明中使用的陽離子有機(jī)化合物的實(shí)例是季胺鹽，例如含有至少一個(gè)高級烷基鏈(如10至25個(gè)碳原子)的季胺鹽，此烷基鏈或是直接與氮原子相連，或是連接到直接與氮原子相連的芳基(例如苯基)上。該化合物可以只含有一個(gè)季胺基，或是含有兩個(gè)或更多季胺基。也可以使用陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑。
陽離子化合物最好是與水一起攪動時(shí)不起泡的陽離子化合物。使用不起泡的陽離子化合物有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即偶然多加了也不會產(chǎn)生太多的泡沫。使用不起泡的陽離子化合物使得可以用過量的陽離子化合物去抵消加到煤中的陰離子表面活性劑數(shù)量的任何可能的變化，而不致有煤處理廠充滿由陽離子化合物所產(chǎn)生的泡沫的危險(xiǎn)。
陽離子化合物可以按排出水重量的5至200ppm，最好是5至100ppm的量加入。因此陽離子有機(jī)化合物的量可以是在5至35ppm的范圍(以排出水的重量為基準(zhǔn)計(jì))。若按煤的重量計(jì)算，可以使用的量是在0.4至3ppm之間。
現(xiàn)在參照附圖敘述用于本發(fā)明有關(guān)裝置的一個(gè)具體實(shí)施方案。此處圖1是用于煤末的脫水裝置總示意圖，圖2是一裝置的示意圖，該裝置用來將磺基琥珀酸鹽加到欲在圖1的設(shè)備里脫水的煤末中。
將粒度在0.5至13毫米之間的煤末以水漿形式由管線1加到旋流器2中，進(jìn)入常規(guī)的重介質(zhì)分離工序。含有礦物質(zhì)的底部液流由旋流器2的底部排放至管線3。頂部液流含有礦物含量減少了的煤，將它經(jīng)由管線4放出，加到篩5上，由它在6回收大部分磁鐵礦。通過噴啉管7和8用水淋洗煤，在9處進(jìn)一步除去磁鐵礦。然后淋洗過的煤通過篩的末端進(jìn)入離心機(jī)10進(jìn)行脫水。在11自離心機(jī)排出煤。離心機(jī)的排出水通到貯槽12。
上面描敘的裝置適合一般的選煤廠。為了加入表面活性劑而作了改動，即在篩5的末端于淋洗噴淋管7和8之后又安裝了一個(gè)噴淋管14，它由管線15供水。利用一個(gè)可調(diào)流量的柱塞式計(jì)量泵17將表面活性劑由桶16導(dǎo)入管線15。使用肘形噴射混合器18以確保表面活性劑在水中充分分散。該混合器位于閥19與20之間。PG表示壓力表。
還使用了另一套用離心機(jī)的煤分離和脫水工序，但在液流中不加表面活性劑。在第二個(gè)處理煤流中，自離心機(jī)排出的液流送到共用貯槽12。
使用二辛基磺基琥珀酸鹽作為表面活性劑進(jìn)行了一次試驗(yàn)，表面活性劑自裝有活性組分為75%(重量)的液態(tài)表面劑的桶供料。
對比試驗(yàn)A來自單一煤礦的煤在如圖1所述的選煤裝置中進(jìn)行處理。流過此裝置的物料稱為液流A。未加表面活性劑。每隔一定時(shí)間對產(chǎn)物取樣，并在鼓風(fēng)烘箱中于105℃干燥至恒重，測定總含水量。
結(jié)果列于表1中的“對照水分”項(xiàng)。
對比試驗(yàn)B與試驗(yàn)A同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，裝置完全相同，但如圖2所示作了一些改動。流經(jīng)這一裝置的物料稱為液流B。試驗(yàn)前先進(jìn)行測定以確保液流中的產(chǎn)物水分可以相比較。表1的結(jié)果說明情況是這樣。
實(shí)施例1經(jīng)過圖2所示的噴淋設(shè)備，加入含有75%(重量)表面活性劑的商品二烷基磺基琥珀酸鈉。結(jié)果示于表1中的“產(chǎn)物水分”項(xiàng)。
＊以煤為基準(zhǔn)計(jì)，＊＊以加料煤中的液體為基準(zhǔn)計(jì)“試劑用量”的單位是毫升/每噸煤。試劑用量相當(dāng)于表面活性劑和稀釋液體的用量。
“試劑”中二烷基磺基琥珀酸鈉的濃度為75%(重量)。
實(shí)施例2和3
如同例1一樣進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果列于表2中“產(chǎn)物水分”項(xiàng)。
對比試驗(yàn)B和C緊接在例2和3之前和以后，用同一處理液流，不加表面活性劑進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果列于表2中“對比水分”項(xiàng)。
