CN109851255A - 一种煤催化气化灰渣的利用方法 - Google Patents

一种煤催化气化灰渣的利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种煤催化气化灰渣的利用方法,涉及煤气化技术领域,用于在减小提取水溶性钾和非水溶性钾所造成的水耗的同时,实现对煤催化气化灰渣的综合利用。所述煤催化气化灰渣的利用方法,包括将煤催化气化的灰渣和水洗液混合,使灰渣中的水溶性钾溶解在水洗液中,进行固液分离后得到第一滤渣以及含有水溶性钾的第一滤液,将第一滤渣与消解剂和校正原料混合得到混合物料,将第一滤液和混合物料混合,使混合物料中的非水溶性钾转化为水溶性钾,进行固液分离后得到第二滤渣以及含有水溶性钾的第二滤液,采用第二滤渣制备水泥。上述煤催化气化灰渣的利用方法适用于煤催化气化灰渣的综合利用。

Description

一种煤催化气化灰渣的利用方法
技术领域
本发明涉及煤气化技术领域,尤其涉及一种煤催化气化灰渣的利用方法。
背景技术
煤催化气化是将煤和气化剂在碱金属催化剂的作用下进行煤气化反应的过程,其中,最为常用的碱金属催化剂为钾催化剂。上述钾催化剂在经过煤催化气化反应后,部分转化为水溶性钾,部分转化为非水溶性钾,该水溶性钾和非水溶性钾均存在于煤催化气化反应后的灰渣中。
相关技术中,在对灰渣中的水溶性钾和非水溶性钾进行提取时,通常是先利用水对灰渣进行水洗以提取灰渣中的水溶性钾,然后利用消解剂对水洗后的灰渣进行消解以提取灰渣中的非水溶性钾,之后对提取过非水溶性钾的灰渣进行堆放或掩埋等处理。
然而在对水溶性钾和非水溶性钾提取的过程中,每个提取步骤均需要使用大量的水,这也就使得相关技术中的整个提取过程水耗较大。而且,由于提取过非水溶性钾的灰渣中还含有SiO2(二氧化硅)、CaO(氧化钙)、Al2O3(氧化铝)、Fe3O4(四氧化三铁)、MgO(氧化镁)等成分,这样在灰渣的不断堆放或掩埋的过程中,会污染环境,且造成大量的资源浪费。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种煤催化气化灰渣的利用方法,用于在减小提取水溶性钾和非水溶性钾所造成的水耗的同时,实现对煤催化气化灰渣的综合利用。
为达到上述目的,本发明实施例提供了如下技术方案:
本发明实施例提供了一种煤催化气化灰渣的利用方法,包括:将煤催化气化的灰渣和水洗液混合,使灰渣中的水溶性钾溶解在水洗液中,进行固液分离后得到第一滤渣以及含有水溶性钾的第一滤液。将第一滤渣与消解剂和校正原料混合,得到混合物料。将第一滤液和混合物料混合,使混合物料中的非水溶性钾转化为水溶性钾,进行固液分离后得到第二滤渣以及含有水溶性钾的第二滤液。采用第二滤渣制备水泥。
可选的,在得到上述混合物料后,且在将上述第一滤液和混合物料混合之前,上述煤催化气化灰渣的利用方法还包括:对混合物料进行第一研磨。
可选的,上述混合物料的比表面积≥400m2/kg,细度为30μm,方孔筛余量<10%。
可选的,上述采用第二滤渣制备水泥的步骤,包括:在第二滤渣中加入石膏,进行第二研磨得到水泥。
可选的,上述石膏占第二滤渣和石膏的总质量的质量比为3%~8%。
可选的,上述灰渣和水洗液的质量比为1:8~1:3。
可选的,上述混合物料中,第一滤渣的质量占比为38%~60%,消解剂的质量占比为35%~60%,校正原料的质量占比为2%~6%。
可选的,将第一滤液和混合物料混合后,在温度为200~450℃、压力为1~2.5MPa的条件下保持1~4h,使混合物料中的非水溶性钾转化为水溶性钾。
可选的,上述校正原料为铁质校正原料和/或铝质校正原料。
可选的,上述消解剂为氢氧化钙或氧化钙。
