[发明专利]煤和矿物浆料的干燥方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及从煤和矿物浆料以及特别地含有金属的矿物例如铁矿石、或煤例如煤细粉和煤废渣的浆料中去除水分。

背景技术

在清洁技术的继续推动下，同时发生的增长趋势是现有资源的更好利用。常见和丰富的能量资源是煤。但是，存在与煤相关的各种顾虑和问题，其挑战当前工业中的成本效益和产品最大化。

作为用于采煤的技术的结果，处理的煤通常具有高水分含量。基于煤的结构，该水分含量是表面水平的水分。从成本角度和使用角度二者来看煤中包含太多的水分是有问题的。煤被加工成多种尺寸，包括煤、煤细粉和煤废渣。使用经济上可行的方法容易干燥较大尺寸的煤，该方法包括用于大于2”的煤片的振动筛和用于在1/4”和3”之间的片的振动给煤机离心机。对于较小的煤颗粒，必须利用更强烈的方法例如振动离心机，其能够将具有28筛目和1/2”之间尺寸的煤颗粒的水分含量降低至经济上有吸引力的8％水分。目前的技术不能够将具有低于28筛目尺寸的煤降低至8％或更低的水分含量。

在通常的环境中，使用已知的分类技术根据尺寸将煤分类。然后，随着较低品质材料被从较高品质材料分离，煤被分开，例如在湿法中通过比重，将分类的尺寸重新组合并且基于相应水分含量等级销售。对于煤，更大的表面积意味着更高的水分含量，因为煤中的总水分大部分由表面水分组成。因此，按照体积，与较小煤片的相同相应体积相比，较大的煤片具有较低的水分百分比。

煤细粉具有通常大约100至800微米的直径，并且通常更小的直径，例如，在50微米或更小的数量级。干燥煤颗粒的传统方法，包括离心和加热技术，可以容易地干燥那些煤“细粉”至大约30％水分。干燥超过此点的煤细粉的方法通常采用鼓风机和加热器，其需要资本密集型投资，需要大量的能量消耗，并且产生来自能量消耗和煤细粉雾化二者的环境问题和危害。使用超出大约12％的水分含量的煤的现有技术通常采用鼓风机和加热器，其需要资本密集型投资，需要大量的能量消耗，并且产生环境问题和危害。这些危害来自能量消耗和煤雾化二者。

当前的热干燥技术导致一部分最小煤片——也称为煤细粉——的损失以及因此处置，因为基于当前的热干燥技术，缺乏已知的方式以保留这些干燥的最小煤片。而且，已知的热干燥技术要求，一般地所有的可销售的煤，不考虑其尺寸，必须包括在热干燥过程以防止在热干燥器中产生危险和有害的氛围，其由当仅细小的煤放置在热的干燥器中时产生。这需要过量的成本以干燥此煤。在较细小尺寸的煤上最高百分比的水分相关的成本比销售此尺寸的煤本身获得的回报更大。结果，煤细粉已被泵入到煤储池，其代表环境危害和能源的浪费。

从成本角度，顾客按重量支付煤。包括高水分含量增加了煤的重量，因而必须以较低的价格出售。类似地，为了能量目的的煤的使用是基于煤的燃烧。包括过量的水分含量降低了煤的效用，因为蒸发掉水分浪费的能量。当销售煤时，其通常包括水分水平等级，其中一部分价格是基于此等级。水分含量越低，用于购买煤的预期成本越高。因此，长时间存在将煤细粉脱水的期望以便以允许经济使用煤细粉而不是将其作为简单丢弃到储池的副产品处理的方式增加它们的价值。

将煤细粉脱水的问题长期困扰煤工业。全世界遍及煤生产场所丰富的煤储池——由此煤细小的浆料被泵入到沉降池——是此长期存在的问题的证明。例如，美国矿山安全与健康管理局(UnitedStatesMineSafetyandHealthAdministration)监管超过600个煤储池。这些煤细粉储池可以导致安全和来自径流的环境问题以及其他相关的问题。