CN101774565B - 一种焦炭深度脱灰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焦炭深度脱灰的方法，含有以下步骤：把原料焦炭粉碎使其中灰分杂质充分暴露；将破碎后的焦粉和氢氧化钠水溶液加入高压釜中加热进行反应，脱除一部分灰分；对浸出浆液进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液；中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干，进行下一步常压酸浸处理。对浸出浆液进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液。得到的低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。碱浸液和酸浸液循环使用多次后，溶液浓度下降，杂质浓度升高，浸出效果变差，可作为浸出废液贮存。酸、碱废液可相互中和，降低废液处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及含碳材料的处理方法，特别是涉及焦炭深度脱灰的处理方法。
背景技术
中国是当今世界上焦炭的第一生产大国、第一消费大国和第一出口大国。中国目前的焦炭产量占全球产量的一半以上，出口占全球贸易量的近六成。焦炭主要用于高炉炼铁以及铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架等作用。此外，焦炭还用于铸造、化工、电石和铁合金等行业。不同行业对焦炭的质量要求各不相同，但总的来说，焦炭中灰分含量越低，固定碳含量越高，对工业生产越有利。焦炭中的灰分不仅影响焦炭本身的强度，对生产过程中的能耗、配料用量及产品产量、质量都有很大影响。以高炉冶炼为例，焦炭中灰分含量每增加1％，高炉焦比约提高2％，石灰石用量约增加2.5％，高炉产量约下降3％。同样在电石生产中，焦炭中灰分含量每增加1％，将多消耗电能50~60KWh。此外，灰分中的部分物质或成分对生产会带来危害，例如：灰分中的主要成分SiO2在电石炉内被还原成硅，一部分生成碳化硅沉积于炉底，使炉底上涨；一部分与铁作用，生成硅铁，腐蚀炉壁；、流料嘴和电石盆等设备。SiO2的含量还对电石发气量有影响，SiO2含量越高，电石发气量越低。
焦炭的灰分主要来源于炼焦煤，我国的炼焦煤灰分偏高，导致我国的焦炭的灰分也偏高。目前焦炭脱灰的方法集中于炼焦前的洗煤，而对成品焦炭的脱灰一直没有很好的方法。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，发明一种可对成品焦炭进行深度脱灰的方法。该方法对焦炭生产和破碎过程中产生的焦粉、无烟煤、烟煤等含碳材料脱灰同样有效。
本发明焦炭深度脱灰的方法含有以下步骤：
a.将原料焦炭粉碎使其中灰分杂质充分暴露；
b.对经过步骤a处理的焦粉进行高压碱液浸出，浸出后进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液，中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干使其水份低于15％；
c.将碱浸处理后的焦粉与硫酸水溶液混合，在常压条件下进行二次酸浸处理，进一步脱除灰分，酸浸后进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液，合格产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干后再烘干至水份低于5％，得到最终产品低灰分的焦粉。得到的低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。
所述的原料焦炭或煤粉碎后的平均粒度范围是2~0.01mm。
所述的高压碱液浸出时压力范围为0.5~10MPa.。
所述的高压碱液浸出用氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液质量浓度范围是5~30％。
所述的高压碱液浸出时温度范围为80~300℃，高压碱液浸出时液固比为2∶1~10∶1。
所述的常压酸液浸出时，采用硫酸水溶液，硫酸水溶液质量浓度为3~30％。
所述的常压酸液浸出时温度范围为20~100℃。
所述的常压酸液浸出时液固比为2∶1~10∶1。
所述的高压碱浸过程产出碱浸液可多次循环使用，根据不同原料循环次数可达3~5次。
所述的常压酸浸过程产出酸浸液可多次循环使用，根据不同原料循环次数可达4~6次。
所述的高压碱浸过程产出碱浸液、常压酸浸过程产出酸浸液经多次循环使用后产出废碱、废酸可中和处理。
本发明主要具有以下一些特点：
1.脱灰效果好。控制适当条件，可将原料灰分降低到10％以下。
2.产品回收率高。除机械损失外，原料中的固定碳几乎可全部回收。
3.适应范围广。本方法可适用于大多数焦炭(含焦粒)，部分煤及一些其他含碳材料。
4.环境负荷小，能耗低。本工艺采用湿法工艺流程，反应温度相对较低，产生的酸、碱废液可相互中和，易于处理。
5.流程简单，易于操作，原料易于采购。
6.产品附加值高，生产成本较低。
7.不产生二次污染。本方法没有固体废弃物排放，也没有废气排放，中和处理后的废水经简单处理后可返回循环使用。
附图说明
下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明按下列步骤进行：
1.破碎
根据原料自身特点将其粉碎至2～0.01mm。
2.高压碱浸
将破碎后的焦粉和氢氧化钠水溶液加入高压釜中加热进行反应，脱除一部分灰分。氢氧化钠的质量浓度为5～0％，液固比可为2∶1～10∶1，反应温度为80～300℃，反应压力为0.5～10MPa，浸出时间10～90min。对浸出浆液进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液。碱浸液可多次循环使用直至碱浓度达到极限值。中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干使其水份低于15％，进行下一步常压酸浸处理。
3.常压酸浸
将碱浸处理后的焦粉与硫酸水溶液混合，在常压条件下进行二次酸浸处理，进一步脱除灰分。酸浸可在常压条件下进行，硫酸水溶液质量浓度为3～30％，液固比为2∶1～10∶1，反应温度为20～100℃，反应时间为5～60min。对酸浸浆液进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液。酸浸液可多次循环使用至酸浓度达到极限值。合格产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干后再烘干至水份低于5％，得到最终产品低灰分的焦粉。低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。
4.废液处理
碱浸液和酸浸液循环使用多次后，溶液浓度下降，杂质浓度升高，浸出效果变差，可作为浸出废液贮存。酸、碱废液可相互中和，降低废液处理成本。
本发明工艺流程如图1。
步骤如下：
(1)破碎根据原料自身特点将其粉碎至2～0.01mm。
(2)高压碱浸：将破碎后的焦粉和氢氧化钠水溶液加入高压釜中加热进行反应，脱除一部分灰分。氢氧化钠水溶液质量浓度为5～30％，液固比可为2∶1～10∶1，反应温度为80～300℃，反应压力为0.5～10MPa，浸出时间10～90min。对浸出浆液进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液。碱浸液可多次循环使用直至碱浓度达到极限值。中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干使其水份低于15％，进行下一步常压酸浸处理。
(3)常压酸浸：将碱浸处理后的焦粉与硫酸水溶液混合，在常压条件下进行二次酸浸处理，进一步脱除灰分。酸浸可在常压条件下进行，硫酸水溶液质量浓度为3~30％，液固比为2∶1~10∶1，反应温度为20~100℃，反应时间为5~60min。对酸浸浆液进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液。酸浸液可多次循环使用至酸浓度达到极限值。合格产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干后再烘干至水份低于5％，得到最终产品低灰分的焦粉。低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。
(4)废液处理：碱浸液和酸浸液循环使用多次后，溶液浓度下降，杂质浓度升高，浸出效果变差，可作为浸出废液贮存。酸、碱废液可相互中和，降低废液处理成本。
实施例1
(1)原料：
原料为某焦化厂筛分时产生的高灰分焦粉，粉碎至粒径小于2mm。其成分如表1所示
表1原料成分表
(2)实验条件
①碱浸条件：氢氧化钠水溶液质量浓度为15％，液固比6∶1，温度110℃，压力0.8MPa，浸出时间40min。
②酸浸条件：硫酸水溶液质量浓度为12％，液固比为6∶1，温度80℃，浸出时间30min。
(3)实验结果：
在确定条件下，进行实验得到碱浸料浆，料浆经过滤得到一次浸出中间产品焦粉和碱浸液。焦粉经洗涤、烘干处理水份低于10％后，进行常压酸浸处理。酸浸结束后，再次进行过滤，得到二次浸出产品焦粉，该焦粉经洗涤、烘干处理得到最终产品。产品成分如表2所示。
表2产品成分表
实施例2
(1)原料：
原料为某焦化厂破碎时产生的粒径约为5cm的焦丁，将其粉碎至粒径小于2mm。其成分如表3所示。
表3原料成分表
(2)实验条件
①碱浸条件：氢氧化钠水溶液质量浓度为10％，液固比3∶1，温度150℃，压力1.0MPa，浸出时间30min。
②酸浸条件：硫酸水溶液质量浓度为8％，液固比为3∶1，温度70℃，浸出时间20min。
(3)实验结果：
在确定条件下，进行实验得到碱浸料浆，料浆经过滤得到一次浸出中间产品焦粉和碱浸液。焦粉经洗涤、烘干处理水份低于10％后，进行常压酸浸处理。酸浸结束后，再次进行过滤，得到二次浸出产品焦粉，该焦粉经洗涤、烘干处理得到最终产品。产品成分如表4所示。
表4产品成分表
实施例3
(1)原料：
原料为某地煤矿产高灰分烟煤，粉碎至粒径小于2mm。其成分如表5所示。
表5原料成分表
(2)实验条件
①碱浸条件：氢氧化钠水溶液质量浓度为10％，液固比6∶1，温度180℃，压力1.4MPa，浸出时间1h。
②酸浸条件：硫酸水溶液质量浓度为10％，液固比为2∶1，温度80℃，浸出时间30min。
(3)实验结果：
在确定条件下，进行实验得到碱浸料浆，料浆经过滤得到一次浸出中间产品煤粉和碱浸液。煤粉经洗涤、烘干处理水份低于10％后，进行常压酸浸处理。酸浸结束后，再次进行过滤，得到二次浸出产品煤粉，该煤粉经洗涤、烘干处理得到最终产品。产品成分如表6所示。
表6产品成分表
Claims (7)
1.一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于含有以下步骤：
a.将原料焦炭粉碎使其中灰分杂质充分暴露；
b.对经过步骤a处理的焦粉进行高压碱液浸出，浸出后进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液，中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干使其水份低于15％；
c.将碱浸处理后的焦粉与硫酸水溶液混合，在常压条件下进行二次酸浸处理，进一步脱除灰分，酸浸后进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液，合格产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干后再烘干至水份低于5％，得到最终产品低灰分的焦粉，得到的低灰分焦粉直接作为产品，或根据生产要求造块；
所述的原料焦炭或煤粉碎后的平均粒度范围是2～0.01mm；
所述的高压碱液浸出时温度范围为80～300℃，高压碱液浸出时液固比为2∶1～10∶1；
所述的高压碱液浸出时压力范围为0.5～10MPa。
2.按照权利要求1所述的焦炭深度脱灰的方法，其特征在于：所述的高压碱液浸出用氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液质量浓度范围是5～30％。
3.按照权利要求1所述的焦炭深度脱灰的方法，其特征在于：所述的常压酸液浸出时，采用硫酸水溶液，硫酸水溶液质量浓度为3～30％。
4.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于：所述的常压酸液浸出时温度范围为20～100℃。
5.按照权利要求1所述的焦炭深度脱灰的方法，其特征在于：所述的常压酸液浸出时液固比为2∶1～10∶1。
6.按照权利要求1所述的焦炭深度脱灰的方法，其特征在于：所述的高压碱浸过程产出碱浸液多次循环使用，根据不同原料循环次数达3～5次。
7.按照权利要求1所述的焦炭深度脱灰的方法，其特征在于：所述的常压酸7过程产出酸浸液多次循环使用，根据不同原料循环次数达4～6次；所述的高压碱浸过程产出碱浸液、常压酸浸过程产出酸浸液经多次循环使用后产出废碱、废酸中和处理。
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