本发明实施例提供的煤催化气化灰渣的利用方法,利用水洗液对煤催化气化的灰渣进行水洗得到第一滤渣和第一滤液后,在第一滤渣中加入消解剂和校正原料形成混合物料,以利用消解剂将第一滤渣中的非水溶性钾转化为水溶性钾,并利用校正原料促进消解剂与第一滤渣之间的反应,然后利用水洗后得到的第一滤液对混合物料中水溶性钾进行提取得到第二滤渣和第二滤液,之后便可以利用第二滤渣制备形成水泥。
由上可知,本发明实施例提供的煤催化气化灰渣的利用方法,对水洗后的第一滤液进行了重复利用,也就可以减小提取水溶性钾和非水溶性钾所造成的水耗。同时,本发明实施例将对水溶性钾和非水溶性钾进行提取的方法,和制备水泥的方法耦合在一起,能够将提取非水溶性钾后的第二滤渣制备成水泥,从而实现了对煤催化气化灰渣的综合利用,这样也就可以避免将第二滤渣进行堆放或掩埋所造成的环境污染和大量的资源浪费。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本发明实施例的一部分,本发明实施例的示意性实施例及其说明用于解释发明实施例,并不构成对本发明实施例的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例提供的一种煤催化气化灰渣的利用方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种煤催化气化灰渣的利用方法的流程示意图。
具体实施方式
为便于理解,下面结合说明书附图,对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是所提出的技术方案的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,均属于本发明实施例保护的范围。
请参阅图1,本发明实施例提供了一种煤催化气化灰渣的利用方法,该方法包括如下步骤:
步骤S1:将煤催化气化的灰渣和水洗液混合,使灰渣中的水溶性钾溶解在水洗液中,进行固液分离后得到第一滤渣以及含有水溶性钾的第一滤液。
步骤S2:将第一滤渣与消解剂和校正原料混合,得到混合物料。
步骤S3:将第一滤液和混合物料混合,使混合物料中的非水溶性钾转化为水溶性钾,进行固液分离后得到第二滤渣以及含有水溶性钾的第二滤液。
步骤S4:采用第二滤渣制备水泥。
本发明实施例提供的煤催化气化灰渣的利用方法,利用水洗液对煤催化气化的灰渣进行水洗得到第一滤渣和第一滤液后,在第一滤渣中加入消解剂和校正原料形成混合物料,以利用消解剂将第一滤渣中的非水溶性钾转化为水溶性钾,并利用校正原料促进消解剂与第一滤渣之间的反应,然后利用水洗后得到的第一滤液对混合物料中水溶性钾进行提取得到第二滤渣和第二滤液,之后便可以利用第二滤渣制备形成水泥。
由上可知,本发明实施例提供的煤催化气化灰渣的利用方法,对水洗后的第一滤液进行了重复利用,也就可以减小提取水溶性钾和非水溶性钾所造成的水耗。同时,本发明实施例将对水溶性钾和非水溶性钾进行提取的方法,和制备水泥的方法耦合在一起,能够将提取非水溶性钾后的第二滤渣制备成水泥,从而实现了对煤催化气化灰渣的综合利用,这样也就可以避免将第二滤渣进行堆放或掩埋所造成的大量的资源浪费。
在上述步骤S1中,在对灰渣进行水洗时,可以将灰渣和水洗液加入至水洗反应器内进行混合,之后通过可用于搅拌的搅拌器等部件对灰渣和水洗液进行搅拌,以便于灰渣能够与水混合均匀,使得灰渣中的水溶性钾可以较为完全的溶解于水洗液中,该水洗液可以为水。
值得一提的是,本发明实施例利用步骤S1中的水洗液提取灰渣中的水溶性钾,并利用含溶解有该水溶性钾的第一滤液,提取步骤S3中非水溶性钾所转化的水溶性钾,也就是本发明实施例是将灰渣中的水溶性钾和非水溶性钾所转化的水溶性钾均溶解在步骤S1中的水洗液中。为了使得上述步骤S1中的水洗液能够溶解较多的水溶性钾,步骤S1中所混合的灰渣和水洗液的质量比为1:8~1:3,这样既能确保水洗液的量可以较为充分的溶解上述两个步骤中的水溶性钾,还能避免水洗液的量过多而造成的损耗。