＊以煤為基準(zhǔn)
＊＊以加料煤中的液體為基準(zhǔn)實(shí)施例4和5如同例2一樣進(jìn)行試驗(yàn)，但添加表面活性劑的設(shè)備裝配在另一套選煤設(shè)備上，它名義上與例2所用的設(shè)備相同。結(jié)果列于表3的“產(chǎn)物水分”項(xiàng)。
對比試驗(yàn)D和E不加表面活性劑，進(jìn)行例4和例5的試驗(yàn)。結(jié)果列在表3的“對比水分”項(xiàng)。
以上敘述的試驗(yàn)中，僅在兩股處理煤流中的一個(gè)里加表面活性劑，因此貯槽中的表面活性劑濃度預(yù)期只是若兩股液流都加表面活性劑時(shí)的一半。如果表面活性劑的加入量增加到相當(dāng)于在兩液流中均加表面活性劑時(shí)的水平，則貯槽頂部很快就充滿泡沫，并且?guī)仔r(shí)內(nèi)消不掉。
對比試驗(yàn)F和G進(jìn)行試驗(yàn)以檢驗(yàn)兩種商品消泡劑，即Pluriol PE9200(一種非離子型嵌段聚合物)(對比試驗(yàn)F)和一種乳液形式的商品硅酮消泡劑(對比試驗(yàn)G)。結(jié)果見表4。
試驗(yàn)時(shí)將消泡溶液(含有0.1%重量的商品消泡劑)加到一個(gè)模擬排出液中，該排出液里含44克/升細(xì)粒懸浮固體，殘留的二辛基磺基琥珀酸鈉的濃度為10.5克/米(扣除了固體的吸附)。然后在攪動下向懸浮液鼓氣。停止鼓氣后，記錄泡沫由最高點(diǎn)破裂到可以看到液體表面的時(shí)間，用它表征泡沫的穩(wěn)定性。
對比試驗(yàn)H如同對比試驗(yàn)F和G一樣，用一種無機(jī)鹽(氯化鋁)進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果見表4。
實(shí)施例6～10如同在對比試驗(yàn)F和G中一樣，用二甲基芐基椰子銨氯化物(dimethyl benzyl COCO ammonium chloride)(Arquad B-50)(例6)、三甲基椰子銨氯化物(Arquad C-33-W)(例7)，氯化十二烷基芐基三甲銨(Resistone QD)(例8)，季胺的氯化物(Glokill PQ)(例9)，和一種陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑(Magnofloc 1597)(例10)進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果列在表4。(“Pluriol”、“Arquad”、“Resistone”、“Glokill”和“Magnofloc”是商標(biāo)名)
＊用估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件下泡沫破裂時(shí)間來量度＊＊泡抹破裂時(shí)間小于10秒。
實(shí)施例11～14將煤末預(yù)先篩至0.5至4毫米，取50克與100克水混合兩分鐘，再將商品二辛基磺基琥珀酸鹽與此煤/水混合物在攪拌速度750轉(zhuǎn)/分下混合15秒鐘。
將所得的混合物裝入篩孔為150微米的離心機(jī)中，在700轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心兩分鐘，得到約50毫米厚的濾餅。然后按對比試驗(yàn)A中的方法測定濾過的煤的水分。
結(jié)果示于表5。
對比試驗(yàn)Ⅰ此為不按本發(fā)明的對比試驗(yàn)。如同例11一樣進(jìn)行試驗(yàn)，但煤水混合物中不加表面活性劑。結(jié)果列于表5。
實(shí)施例15～22如同例11～14一樣進(jìn)行試驗(yàn)，但使用不同的商品二辛基磺基琥珀酸鹽表面活性劑。例15～18使用Tensia公司的稱作D8/T5的商品烷基磺基琥珀酸鹽。例19～22使用另一種商品二辛基磺基琥珀酸鹽。
對比試驗(yàn)L和實(shí)施例23～26如同對比試驗(yàn)Ⅰ和實(shí)施例11～14一樣進(jìn)行試驗(yàn)，但使用不同的陰離子表面活性劑，即Cyanamid公司稱為“Aerosol 22N”的胺N(X)(Y)(Z)〔其中X為-(CH2)17CH3;Y為-CO2CH2CH(SO3Na)CO2Na;Z為-CH2(CO2Na)-CH2CO2Na〕該商品的活性組分濃度為35%(重量)。結(jié)果列于表6。
