用于由高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法 发明领域 本发明涉及由高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法。 本发明进一步涉及 用于实施由高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法的系统。
发明背景
煤和煤产品在满足我们社会的能源需求方面继续扮演日益重要的角色。然而， 通 常已知大多数原煤与矿物质有关， 这使得它不适于有效利用， 例如碳化、 气化、 燃烧或液化。 因此， 原煤的脱矿质在需要具有低灰分含量的煤的冶金工业、 热力发电站及其它工业中具 有极大的应用。因此， 已经探索了物理洗煤 ( 选矿 ) 方法以及化学洗煤 ( 选矿 ) 方法。一 般来说， 物理洗煤方法包括磨碎煤以除去杂质， 其中煤的细度通常决定着释放杂质的程度。 尽管制备煤的成本随着所处理细粉的量呈指数增加， 然而， 在此仍存在尺寸缩减的最佳经 济效果。尽管研磨煤到极细尺寸的步骤在除去所有杂质方面未必有效。根据实现煤与杂质 分离的物理性质， 通常将物理洗煤方法分成四类 ： 例如重力洗煤、 浮选洗煤、 磁力洗煤和电 气洗煤。
与物理洗煤技术相比， 化学洗煤技术处于发展的非常初期阶段。就涉及印度的情 况来说， 大多数存在于印度的煤为堆积来源并具有从 5％到大于 50％变化的高矿物质含量 的低等级。此外， 矿物质良好分散在煤基料内部且有时牢固结合。此外， 由于印度煤的可洗 涤特性不良， 所以难以通过基于比重差异例如重介质和致密介质等的常规物理洗煤技术从 煤中除去矿物质。因此， 例如重介质和泡沫浮选的物理选矿方法在煤选矿以生产用于冶金 焦炭制备和电力生产的低灰分煤方面的应用中用途有限。
煤的化学浸滤是生产特净煤的相当熟悉的技术， 其中基于原料煤的矿物组成清洁 煤的灰分含量低到约 1.0％。该特净煤的潜在用途是用作燃料和非燃料两者。
现有技术方法披露了德国煤加工装置在高温和高压下用氢氧化钠水溶液处理 煤且此后用盐酸水溶液提取煤。所述方法降低了煤的硫含量和灰分含量。(Crawford， BIOS 总结报告第 522 号， 第 30 项， 1946 年 2 月 19 日， British Intelligence Objectives Sub-committee， London(A.T.I.-118668， Central Documents OfficeWright-Patterson Airforce， Dayton， Ohio)。随后， 美国矿业局评估了用于处理煤的类似方法， 其包括在有 和没有采用盐酸水溶液的最后阶段提取的情况下在 225℃下用氢氧化钠水溶液浸滤。在 1972 年由 Reggel 等所做的报告中， 得出结论说氢氧化钠处理和盐酸提取的顺序除去最初 存在于煤中的大部分矿物质。Am.Chem.Soc.Div.of FuelChem.Preprints， 17(1) ： 44-48。 Battelle Memorial Institute( 巴特尔纪念学会 ) 开发了类似方法， 它描述在 1977 年 Stambaugh 等的美国专利第 4,055,400 号中。根据所述公开内容， 将煤的含水碱性浆料在 高温和高压下加热以浸滤出硫和矿物质。巴特尔方法可任选包括用酸水溶液进行最后阶 段提取以降低最终灰分含量。(Stambaugh 等， Hydrocarbon Processing( 烃加工 )， 54(7) ： 115-116(1975))。另一已知方法在 Iowa State University， Ames， Iowa 已得到广泛发 展。 “Ames”方法使用在碳酸钠的含水浆料中的氧化脱硫反应。典型条件是在约 4 大气 压的氧气分压和 120-140 ℃的温度下用 0.2M Na2CO3 进行 1-2 小时。该开发在 1981 年由
T.D.Wheelock 博士详细综述。(Chem.Eng.Commun.， 12 ； 137-159)。在一个代表性试验中， 使用 120-140℃的温度， 煤的总硫含量降低了 70％且发热性 (pyretic) 硫含量降低了 78％。 (Wheelock(1981)。
日本专利公布 466/1942 描述了从煤或焦炭中除脱灰的方法。日本专利公布 23711/1971 公开了从煤中除去硫和灰分的方法。 日本专利公布 133487/1980 描述了煤的脱 灰方法。 上述日本公布中第一个和第二个的方法在施加压力和热的情况下使用酸或碱以溶 解金属组分从而除脱灰。当在温和条件下实践时， 这些方法几乎不能实现任何灰分去除作 用且因此不适合作为脱灰方法。第三个日本公布中公开的方法 ( 酸或碱处理后进行氧化 ) 与第一种方法和第二种方法类似且使得难以溶解的 FeS2 组分首先氧化并因此溶解。另一 现有技术提出使用氢氟酸或氟化氢气体处理煤， 因为 SiO2 不易溶于酸或碱中， 以便以气态 SiF4 的形式分离 Si 从而实现脱灰作用。然而， 使用具有高毒性和腐蚀性的氢氟酸或氟化氢 气体涉及到许多困难。因此， 尽管煤的脱灰毫无疑问地是有效使用煤的一项非常重要的技 术， 但仍然有待开发用于从煤中除灰的实际有效并可用的方法。
现有技术还描述了多种化学煤选矿方法， 例如， 美国专利第 4,424,062 号公开了 通过将含灰分煤浸入含盐酸或柠檬酸以及酸性氟化铵的水溶液中进行的化学除去灰分煤 的方法。美国专利第 3,993,455 号公开了通过用碱水溶液例如氢氧化钠处理煤， 接着用强 酸酸化来从煤中除去矿物质的方法。类似地， 美国专利第 4,55,400 号公开了通过混合煤与 碱性水溶液例如碳酸铵来从煤中提取硫和灰分的方法。
美国专利第 4,071,328 号公开了通过首先使煤氢化且随后使氢化了的煤与无机 酸水溶液接触来从煤中除去硫的方法。美国专利第 4,127,390 号公开了通过用氯化钠水溶 液处理降低煤的硫含量的方法。美国专利第 4,134,737 号公开了生产经过精选的煤的方 法， 其中将煤在苛性碱中消化， 随后在无机酸中处理且随后在硝酸中处理。
美国专利第 4,083,940 号公开了通过使煤与含硝酸和氢氟酸的浸滤水溶液接触 来清洁煤的方法。美国专利第 4,169,710 号公开了通过使煤与卤化氢例如 HF( 含水和 / 或 不含水 ) 接触来粉碎并清洁具有硫和灰分的煤。
美国专利第 4,408,999 号公开通过在强无机酸例如氢氟酸存在下使煤经受电磁 辐射来精选煤。美国专利第 4,305,726 号公开了从煤中除脱灰和硫的化学方法， 所述方法 包括在硫酸铁和硫酸亚铁存在下用盐酸和次氯酸处理煤。美国专利第 4,328,002 号公开了 处理煤以除脱灰和硫的方法， 该方法包括在氧化剂例如 H2O2 或 HF 的水溶液存在下预先处理 煤颗粒， 洗涤如此处理过的煤， 用其它氧化剂处理洗涤过的煤且随后用例如铵盐钝化该煤 且随后用碱金属氢氧化物中和。