在对灰渣水洗完成后,可以进行固液分离得到第一滤渣,本发明实施例通过向第一滤渣中添加消解剂和校正原料,可以得到包含三者的混合物料,该混合物料又可称为水泥生料。
可以理解的是,上述第一滤渣颗粒较大,其粒径范围一般为0.1~5mm,消解剂颗粒较小,其粒径范围一般在0.5mm以下,两者之间的粒径范围相差较大。在一些实施例中,为了避免在将第一滤液和混合物料混合后,因三者的粒径范围性差较大导致校正原料和消解剂漂浮于第一滤渣上层,即避免出现分层现象,以及所述第一滤渣颗粒内部的非水溶性钾更容易被提取出来,还会在得到混合物料后,并在将第一滤液和混合物料混合之前,对第一滤渣、消解剂和校正原料三者进行统一的第一研磨,以使得第一滤渣、消解剂和校正原料能够处于相同的粒径范围内,确保三者之间能够在第一滤液中混合的更为均匀。示例性的,在进行第一研磨时,可以利用棒磨机、球磨机或立式辊磨机等对混合物料进行研磨。
可选的,在经过第一研磨后,混合物料的比表面积≥400m2/kg,细度为30μm,方孔筛余量<10%。通过对混合物料进行第一研磨,能够在使得第一滤渣、消解剂和校正原料处于相同的粒径范围的同时,使得第一滤渣的粒径范围变小且比表面积增大,这样在将混合物料与第一滤液混合后,可以使得第一滤渣、消解剂和校正原料三者之间均匀混合并充分接触,有效促进消解反应的进行以及水泥熟料的制备,不仅可以有效提高水溶性钾的提取率,还可以有效促进生成能够增强水泥熟料强度的物质。
为了进一步提高水溶性钾的提取率,并确保水泥熟料的强度,会按照一定的质量配比向第一滤渣中添加消解剂和校正原料,以使得消解反应能够较为充分的进行,将非水溶性钾较为完全的转化为水溶性钾,并有效生成可增强水泥熟料的物质。示例性的,在上述步骤S2中,由第一滤渣、消解剂和校正原料所构成的混合物料中,第一滤渣的质量占比为38%~60%,消解剂的质量占比为35%~60%,校正原料的质量占比为2%~6%,根据第一滤渣的质量添加适当质量的消解剂和校正原料,这样既可以确保第一滤渣中的非水溶性钾能够较为完全的转化为水溶性钾,确保能够生成可增强水泥熟料的物质,还能够避免所添加的消解剂和校正原料的质量较少而造成的非水溶性钾转化不完全、难以生成可增强水泥熟料物质的现象,以及所添加的消解剂和校正原料的质量较多而造成的消解剂和校正原料的浪费现象。
可选的,上述消解剂可以为Ca(OH)2(氢氧化钙)或CaO。上述校正原料可以为铁质校正原料和/或铝质校正原料,即向第一滤渣中添加校正原料时,可以只添加铁质校正原料,也可以只添加铝质校正原料,当然还可以同时添加铁质校正原料和铝质校正原料。该铁质校正原料中的主要成分可以为Fe2O3(氧化铁),此时,可以选择赤铁矿作为铁质校正原料,该铝质校正原料中的主要成分可以为Al2O3,此时,可以选择铝矾土作为铝质校正原料。
示例性的,本发明实施例以消解剂为Ca(OH)2为例进行说明,上述第一滤渣中所含有的非水溶性钾以K2O·SiO2·Al2O3(硅铝酸钾)的形式存在,非水溶性钾和消解剂发生的消解反应如方程式(1)所示:
K2O·SiO2·Al2O3+2Ca(OH)2+H2O→
CaO·SiO2·Al2O3·H2O+2KOH+CaO·SiO2·H2O (1)
可选的,在进行消解反应和水泥熟料的制备时,可以将第一滤渣、消解剂、校正原料和第一滤液加入至消解与熟料制备反应器内进行消解反应。为了使得第一滤渣和消解剂反应得更为充分,在一些实施例中,可以将消解与熟料制备反应器内的温度设为200~450℃、压力设为1~2.5MPa,并使得由第一滤渣、消解剂和校正原料所构成的混合物料在该反应条件下保持1~4h,这样在该较高温度的条件下,能够使得第一滤渣中的非水溶性钾与消解剂之间的反应更为彻底,有利于提高非水溶性钾的提取率。
上述消解反应中得到的KOH(氢氧化钾)即为第一滤渣中非水溶性钾所转化的水溶性钾,在将非水溶性钾逐步转化为水溶性钾的过程中,水溶性钾便可以逐步溶解在第一滤液中,在消解反应完成并进行固液分离后,便可以得到第二滤液和第二滤渣,其中,第二滤液中包含有水洗过程所溶解的水溶性钾,以及消解反应后所转化的水溶性钾,第二滤渣中包含有CaO·SiO2·Al2O3·H2O和CaO·SiO2·H2O,该第二滤渣又可称为水泥熟料。
需要说明的是,在煤催化气化的灰渣中,由于其主要成分SiO2和Al2O3的存在,使得灰渣呈弱酸性。在消解剂与第一滤渣在第一滤液中进行消解反应的过程中,消解剂中的OH-(氢氧根)能够与灰渣中的玻璃体发生反应,使得玻璃体中的Si-O(硅氧键)和Al-O(铝氧键)发生断裂,将其所构成的网状结构破坏,从而可以促使SiO2和Al2O3从第一滤渣中析出,并促使SiO2和Al2O3与消解剂中的Ca2+(钙离子)发生反应,生成凝胶物质CaO·Al2O3·H2O和CaO·SiO2·H2O,其中,CaO·Al2O3·H2O可简称为C-S-H,CaO·SiO2·H2O可简称为C-A-H。在水泥熟料未进行水化之前,上述凝胶物质C-S-H和C-A-H,能够相互聚集,并对水泥熟料颗粒进行包裹,这样便能够提高水泥熟料的强度。上述反应如方程式(2)和(3)所示:
Ca(OH)2+Al2O3+H2O→CaO·Al2O3·H2O (2)
Ca(OH)2+SiO2+H2O→CaO·SiO2·H2O (3)
值得一提的是,在消解剂和第一滤渣进行消解反应的过程中,校正原料能够促进消解剂与第一滤渣之间进行反应,生成3CaO·SiO2和2CaO·SiO2,其中,3CaO·SiO2可以简称为C3S,可2CaO·SiO2以简称为C2S,C3S和C2S即为上述可提高水泥熟料强度的物质。
可以理解的是,在消解剂与第一滤渣进行消解反应时,消解剂还会与第一滤渣中的Al2O3发生反应,生成3CaO·Al2O3(铝酸三钙),其中,3CaO·Al2O3可简称为C3A。
在得到第二滤渣后,也就是得到水泥熟料后,便可以利用水泥熟料制备水泥。为了延缓水泥的凝结时间,在一些实施例中,利用第二滤渣制备水泥的步骤还包括步骤S4’,即向第二滤渣中加入石膏,并对第二滤渣和石膏进行第二研磨得到水泥。
值得一提的是,上述石膏可以为多种石膏,示例性的,该石膏可以为一水石膏、二水石膏或三水石膏,石膏的主要成分为硫酸钙(CaSO4)的水合物,在石膏中加入水后,石膏能够快速的溶解于水中。示例性的,以一水石膏为例,其反应如方程式(4)所示:
2CaSO4·H2O+3H2O=2CaSO4·2H2O(生石膏) (4)
在水泥中加入水进行搅拌的过程中,在水泥颗粒中的C3A与水发生水化反应的同时,石膏可以在快速溶解在水中,并迅速与水泥中的铝酸三钙产生凝胶反应生成钙矾石,该钙矾石能够包裹在水泥颗粒的表面,将水泥颗粒与其周围的水隔离,避免水泥颗粒中的铝酸三钙与水进一步的产生水化反应,这样便可以延缓水泥的凝结时间,进而可以避免水泥发生闪凝现象。
在对第二滤渣和石膏进行第二研磨时,可以利用棒磨机、球磨机或立式辊磨机等进行研磨,研磨所得到的水泥的规格可以为:比表面积≥300m2/kg,细度为80μm,方孔筛余量≤10%,水泥的规格还可以为:比表面积≥300m2/kg,细度为45μm,方孔筛余量≤30%。
可以理解的是,为了确保上述水泥的安全性,避免上述水泥与砂、石等物料所形成的水泥混凝土产生开裂现象,在一些实施例中,石膏占第二滤渣和石膏的总质量的质量比为3%~8%。可选的,石膏占第二滤渣和石膏的总质量的质量比为3%~5%,这样可以避免过量的石膏加快水泥的凝结速度,同时,还可以避免过量的石膏与上述水化的铝酸三钙发生反应,生成高硫型水化硫铝酸钙,使得上述水泥混凝土在凝结后期产生膨胀体积增大,进而产生开裂现象,使得水泥混凝土遭到破坏,从而可以确保上述水泥的安全性。
以下,本发明实施例分别通过对照例和实施例对本发明实施例提供的煤催化气化灰渣的利用方法所实现的技术效果进行说明。这些实施例仅是为了具体说明本发明而提出的示例,本领域技术人员可以知道的是本发明的范围不受这些实施例、对照例的限制。
对照例
现有技术中,对煤催化气化的灰渣中的催化剂进行提取的方法,以及利用提取过催化剂的灰渣进行水泥制备的方法如下所示:
将煤催化气化的灰渣与水洗液按照质量比为1:4的比例进行混合,对灰渣和水洗液进行搅拌,使得灰渣中的水溶性钾溶解在水洗液中,之后进行固液分离得到第一滤渣和含有水溶性钾的第一滤液。
将第一滤渣和消解剂混合之后,再向第一滤渣和消解剂所构成的第一混合物中加入消解液,使得上述三者在温度为180℃的条件下反应2h,以使第一滤渣中的非水溶性钾转化为水溶性钾,之后进行固液分离得到第二滤渣和含有水溶性钾的第二滤液。其中,消解剂为Ca(OH)2,第一滤渣和消解剂的质量比为1:0.5,第一滤渣和消解剂的总质量与消解液的质量之比为1:4。
上述两次提取水溶性钾所消耗的水的质量之和,即为提取灰渣中催化剂的总耗水量。第一滤液和第二滤液中所溶解的水溶性钾质量之和,与煤催化气化反应所使用的催化剂的质量之比,即为灰渣中催化剂的总提取率。其中,提取灰渣中催化剂的总耗水量与灰渣的质量比为10:1,催化剂的总提取率为95%。
将第二滤渣、石灰石和校正原料按照质量比为20:70:10的比例进行混合,得到第二混合物,之后在温度为1100℃的条件下对第二混合物进行高温煅烧,并在高温煅烧完成后,向第二混合物中加入石膏,该石膏占第二混合物和石膏总质量的质量比为8%,然后对第二混合物和石膏进行研磨形成水泥。
上述水泥在3天的抗压强度为22MPa,抗折强度为4MPa,在28天的抗压强度为42.5MPa,抗折强度为6.5MPa。
实施例1
请参阅图1~图2,将煤催化气化的灰渣和水洗液按照质量比为1:3的比例进行混合,并对灰渣和水洗液进行搅拌,使得灰渣中的水溶性钾较为完全的溶解在水洗液中,之后进行固液分离得到第一滤渣和含有水溶性钾的第一滤液。
将第一滤渣、消解剂和校正原料按照质量比为38:54:6的比例进行混合,得到混合物料。对混合物料进行第一研磨,使得经过第一研磨后的混合物料颗粒的规格为:比表面积≥400m2/kg,细度为30μm,方孔筛余量为8%。其中,消解剂为Ca(OH)2,校正原料为铁质校正原料。
将第一滤液与上述经过第一研磨后的混合物料混合,使得混合物料在温度为200℃、压力为1MPa的条件下进行消解反应,反应时间保持为4h,消解反应后所转化的水溶性钾溶解于第一滤液中,之后进行固液分离得到第二滤渣和含有水溶性钾的第二滤液。其中,第二滤液包含水洗过程中所溶解的水溶性钾,以及第一滤渣中非水溶性钾所转化的水溶性钾。
上述水洗时所添加的水洗液的质量,即为提取灰渣中催化剂的总耗水量。第二滤液中所溶解的水溶性钾的质量与煤催化气化反应所使用的催化剂的质量之比,即为灰渣中催化剂的总提取率。其中,提取灰渣中催化剂的总耗水量与灰渣的质量比为3:1,催化剂的总提取率为96%。
向第二滤渣中加入一水石膏,该一水石膏占第二滤渣和一水石膏总质量的质量比为3%,对第二滤渣和一水石膏进行第二研磨形成水泥。该水泥颗粒的规格为:比表面积≥350m2/kg,细度为80μm,方孔筛余量为10%。
上述水泥在3天的抗压强度为23MPa,抗折强度为4.4MPa,在28天的抗压强度为44MPa,抗折强度为6.8MPa。
实施例2
请参阅图1~图2,将煤催化气化的灰渣和水洗液按照质量比为1:6的比例进行混合,并对灰渣和水洗液进行搅拌,使得灰渣中的水溶性钾较为完全的溶解在水洗液中,之后进行固液分离得到第一滤渣和含有水溶性钾的第一滤液。
将第一滤渣、消解剂和校正原料按照质量比为50:46:4的比例进行混合,得到混合物料。对混合物料进行第一研磨,使得经过第一研磨后的混合物料颗粒的规格为:比表面积≥450m2/kg,细度为30μm,方孔筛余量为6%。其中,消解剂为Ca(OH)2,校正原料为铝质校正原料。
将第一滤液与上述经过第一研磨后的混合物料混合,使得混合物料在温度为300℃、压力为2MPa的条件下进行消解反应,反应时间保持为2h,消解反应后所转化的水溶性钾溶解于第一滤液中,之后进行固液分离得到第二滤渣和含有水溶性钾的第二滤液。其中,第二滤液包含水洗过程中所溶解的水溶性钾,以及第一滤渣中非水溶性钾所转化的水溶性钾。
上述水洗时所添加的水洗液的质量,即为提取灰渣中催化剂的总耗水量。第二滤液中所溶解的水溶性钾的质量与煤催化气化反应所使用的催化剂的质量之比,即为灰渣中催化剂的总提取率。其中,提取灰渣中催化剂的总耗水量与灰渣的质量比为6:1,催化剂的总提取率为99.5%。
向第二滤渣中加入一水石膏,该一水石膏占第二滤渣和一水石膏总质量的质量比为5%,对第二滤渣和一水石膏进行第二研磨形成水泥。该水泥颗粒的规格为:比表面积≥360m2/kg,细度为80μm,方孔筛余量为8%。
上述水泥在3天的抗压强度为23.5MPa,抗折强度为4.5MPa,在28天的抗压强度为45MPa,抗折强度为7MPa。
实施例3
请参阅图1~图2,将煤催化气化的灰渣和水洗液按照质量比为1:8的比例进行混合,并对灰渣和水洗液进行搅拌,使得灰渣中的水溶性钾较为完全的溶解在水洗液中,之后进行固液分离得到第一滤渣和含有水溶性钾的第一滤液。
将第一滤渣、消解剂和校正原料按照质量比为60:38:2的比例进行混合,得到混合物料。对混合物料进行第一研磨,使得经过第一研磨后的混合物料颗粒的规格为:比表面积≥480m2/kg,细度为30μm,方孔筛余量为4%。其中,消解剂为Ca(OH)2,校正原料为铝质校正原料。
将第一滤液与上述经过第一研磨后的混合物料混合,使得混合物料在温度为300℃、压力为2MPa的条件下进行消解反应,反应时间保持为2h,消解反应后所转化的水溶性钾溶解于第一滤液中,之后进行固液分离得到第二滤渣和含有水溶性钾的第二滤液。其中,第二滤液包含水洗过程中所溶解的水溶性钾,以及第一滤渣中非水溶性钾所转化的水溶性钾。
上述水洗时所添加的水洗液的质量,即为提取灰渣中催化剂的总耗水量。第二滤液中所溶解的水溶性钾的质量与煤催化气化反应所使用的催化剂的质量之比,即为灰渣中催化剂的总提取率。其中,提取灰渣中催化剂的总耗水量与灰渣的质量比为8:1,催化剂的总提取率为99%。
向第二滤渣中加入一水石膏,该一水石膏占第二滤渣和一水石膏总质量的质量比为8%,对第二滤渣和一水石膏进行第二研磨形成水泥。该水泥颗粒的规格为:比表面积≥380m2/kg,细度为80μm,方孔筛余量为6%。
上述水泥在3天的抗压强度为25MPa,抗折强度为4.8MPa,在28天的抗压强度为46MPa,抗折强度为6.9MPa。
上述对照例和实施例1~3中,各催化剂提取耗水量与灰渣的质量比、催化剂的提取率、水泥的抗压强度及抗折强度等实验数据如表1所示:
表1
上述表1中的“d”表示“天”,其中,3d表示3天,28d表示28天。
从表1中可以看出,实施例1~3在提取催化剂的过程中的耗水量,明显低于对照例在提取催化剂时的耗水量,且实施例1~3所提取催化剂的提取率高于对照例所提取催化剂的提取率,由此可知,本发明实施例通过循环利用水洗液,可以明显降低催化剂提取过程中所消耗的水量。同时,在进行消解反应前,通过对第一滤渣、消解剂和校正原料进行第一研磨,并利用校正原料促进第一滤渣和消解剂之间的消解反应,能够有效提高催化剂的提取率。
从表1中还可以看出,实施例1~3中所制备形成的水泥,无论时3天的抗压强度和抗折强度,还是28天的抗压强度和抗折强度,均高于对照例中所制备形成的水泥的抗压强度和抗折强度,由此可知,本发明实施例在第一滤渣中同时加入消解剂和校正原料,并使得消解反应在较高温度条件下进行,可以有效提高第二滤渣的强度,也就是可以有效提高水泥熟料的强度。而且,本发明实施例在形成水泥的过程中避免了高温煅烧的过程,避免了水泥熟料中产生f-CaO(游离氧化钙)的情况,使得消解剂处于轻烧状态,这样也就可以有效提高水泥的稳定性。
由上可知,本发明实施例将煤催化气化的灰渣中对催化剂进行提取的方法,和制备水泥的方法耦合在一起,实现了催化剂提取与水泥制备的联产,在能够利用提取催化剂后的灰渣制备水泥的同时,确保了所制备形成的水泥具有良好的性能,而且,还有效减少了提取催化剂所产生的耗水量,进而还可以有效提高煤催化气化工艺的整体经济性。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,包括:
将煤催化气化的灰渣和水洗液混合,使所述灰渣中的水溶性钾溶解在所述水洗液中,进行固液分离后得到第一滤渣以及含有水溶性钾的第一滤液;
将所述第一滤渣与消解剂和校正原料混合,得到混合物料;
将所述第一滤液和所述混合物料混合,使所述混合物料中的非水溶性钾转化为水溶性钾,进行固液分离后得到第二滤渣以及含有水溶性钾的第二滤液;
采用所述第二滤渣制备水泥。
2.根据权利要求1所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,在得到所述混合物料后,且在将所述第一滤液和所述混合物料混合之前,还包括:对所述混合物料进行第一研磨。
3.根据权利要求2所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,所述混合物料的比表面积≥400m2/kg,细度为30μm,方孔筛余量<10%。
4.根据权利要求1所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,所述采用所述第二滤渣制备水泥的步骤,包括:在所述第二滤渣中加入石膏,进行第二研磨得到水泥。
5.根据权利要求4所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,所述石膏占所述第二滤渣和所述石膏的总质量的质量比为3%~8%。
6.根据权利要求1所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,所述灰渣和所述水洗液的质量比为1:8~1:3。
7.根据权利要求1所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,所述混合物料中,所述第一滤渣的质量占比为38%~60%,所述消解剂的质量占比为35%~60%,所述校正原料的质量占比为2%~6%。
8.根据权利要求1所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,将所述第一滤液和所述混合物料混合后,在温度为200~450℃、压力为1~2.5MPa的条件下保持1~4h,使所述混合物料中的所述非水溶性钾转化为所述水溶性钾。
9.根据权利要求1所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,所述校正原料为铁质校正原料和/或铝质校正原料。
10.根据权利要求1所述的煤催化气化灰渣的利用方法,其特征在于,所述消解剂为氢氧化钙或氧化钙。
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