表5＊ ＊＊ 試驗(yàn)Ⅰ和實(shí)施例11～14活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 表面張力 含水百分?jǐn)?shù)ppm 克/噸 毫牛頓/米 (重量)0 0 約65 10.7±0.325 50 40.5 9.0±0.250 100 34.6 8.9±0.2100 200 29.2 8.5±0.2200 400 26.6 8.2±0.2
表5(續(xù))＊ ＊＊ 試驗(yàn)Ⅰ和實(shí)施例15～18活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 表面張力 含水百分?jǐn)?shù)ppm 克/噸 毫牛頓/米 (重量)0 0 約65 10.7±0.325 50 41.6 9.750 100 35.8 8.7100 200 30.2 8.9200 400 27.7 8.1
表5(續(xù))＊ ＊＊ 試驗(yàn)I和實(shí)施例19～22活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 表面張力 含水百分?jǐn)?shù)ppm 克/噸 毫牛頓/米 (重量)0 0 約65 10.7±0.325 50 42.5 9.650 100 35.9 9.1100 200 30.9 9.3200 400 26.7 8.2
表5(續(xù))＊ ＊＊ PTS H2O降低百分?jǐn)?shù)活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) I 和 I 和 I 和ppm 克/噸 11～14 15～18 19～220 0 0 0 025 50 1.7 1.0 1.150 100 1.8 2.0 1.6100 200 2.2 1.8 1.4200 400 2.5 2.6 2.5＊以水為基準(zhǔn)＊＊以固體為基準(zhǔn)對比試驗(yàn)M和實(shí)施例27～30如同對比試驗(yàn)Ⅰ和例11～14一樣進(jìn)行試驗(yàn)，但使用二異丙基萘磺酸鈉作為陰離子表面活性劑，系Cyanamid公司的商品，活性組分含量約75%(重量)。
結(jié)果見表6。
對比試驗(yàn)N和實(shí)施例31～34
如同對比試驗(yàn)Ⅰ和例11～14一樣進(jìn)行試驗(yàn)，但使用BDH公司的十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑。結(jié)果示于表6。
對比試驗(yàn)O和實(shí)施例35～38如同對比試驗(yàn)Ⅰ和例11～14一樣進(jìn)行試驗(yàn)，但使用的表面活性劑為BP洗滌劑公司的商品十二烷基醚硫酸鈉，它是一個(gè)含70%活性物質(zhì)的混合物。結(jié)果列在表7。
對比試驗(yàn)P和實(shí)施例39～42如同對比試驗(yàn)O和例35～38一樣進(jìn)行試驗(yàn)，但十二烷基醚硫酸鈉是BP洗滌公司的商品，其活性組分含量為27%(重量)。結(jié)果列在表7。
表6＊ ＊＊ 試驗(yàn)L和實(shí)施例23～26活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 表面張力 含水百分?jǐn)?shù)ppm 克/噸 毫牛頓/米 (重量)0 0 約66 10.4±0.625 50 54.8 10.1±0.250 100 52.3 9.6±0.2100 200 48.7 8.1±0.2200 400 47.7 8.3±0.2
表6(續(xù))＊ ＊＊ 試驗(yàn)M和實(shí)施例15 27～30活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 表面張力 含水百分?jǐn)?shù)ppm 克/噸 毫牛頓/米 (重量)0 0 約68 10.4±0.625 50 58.6 10.0±0.150 100 55.3 9.7±0.2100 200 53.4 8.6±0.2200 400 48.3 8.3±0.2
表6(續(xù))＊ ＊＊ 試驗(yàn)L和實(shí)施例19～22 31～34活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 表面張力 含水百分?jǐn)?shù)ppm 克/噸 毫牛頓/米 (重量)0 0 約68 10.4±0.625 50 58.6 10.0±0.150 100 55.3 9.7±0.2100 200 53.4 8.6±0.2200 400 48.3 8.3±0.1