美国专利第 4,516,980 号公开了使用碳酸钠或碳酸氢钠作为试剂通过二阶段碱 性处理来生产低灰分低硫煤的方法。随后用无机酸水溶液提取碱处理过的煤 ； 且美国专利 第 3,998,604 号公开了煤脱矿物质的方法， 其中将底煤用酸水溶液例如 HCl、 H2SO4 或 H2CO3 处理且随后在选自 Cl2SO2 或 CO2 的气体存在下使其进行泡沫浮选。
上文所述的所有现有技术大多引起高成本以及高能量消耗。此外， 现有技术一般 处理含有适度高灰分含量煤的煤， 而不是象含有高达 50％的高矿物质的印度煤。
发明目的
因此， 本发明的一个目的在于提出由原煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法，其消除了现有技术的缺点。
本发明的另一目的在于提出由原煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法， 其为经 济的且在商业上可行的。
本发明的另一目的在于提出由原煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法， 其消耗 较少的能量。
本发明的又一目的在于提出由原煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法， 其为生 态友好的。
本发明的再一目的在于提出用于实施由原煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方 法的系统。
发明概述
根 据 本 发 明， 高灰分印度煤的灰分含量在所生产的清洁煤中可降低达到约 4.0-5.0％。 在本发明中， 提供改进的方法和系统来在不同操作条件下经由一系列碱处理和 酸处理步骤处理高灰分印度煤以生产低灰分煤。 本发明的方法通过设想以分批生产工艺操 作的系统来实施。根据系统构造， 每一批次能够加工 500kg 原煤。在用于从煤中除脱灰的 化学浸滤方法的情况下， 使构成煤的灰分含量的无机物质与化学试剂反应并从煤中分离除 去。对于化学选矿方法， 使用多种化学品。这些化学品中的一些一般具有与其它成分相比 有差别地溶解某些无机成分的趋势， 且所使用的实际化学品可取决于进料到工艺中的含碳 材料的无机物含量。 使用溶剂进行浸滤或固体提取以溶解煤中的矿物质。使矿物质中存在的酸性 组分和 / 或碱性组分与所述溶剂反应， 使其溶解且随后除去。根据本发明， 将煤粉碎 到 -30/-72BS 筛目大小以生产细清洁煤或者细清洁煤由浮选回路煤获得， 且此后除去形成 灰分的矿物质。除去步骤包括在多种操作条件下的一系列碱处理和酸处理步骤。所述步骤 包括在高温下在大气压力和高压下在碱性水溶液中处理原料煤， 接着使其在大气温度和压 力下与酸性水溶液反应 / 用酸性水溶液提取。本发明的方法以 75-85％产率由高灰分印度 煤生产低灰分 ( 约 4.0-5.0％灰分 ) 清洁煤。本发明是有利于构成用于多种应用的商业上 可行的化学浸滤方法的一个步骤。
因此， 提供由高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法， 所述方法包括以下 步骤 ： 将原煤进料到连续球磨机中， 经由初步粉碎机进行尺寸缩减， 筛选从所述球磨机输出 的粉碎煤 ； 将粉碎并筛选的煤 ( 细粉煤 ) 转移到具有用于重量监测所述细粉煤的称重传感 器的煤仓中， 所述煤仓包含用于使流入物平稳化的振动装置和用于易于从所述煤仓流出的 旋转进料器装置 ； 在具有搅拌设备且提供有经由控制阀控制的工艺用水的第一槽中由分批 从所述煤仓接收的细粉制备煤浆， 所述槽还供应有压缩空气， 将所制备的煤浆从所述槽排 放到第一反应器中， 所述第一反应器维持在 85-90℃之间的温度下 ； 在第二槽中用 NaOH 和 水制备具有预定浓度的碱溶液 ； 和将所制备的碱溶液排放到所述第一反应器中 ； 通过改变 第一反应器内搅拌器的速度在第一反应器内进行煤与碱水溶液之间的浸滤反应 2-5 小时 的时间 ； 将来自第一反应器的反应混合物直接或经由用于过滤并洗涤以生成包含滤液的滤 饼的第一转鼓过滤器转移到第二反应器中， 将所述滤液转移到独立储槽中， 将所述滤饼通 过使用喷淋水连续洗涤并转移回到煤浆制备槽 ； 通过在第二槽中经由具有控制阀和流量 传感器的进料管线供应浓酸和工艺用水而在其中制备稀酸溶液， 所述第二槽提供有至少一
个料位传感器和至少一个搅拌器， 将所制备的酸溶液输送到第二反应器， 所述第二反应器 具有搅拌器 ； 在具有至少一个具有称重传感器、 控制阀和流量传感器的用于输送碱、 回收的 碱的第一进料管线的第三槽中制备稀碱溶液， 具有料位传感器的所述槽包含搅拌器和至少 一个用于供应工艺用水的第二进料管线， 将生成的包含回收的碱的碱溶液输送到第二反应 器； 在第四槽中制备消石灰以将所述消石灰与回收的碱以及新鲜碱加在一起 ； 将由所述滤 饼制备的煤浆进料到第二反应器中以在室温下用酸洗涤碱处理过的煤， 并转移到第二过滤 单元以进行过滤 ； 将过滤后的产物转移到第三反应器中 ； 在第一反应器、 第二反应器和第 三反应器中进行不同浸滤反应顺序 ； 在完成所述反应之后将处理过的浆料从第三反应器转 移到第二过滤单元中 ； 将最终处理过的煤滤饼转移到第五槽中以进行干燥， 取干燥了的滤 饼进行物理、 化学、 流变学、 岩相学分析 ； 和用石灰中和从第二过滤单元排放的滤液， 将所述 滤液的其余部分转移到蒸发器中以获得必要浓度的 NaOH。
附图简述
图 1 展示在根据本发明的系统中的本发明化学浸滤方法的流程图。
图 2 展示实施根据本发明的煤化学浸滤方法的系统的方块流程图。
图 3 展示适于实施根据本发明的煤化学浸滤方法的系统的布置图。 本发明优选实施方案的详述
加工单元
实施本发明的方法的系统示于图 1 中。所述系统分为 5 个区， 每一区用于促进现 有系统的升级的多种需求的特定目的。展示所述 5 个区的方块流程图绘于图 2 中。所述系 统的推荐布置示于图 3 中。
如图 2 中所示， 区 1 由带屋顶的货棚形式的原料储存区域 (1) 和用于化学品储存 的屋子 (2) 组成， 其中原料储存区域 (1) 包括储存原煤的区域、 储存成品的区域。
将从矿场接收的原煤储存在带屋顶的货棚 (1) 的第一部分中。设置可用以储存煤 的储存设施。将最终产物储存于带屋顶的货棚 (1) 的第二部分中。
在所述带屋顶的货棚内设置可用以储存化学品的独立屋子 (2)。 在化学品中， 将酸 储存在罐或桶中， 且将碱按以袋供应的原样储存在台架中。
提供石灰窑 (9) 以由石灰石生成新鲜石灰粉。将原料形式的石灰石保存在空旷区 域。将来自窑 (9) 的新鲜石灰储存在有盖容器中。或者， 也可以配置并使用形成外部来源 的新鲜石灰。
图 2 还展示区 2， 其由两个主要单元组成， 也就是 ：
- 煤制备单元 (3) ； 和
- 原料制备单元 (4)
该两个单元 (3、 4) 的进一步描述提供于下文中 ：
a) 煤制备单元 (3)
煤制备单元 (3) 由运煤车、 将煤磨碎到约 72 筛目 (0.025mm) 的球磨机 (19)、 用于 分离出约 72 筛目的粉末的多个筛子和数个粉末储存煤仓组成。
将来自该储存区域的尺寸为 0-25mm 的原煤提供到许多地面料仓中并借助于升降 设备 ( 例如多个斗式提升机 ) 提升到至少 15m 的高度且进料到连续球磨机 (19) 中。如果 输入物尺寸大于 25mm， 则提供初步粉碎机以将尺寸缩减到 0-25mm。所述初步粉碎机 ( 在提
供时 ) 安置在地平面上。
球磨机 (19) 将煤粉碎到约 72 筛目且使用筛子筛选来自球磨机 (19) 的输出物以 分离出约 72 筛目的材料。将该尺寸以下的材料储存到储煤仓中， 而使该尺寸以上的材料再 循环回到球磨机 (19) 中。
煤制备单元 (3) 的总生产能力是可变的， 但是可选择其在 5-10 吨 / 小时范围内。 将细粉煤储存在煤仓中。 所述煤仓提供有称重传感器以在装填以及排料期间连续监测粉末 重量。所述煤仓提供有已知振动装备以在排料期间促进细粉材料从煤仓中平稳流动。来自 所述煤仓的细粉末经由旋转进料器装置排出。
如果煤的水含量 ( 也就是固有水份或外部水份 ) 高 ( 即＞ 5％ )， 则提供旋转干燥 器以在筛选所述煤之前将其干燥。 该干燥器降低了筛子和煤仓由于煤的高水含量而粘着和 堵塞的可能性。
煤制备单元 (3) 一般可一天操作一次， 如果需要每天生成 2 吨材料， 则其至少要满 足每批 500kg 的操作。
b) 原料制备单元 (4)
原料制备单元 (4) 由以下子单元 (submits) 组成 ： - 具有至少 2m3 容量的煤浆制备子单元 (5)、
- 具有至少 2m3 容量的酸制备子单元 (6)、
- 具有至少 3m3 容量的碱制备子单元 (7)、 和 3
- 具有至少 2m 容量的消石灰制备子单元 (8)。
原料制备单元 (4) 的所有子单元 (5、 6、 7、 8) 构成装备有具有相应容量的搅拌和搅 动设备的单壁圆形槽。虽然用于煤浆制备的子单元 (5) 能够经受住煤粉的磨蚀且其它单元 能够经受住酸的磨蚀 (6) 和碱的磨蚀 (7)。 但是将石灰单元 (8) 构造为耐酸、 耐碱并耐腐蚀 的。选择所有相关管线、 进料泵、 输送泵、 阀门 ( 闸阀和控制阀两种 ) 为耐酸、 耐碱并耐腐蚀 的。
煤浆的原料制备槽 (5)、 碱的原料制备槽 (7) 和消石灰的原料制备槽 (8) 具有用于 供细粉末进料用的合适入口， 包括用于流量控制的闸阀。酸制备槽 (6) 具有用于将浓酸进 料到所述槽的合适入口。每一槽 (5、 6、 7、 8) 包括稀释水入口和用于流量控制的控制阀。每 一槽提供有至少一个用于控制目的的料位传感器。每一槽还提供有可手动操作的采样点。
1) 煤浆制备单元 (5) ：
可将煤浆制备槽选择为约 2m3 容量的圆形槽。所述槽装备有搅拌机械以在制备浆 料时搅拌所述材料。所制备的浆料可呈膏团或饼或稠浆形式， 且因此提供大生产能力的搅 拌器。
煤浆制备槽 (5) 具有用于将煤粉进料到所述槽中的入口管道。所述进料经由闸阀 控制， 所述闸阀还充当用于密封目的的隔离阀。将工艺用水进料到所述槽中且进料管线提 供有控制阀。槽 (5) 还提供有用于控制目的的料位指示器。
槽 (5) 中制备的煤浆可为石灰膏团或饼或稠浆且需要从槽 (5) 中强制排放。提供 压缩空气管线 (20) 以使槽 (5) 加压以便于从槽 (5) 中排出浆料。所述槽的出口提供有闸 阀。所述阀门除控制流量之外还充当所述槽的隔离器。
将来自煤浆槽 (5) 的输出物输送到反应器区。
将来自储煤仓 (1) 的煤粉以 500kg 煤粉的批量进料到煤浆制备槽 (5) 中。进料可 通过煤粉储煤仓 (1) 处的称重传感器数据以及通过浆槽 (5) 的料位传感器二者进行控制。 一旦将煤粉投入槽 (5) 中， 则可以受控方式将工艺用水 (10) 进料到槽 (5) 中以制备具有所 要组成的浆料。水流量经由槽 (5) 上提供的流量控制阀和料位传感器信号来控制。在加入 所述材料的同时连续搅拌混合物。
一旦制成所述浆料， 则开启出口闸阀并通过使用压缩空气 (20) 转移来自槽 (5) 的 浆料形式的流出物， 这确保了槽 (5) 的完全排空。
2) 酸制备子单元 (6) ：
用于酸制备的槽 (6) 提供有原料入口、 工艺用水 (10) 的入口、 搅拌器和出口。所 述酸、 水的各自进料管线和出口可提供有用以调节进料口的控制阀且管线也可提供有流量 传感器。槽 (6) 提供有料位传感器。槽 (6) 的酸入口和出口各自提供有用以使材料进料和 抽出的泵。
选择所述槽、 阀门、 泵、 流量传感器和料位传感器为耐酸的。将来自储存区域 (2) 中的储槽的浓酸以制备具有各种稀释度的稀酸所需的量泵送到酸制备槽 (6) 中。使用工艺 用水 (10) 来制备必要的稀酸。在制备所述稀酸的同时搅拌槽 (6) 中的内容物。
最终稀酸随后借助于泵泵送到第二反应器中且流量经由出口管线中的控制阀来 控制。
3) 碱制备子单元 (7) ：
用于碱制备的槽 (7) 提供有原料碱料斗、 多个工艺用水 (10) 入口管道 ( 包括回收 的碱 (21)) 和碱溶液出口。所述料斗还提供有用于测量进入系统的碱量的称重传感器以使 得可在槽 (7) 内维持必要的碱浓度。 包含出口的每一供水 (10) 用的进料管线可提供有用以 调节进料口的控制阀。所述管线可提供有流量传感器。槽 (7) 提供有料位传感器。槽 (7) 出口提供有用以进料并抽出所述材料的泵。
所述槽、 阀门、 泵、 流量传感器和料位传感器全为耐碱的。将来自储存区域 (2) 的 浓碱以制备具有各种稀释度的稀碱所需的量经所述料斗装到碱制备槽 (7) 中。使用工艺用 水 (10) 来制备稀碱。在制备所述稀碱的同时用搅拌器搅拌槽 (7) 中的内容物。
最终稀碱随后借助于泵泵送到第二反应器中且流量经由出口管线中的控制阀控 制。除新鲜碱之外， 还可将回收的碱加到第二反应器中。
4) 消石灰制备子单元 (8) ：
用于消石灰制备的槽 (8) 提供有原料料斗、 工艺用水入口、 搅拌器和出口。所述料 斗提供有用于测量进入系统的石灰量的称重传感器以使得可在槽 (8) 内维持必要的石灰 浓度。每一供水 (10) 用的进料管线和出口可提供有用以调节进料口的控制阀。所述管线 可提供有流量传感器。所述槽提供有料位传感器。槽 (8) 出口提供有用以进料并抽出所述 材料的泵。
选择所述槽、 阀门、 泵、 流量传感器和料位传感器为耐腐蚀的。
将来自储存区域 (2) 的石灰以制备具有各种稀释度的石灰所需的量经所述料斗 装到消石灰制备槽 (8) 中。使用工艺用水 (10) 来制备必要的消石灰。在制备所述石灰的 同时搅拌槽 (8) 中的内容物。
随后将最终消石灰加到回收的碱中以沉淀出硅酸钙。 在浓缩器内制备沉淀物且使再生的碱再循环回去并与新鲜碱 (7) 一起装入第三反应器中。
在本发明的系统中化学浸滤矿物所遵循的方法
化学浸滤方法的描述
煤样制备
