細煤顆粒的振動輔助真空脫水制造技術

通過振動輔助真空脫水從煤顆粒中機械地除去水，細煤顆粒被脫水以形成煤顆粒濾餅。濾餅典型地具有以重量計小于35％的水含量，適于擠壓以形成離散的、不粘的小球。振動輔助真空脫水可以從大約1Hz到大約500Hz的范圍內的振動頻率操作。振動頻率可在脫水方法的過程中被調整。在一些實施例中，隨著煤顆粒濾餅的水分含量的減小，振動頻率增加。在脫水過程中對濾餅進行洗滌除去可溶解的污染物。可使用各種振動輔助真空脫水裝置，包括振動輔助旋轉真空脫水桶、振動輔助真空圓盤過濾器和振動輔助真空輸送機系統。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開內容涉及一種用于對細煤顆粒進行脫水以形成濾餅的系統和方法。更具體地，所公開的系統和方法包括細煤顆粒的振動輔助真空脫水。
技術介紹
煤是世界上最重要的能源之一。基于含灰量、水分、煤素質、固定碳和易揮發物具有很多等級的煤。然而和等級無關地，煤的含能量直接與其水分和灰形式的礦物含量相互關聯。煤的灰形式的礦物和水分含量越低，含能量越高，并且煤的價值越高。在美國每年大約生產十億噸的煤。煤典型地被粉碎。在開采和粉碎操作過程中，產生也被稱為煤粉的煤渣粉末。進一步地，在運輸之前煤典型地被洗滌以除去表面灰塵。煤粉被定義為小于1毫米尺寸的煤，并且煤超細粉末被定義為小于500微米尺寸的煤。目前的回收小于1mm尺寸的煤顆粒的工業方法比其他煤處理更昂貴。顆粒越小，處理成本越大。進一步地，目前沒有回收和銷售小于100微米(0.1mm)的顆粒的商業方法。在美國每年有大約200到300百萬噸的煤渣粉末產生并且被擱置。據估計在中國每年超過三十億噸的煤被生產，并且每年超過500百萬噸的相關的煤粉被擱置。盡管煤粉(粉末)與其他開采的產品具有同樣的組成，其卻被認為是廢棄物，這是由于傳統的煤回收方法不被設計為處理小顆粒。廢棄物煤粉由于典型地太濕不能燃燒、太臟不值得干燥并且太細不能運輸而被閑置。整個世界上在數以千計的煤礦上具有數億噸的廢棄物煤粉。據估計，在美國和中國具有超過100億噸，并且在澳大利亞、印度、印尼、俄羅斯、哥倫比亞和其他國家具有附加的數億噸。盡管已知煤粉分離、分類和干燥技術，然而他們對于小于150微米的顆粒來說太過效率低以及太貴以致商業上不可行。還沒開發出一種高效的r/>方法以將煤粉轉換成經濟的商品。進一步地很多的錢被浪費在煤的水分部分和灰形式的礦物部分的運輸和處理上。總之，煤工業已經設計出他們對于小于0.5mm的顆粒作為廢棄物丟棄的方法。這些廢棄物占所有煤生產的20％到30％。即使在一些煤處理中具有研究進展，包括通過煤浮選方法回收煤粉的嘗試，煤工業沒有用于升級和處理小于500微米(0.5mm)(更具體地小于300微米(0.3mm))、小于150微米(0.15mm)、小于100微米(0.1mm)、以及當然小于50微米(0.05mm)的煤粉的有效的方法，這些大量的粉末廢棄物由于目前的煤炭行業慣例而效率低下并且成為環境和處置問題。提供有效的方法以對細煤顆粒機械地脫水到足夠進一步處理的程度將會是本領域顯著的進步。
技術實現思路
本公開內容涉及一種用于對細煤顆粒進行振動輔助真空脫水以形成濾餅的系統和方法。當將從懸浮液、漿體或泡沫中對小于2mm直徑的顆粒脫水的成本作為制造過程的一部分考慮時，期望通過符合工序流程和時間限制的最簡單和最快的手段的組合除去盡可能多的水。三種常用的脫水方法是：重力脫水，例如沉淀；機械脫水，例如過濾；以及熱脫水，例如加熱。對于脫水一種材料的相對的制造方法成本的排序為重力脫水成本＜機械脫水成本＜熱脫水成本。重力脫水可生產出一種大約50wt.％的固體的可泵送漿體。為了對漿體進一步脫水，需要機械的或熱脫水。對于漿體的完全脫水，例如，少于3wt.％的水分，越多的水可從漿體懸浮液中通過機械方法除去以產生固體餅，就有越少的水需要使用熱的方式除去以達到最終產品的目標水分含量。本專利技術公開了振動輔助真空脫水作為一種與僅使用傳統的真空脫水或其他機械脫水方法相比更可能的對懸浮液、漿體和泡沫進行脫水的方法。所公開的專利技術對于在疏水和親水的礦物質的浮選分離中產生的溢出的泡沫的脫水是有用的，其中在溢出的泡沫中的固體顆粒本質上為疏水的，并且親水顆粒已經通過浮選分離方法大量地除去，被留在浮選柱的漿體中。
所公開的專利技術尤其用于對從細煤顆粒的浮選分離中獲得的煤泡沫中的疏水顆粒進行脫水。一種所公開的用于從煤顆粒中除去水的方法包括獲得從煤粉收集的一定量的煤顆粒，所述煤粉被處理以除去灰形式的組成顆粒。這種煤顆粒典型地在由細煤顆粒的浮選分離獲得的煤泡沫中。煤顆粒具有小于大約500μm的顆粒尺寸。在一個非限制性的實施例中，煤顆粒具有小于大約300μm的顆粒尺寸。在另一個非限制性的實施例中，煤顆粒具有小于大約150μm的顆粒尺寸。在又一個非限制性的實施例中，煤顆粒具有小于大約100μm的顆粒尺寸。在進一步的非限制性的實施例中，煤顆粒具有小于大約75μm的顆粒尺寸。煤顆粒通過使用振動輔助真空脫水從煤顆粒中機械地除去水而被脫水以形成煤顆粒濾餅。濾餅典型地具有以重量計小于35％的水含量。在一些實施例中，濾餅具有以重量計小于30％的水含量。在其他實施例中，濾餅具有以重量計小于25％的水含量。振動輔助真空脫水之后的濾餅的水含量與煤顆粒的顆粒尺寸分布有關。例如，較大的煤顆粒相比于較小的煤顆粒可被脫水到較低的水含量。不被理論所束縛，認為越小的煤顆粒具有越大的表面積，帶有相應的附著到表面積上的大量的水。在脫水過程中，濾餅可由例如細霧的洗滌水洗滌以從濾餅中除去可溶解的污染物。可溶解的污染物的非限制性的示例包括被發現與被開采的煤相聯系的鹽，例如硫酸鹽和氯化鈉。在一個非限制性的實施例中，振動輔助真空脫水以從大約1Hz到大約20000Hz的范圍內的振動頻率操作。在其他非限制性的實施例中，振動頻率在從大約1Hz到大約10000Hz的范圍內。在另一個非限制性的實施例中，振動輔助真空脫水以從大約1Hz到大約5000Hz的范圍內的振動頻率操作。在又一個非限制性的實施例中，振動頻率在從大約1Hz到大約1000Hz的范圍內。在另一個非限制性的實施例中，振動頻率在從大約1Hz到大約500Hz的范圍內。最小的振動頻率可大于1Hz。例如，振動頻率可大于10Hz。振動頻率可大于25Hz。在一些實施例中，振動頻率可在脫水方法的過程中被調整。例如，在一些非限制性的實施例中，振動頻率隨著煤顆粒濾餅的水分含量的降低而增加。振動輔助真空脫水方法可使用任何合適的真空脫水裝置。在一個非限制性的實施例中，使用振動輔助旋轉真空脫水桶將水機械地除去。在另一個非限制性的實施例中，使用振動輔助真空圓盤過濾器將水機械地除去。在又一個非限制性的實施例中，使用振動輔助真空輸送機系統將水機械地除去。所公開的振動輔助真空脫水方法優選地操作以產生具有適合于擠壓以形成離散的、不粘的小球的水含量的煤顆粒濾餅所公開的振動輔助真空脫水方法包括形成濾餅并且對濾餅進行干燥或脫水的步驟。在餅形成時間中的除水速率幾乎與在干燥時間內的初始除水速率相同。發生此的原因被認為是振動引起水填充到固體顆粒之間的空隙中使得水被連續地除去而不穿過濾餅抽吸空氣。在所公開的實施例中，在干燥的前15秒內從濾餅中除去水的速率為超過1公升/平方米/分鐘。在另一個公開的實施例中，在干燥的前15秒內水被以大于1.5公升/平方米/分鐘的速率從濾餅中除去。在另一個公開的實施例中，在干燥的前15秒內水被以大于2公升/平方米/分鐘的速率從濾餅中除去。在另一個公開的實施例中，在干燥的前15秒內水被以大于3公升/平方米/分鐘的速率從濾餅中除去。在又一個公開的實施例中，在干燥的前15秒內水被以大于4公升/平方米/分鐘的速率從濾餅中除去。在一些公開的實施例中，其中在干燥時間的開始留在濾餅中的水的超過10wt.％通過振動輔助真空脫水在干燥時間的前15秒內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于從煤顆粒中除去水的方法，包括下述步驟：獲得從煤粉收集的一定量的煤顆粒，所述煤粉已被處理以除去灰形式的組成顆粒，其中煤顆粒具有小于大約500μm的顆粒尺寸；以及通過振動輔助真空脫水從煤顆粒機械地除去水，以形成具有以重量計小于35％的含水量的煤顆粒濾餅。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.31 US 61/922,374;2014.04.29 US 61/985,7211.一種用于從煤顆粒中除去水的方法，包括下述步驟：獲得從煤粉收集的一定量的煤顆粒，所述煤粉已被處理以除去灰形式的組成顆粒，其中煤顆粒具有小于大約500μm的顆粒尺寸；以及通過振動輔助真空脫水從煤顆粒機械地除去水，以形成具有以重量計小于35％的含水量的煤顆粒濾餅。2.根據權利要求1所述的方法，其中振動輔助真空脫水以大于大約1Hz的振動頻率操作。3.根據權利要求1所述的方法，其中振動輔助真空脫水以從大約1Hz到大約500Hz的范圍內的振動頻率操作。4.根據權利要求2所述的方法，其中振動頻率在用于除去水的方法的過程中被調整，使得振動頻率隨著煤顆粒濾餅的含水量的降低而增加。5.根據權利要求1所述的方法，其中使用振動輔助旋轉真空脫水桶機械地除去水。6.根據權利要求1所述的方法，其中使用振動輔助真空圓盤過濾器機械地除去水。7.根據權利要求1所述的方法，其中使用振動輔助真空輸送機系統機械地除去水。8.根據權利要求1所述的方法，其中煤顆粒濾餅具有適合于擠壓以形成離散的、不粘的小球的含水量。9.根據權利要求1所述的方法，其中煤顆粒具有小于大約300μm的顆粒尺寸。10.根據權利要求1所述的方法，其中煤顆粒具有小于大約150μm的顆粒尺寸。11.根據權利要求1所述的方法，其中煤顆粒具有小于大約100μm的顆粒尺寸。12.根據權利要求1所述的方法，其中煤顆粒具有小于大約75μm的顆粒尺寸。13.根據權利要求1所述的方法，其中通過振動輔助真空脫水從煤顆
\t粒中機械地除去水的步驟形成具有以重量計小于30％的含水量的煤顆粒濾餅。14.根據權利要求1所述的方法，其中通過振動輔助真空脫水從煤顆粒中機械地除去水的步驟形成具有以重量計小于25％的含水量的煤顆粒濾餅。15.根據權利要求1所述的方法，進一步包括使用洗滌水洗滌煤顆粒濾餅以在機械地除去水的同時除去可溶解的污染物的步驟。16.根據權利要求15所述的方法，其中可溶解的污染物包括可溶解的硫酸鹽。17.根據權利要求15所述的方法，其中可溶解的污染物包括可溶解的氯鹽。18.根據權利要求1所述的方法，其中振動輔助真空脫水包括形成濾餅和干燥濾餅的步驟，并且其中在干燥濾餅的前15秒內水被以超過1.5公升/平方米/分鐘的速率從濾餅中除去。19.根據權利要求18所述的方法，其中在于燥的前15秒內水被以超過2公升/平方米/分鐘的速率從濾餅中除去。20.根據權利要求1所述的方法，其中振動輔助真空脫水包括形成濾餅和干燥濾餅的步驟，其中濾餅在濾餅干燥開始時包含一定量的水，并且其中在干燥時間的開始時留在濾餅中的水的超過10wt.％的部分在干燥時間的前15秒內被從濾餅除去。21.根據權利要求20所述的方法，其中在干燥時間的開始時留在濾餅中的水的超過20wt.％的部分在干燥時間的前30秒內被從濾餅除去。22...

【專利技術屬性】
技術研發人員：詹姆士·S·斯文森，西蒙·K·霍德森，喬納森·K·霍德森，
申請(專利權)人：地球科技美國有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US