表6(續(xù))＊ ＊＊ PTS H2O降低百分?jǐn)?shù)活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) L 和 M 和 N 和ppm 克/噸 23～26 27～30 31～340 0 0 0 025 50 0.3 0.4 ±0.750 100 0.8 0.7 0.5100 200 2.3 1.8 1.6200 400 2.1 2.1 2.2＊以水為基準(zhǔn)＊＊以固體為基準(zhǔn)表7＊ ＊＊ 試驗(yàn)O和實(shí)施例35～38活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 表面張力 含水百分?jǐn)?shù)ppm 克/噸 毫牛頓/米 (重量)0 0 約67 10.1±0.325 50 約44 8.5±1.350 100 約33 7.9±0.3100 200 約33 7.5±0.0200 400 約33 7.5±0.0
表7(續(xù))＊ ＊＊ 試驗(yàn)P和實(shí)施例39～42活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 表面張力 含水百分?jǐn)?shù)ppm 克/噸 毫牛頓/米 (重量)0 0 約67 10.1±0.325 50 約44 8.5±1.350 100 約36 7.9±0.3100 200 約34 7.5±0.0200 400 約29 7.5±0.0
表7(續(xù))＊ ＊＊ PTS H2O降低百分?jǐn)?shù)活性 表面活性劑數(shù)濃度 量(活性組分) 試驗(yàn)O和 試驗(yàn)P和ppm 克/噸 實(shí)施例35～38 實(shí)施例39～420 0 0 025 50 1.6 1.050 100 2.2 2.2100 200 2.6 2.6200 400 2.6 2.6＊以水為基準(zhǔn)＊＊以固體為基準(zhǔn)
權(quán)利要求
1.降低濕煤末中水量的工藝，包括以下連續(xù)步驟(1)在煤末中加入水溶性陰離子表面活性劑，加入量在25至200ppm之間(以濕煤末中的水重量為基準(zhǔn)計(jì))，(2)將煤離心，(3)接著在離心工序的排出水中加入適量的抑制泡沫的陽離子有機(jī)化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，其中陰離子表面活性劑是烷基醚硫酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的工藝，其中表面活性劑是十二烷基醚硫酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，其中表面活性劑是二烷基磺基琥珀酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的工藝，其中磺基琥珀酸鹽是二辛基磺基琥珀酸鈉。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求
的一種工藝，其中陰離子表面活性劑的量在50至100ppm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，其中陰離子活性的量，以煤的重量為基準(zhǔn)計(jì)在8至24ppm之間。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求
的工藝，其中陽離子有機(jī)化合物是一種不起泡的化合物。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求
的工藝，其中陽離子有機(jī)化合物是有至少一個(gè)高級烷基鏈的季胺鹽，此烷基鏈或直接與氮原子相連，或連接在與氮原子直接相連的芳基上。
10.根據(jù)起始任一權(quán)利要求
的工藝，其中陽離子有機(jī)化合物添加劑的量以離心工序排出水重量為基準(zhǔn)劑在5至200之間。
專利摘要
通過加入一定量的陰離子表面活性劑、進(jìn)行離心、并在離心工序排出水中加入適量抑制泡沫的陽離子有機(jī)化合物的方法，降低濕煤末的含水量。
文檔編號B03BGK87104142SQ87104142
公開日1988年12月28日 申請日期1987年6月11日
發(fā)明者斯蒂文·安東尼·弗萊恩, 保爾·羅納德·路透 申請人:英國石油公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan