CN107603684A - 一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法 - Google Patents
一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107603684A CN107603684A CN201711061987.8A CN201711061987A CN107603684A CN 107603684 A CN107603684 A CN 107603684A CN 201711061987 A CN201711061987 A CN 201711061987A CN 107603684 A CN107603684 A CN 107603684A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acid
- filter
- coal
- briquette
- alkaline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 149
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 235000021110 pickles Nutrition 0.000 claims abstract description 45
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000008676 import Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000005339 levitation Methods 0.000 claims abstract description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Substances [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 120
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 claims description 115
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 59
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 53
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 47
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 33
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 32
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 30
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 26
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 24
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 10
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 4
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 4
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FDRCDNZGSXJAFP-UHFFFAOYSA-M sodium chloroacetate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)CCl FDRCDNZGSXJAFP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 abstract description 7
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 41
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 33
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 20
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 17
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002585 base Substances 0.000 description 8
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000288027 Chrysolophus pictus Species 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 5
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 4
- BFRXZIMAUMUZJH-UHFFFAOYSA-M [OH-].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [OH-].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BFRXZIMAUMUZJH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 244000248349 Citrus limon Species 0.000 description 2
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000262 cochlear duct Anatomy 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LXXKJGXDEZDJOM-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Mg].[Ca] Chemical compound [Fe].[Mg].[Ca] LXXKJGXDEZDJOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 silicon-aluminum-magnesium calcium Chemical compound 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
