阅读说明：本技术 真重液无煤泥选煤技术及设备 (Coal separation technology and equipment using true heavy liquid without coal slime ) 是由 王雪松 王诗扬 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种真重液无煤泥选煤技术及设备,涉及重介质选煤技术领域。包括充介：将介质注入到设有气囊的密闭腔体内,调节腔体内真空度使气囊处于压缩状态,将抽取的空气与介质蒸汽通过冷凝、膜分离、回收；分选：将原煤注入腔体内,原煤在介质中分层,形成精煤、中煤以及矸石层,用分层装置将各层产品分类存放,此时气囊充盈；脱介：将液态介质过滤、回收,调节真空度,使残留介质蒸发,并向腔体内充入大气或热风,通过冷凝和膜分离进行回收；排料：将得到的产品通过排料设备分类收取,解决了现有干法选煤技术分选精度差,湿法选煤工艺复杂、洗选成本高、产品水分高及其产生的煤泥对环境的污染以及不能满足下游产业的使用需求的问题。(The invention discloses a true heavy liquid coal slime-free coal separation technology and equipment, and relates to the technical field of heavy medium coal separation. Comprises the following steps: injecting a medium into a closed cavity provided with an air bag, adjusting the vacuum degree in the cavity to enable the air bag to be in a compressed state, and condensing, separating and recovering the extracted air and medium steam; sorting: injecting raw coal into the cavity, layering the raw coal in the medium to form a clean coal layer, a middlings layer and a gangue layer, and storing products of each layer in a classified manner by using a layering device, wherein the air bags are full; medium removal: filtering and recovering the liquid medium, adjusting the vacuum degree to evaporate the residual medium, filling atmospheric air or hot air into the cavity, and recovering the residual medium through condensation and membrane separation; discharging: the obtained products are classified and collected by discharging equipment, and the problems of poor separation precision, complex wet coal separation process, high washing cost, high product moisture, environmental pollution caused by generated coal slime and incapability of meeting the use requirements of downstream industries in the conventional dry coal separation technology are solved.)

真重液无煤泥选煤技术及设备

技术领域

本发明涉及重介质选煤技术领域，更具体地说，涉及一种真重液无煤泥选煤技术及设备。

背景技术

中国煤炭资源丰富，除上海以外其它各省区均有分布，但分布极不均衡。在中国北方的大兴安岭-太行山、贺兰山之间的地区，地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部，是中国煤炭资源集中分布的地区，其资源量占全国煤炭资源量的50％左右。

当前选煤工艺中，分干法和湿法选煤方法。目前干选法分选精度差，大多数时候仅起到预排矸作用，有时仅作为进一步分选的前一个环节；主流的湿法选煤工艺有跳汰法、重介浅槽法和重介旋流法，其中跳汰法是利用风、水共同作用使原煤分层，也存在分选精度差的问题；重介法是采用重悬浮液作为介质，就是由磁铁矿粉与水配置成一定密度悬浮状的两相流体，使原煤在介质中分层，由于是模拟重液，存在密度难以控制的问题。所有湿法选煤都存在如下共同缺点：1、工艺复杂，能耗高，设备管道种类繁多，维修量极大，运行成本高。而且采用水洗方法，除了浪费水资源外，还会产生大量的煤泥水，需投入大量的浮选、浓缩、脱水及烘干设备进行处理，同时还对环境造成负面影响。2、精煤和煤泥产品水分较高，而目前无论是精煤脱水设备还是煤泥脱水设备，在技术上都难以有进一步突破；产品较高的水分造成物流成本居高不下。而水分较高的煤泥，一是造成环保问题；二是不能直接满足下游产业如电厂对水分的日益增长的要求，例如，脱水后的煤泥需进一步烘干，粉碎或与精煤掺和使用。