原料可为经由泡沫浮选工艺在洗煤车间中生成的细清洁煤或中间产物。 如果尺寸 需求为约 30BS 筛目， 则可直接取泡沫浮选处理后获得的原料样品或可将所述原料样品粉 碎到约 72BS 筛目大小 (0-025mm) 以改进工艺的动力学。在加工之前分析所述煤样的灰分 含量。煤中一般见到的主要矿物为硅酸盐或页岩、 石英和 / 或砂岩、 硫铁矿和碳酸盐， 例如 菱铁矿和铁白云石。已经发现， 即使在 373K 下， 使用稀到中等浓度的 NaOH 溶液， 也可使高 岭石转变为结晶钠衍生物， 即 Na2O.Al2O3.1.8SiO2。该钠 - 铝 - 硅酸盐衍生物的溶解度在碱 溶液中不是非常高， 但它颇溶于稀碱， 接着用无机酸洗涤。
化学品 ：
市售的氢氧化钠 (NaOH) 球粒以及盐酸 (HCl) 将用于本方法中。制备浓度为 10-50％的稀 NaOH 水溶液和 10-20％的 HCl 并将它们用于如下所述的化学浸滤方法中。
处理方法 ： 从煤储仓 (1) 收集原料煤并使用斗式提升机将它进料到料斗中。使所述煤从所述 料斗进入球磨机 (9) 中， 在其中通过历时足够的停留时间将它粉碎到所要尺寸范围。随后 将粉碎的煤进行筛选以获得约 30BS 筛目和 / 或约 72BS 筛目的大小。使筛子顶部的尺寸过 大的煤再循环回到球磨机 (19) 中。将来自所述筛子的产物储存在具有约 2 吨容量的储料 斗中。
将来自所述储料斗的煤粉进料到浆制备槽 (5) 中。在浆制备槽 (5) 中， 使用搅拌 器将 500kg 原料煤与 1000-3000 升水混合。随后将煤浆泵送到第一反应器 (11) 中。在另 一槽 (7) 中， 制备具有特定浓度的碱溶液 (500-2500kg NaOH 在 2000-4000 升水中 )， 以维持 第一反应器 (11) 内 10-50％的碱水溶液浓度。 将所述煤浆以及所制备的碱溶液进料到具有 3 约 7.0Nm 容量的第一反应器 (11) 中。第一反应器 (11) 为具有搅拌器的夹套反应器， 其中 可在大气压力下达到最高达约 100℃的温度。 在所有上述制备槽 (5、 6、 7、 8) 中， 使搅拌器速 度维持在约 200rpm 下以促进适当混合。
在第一反应器 (11) 中， 通过在夹套内使用饱和蒸汽将温度维持在 85-90℃下。基 于降低煤中矿物质百分数的需求且为了实现一系列反应器中的最佳浸滤顺序， 用 NaOH 水 溶液进行的煤的浸滤反应在第一反应器 (11) 内进行几乎 2-5 小时的时间。所述反应器内 的搅拌器速度可使用自耦调压变压器改变以便均匀混合煤浆与 NaOH 溶液。冷凝器安装在 第一反应器 (11) 顶部以便连续回流。在第一反应器 (11) 中的反应完成之后， 可将反应混 合物直接或经由用于真空过滤并洗涤的第一转鼓过滤器 (13) 送到第二反应器 (12) 中。
将在第一转鼓过滤器 (13) 的滤布上形成的滤饼用洗涤水 (10) 连续洗涤， 以除去 硅酸盐及其它由于矿物质成分与 NaOH 反应而生成的产物。水洗涤通过从第一转鼓过滤 器 (13) 顶部喷淋水 (10) 来进行。将从第一转鼓过滤器 (13) 中出来的滤饼送去制备煤浆 (16)。将从第一转鼓过滤器 (13) 出来的滤液泵送到独立储槽中。
随后将由滤饼制备的煤浆 (16) 泵送到第二反应器 (12) 或酸反应器 (14) 中。通 过使压缩空气 (20) 流通到反应器 (12、 14) 中维持第二反应器 (12) 内 10kg/cm2 的压力。在
最高压力下， 通过经夹套注入蒸汽 (15) 可达到接近 180℃的温度。 维持第一反应器 (12) 内 150-170℃的温度。在此， 第一反应器内的搅拌器速度维持在约 200rpm 下。在第一反应器 (12) 顶部存在冷凝器 / 冷却盘管配置以便连续回流。在反应时间完成之后， 将来自第一反 应器 (12) 的产物再次送回到第一过滤单元 (13) 以进行过滤。过滤以类似方式进行。
也可将使用滤饼制备的浆料进料到酸反应器 (14) 中， 酸反应器 (14) 为用于在室 温和大气压力下用 5-20％ HCl 处理煤浆的反应器。 该酸反应器 (14) 用于用酸洗涤 / 处理碱 处理过的煤以使得大部分溶解的硅酸盐及其它反应产物被洗去。在此， 酸反应器 (14) 内的 搅拌器速度也维持在约 200rpm 下。随后， 将酸处理过的煤送到第二过滤单元 (18)， 在其中 进行过滤。 如果需要， 则随后可基于所维持的顺序将来自第二反应器 (12) 或酸反应器 (14) 的过滤后的产物送到第三反应器 (17) 中， 第三反应器 (17) 为类似于反应器 (14) 的酸反应 器。 存在使用该四个反应器维持不同的浸滤顺序 ( 即碱 - 酸 - 碱 - 酸以及碱 - 碱 - 酸 - 酸 ) 的配置。
在第三反应器 (17) 中的反应完成之后， 将浆料 (16) 送到第二过滤单元 (18)( 转 鼓过滤器 2) 中。与使用第一过滤单元 (13) 进行过滤相同的方式来进行过滤。将最终处理 后获得的煤滤饼储存在第五槽中并在干燥后将其送去进行多种物理、 化学、 流变学、 岩相学 及其它特殊分析。将碱滤液和酸滤液送到两个不同储槽中。 将碱处理之后从过滤器 (18) 中出来的滤液用石灰中和以沉淀出硅酸盐及其它不 想要的成分。将含有几乎纯 NaOH 的剩余滤液送到三效蒸发器 (23) 中以获得必要的 NaOH 浓度。将浓 NaOH 溶液 ( 从所述蒸发器中出来的 ) 泵送回到可再循环 NaOH 的储槽中， 将其 与新鲜碱溶液一起从该储槽中再次装到反应器中。类似地， 将酸处理之后出来的滤液再循 环回到循环酸储槽中。当所述酸被杂质污染时在特定数量的测试之后， 将废酸排放到产物 处置段的储槽中， 所述废酸从该储槽送到槽车中并在安全地方处置。
公共设施需求 ：
对于总的装置操作估计需要约 500kW 的峰值功率。不推荐应急动力设施， 因为所 述操作为间歇工艺。 每天对于蒸汽产生 (15)、 工艺用水以及洗涤水 (10) 估计需要约 30,000 升的 25 立方米的水 (10)。提供合适容量的储水槽以便于向多个单元不间断地供应水。选 择具有不大于 10ppm 硬度的软水。如果所用水为硬水， 则为其提供合适的软化装备。
使用蒸汽 (15) 作为反应器的加热介质。 估计 250℃下和 15kg/cm2 压力下约 800kg/ hr 的过热蒸汽。使用所述蒸汽将反应器中的物质加热到 185℃。
配置压缩空气 (20) 以将压力反应器加压在 10kg 压力下。压缩空气还用来气动地 启动控制阀。
提供具有 5000 升容量的压缩空气水压缩空气的缓冲储槽以便于向装置单元不间 断地供应压缩空气。提供合适的干燥器配置以向所述控制阀供应干燥的压缩空气 (20)。
操作模式 ：
根据本发明， 对于所述浸滤方法可使用三种操作模式。最终可采用所述操作模式 中的任一种且所述方法为实现煤中灰分含量的最大降低而进行优化。 所述三种不同操作模 式的细节示于附录 -1 中。
最终产物
单独收集最终处理并在第二旋转真空过滤器 (18) 中过滤后获得的煤饼。预计所
述煤饼具有约 20％的水含量。使所述煤饼风干以减少水份且随后装入 1 吨的特大袋中。随 后将所述袋储存在产物储存区域以便于进一步运输给使用者。 从每一批料中收集煤饼样品 并针对多种物理、 化学、 流变学、 岩相学及其它特殊分析进行分析。