本发明提供了一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法，所述煤中矿物质的深度脱除系统包括：反应装置；所述反应装置设有煤粉进口、碱液进口和悬浮液出口；与所述反应装置依次相连的第一过滤装置、第一酸洗装置、第二过滤装置、碱洗装置、第三过滤装置、第二酸洗装置、第四过滤装置、悬浮装置和第五过滤装置；所述第一过滤装置的进料口与所述反应装置的悬浮液出口相连。本发明针对硅酸胶体吸附滞留在低灰煤中无法脱除，采用深度脱除系统及方法将硅酸及其盐类溶出，同时还能够深度脱除低灰煤中的钠钾及其盐类，从而使不同煤种生产的低灰煤的灰分均到达更低水平。实验结果表明，本发明提供的深度脱除系统及方法得到的低灰煤灰分能够由0.92％ad～2.01％ad降低至0.44％ad～0.95％ad。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭深加工技术领域，更具体地说，是涉及一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法。
背景技术
近年来，低灰煤以其资源高效、清洁利用、能够满足能源和环保要求的特质，受到国内外研究人员的广泛关注。
申请号为200380102494.4的专利公开了一种煤的脱矿物质方法，其包括以下步骤：在碱性溶液中形成煤颗粒的悬浮体，所述悬浮体含有10-30重量％的煤，在足以抑制沸腾的压力下保持悬浮体处于150-250℃，将该悬浮体分离为碱化煤和废碱性沥出液，形成碱化煤的酸化悬浮体，所述酸化悬浮体的pH为0.5-1.5，将酸化悬浮体分离为含煤级分和基本为液体的级分，使含煤级分经历洗涤步骤，特别是水热洗涤步骤，其中将含煤级分与水和极性有机溶剂或水和有机酸混合以形成混合物，并从该混合物中分离煤。
虽然上述专利提供的煤的脱矿物质方法能够生产低灰煤，但是灰分含量还有进一步降低的空间，而将低灰煤的灰分含量控制在更低的水平，将会使低灰煤具有更广阔的应用前景。更重要的是，针对不同的煤种如国内金鸡滩煤、鲍店煤、转龙湾煤、石拉乌素煤、兴隆庄煤的实验研究，现有技术生产的低灰煤的灰分含量存在较大差异，并且不同煤种生产的低灰煤灰分含量均有进一步降低的空间。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法，本发明提供的深度脱除系统及方法能够使不同煤种生产的低灰煤的灰分均到达更低水平。
本发明提供了一种煤中矿物质的深度脱除系统，包括：
反应装置；所述反应装置设有煤粉进口、碱液进口和悬浮液出口；
与所述反应装置依次相连的第一过滤装置、第一酸洗装置、第二过滤装置、碱洗装置、第三过滤装置、第二酸洗装置、第四过滤装置、悬浮装置和第五过滤装置；
所述第一过滤装置的进料口与所述反应装置的悬浮液出口相连。
优选的，所述反应装置为设有温控装置和搅拌装置的压热釜。
优选的，所述第一过滤装置设有第一滤液出口和第一滤饼出口；所述第一滤饼出口与第一酸洗装置的进料口相连。
优选的，所述第一滤饼出口与第一酸洗装置的进料口之间还设有第一洗涤装置；
所述第一洗涤装置由依次相连的第一水洗装置和第一分离装置组成；所述第一滤饼出口与第一水洗装置的进料口相连，所述第一酸洗装置的进料口与第一分离装置的固相出口相连。
本发明还提供了一种煤中矿物质的深度脱除方法，包括以下步骤：
a)将煤粉与碱液混合，进行反应，得到碱性悬浮液；
b)将步骤a)得到的碱性悬浮液进行第一次过滤，得到的碱性煤饼依次经第一次酸洗、第二次过滤、碱洗、第三次过滤、第二次酸洗和第四次过滤，得到酸性煤饼；
c)将步骤b)得到的酸性煤饼与洗涤液混合，进行悬浮，再进行第五次过滤，得到低灰煤。
优选的，步骤a)中所述煤粉与碱液的质量比为1：(2～10)；
所述碱液中碱的质量浓度为10％～20％。
优选的，步骤a)中所述反应的过程在满足原料混合液不沸腾的压力下进行；
所述反应的温度程序为：
在升温速率为1℃/min～7℃/min的条件下升温至200℃～280℃，保持40min～80min；再在降温速率为3℃/min～5℃min的条件下降温至140℃～160℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃。
优选的，步骤b)中所述第一次酸洗的pH值为0.5～2，温度为50℃～90℃，时间为30min～90min；
所述碱洗的pH值为12～14，温度为50℃～90℃，时间为30min～90min；
所述第二次酸洗的pH值为0.5～2，温度为20℃～30℃，时间为1min～25min。
优选的，步骤c)中所述洗涤液包括水、乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、柠檬酸、氯乙酸、丙二酸、苹果酸和醋酸中的一种或多种。
优选的，所述步骤b)还包括：
将第一次过滤得到的滤饼依次进行水洗和分离，得到碱性煤饼。
本发明提供了一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法，所述煤中矿物质的深度脱除系统包括：反应装置；所述反应装置设有煤粉进口、碱液进口和悬浮液出口；与所述反应装置依次相连的第一过滤装置、第一酸洗装置、第二过滤装置、碱洗装置、第三过滤装置、第二酸洗装置、第四过滤装置、悬浮装置和第五过滤装置；所述第一过滤装置的进料口与所述反应装置的悬浮液出口相连。与现有技术相比，本发明针对硅酸胶体吸附滞留在低灰煤中无法脱除，采用深度脱除系统及方法将硅酸及其盐类溶出，同时还能够深度脱除低灰煤中的钠钾及其盐类，从而使不同煤种生产的低灰煤的灰分均到达更低水平。实验结果表明，本发明提供的深度脱除系统及方法得到的低灰煤灰分能够由0.92％ad～2.01％ad降低至0.44％ad～0.95％ad。
附图说明
图1为本发明实施例提供的煤中矿物质的深度脱除系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的煤中矿物质的深度脱除系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种煤中矿物质的深度脱除系统，包括：
反应装置；所述反应装置设有煤粉进口、碱液进口和悬浮液出口；
与所述反应装置依次相连的第一过滤装置、第一酸洗装置、第二过滤装置、碱洗装置、第三过滤装置、第二酸洗装置、第四过滤装置、悬浮装置和第五过滤装置；
所述第一过滤装置的进料口与所述反应装置的悬浮液出口相连。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的煤中矿物质的深度脱除系统的结构示意图。其中，1为反应装置，2为第一过滤装置，3为第一酸洗装置，4为第二过滤装置，5为碱洗装置，6为第三过滤装置，7为第二酸洗装置，8为第四过滤装置，9为悬浮装置，10为第五过滤装置。
