煤脫水的制作方法

專利名稱:煤脫水的制作方法
本發明論及煤末的脫水。
煤末是粒度在0.5至38毫米之間的煤。很多煤礦大量生產這種粒度的煤，它經水洗以除去礦物質。然后必須從水中回收煤末。這可用離心機進行，但離心工序的產物仍含相當數量的水。因此希望能找到一種使脫水產物中水含量進一步減少的方法，但是為實現除去更多的水所花的費用必須比安裝和操作此除水系統的成本低得多。
有人曾經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。但我們發現，使用這些專利品時，或是所得到的改進與花費相比并不合算，或是使后來的加工產生問題。
根據本發明，降低濕煤末水含量工藝包括以下的連續步驟(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計在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化合物。
本發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。
本發明工藝中使用的陰離子表面活性劑的濃度，可以經濟合算地降低水含量，而無需使用過量的陽離子有機物去抑制泡沫。
經受本發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實例是其中的烷基含有5到12個碳原子。一個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個碳原子。
烷基硫酸鹽可以在烷基中含有例如8至15個碳原子。最好是用烷基中含12個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個碳原子的烷基和1至10個碳原子的烷氧基、最好是乙氧基。
特別優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格低廉的優點。
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，因其價格便宜。
市售表面活性劑是在溶劑中的各種濃度的溶液。當說明書中提到表面活性劑的量時，應該理解為這指的是商品制劑中活性組分的數量，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計算)。使用量在50至100ppm之間更好。在工業規模和選煤廠特別優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濕煤中均勻分布。濕煤末常常是煤末淋洗工序的產物，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。
本發明中使用的陽離子有機化合物的實例是季胺鹽，例如含有至少一個高級烷基鏈(如10至25個碳原子)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季胺基，或是含有兩個或更多季胺基。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點，即偶然多加了也不會產生太多的泡沫。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生的泡沫的危險。
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計)。若按煤的重量計算，可以使用的量是在0.4至3ppm之間。
現在參照附圖敘述用于本發明有關裝置的一個具體實施方案。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，進入常規的重介質分離工序。含有礦物質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處進一步除去磁鐵礦。然后淋洗過的煤通過篩的末端進入離心機10進行脫水。在11自離心機排出煤。離心機的排出水通到貯槽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之后又安裝了一個噴淋管14，它由管線15供水。利用一個可調流量的柱塞式計量泵17將表面活性劑由桶16導入管線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。在第二個處理煤流中，自離心機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行了一次試驗，表面活性劑自裝有活性組分為75%(重量)的液態表面劑的桶供料。
對比試驗A來自單一煤礦的煤在如圖1所述的選煤裝置中進行處理。流過此裝置的物料稱為液流A。未加表面活性劑。每隔一定時間對產物取樣，并在鼓風烘箱中于105℃干燥至恒重，測定總含水量。
結果列于表1中的“對照水分”項。
對比試驗B與試驗A同時進行試驗，裝置完全相同，但如圖2所示作了一些改動。流經這一裝置的物料稱為液流B。試驗前先進行測定以確保液流中的產物水分可以相比較。表1的結果說明情況是這樣。
實施例1經過圖2所示的噴淋設備，加入含有75%(重量)表面活性劑的商品二烷基磺基琥珀酸鈉。結果示于表1中的“產物水分”項。
＊以煤為基準計，＊＊以加料煤中的液體為基準計“試劑用量”的單位是毫升/每噸煤。試劑用量相當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)。
實施例2和3
如同例1一樣進行試驗，結果列于表2中“產物水分”項。
對比試驗B和C緊接在例2和3之前和以后，用同一處理液流，不加表面活性劑進行試驗。結果列于表2中“對比水分”項。
＊以煤為基準
＊＊以加料煤中的液體為基準實施例4和5如同例2一樣進行試驗，但添加表面活性劑的設備裝配在另一套選煤設備上，它名義上與例2所用的設備相同。結果列于表3的“產物水分”項。
對比試驗D和E不加表面活性劑，進行例4和例5的試驗。結果列在表3的“對比水分”項。
以上敘述的試驗中，僅在兩股處理煤流中的一個里加表面活性劑，因此貯槽中的表面活性劑濃度預期只是若兩股液流都加表面活性劑時的一半。如果表面活性劑的加入量增加到相當于在兩液流中均加表面活性劑時的水平，則貯槽頂部很快就充滿泡沫，并且幾小時內消不掉。
對比試驗F和G進行試驗以檢驗兩種商品消泡劑，即PluriolPE9200(一種非離子型嵌段聚合物)(對比試驗F)和一種乳液形式的商品硅酮消泡劑(對比試驗G)。結果見表4。
試驗時將消泡溶液(含有0.1%重量的商品消泡劑)加到一個模擬排出液中，該排出液里含44克/升細粒懸浮固體，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，記錄泡沫由最高點破裂到可以看到液體表面的時間，用它表征泡沫的穩定性。
對比試驗H如同對比試驗F和G一樣，用一種無機鹽(氯化鋁)進行試驗。結果見表4。
實施例6～10如同在對比試驗F和G中一樣，用二甲基芐基椰子銨氯化物(dimethylbenzylCOCOammoniumchloride)(ArquadB-50)(例6)、三甲基椰子銨氯化物(ArquadC-33-W)(例7)，氯化十二烷基芐基三甲銨(ResistoneQD)(例8)，季胺的氯化物(GlokillPQ)(例9)，和一種陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑(Magnofloc1597)(例10)進行試驗。結果列在表4。(“Pluriol”、“Arquad”、“Resistone”、“Glokill”和“Magnofloc”是商標名)
＊用估計標準條件下泡沫破裂時間來量度＊＊泡抹破裂時間小于10秒。
實施例11～14將煤末預先篩至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/分下混合15秒鐘。
將所得的混合物裝入篩孔為150微米的離心機中，在700轉/分的轉速下離心兩分鐘，得到約50毫米厚的濾餅。然后按對比試驗A中的方法測定濾過的煤的水分。
結果示于表5。
對比試驗Ⅰ此為不按本發明的對比試驗。如同例11一樣進行試驗，但煤水混合物中不加表面活性劑。結果列于表5。
實施例15～22如同例11～14一樣進行試驗，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L和實施例23～26如同對比試驗Ⅰ和實施例11～14一樣進行試驗，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)。結果列于表6。
表5＊＊＊試驗Ⅰ和實施例11～14活性表面活性劑數濃度量(活性組分)表面張力含水百分數ppm克/噸毫牛頓/米(重量)00約6510.7±0.3255040.59.0±0.25010034.68.9±0.210020029.28.5±0.220040026.68.2±0.2
表5(續)＊＊＊試驗Ⅰ和實施例15～18活性表面活性劑數濃度量(活性組分)表面張力含水百分數ppm克/噸毫牛頓/米(重量)00約6510.7±0.3255041.69.75010035.88.710020030.28.920040027.78.1
表5(續)＊＊＊試驗I和實施例19～22活性表面活性劑數濃度量(活性組分)表面張力含水百分數ppm克/噸毫牛頓/米(重量)00約6510.7±0.3255042.59.65010035.99.110020030.99.320040026.78.2
表5(續)＊ ＊＊ PTS H2O降低百分數活性表面活性劑數濃度量(活性組分)I和I和I和ppm克/噸11～1415～1819～220000025501.71.01.1501001.82.01.61002002.21.81.42004002.52.62.5＊以水為基準＊＊以固體為基準對比試驗M和實施例27～30如同對比試驗Ⅰ和例11～14一樣進行試驗，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)。
結果見表6。
對比試驗N和實施例31～34
如同對比試驗Ⅰ和例11～14一樣進行試驗，但使用BDH公司的十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑。結果示于表6。
對比試驗O和實施例35～38如同對比試驗Ⅰ和例11～14一樣進行試驗，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，它是一個含70%活性物質的混合物。結果列在表7。
對比試驗P和實施例39～42如同對比試驗O和例35～38一樣進行試驗，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)。結果列在表7。
表6＊＊＊試驗L和實施例23～26活性表面活性劑數濃度量(活性組分)表面張力含水百分數ppm克/噸毫牛頓/米(重量)00約6610.4±0.6255054.810.1±0.25010052.39.6±0.210020048.78.1±0.220040047.78.3±0.2
表6(續)＊＊＊試驗M和實施例1527～30活性表面活性劑數濃度量(活性組分)表面張力含水百分數ppm克/噸毫牛頓/米(重量)00約6810.4±0.6255058.610.0±0.15010055.39.7±0.210020053.48.6±0.220040048.38.3±0.2
表6(續)＊＊＊試驗L和實施例19～2231～34活性表面活性劑數濃度量(活性組分)表面張力含水百分數ppm克/噸毫牛頓/米(重量)00約6810.4±0.6255058.610.0±0.15010055.39.7±0.210020053.48.6±0.220040048.38.3±0.1
表6(續)＊ ＊＊ PTS H2O降低百分數活性表面活性劑數濃度量(活性組分)L和M和N和ppm克/噸23～2627～3031～340000025500.30.4±0.7501000.80.70.51002002.31.81.62004002.12.12.2＊以水為基準＊＊以固體為基準表7＊＊＊試驗O和實施例35～38活性表面活性劑數濃度量(活性組分)表面張力含水百分數ppm克/噸毫牛頓/米(重量)00約6710.1±0.32550約448.5±1.350100約337.9±0.3100200約337.5±0.0200400約337.5±0.0
表7(續)＊＊＊試驗P和實施例39～42活性表面活性劑數濃度量(活性組分)表面張力含水百分數ppm克/噸毫牛頓/米(重量)00約6710.1±0.32550約448.5±1.350100約367.9±0.3100200約347.5±0.0200400約297.5±0.0
表7(續)＊ ＊＊ PTS H2O降低百分數活性表面活性劑數濃度量(活性組分)試驗O和試驗P和ppm克/噸實施例35～38實施例39～42000025501.61.0501002.22.21002002.62.62004002.62.6＊以水為基準＊＊以固體為基準
權利要求
1.降低濕煤末中水量的工藝，包括以下連續步驟(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計)，(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化合物。
2.根據權利要求
1的工藝，其中陰離子表面活性劑是烷基醚硫酸鹽。
3.根據權利要求
2的工藝，其中表面活性劑是十二烷基醚硫酸鹽。
4.根據權利要求
1的工藝，其中表面活性劑是二烷基磺基琥珀酸鹽。
5.根據權利要求
4的工藝，其中磺基琥珀酸鹽是二辛基磺基琥珀酸鈉。
6.根據前述任一權利要求
的一種工藝，其中陰離子表面活性劑的量在50至100ppm之間。
7.根據權利要求
1的工藝，其中陰離子活性的量，以煤的重量為基準計在8至24ppm之間。
8.根據前述任一權利要求
的工藝，其中陽離子有機化合物是一種不起泡的化合物。
9.根據前述任一權利要求
的工藝，其中陽離子有機化合物是有至少一個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.根據起始任一權利要求
的工藝，其中陽離子有機化合物添加劑的量以離心工序排出水重量為基準劑在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