因此如何解决现有干法选煤技术分选精度差，湿法选煤工艺复杂、洗选成本高、产品水分高及其产生的煤泥对环境的污染以及不能满足下游产业的使用需求的技术问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真重液无煤泥选煤技术及设备以解决现有干法选煤技术的分选精度差，湿法选煤技术工艺复杂、洗选成本高、产品水分高及其产生的煤泥对环境的污染以及不能满足下游产业的使用需求的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的真重液无煤泥选煤技术包括步骤：

充介：将液态的介质注入到连接有弹性气囊的密闭腔体内，调节所述密闭腔体内的真空度，使所述弹性气囊处于压缩状态，同时将抽取的空气与所述介质的蒸汽通过冷凝、膜分离、回收；

分选：将含有煤与矸石的原煤放入到所述密闭腔体内，所述原煤在所述介质中分层，形成精煤层、中煤层以及矸石层，通过分层装置将各层产品分类存放，此时所述弹性气囊充盈；

脱介：将液态的所述介质过滤、回收，然后调节所述密闭腔体内的真空度，使残留的所述介质迅速蒸发并被抽走，再向所述密闭腔体内充入大气或者热风，使得分选室内的三产品完全脱介；抽走的蒸汽态介质通过冷凝和膜分离综合方法进行回收所述介质；

排料：将得到的产品通过排料设备分类收取。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述介质为三氟二氯乙烷或者三氟三氯乙烷。

进一步的，所述弹性气囊的个数不限，但总容积不小于一次投入所述原煤的体积或一次性充入的液态介质的体积。

本发明还提供了一种用于实施以上真重液无煤泥选煤技术的设备，包括：

用于存放所述原煤的料仓；

设置在所述料仓下方设有用于分选原煤的分选室，所述分选室从上至下依次包括精煤室、中煤室以及矸石室，所述精煤室与所述料仓之间设有用于向所述分选室提供所述原煤的锁气给料机和用于控制所述分选室与所述料仓通断的球阀；

所述矸石室下方设有用于排出分选后得到的各种产品的所述排料设备，所述排料设备与所述矸石室之间设有用于控制所述所述矸石室与所述排料设备通断的所述球阀；

所述精煤室与所述中煤室之间、所述中煤室与所述矸石室之间均设有用于控制两者通断的闸阀，所述闸阀即为上述的所述分层装置；

所述分选室以及设置在所述分选室上下的两个球阀共同构成上述的所述密闭腔体；

所述精煤室、所述中煤室与所述矸石室的下端壳体上均设有环向布置的通道，所述通道包括充介通道、回收通道以及与外界或者热风管连接且设有第五截止阀的充气通道；

所述充介通道和所述回收通道的一端均连接在用于提供所述介质的介质罐上；

与所述分选室相连接的罐式气囊，所述罐式气囊包括与大气相通的罐体和设置在所述罐体内的所述弹性气囊，所述弹性气囊与所述精煤室上端相导通。

进一步的，所述充介通道上依次设有第一截止阀、充介泵、第一止逆阀以及第二截止阀，所述第一截止阀与所述介质罐相连接；所述回收通道包括第一回收通道和第二回收通道，所述第一回收通道上依次设有第二止逆阀、回收泵、和第三截止阀，所述第二止逆阀与所述介质罐相连接；所述第二回收通道上依次设有过滤器、第四截止阀、真空泵、冷凝器、磁力泵以及第三止逆阀，所述第三止逆阀与所述介质罐相连接。

进一步的，所述冷凝器的一端还设有膜分离器；所述膜分离器设有通道连接在所述第四截止阀与所述真空泵之间；所述膜分离器设有与外界大气相连接的通道。

进一步的，所述排料设备的入料端通过所述球阀与所述矸石室相通，其排料端有多个用于排出不同产品的溜槽，所述入料端与所述排料端之间设有用于控制各个所述溜槽通断的多个电动翻板。

进一步的，所述精煤室、所述中煤室与所述矸石室均为锥桶结构，且都由双层构成，外层为所述分选室外壳，内层为有滤网的过滤层，所述内层与所述外层之间设有空腔且上述各室内的所述空腔相互独立；所述充介通道、所述回收通道以及所述充气通道与所述分选室的接口均设置在所述空腔内。

进一步的，所述中煤室和所述矸石室顶端分别设有用于检测所述中煤层比重的在线密度计。

进一步的，所述精煤室顶端设有用于测量所述精煤室内介质液位的液位计。

本发明提供的技术方案中的真重液无煤泥选煤技术包括步骤：

充介：将液态的介质注入到连接有弹性气囊的密闭腔体内，调节密闭腔体内的真空度，使弹性气囊处于压缩状态，同时将抽取的空气与介质的蒸汽通过冷凝、膜分离、回收；分选：将含有煤与矸石的原煤放入到密闭腔体内，原煤在介质中分层，形成精煤层、中煤层以及矸石层，通过分层装置将各层产品分类存放，此时弹性气囊充盈；脱介：将液态的介质过滤、回收，然后调节密闭腔体内的真空度，使残留的介质迅速蒸发，并向密闭腔体内充入大气或者热风，通过冷凝和膜分离综合方法进行回收介质；排料：将得到的产品通过排料设备将其分类收取。该选煤方法是一种全新的工艺，该方法的脱介过程简单，由于采用的是真重液介质，分选精度比目前采用模拟重液为介质的重介法还要高；因不会产生煤泥，所以就不需要专门的设备去处理煤泥，从而简化了工艺，节约了成本，从而解决了现有干法选煤技术分选精度差，湿法选煤工艺复杂、洗选成本高、产品水分高及其产生的煤泥对环境的污染以及不能满足下游产业的使用需求的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中的选煤设备以及选煤流程的结构示意图；

图2是本发明实施例中的精煤室、中煤室以及矸石室的连接结构示意图；

图3是本发明实施例中的分料设备的结构示意图；

图4是本发明实施例中的通道与设备连接的剖面结构示意图。

图中：1、料仓；2、锁气给料机；3、球阀；4、液位计；5、精煤室；51、外层；52、内层；53、空腔；6、在线密度计；7、中煤室；8、闸阀；9、矸石室；10、排料设备；101、入料端；102、第一电动翻板；103、第二电动翻板；104、溜槽；11、罐式气囊；111、罐体；112、弹性气囊；12、第二回收通道；121、过滤器；122、第四截止阀；123、真空泵；124、冷凝器；125、磁力泵；126、第三止逆阀；127、膜分离器；13、第一回收通道；131、第二止逆阀；132、回收泵；133、第三截止阀；14、充介通道；141、第一截止阀；142、充介泵；143、第一止逆阀；144、第二截止阀；15、充气通道；151、第五截止阀；16、介质罐；17、通道；18、相交点；19、有机蒸汽传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种真重液无煤泥选煤技术及设备，使用此方法选煤不会产生煤泥，所以就不需要专门的设备去处理煤泥，从而简化了工艺，节约了成本，避免了大量含水率高的煤泥对环境的污染和下游厂家的使用的问题，解决了现有干法选煤技术分选精度差，湿法选煤工艺复杂、洗选成本高、产品水分高及其产生的煤泥对环境的污染以及不能满足下游产业的使用需求的技术问题。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

本发明提供的一种真重液无煤泥选煤技术，包括充介阶段：将介质注入密闭腔体内，这里所说的介质为三氟二氯乙烷或者三氟三氯乙烷，春秋冬三季使用三氟二氯乙烷，夏季使用三氟三氯乙烷，这类介质的密度介于煤和矸石中间，化学性质稳定、低沸点、低比热容、易回收，残余物极少，所以不会产生煤泥，当然介质也可以是密度介于煤和矸石之间、沸点低、易挥发、热容小、粘度小的物质；密闭腔体还连接有弹性气囊112，弹性气囊112的个数不限，但是各个弹性气囊112的总容积不小于一次需要投入的原煤的体积和介质体积中的任一者，一来保证密闭腔体内给料时由于占用空间气体多出的体积有处可存，二来保证从分选室中回收液体介质时不产生负压。原煤指的是含有煤与矸石混合物，调节密闭腔体的真空度，以使弹性气囊112处于压缩状态，同时将密闭腔体内的空气与介质蒸汽的混合气体进行冷凝、膜分离、回收。

分选阶段：将原煤投入到密闭腔体内，煤与矸石因为密度不同，所以在介质中会迅速分层，形成精煤层、中煤层以及矸石层，此时弹性气囊112充盈，然后通过分层装置将各层分隔存放。

脱介阶段：将液态介质进行过滤、回收，此时，经分层的各种产品煤的表面还残留着少量介质，调节密闭腔体内的真空度，使残留的介质蒸发并抽走，然后向腔体内充入大气或者热风，进一步加速蒸发，然后将形成的混合气体经冷凝回收，余气通过膜分离进一步将介质回收，废气经处理合格后排放。

排料：将得到的产品通过排料设备10分类收取，这里的产品可以是精煤与矸石或者是精煤、中煤以及矸石，洗选室可以根据需要设置成精煤室5、中煤室7矸石室9组合或者精煤室5和矸石室9组合，从而得到不同产品。

该真重液选煤技术是一种全新的工艺，该方法的脱介过程简单，由于采用的是真重液介质，分选精度比目前采用模拟重液为介质的重介法还要高；因不会产生煤泥，所以就不需要专门的设备去处理煤泥，从而简化了工艺，节约了成本，从而解决了现有干法选煤技术分选精度差，湿法选煤工艺复杂、洗选成本高、产品水分高及其产生的煤泥对环境的污染以及不能满足下游产业的使用需求的技术问题。

本发明还提供了一种实施以上真重液无煤泥选煤技术的设备，请参阅图1-4，本实施例中提供的设备包括：用于存放原煤的料仓1，设置在料仓1下方的分选室，分选室是用来分选原煤的腔体，在这里分选室可以是三个腔室，也可以是两个腔室或者更多腔室，可根据市场对产品种类的需求设置，本实施例中，分选室为三个腔室，从上至下依次为精煤室5、中煤室7以及矸石室9，三者通过闸阀8和法兰连接在一起，分选室与料仓1之间设有用于向分选室内提供原煤的锁气给料机2和设置在锁气给料机2下方的球阀3，锁气给料机2和球阀3均通过法兰与料仓1和精煤室5连接；球阀3的作用是控制料仓1与分选室之间的通断，同时起到一个密闭作用；精煤室5与中煤室7之间、中煤室7与矸石室9之间均设有闸阀8，闸阀8的作用是控制各室之间的通断以及截开各层产品，闸阀8也就是上述的分层装置；矸石室9下方还设有用于排出分选后得到的各种产品的排料设备10，排料设备10与矸石室9之间同样设有球阀3，作用与上述球阀3的作用相同。在本实施例中，所有球阀3采用的都是韧性陶瓷球阀，所有闸阀8采用的都是电动平板闸阀，精煤室5、中煤室7、矸石室9以及各个球阀3共同构成了上述充介阶段的密闭腔体。

料仓1、精煤室5、中煤室7以及矸石室9三者均为锥桶结构，三者依次头尾相连，也就是上一个锥桶结构的小径端与下一个锥桶结构的大径端通过闸阀8相连接，且三者的轴线重合，矸石室9下部的球阀3口径大于中煤室7下部的闸阀8的口径，中煤室7下部闸阀8的口径大于精煤室5下部的闸阀8的口径，以保证实现下料排料时对中煤室7下部闸阀8和矸石室9下部球阀3的保护作用以及出料的顺畅；其中精煤室5的侧壁、中煤室7的侧壁以及矸石室9的侧壁均为双层结构，均包括外层51和内层52，外层51和内层52之间设有空腔53，外层51为机体的密闭层，材质为钢材，内层52为过滤层，过滤层为双层带孔钢板结构或带条缝的钢板结构，钢板上设有防腐层，防止钢板被腐蚀，采用锥形孔或者断面为梯形的条缝，这样不易堵塞，两层钢板之间设有滤网，用来防止原煤进入，空腔53之间设有多个支撑筋，用于支撑该双层结构。精煤室5、中煤室7以及矸石室9的下端壳体上设有环形分布的通道17，也就是设在外层51上的通道17，其出口设置在空腔53内，如图4所示，环形分布是指各个通道17沿各室下端的周向分布，通道17的切口方向也为周向方向，这样设置可以在充介或者充气的时候对过滤网有一个均匀的冲击，起到了清堵的作用；通道17的一端与机体相连接，另一端与充介通道14、回收通道以及与外界或者热风管连接且设有第五截止阀151的充气通道15相连接；在分选室的一侧还设有罐式气囊11，其整体呈球状，当然也可以是其他形状，罐式气囊11包括罐体111和设置在罐体111内的弹性气囊112，弹性气囊112与分选室的上端相导通，在本实施例中，弹性气囊112与精煤室5上端相导通。

另外，还包括用于提供和储存介质的介质罐16，其形状可跟根据不同的使用场所设置，充介通道14和回收通道的一端与分选室相连接，其另一端与介质罐16相连接。

需要说明的是，整个设备是设置在地下或者半地下的，一是为了保证安全，发生介质泄漏事故时不会外泄，易于回收处理；另一方面是保证设备的整体温度恒定，使其工作过程不被影响。

具体的，充介通道14上依次设有第一截止阀141、充介泵142、第一止逆阀143以及第二截止阀144；第一截止阀141与介质罐16相连接，用于密封介质罐16，防止气态介质的外泄，充介泵142是用来向分选室提供介质的动力来源，第一止逆阀143是防止介质倒流的装置，第二截止阀144是防止气态介质从分选室泄露；回收通道分为第一回收通道13和第二回收通道12，第一回收通道13上依次设有第二止逆阀131、回收泵132和第三截止阀133，其中第二止逆阀131与介质罐16相连接；第二回收通道12上依次设有用于过滤煤尘的过滤器121、第四截止阀122、真空泵123、冷凝器124、磁力泵125以及第三止逆阀126，其中第三止逆阀126与介质罐16相连接，冷凝器124的一端还设有膜分离器127，膜分离器127上设有通道连接在第四截止阀122与真空泵123之间，其还设有通道与外界大气相连通。第一回收通道13是用来回收液体介质的，第二回收通道12是用来回收混合气体中介质的，此处的混合气体包括空气以及气态介质，混合气体经过滤器121和真空泵123进入到冷凝器124，在冷凝器124的作用下，沸点相对空气高的介质大部分冷凝成液相，经磁力泵125与第三止逆阀126送回介质罐16，其余含介质较少的气体和空气的混合气体经膜分离器127分离后，纯净的气态介质再经真空泵123送回冷凝器124最后流向介质罐16，较为纯净的空气排入大气。如此，实现对混合气体的分离、回收利用以及达标废气的排放；需要说明的是，充介通道14、充气通道15以及第一回收通道13三者在进入到分选室之前会汇聚成一条通道17，其汇聚点在充介通道14的第二截止阀144与分选室之间、充气通道15的第五截止阀151与分选室之间以及第一回收通道13的第三截止阀133与分选室之间的相交点18，这样三个通道一起进出分选室，在一定程度上可以起到清理可能发生堵塞的作用；上述的截止阀均为电控长关截止阀且作用相同。

进一步优选的实施方式，排料设备10的入料端101通过球阀3与矸石室9相通，其排料端设有多个溜槽104，各个溜槽104用于排出不同产品，在入料端101与排料端之间设有用于控制各个溜槽104通断的多个电动翻板，以使不同的产品由不同溜槽104滑出，电动翻板的个数可根据具体的使用情况设置，在本实施例中，溜槽104设有三个，分别用来流出精煤、中煤以及矸石，电动翻板设置有两个，分别为第一电动翻板102和第二电动翻板103，通过控制电动翻板，来实现对不同产品的分类收取。

具体的实施方式，中煤室7和矸石室9的顶部设有在线密度计6，两个在线密度计6分别设在中煤室7和矸石室9的顶部，主要是监测三种产品分层位置是否刚好在闸阀8的位置；如果中煤室7顶部的在线密度计6测出液体密度超出预设密度允许区间，说明存在精煤室5中混入了中煤或中煤室7中混入精煤的情况，通过信号反馈，系统自动调整液位，使液体密度处于预设密度的允许区间；同样的，矸石室9上部的在线密度计6功能也是一样的。这样通过智能自动控制，就能很好地保证闸阀8能精准地分离精煤丶中煤丶矸石三类产品。分选室内还设有用于检测分选室内的液位高低的液位计4，在这里液位计4设置在精煤室5的上部，用以检测精煤室5内的液位高低。

优选的实施方式，在过滤器121和第四截止阀122之间的管路上设有有机蒸汽传感器19，以保证对三产品脱介是否彻底进行监测，且在膜分离器127的废气端也设有有机蒸汽传感器19，以对排入大气的废气进行监测。

需要说明的是，本实施例只是提供了一套设备，可以认为是一个单机，但是在其他实施例中，可以是多个单机共同组成一个机组，从而实现连续化生产以及介质在各个单机之间的高效循环。

下面结合该真重液无煤泥选煤技术及设备，具体操作过程如下：

首先，将精煤室5与中煤室7、中煤室7与矸石室9之间的平板闸阀开启，精煤室5上部及矸石室9底部韧性陶瓷球阀关闭；开启真空泵123至预定真空度使弹性气囊112处于压缩状态后停泵；打开第一截止阀141和第二截止阀144，将介质罐16中的液体介质通过充介泵142注入到分选室中，并达到预定液位后停泵并关闭第一截止阀141和第二截止阀144；同时将抽取的空气与气态的介质通过冷凝器124与膜分离器127，将介质进行回收，同时将废气经处理后排放。

其次，开启料仓1与精煤室5之间的球阀3，将预设定的一次入洗量的原煤送入到分选室的介质中，精煤、中煤、矸石因比重不同在介质中迅速分层，形成精煤层、中煤层以及矸石层，此时弹性气囊112充盈。

再次，分层结束后，关闭精煤室5上部的球阀3、精煤室5与中煤室7、中煤室7与矸石室9之间的平板闸阀；打开第三截止阀133、回收泵132及第二止逆阀131，将各室内经过滤层过滤的液体介质吸回至介质罐16内后停泵；打开真空泵123及第四截止阀122，使残留在精煤、中煤、矸石颗粒表面的液体介质迅速蒸发并抽走，同时通过充气通道15向各室接通大气或着热风，至介质完全蒸发并被抽走，此时各室内留有纯净的精煤、中煤、矸石三种产品；真空泵123抽走的含有气相介质和空气的混合气体经冷凝器124冷凝，在冷凝器124的作用下，沸点相对空气高的介质大部分冷凝成液相，经磁力泵125与第三止逆阀126送回介质罐16，其余含介质较少的气体和空气的混合气体经膜分离器127分离后，纯净的介质再经真空泵123送回冷凝器124最后流向介质罐16，较为纯净的空气排入大气。

最后，矸石室9下部的韧性陶瓷球阀打开，矸石排入对应的溜槽104中；控制第二电动翻板103转动，打开中煤室7下部的平板闸阀，中煤落入对应溜槽104中；再次控制第二电动翻板103和第一电动翻板102转动，打开精煤室5底部平板闸阀，精煤落入对应溜槽104中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。