在本发明中，所述反应装置用于将煤粉和碱液进行充分接触，使大部分煤中矿物质溶解和转化(如硅酸盐矿物质的溶解、酸性矿物质的沉淀)，从而实现脱除。在本发明中，所述反应装置优选为设有温控装置和搅拌装置的压热釜。在本发明中，所述反应装置设有煤粉进口、碱液进口和悬浮液出口；其中，所述煤粉进口用于将煤粉输送至反应装置；所述碱液进口用于将碱液A输送至反应装置；所述悬浮液出口用于排出反应后得到的碱性悬浮液。
本发明对所述煤粉的种类和来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的中阶煤或高阶煤均可。在本发明中，所述煤粉的灰分优选为2％～15；灰分越低，对其加工成本越低。在本发明中，所述煤粉的粒径优选小于等于1mm且大于等于20μm，更优选为小于等于0.5mm且大于等于20μm；虽然煤粉粒径小，有利于灰分的脱除，但是当煤粉粒径小于20μm时，会导致固液分离困难。
在本发明中，所述碱液A优选为氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的浓度优选为10％～20％，更优选为15％～16％。在本发明中，所述煤粉与碱液的质量比优选为1：(2～10)，更优选为1：(2.8～3.4)。
在本发明中，所述第一过滤装置用于将碱性悬浮液进行过滤，分别得到液相的碱性滤液A和固相的碱性煤饼A；其中液相的碱性滤液A排出后回收利用，固相的碱性煤饼A排出后进行进一步处理。在本发明中，所述第一过滤装置优选为高效过滤机。在本发明中，所述第一过滤装置优选设有进料口、第一滤液出口和第一滤饼出口；其中，所述第一过滤装置的进料口与所述反应装置的悬浮液出口相连，用于将碱性悬浮液输送至第一过滤装置；所述第一滤液出口用于排出液相的碱性滤液A；所述第一滤饼出口与第一酸洗装置的进料口相连，用于排出固相的碱性煤饼A。
在本发明中，所述煤粉经所述反应装置和第一过滤装置能够脱除铝硅矿物质及其盐类，但是会有1：1的铝和硅生成羟基方钠石固体并滞留在所述碱性煤饼A中。
在本发明中，所述第一滤饼出口与第一酸洗装置的进料口之间优选还设有第一洗涤装置。在本发明中，所述第一洗涤装置由依次相连的第一水洗装置和第一分离装置组成；所述第一滤饼出口与第一水洗装置的进料口相连，所述第一酸洗装置的进料口与第一分离装置的固相出口相连。本发明采用上述第一洗涤装置能够进一步洗涤回收碱性煤饼A中多余的碱，从而降低后续酸洗过程中的酸液消耗。
在本发明中，所述第一酸洗装置用于对碱性煤饼A进行第一次酸洗，溶解碱金属、羟基方钠石和碱性化合物。在本发明中，所述第一酸洗装置优选为设有搅拌装置的普通反应釜。在本发明中，所述第一酸洗装置设有进料口、酸液进口和出料口；其中，所述第一酸洗装置的进料口用于将碱性煤饼A输送至第一酸洗装置；所述第一酸洗装置的酸液进口用于将酸液A输送至第一酸洗装置；所述第一酸洗装置的出料口用于排出第一次酸洗后得到的混合液。
在本发明中，所述酸液A优选为硫酸或盐酸，本发明对此没有特殊限制；所述酸液A的具体用量根据第一次酸洗过程中的pH值进行调整。在本发明中，所述第一次酸洗的pH值优选为0.5～2，更优选为1。
在本发明中，所述第二过滤装置用于将第一次酸洗后得到的混合液进行过滤，分别得到液相的酸性滤液A和固相的酸性煤饼A；其中液相的酸性滤液A排出后回收利用，固相的酸性煤饼A排出后进行进一步处理。在本发明中，所述第二过滤装置优选为高效过滤机。在本发明中，所述第二过滤装置优选设有进料口、第二滤液出口和第二滤饼出口；其中，所述第二过滤装置的进料口与所述第一酸洗装置的出料口相连，用于将第一次酸洗后得到的混合液输送至第二过滤装置；所述第二滤液出口用于排出液相的酸性滤液A；所述第二滤饼出口与碱洗装置的进料口相连，用于排出固相的酸性煤饼A。
在本发明中，所述碱性煤饼A经所述第一酸洗装置和第二过滤装置能够脱除硅铝镁钙铁及其盐类。
在本发明中，所述第二滤饼出口与碱洗装置的进料口之间优选还设有第二洗涤装置。在本发明中，所述第二洗涤装置由依次相连的第二水洗装置和第二分离装置组成；所述第二滤饼出口与第二水洗装置的进料口相连，所述碱洗装置的进料口与第二分离装置的固相出口相连。本发明采用上述第二洗涤装置能够进一步洗涤回收酸性煤饼A中多余的酸，从而降低后续碱洗过程中的碱液消耗。
在本发明中，所述碱洗装置用于对酸性煤饼A进行碱洗，脱除酸性煤饼A中的硅酸及其盐类。在本发明中，所述碱洗装置优选为普通反应釜。在本发明中，所述碱洗装置设有进料口、碱液进口和出料口；其中，所述碱洗装置的进料口用于将酸性煤饼A输送至碱洗装置；所述碱洗装置的碱液进口用于将碱液B输送至碱洗装置；所述碱洗装置的出料口用于排出碱洗后得到的混合液。
在本发明中，所述碱液B优选为氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的浓度优选为10％～20％，更优选为15％～16％；所述碱液B的具体用量根据碱洗过程中的pH值进行调整。在本发明中，所述碱洗的pH值优选为12～14，更优选为13。
在本发明中，所述第三过滤装置用于将碱洗后得到的混合液进行过滤，分别得到液相的碱性滤液B和固相的碱性煤饼B；其中液相的碱性滤液B排出后回收利用，固相的碱性煤饼B排出后进行进一步处理。在本发明中，所述第三过滤装置优选为高效过滤机。在本发明中，所述第三过滤装置优选设有进料口、第三滤液出口和第三滤饼出口；其中，所述第三过滤装置的进料口与所述碱洗装置的出料口相连，用于将碱洗后得到的混合液输送至第三过滤装置；所述第三滤液出口用于排出液相的碱性滤液B；所述第三滤饼出口与第二酸洗装置的进料口相连，用于排出固相的碱性煤饼B。
在本发明中，所述酸性煤饼A虽然脱除了主要矿物质，但是还存在硅酸胶体吸附滞留从而导致灰分仍然相对较高；经所述碱洗装置和第三过滤装置能够解决上述问题，对硅酸胶体进行脱除。
在本发明中，所述第三滤饼出口与第二酸洗装置的进料口之间优选还设有第三洗涤装置。在本发明中，所述第三洗涤装置由依次相连的第三水洗装置和第三分离装置组成；所述第三滤饼出口与第三水洗装置的进料口相连，所述第二酸洗装置的进料口与第三分离装置的固相出口相连。本发明采用上述第三洗涤装置能够进一步洗涤回收碱性煤饼B中多余的碱，从而降低后续酸洗过程中的酸液消耗。
在本发明中，所述第二酸洗装置用于对碱性煤饼B进行第二次酸洗，进一步脱除碱金属、羟基方钠石和碱性化合物，并调整煤饼酸碱性。在本发明中，所述第二酸洗装置优选为设有搅拌装置的普通反应釜。在本发明中，所述第二酸洗装置设有进料口、酸液进口和出料口；其中，所述第二酸洗装置的进料口用于将碱性煤饼B输送至第二酸洗装置；所述第二酸洗装置的酸液进口用于将酸液B输送至第二酸洗装置；所述第二酸洗装置的出料口用于排出第二次酸洗后得到的混合液。
在本发明中，所述酸液B优选为硫酸或盐酸，本发明对此没有特殊限制；所述酸液B的具体用量根据第二次酸洗过程中的pH值进行调整。在本发明中，所述第二次酸洗的pH值优选为0.5～2，更优选为大于等于1且小于2。
在本发明中，所述第四过滤装置用于将第二次酸洗后得到的混合液进行过滤，分别得到液相的酸性滤液B和固相的酸性煤饼B；其中液相的酸性滤液B排出后回收利用，固相的酸性煤饼B排出后进行进一步处理。在本发明中，所述第四过滤装置优选为高效过滤机。在本发明中，所述第四过滤装置优选设有进料口、第四滤液出口和第四滤饼出口；其中，所述第四过滤装置的进料口与所述第二酸洗装置的出料口相连，用于将第二次酸洗后得到的混合液输送至第四过滤装置；所述第四滤液出口用于排出液相的酸性滤液B；所述第四滤饼出口与悬浮装置的进料口相连，用于排出固相的酸性煤饼B。
在本发明中，所述碱性煤饼B经所述第二酸洗装置和第四过滤装置能够脱除钠钾及其盐类，同时调整煤饼酸碱性。
在本发明中，所述悬浮装置用于深度脱除低灰煤中的钠钾及其盐类，并适当提升煤饼的pH值。在本发明中，所述悬浮装置优选为设有温控装置和搅拌装置的压热釜。在本发明中，所述悬浮装置设有进料口、洗涤液进口和悬浮液出口；其中，所述悬浮装置的进料口用于将酸性煤饼B输送至悬浮装置；所述洗涤液进口用于将洗涤液输送至悬浮装置；所述悬浮装置的悬浮液出口用于排出悬浮后得到的悬浮液。
在本发明中，所述洗涤液优选包括水、乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、柠檬酸、氯乙酸、丙二酸、苹果酸和醋酸中的一种或多种，更优选为水。在本发明中，所述洗涤液的用量优选为600g～3000g，更优选为1800g～2900g。
在本发明中，所述第五过滤装置用于将悬浮后得到的悬浮液进行过滤，得到低灰煤。在本发明中，所述第五过滤装置优选为高效过滤机。在本发明中，所述第五过滤装置优选设有进料口和低灰煤出口；其中，所述第五过滤装置的进料口与所述悬浮装置的悬浮液出口相连，用于将悬浮后得到的悬浮液输送至第五过滤装置；所述低灰煤出口用于产出低灰煤。
本发明还提供了一种煤中矿物质的深度脱除方法，包括以下步骤：
a)将煤粉与碱液混合，进行反应，得到碱性悬浮液；
b)将步骤a)得到的碱性悬浮液进行第一次过滤，得到的碱性煤饼依次经第一次酸洗、第二次过滤、碱洗、第三次过滤、第二次酸洗和第四次过滤，得到酸性煤饼；
c)将步骤b)得到的酸性煤饼与洗涤液混合，进行悬浮，再进行第五次过滤，得到低灰煤。
本发明首先将煤粉与碱液混合，进行反应，得到碱性悬浮液。本发明对所述煤粉的种类和来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的中阶煤或高阶煤均可。在本发明中，所述煤粉的灰分优选为2％～15；灰分越低，对其加工成本越低。在本发明中，所述煤粉的粒径优选小于等于1mm且大于等于20μm，更优选为小于等于0.5mm且大于等于20μm；虽然煤粉粒径小，有利于灰分的脱除，但是当煤粉粒径小于20μm时，会导致固液分离困难。
在本发明中，所述碱液优选为氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的浓度优选为10％～20％，更优选为15％～16％。在本发明中，所述煤粉与碱液的质量比优选为1：(2～10)，更优选为1：(2.8～3.4)。
在本发明中，所述反应的过程优选在满足原料混合液不沸腾的压力下进行。在本发明中，所述反应的温度程序优选为：
在升温速率为1℃/min～7℃/min的条件下升温至200℃～280℃，保持40min～80min；再在降温速率为3℃/min～5℃min的条件下降温至140℃～160℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃；
更优选为：
在升温速率为2℃/min的条件下升温至240℃，保持60min；再在降温速率为4℃min的条件下降温至150℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃
得到所述碱性悬浮液后，本发明将得到的碱性悬浮液进行第一次过滤，得到的碱性煤饼依次经第一次酸洗、第二次过滤、碱洗、第三次过滤、第二次酸洗和第四次过滤，得到酸性煤饼。
本发明将得到的碱性悬浮液进行第一次过滤，分别得到液相的碱性滤液A和固相的碱性煤饼A；其中液相的碱性滤液A回收利用，固相的碱性煤饼A进行进一步处理。在本发明中，所述第一次过滤的装置优选为高效过滤机。
在本发明中，所述煤粉经上述工艺步骤，能够脱除铝硅矿物质及其盐类，但是会有1：1的铝和硅生成羟基方钠石固体并滞留在所述碱性煤饼A中。
在本发明中，所述步骤b)优选还包括：
将第一次过滤得到的滤饼依次进行水洗和分离，得到碱性煤饼A。本发明采用上述水洗和分离的过程，能够进一步洗涤回收碱性煤饼A中多余的碱，从而降低后续酸洗过程中的酸液消耗。在本发明中，所述水洗的用水量优选为600g～3000g，更优选为1800g～2900g。在本发明中，所述水洗的温度优选为50℃～90℃，更优选为80℃；所述水洗的时间优选为1min～25min，更优选为15min。
得到所述碱性煤饼A后，本发明将得到的碱性煤饼A进行第一次酸洗和第二次过滤，分别得到液相的酸性滤液A和固相的酸性煤饼A；其中液相的酸性滤液A回收利用，固相的酸性煤饼A进行进一步处理。
在本发明中，所述第一次酸洗所用的酸液A优选为硫酸或盐酸，本发明对此没有特殊限制；所述酸液A的具体用量根据第一次酸洗过程中的pH值进行调整。在本发明中，所述第一次酸洗的pH值优选为0.5～2，更优选为1。在本发明中，所述第一次酸洗的温度优选为50℃～90℃，更优选为80℃；所述第一次酸洗的时间优选为30min～90min，更优选为60min。
在本发明中，所述第二次过滤的装置优选为高效过滤机。
在本发明中，所述碱性煤饼A经所述第一次酸洗和第二次过滤能够脱除硅铝镁钙铁及其盐类。
在本发明中，所述步骤b)优选还包括：
将第二次过滤得到的滤饼依次进行水洗和分离，得到酸性煤饼A。本发明采用上述水洗和分离的过程，能够进一步洗涤回收酸性煤饼A中多余的酸，从而降低后续碱洗过程中的碱液消耗。在本发明中，所述水洗的用水量优选为600g～3000g，更优选为1800g～2900g。在本发明中，所述水洗的温度优选为50℃～90℃，更优选为80℃；所述水洗的时间优选为1min～25min，更优选为15min。
得到所述酸性煤饼A后，本发明将得到的酸性煤饼A进行碱洗和第三次过滤，分别得到液相的碱性滤液B和固相的碱性煤饼B；其中液相的碱性滤液B回收利用，固相的碱性煤饼B进行进一步处理。
在本发明中，所述碱洗所用的碱液B优选为氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的浓度优选为10％～20％，更优选为15％～16％；所述碱液B的具体用量根据碱洗过程中的pH值进行调整。在本发明中，所述碱洗的pH值优选为12～14，更优选为13。在本发明中，所述碱洗的温度优选为50℃～90℃，更优选为80℃；所述碱洗的时间优选为30min～90min，更优选为60min。
在本发明中，所述第三次过滤的装置优选为高效过滤机。
在本发明中，所述酸性煤饼A虽然脱除了主要矿物质，但是还存在硅酸胶体吸附滞留从而导致灰分仍然相对较高；经所述碱洗和第三次过滤能够解决上述问题，对硅酸胶体进行脱除。
在本发明中，所述步骤b)优选还包括：
将第三次过滤得到的滤饼依次进行水洗和分离，得到碱性煤饼B。本发明采用上述水洗和分离的过程，能够进一步洗涤回收碱性煤饼B中多余的碱，从而降低后续酸洗过程中的酸液消耗。在本发明中，所述水洗的用水量优选为600g～3000g，更优选为1800g～2900g。在本发明中，所述水洗的温度优选为50℃～90℃，更优选为80℃；所述水洗的时间优选为1min～25min，更优选为15min。
得到所述碱性煤饼B后，本发明将得到的碱性煤饼B进行第二次酸洗和第四次过滤，分别得到液相的酸性滤液B和固相的酸性煤饼B；其中液相的酸性滤液B回收利用，固相的酸性煤饼B进行进一步处理。
在本发明中，所述第二次酸洗所用的酸液B优选为硫酸或盐酸，本发明对此没有特殊限制；所述酸液B的具体用量根据第二次酸洗过程中的pH值进行调整。在本发明中，所述第二次酸洗的pH值优选为0.5～2，更优选为1。在本发明中，所述第二次酸洗的温度优选为20℃～30℃，更优选为25℃；所述第二次酸洗的时间优选为1min～25min，更优选为15min。
在本发明中，所述第四次过滤的装置优选为高效过滤机。
在本发明中，所述碱性煤饼B经所述第二次酸洗和第四次过滤能够脱除钠钾及其盐类，同时调整煤饼酸碱性。
得到酸性煤饼后，本发明将得到的酸性煤饼与洗涤液混合，进行悬浮，再进行第五次过滤，得到低灰煤。在本发明中，所述洗涤液优选包括水、乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、柠檬酸、氯乙酸、丙二酸、苹果酸和醋酸中的一种或多种，更优选为水。在本发明中，所述洗涤液的用量优选为600g～3000g，更优选为1800g～2900g。
在本发明中，所述悬浮的过程优选在满足酸性煤饼与洗涤液的混合液不沸腾的压力下进行。在本发明中，所述悬浮的温度优选为15℃～280℃，更优选为25℃；所述悬浮的时间优选为1min～60min，更优选为15min。
在本发明中，所述第五次过滤的装置优选为高效过滤机。
本发明提供了一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法，所述煤中矿物质的深度脱除系统包括：反应装置；所述反应装置设有煤粉进口、碱液进口和悬浮液出口；与所述反应装置依次相连的第一过滤装置、第一酸洗装置、第二过滤装置、碱洗装置、第三过滤装置、第二酸洗装置、第四过滤装置、悬浮装置和第五过滤装置；所述第一过滤装置的进料口与所述反应装置的悬浮液出口相连。与现有技术相比，本发明针对硅酸胶体吸附滞留在低灰煤中无法脱除，采用深度脱除系统及方法将硅酸及其盐类溶出，同时还能够深度脱除低灰煤中的钠钾及其盐类，从而使不同煤种生产的低灰煤的灰分均到达更低水平。实验结果表明，本发明提供的深度脱除系统及方法得到的低灰煤灰分能够由0.92％ad～2.01％ad降低至0.44％ad～0.95％ad。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
请参阅图2，图2为本发明实施例1提供的煤中矿物质的深度脱除系统的结构示意图。其中，1为反应装置，2为第一过滤装置，3为第一酸洗装置，4为第二过滤装置，5为碱洗装置，6为第三过滤装置，7为第二酸洗装置，8为第四过滤装置，9为悬浮装置，10为第五过滤装置，11为第一水洗装置，12为第一分离装置。
采用实施例1提供的煤中矿物质的深度脱除系统对金鸡滩煤(分析数据参见表1)中矿物质进行深度脱除，具体工作过程为：
(1)在1900mL设有温控装置和搅拌装置的镍基合金热压釜内加入286.26g粒径＜1mm的煤粉和碱液A(139.50g固体NaOH和774.24g水)进行搅拌混合，在升温速率为2℃/min的条件下升温至240℃，保持60min；再在降温速率为4℃min的条件下降温至150℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃；整个反应过程在满足原料混合液不沸腾的压力下进行，得到碱性悬浮液。
(2)将步骤(1)得到的碱性悬浮液在80℃下进行第一次过滤，得到的煤饼采用2838g水洗涤15min，再在80℃下过滤，得到碱性煤饼A；将得到的碱性煤饼A与712.5g0.8mol/L的盐酸混合，采用8mol/L的盐酸调节pH值为1，在80℃下进行第一次酸洗1h，再在80℃下进行第二次过滤，得到酸性煤饼A；将得到的酸性煤饼A与浓度为15％的氢氧化钠溶液混合调节pH值为13，再80℃下碱性1h，再在80℃下进行第三次过滤，得到碱性煤饼B；将得到的碱性煤饼B与712.5g 0.8mol/L的盐酸混合，采用8mol/L的盐酸调节pH值为＜2，在25℃下进行第二次酸洗15min，再在80℃下进行第四次过滤，得到酸性煤饼B。
(3)将步骤(2)得到的酸性煤饼B与2838g水进行搅拌混合，在25℃下悬浮15min，再在25℃下进行第五次过滤，得到低灰煤。
表1实施例1所用金鸡滩煤的分析数据
| 煤种 | 水分Mad％ | 灰分Aad％ | 挥发分Vdaf％ | 固定碳Fcdaf％ |
| 金鸡滩 | 5.68 | 5.46 | - | - |
| Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | CaO | MgO |
| 11.90 | 20.10 | 17.39 | 26.64 | 2.09 |
采用专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法对实施例1所用金鸡滩煤进行实验，作为对比。经检测，专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法得到的低灰煤灰分为1.55％ad；而本发明实施例1得到的低灰煤灰分为0.67％ad。
实施例2
采用实施例1提供的煤中矿物质的深度脱除系统对石拉乌素煤(分析数据参见表2)中矿物质进行深度脱除，具体工作过程为：
(1)在1900mL设有温控装置和搅拌装置的镍基合金热压釜内加入284.69g粒径＜1mm的煤粉和碱液A(139.50g固体NaOH和775.81g水)进行搅拌混合，在升温速率为2℃/min的条件下升温至240℃，保持60min；再在降温速率为4℃min的条件下降温至150℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃；整个反应过程在满足原料混合液不沸腾的压力下进行，得到碱性悬浮液。
(2)将步骤(1)得到的碱性悬浮液在80℃下进行第一次过滤，得到的煤饼采用2298g水洗涤15min，再在80℃下过滤，得到碱性煤饼A；将得到的碱性煤饼A与575g 0.8mol/L的盐酸混合，采用8mol/L的盐酸调节pH值为1，在80℃下进行第一次酸洗1h，再在80℃下进行第二次过滤，得到酸性煤饼A；将得到的酸性煤饼A与浓度为15％的氢氧化钠溶液混合调节pH值为13，再80℃下碱性1h，再在80℃下进行第三次过滤，得到碱性煤饼B；将得到的碱性煤饼B与575g 0.8mol/L的盐酸混合，采用8mol/L的盐酸调节pH值为＜2，在25℃下进行第二次酸洗15min，再在80℃下进行第四次过滤，得到酸性煤饼B。
(3)将步骤(2)得到的酸性煤饼B与2298g水进行搅拌混合，在25℃下悬浮15min，再在25℃下进行第五次过滤，得到低灰煤。
表2实施例2所用石拉乌素煤的分析数据
| 煤种 | 水分Mad％ | 灰分Aad％ | 挥发分Vdaf％ | 固定碳Fcdaf％ |
| 石拉乌素 | 5.16 | 6.26 | - | - |
| Al2O3％ | SiO2％ | Fe2O3％ | CaO％ | MgO％ |
| 17.50 | 6.73 | 34.18 | 18.60 | 3.95 |
采用专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法对实施例2所用石拉乌素煤进行实验，作为对比。经检测，专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法得到的低灰煤灰分为1.54％ad；而本发明实施例1得到的低灰煤灰分为0.59％ad。
实施例3
采用实施例1提供的煤中矿物质的深度脱除系统对兴隆煤(分析数据参见表3)中矿物质进行深度脱除，具体工作过程为：
(1)在1900mL设有温控装置和搅拌装置的镍基合金热压釜内加入279.27g粒径＜1mm的煤粉和碱液A(139.50g固体NaOH和781.23g水)进行搅拌混合，在升温速率为2℃/min的条件下升温至240℃，保持60min；再在降温速率为4℃min的条件下降温至150℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃；整个反应过程在满足原料混合液不沸腾的压力下进行，得到碱性悬浮液。
(2)将步骤(1)得到的碱性悬浮液在80℃下进行第一次过滤，得到的煤饼采用3000g水洗涤15min，再在80℃下过滤，得到碱性煤饼A；将得到的碱性煤饼A与808g浓度为4％的硫酸混合，采用浓度为40％的硫酸调节pH值为1，在80℃下进行第一次酸洗1h，再在80℃下进行第二次过滤，得到酸性煤饼A；将得到的酸性煤饼A与浓度为15％的氢氧化钠溶液混合调节pH值为13，再80℃下碱性1h，再在80℃下进行第三次过滤，得到碱性煤饼B；将得到的碱性煤饼B与808g浓度为4％的硫酸混合，采用浓度为40％的硫酸调节调节pH值为＜2，在25℃下进行第二次酸洗15min，再在80℃下进行第四次过滤，得到酸性煤饼B。
(3)将步骤(2)得到的酸性煤饼B与3000g水进行搅拌混合，在25℃下悬浮15min，再在25℃下进行第五次过滤，得到低灰煤。
表3实施例3所用兴隆煤的分析数据
| 煤种 | 水分Mad％ | 灰分Aad％ | 挥发分Vdaf％ | 固定碳Fcdaf％ |
| 兴隆 | 3.32 | 8.00 | - | - |
| Al2O3％ | SiO2％ | Fe2O3％ | CaO％ | MgO％ |
| 34.66 | 40.54 | 4.86 | 6.87 | 2.57 |
采用专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法对实施例3所用兴隆煤进行实验，作为对比。经检测，专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法得到的低灰煤灰分为1.24％ad；而本发明实施例1得到的低灰煤灰分为0.90％ad。
实施例4
采用实施例1提供的煤中矿物质的深度脱除系统对鲍店煤(分析数据参见表4)中矿物质进行深度脱除，具体工作过程为：
(1)在1900mL设有温控装置和搅拌装置的镍基合金热压釜内加入278.26g粒径＜1mm的煤粉和碱液A(139.50g固体NaOH和782.24g水)进行搅拌混合，在升温速率为2℃/min的条件下升温至240℃，保持60min；再在降温速率为4℃min的条件下降温至150℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃；整个反应过程在满足原料混合液不沸腾的压力下进行，得到碱性悬浮液。
(2)将步骤(1)得到的碱性悬浮液在80℃下进行第一次过滤，得到的煤饼采用1887g水洗涤15min，再在80℃下过滤，得到碱性煤饼A；将得到的碱性煤饼A与513g浓度为4％的硫酸混合，采用浓度为40％的硫酸调节pH值为1，在80℃下进行第一次酸洗1h，再在80℃下进行第二次过滤，得到酸性煤饼A；将得到的酸性煤饼A与浓度为15％的氢氧化钠溶液混合调节pH值为13，再80℃下碱性1h，再在80℃下进行第三次过滤，得到碱性煤饼B；将得到的碱性煤饼B与513g浓度为4％的硫酸混合，采用浓度为40％的硫酸调节调节pH值为＜2，在25℃下进行第二次酸洗15min，再在80℃下进行第四次过滤，得到酸性煤饼B。
(3)将步骤(2)得到的酸性煤饼B与1887g水进行搅拌混合，在25℃下悬浮15min，再在25℃下进行第五次过滤，得到低灰煤。
表4实施例4所用鲍店煤的分析数据
| 煤种 | 水分Mad％ | 灰分Aad％ | 挥发分Vdaf％ | 固定碳Fcdaf％ |
| 鲍店 | 2.97 | 8.64 | 38.28 | 61.72 |
| Al2O3％ | SiO2％ | Fe2O3％ | CaO％ | MgO％ |
| 33.18 | 41.06 | 7.52 | 6.95 | 1.43 |
采用专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法对实施例4所用鲍店煤进行实验，作为对比。经检测，专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法得到的低灰煤灰分为2.01％ad；而本发明实施例1得到的低灰煤灰分为0.95％ad。
实施例5
采用实施例1提供的煤中矿物质的深度脱除系统对转龙湾煤(分析数据参见表5)中矿物质进行深度脱除，具体工作过程为：
(1)在1900mL设有温控装置和搅拌装置的镍基合金热压釜内加入304.67g粒径＜1mm的煤粉和碱液A(139.50g固体NaOH和755.83g水)进行搅拌混合，在升温速率为2℃/min的条件下升温至240℃，保持60min；再在降温速率为4℃min的条件下降温至150℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃；整个反应过程在满足原料混合液不沸腾的压力下进行，得到碱性悬浮液。
(2)将步骤(1)得到的碱性悬浮液在80℃下进行第一次过滤，得到的煤饼采用600g水洗涤15min，再在80℃下过滤，得到碱性煤饼A；将得到的碱性煤饼A与233g浓度为4％的硫酸混合，采用浓度为40％的硫酸调节pH值为1，在80℃下进行第一次酸洗1h，再在80℃下进行第二次过滤，得到酸性煤饼A；将得到的酸性煤饼A与浓度为15％的氢氧化钠溶液混合调节pH值为13，再80℃下碱性1h，再在80℃下进行第三次过滤，得到碱性煤饼B；将得到的碱性煤饼B与233g浓度为4％的硫酸混合，采用浓度为40％的硫酸调节调节pH值为＜2，在25℃下进行第二次酸洗15min，再在80℃下进行第四次过滤，得到酸性煤饼B。
(3)将步骤(2)得到的酸性煤饼B与600g水进行搅拌混合，在25℃下悬浮15min，再在25℃下进行第五次过滤，得到低灰煤。
表5实施例5所用转龙湾煤的分析数据
| 煤种 | 水分Mad％ | 灰分Aad％ | 挥发分Vdaf％ | 固定碳Fcdaf％ |
| 转龙湾 | 11.38 | 6.97 | —— | —— |
| Al2O3％ | SiO2％ | Fe2O3％ | CaO％ | MgO％ |
| 14.90 | 30.94 | 7.51 | 6.95 | 1.43 |
采用专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法对实施例5所用转龙湾煤进行实验，作为对比。经检测，专利CN1708574A提供的煤的脱矿物质方法得到的低灰煤灰分为0.92％ad；而本发明实施例1得到的低灰煤灰分为0.44％ad。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种煤中矿物质的深度脱除系统，包括：
反应装置；所述反应装置设有煤粉进口、碱液进口和悬浮液出口；
与所述反应装置依次相连的第一过滤装置、第一酸洗装置、第二过滤装置、碱洗装置、第三过滤装置、第二酸洗装置、第四过滤装置、悬浮装置和第五过滤装置；
所述第一过滤装置的进料口与所述反应装置的悬浮液出口相连。
2.根据权利要求1所述的深度脱除系统，其特征在于，所述反应装置为设有温控装置和搅拌装置的压热釜。
3.根据权利要求1所述的深度脱除系统，其特征在于，所述第一过滤装置设有第一滤液出口和第一滤饼出口；所述第一滤饼出口与第一酸洗装置的进料口相连。
4.根据权利要求3所述的深度脱除系统，其特征在于，所述第一滤饼出口与第一酸洗装置的进料口之间还设有第一洗涤装置；
所述第一洗涤装置由依次相连的第一水洗装置和第一分离装置组成；所述第一滤饼出口与第一水洗装置的进料口相连，所述第一酸洗装置的进料口与第一分离装置的固相出口相连。
5.一种煤中矿物质的深度脱除方法，包括以下步骤：
a)将煤粉与碱液混合，进行反应，得到碱性悬浮液；
b)将步骤a)得到的碱性悬浮液进行第一次过滤，得到的碱性煤饼依次经第一次酸洗、第二次过滤、碱洗、第三次过滤、第二次酸洗和第四次过滤，得到酸性煤饼；
c)将步骤b)得到的酸性煤饼与洗涤液混合，进行悬浮，再进行第五次过滤，得到低灰煤。
6.根据权利要求5所述的深度脱除方法，其特征在于，步骤a)中所述煤粉与碱液的质量比为1：(2～10)；
所述碱液中碱的质量浓度为10％～20％。
7.根据权利要求5所述的深度脱除方法，其特征在于，步骤a)中所述反应的过程在满足原料混合液不沸腾的压力下进行；
所述反应的温度程序为：
在升温速率为1℃/min～7℃/min的条件下升温至200℃～280℃，保持40min～80min；再在降温速率为3℃/min～5℃min的条件下降温至140℃～160℃；最后在降温速率为10℃/min～19℃min的条件下降温至25℃～80℃。
8.根据权利要求5所述的深度脱除方法，其特征在于，步骤b)中所述第一次酸洗的pH值为0.5～2，温度为50℃～90℃，时间为30min～90min；
所述碱洗的pH值为12～14，温度为50℃～90℃，时间为30min～90min；
所述第二次酸洗的pH值为0.5～2，温度为20℃～30℃，时间为1min～25min。
9.根据权利要求5所述的深度脱除方法，其特征在于，步骤c)中所述洗涤液包括水、乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、柠檬酸、氯乙酸、丙二酸、苹果酸和醋酸中的一种或多种。
10.根据权利要求5～9任一项所述的深度脱除方法，其特征在于，所述步骤b)还包括：
将第一次过滤得到的滤饼依次进行水洗和分离，得到碱性煤饼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711061987.8A CN107603684A (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711061987.8A CN107603684A (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107603684A true CN107603684A (zh) | 2018-01-19 |
Family
ID=61084678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711061987.8A Pending CN107603684A (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107603684A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111040819A (zh) * | 2018-10-12 | 2020-04-21 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种固态碳质材料的除灰方法 |
| CN111961511A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-20 | 贵州理工学院 | 一种三高煤气化反应活性的改性方法 |
| CN115232658A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-10-25 | 广东一纳科技有限公司 | 超纯无烟煤及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57123295A (en) * | 1981-01-22 | 1982-07-31 | Sanyo Chem Ind Ltd | Additive for granulation and deashing |
| US4936045A (en) * | 1986-03-21 | 1990-06-26 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Demineralization of coal |
| CN1708574A (zh) * | 2002-10-29 | 2005-12-14 | Ucc能源有限公司 | 煤的脱矿物质方法 |
| CN101855326A (zh) * | 2008-09-03 | 2010-10-06 | 塔塔钢铁有限公司 | 用于由高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法 |
| CN104773739A (zh) * | 2015-01-14 | 2015-07-15 | 南阳东方应用化工研究所 | 一种粉煤灰的分解方法 |
| CN105368490A (zh) * | 2014-08-25 | 2016-03-02 | 中石化洛阳工程有限公司 | 一种脱除煤焦油中金属和灰分的复合剂及其使用方法 |
| CN207646154U (zh) * | 2017-11-02 | 2018-07-24 | 兖矿集团有限公司 | 一种煤中矿物质的深度脱除系统 |
-
2017
- 2017-11-02 CN CN201711061987.8A patent/CN107603684A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57123295A (en) * | 1981-01-22 | 1982-07-31 | Sanyo Chem Ind Ltd | Additive for granulation and deashing |
| US4936045A (en) * | 1986-03-21 | 1990-06-26 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Demineralization of coal |
| CN1708574A (zh) * | 2002-10-29 | 2005-12-14 | Ucc能源有限公司 | 煤的脱矿物质方法 |
| CN101855326A (zh) * | 2008-09-03 | 2010-10-06 | 塔塔钢铁有限公司 | 用于由高灰分煤生产低灰分清洁煤的改进的选矿方法 |
| CN105368490A (zh) * | 2014-08-25 | 2016-03-02 | 中石化洛阳工程有限公司 | 一种脱除煤焦油中金属和灰分的复合剂及其使用方法 |
| CN104773739A (zh) * | 2015-01-14 | 2015-07-15 | 南阳东方应用化工研究所 | 一种粉煤灰的分解方法 |
| CN207646154U (zh) * | 2017-11-02 | 2018-07-24 | 兖矿集团有限公司 | 一种煤中矿物质的深度脱除系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 丁玉,丁曙光,曾蒲君,蒋玢,徐正华: "温和条件下煤化学净化的研究" * |
| 侯彩霞;张帅;杜敬文;梁英华;樊丽华;: "酸/碱对褐煤中矿物质脱除效果分析" * |
| 王同华,崔之栋,李华: "高纯碳的研究――Ⅱ.煤和石墨的深度脱灰" * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111040819A (zh) * | 2018-10-12 | 2020-04-21 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种固态碳质材料的除灰方法 |
| CN111961511A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-20 | 贵州理工学院 | 一种三高煤气化反应活性的改性方法 |
| CN115232658A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-10-25 | 广东一纳科技有限公司 | 超纯无烟煤及其制备方法 |
| CN115232658B (zh) * | 2022-07-15 | 2023-10-03 | 广东一纳科技有限公司 | 超纯无烟煤及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107603684A (zh) | 一种煤中矿物质的深度脱除系统及方法 | |
| CN101920966B (zh) | 一种利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法 | |
| JP6339678B2 (ja) | バイオマス発電所の籾殻灰および排煙を利用するナノサイズ二酸化ケイ素およびナノサイズ炭酸カルシウムの製造方法 | |
| CN103803558B (zh) | 一种利用有机硅含尘尾气水解物制备沉淀法白炭黑的方法 | |
| CN102091524B (zh) | 碱洗脱除处理氧化锌烟尘的方法 | |
| CN109719118A (zh) | 一种铝电解槽固体废料资源化处理系统及方法 | |
| CN104787770A (zh) | 循环流化床燃烧有机酸预处理稻壳制备纳米SiO2的方法 | |
| CN102757050A (zh) | 金属硅酸洗提纯的方法 | |
| CN101148332A (zh) | 一种从硅灰中提高二氧化硅含量及生产白炭黑的方法 | |
| CN107163964A (zh) | 一种柚子皮再生产物的多联产工艺，柚子皮吸附剂，以及，柚子皮精油 | |
| CN103665195B (zh) | 一种利用酶法提取江蓠中琼脂的方法 | |
| CN207646154U (zh) | 一种煤中矿物质的深度脱除系统 | |
| CN1085564A (zh) | 一种甲壳素的制备方法 | |
| CN106853959A (zh) | 一种采用粗硒湿法制备高纯度硒的方法 | |
| CN101946883A (zh) | 一种将魔芋精粉细化成魔芋微粉的方法 | |
| CN101264885B (zh) | 一种稻壳灰制取优质活性炭的生产方法 | |
| CN104479848B (zh) | 一种废油环保再生的方法 | |
| CN101125657A (zh) | 高纯二氧化硅生产方法 | |
| CN108793652A (zh) | 一种酸洗污泥资源化处理装置及工艺 | |
| CN102060289A (zh) | 一种生物体钻石原料碳的提取工艺方法 | |
| CN114177694A (zh) | 一种氯化钴溶液的循环除油方法 | |
| CN108821467A (zh) | 醇类发酵废水的净化处理及循环利用方法 | |
| CN1962437A (zh) | 去除硅砂表面薄膜铁的草酸浸出法 | |
| CN102897725A (zh) | 一种二氧化碲提纯方法 | |
| CN105903499A (zh) | 离子交换塔酸碱再生废水回用系统和回用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180119 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |