CN110976075B

CN110976075B - 一种煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法

Info

Publication number: CN110976075B
Application number: CN201911335482.5A
Authority: CN
Inventors: 范桂侠; 曹亦俊; 周国莉; 李鹏
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CN110976075A

Abstract

本发明涉及一种煤气化渣粗粒抛尾‑细粒浮选提炭降灰的方法，属于煤化工固废资源处理领域，解决了现有的煤气化固废渣含炭量高无法满足道路铺设及建筑建材的利用的技术问题。本发明包括以下步骤：步骤1、分析煤气化渣的粒度组成和各粒级的烧失量分布；步骤2、根据烧失量的分布，对烧失量小于5％的+40目或+60目的煤气化渣直接抛尾处理，作为第一尾煤产品；步骤3、利用表面活性剂进行细粒浮选；步骤4、一次浮选后得到精煤产品和第二尾煤产品，对精煤产品进行过滤干燥，得到精煤产品的烧失量为85～90％；第二尾煤的烧失量小于5％，第二尾煤达到铺路及建筑建材要求。本发明工艺简单，投入成本低，能够较好的实现对煤气化渣固体废弃物的二次资源化回收。

Description

一种煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法

技术领域

本发明涉及煤化工固废资源处理技术领域，尤其涉及一种煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法。

背景技术

我国是一个以煤炭资源为主要能源的国家，有丰富的煤炭资源。煤气化技术是将煤气化生产煤气，将煤转化为清洁的可燃能源，或是再以煤气作为原料通过一系列的化工操作合成和加工成更具有价值的化工产品，如甲醇、合成氨、乙酸等。

我国每年排放的煤气化渣约为3～6亿吨，而我国的灰渣利用率不足60％，大量的煤气化渣进行填埋和堆放处理，不仅占用了大量的珍贵的土地资源，同时煤气化渣中大量的无机物、重金属离子极难降解，导致土地无法耕种，而且大型渣场还影响当地的地质环境，存在滑坡的隐患。通过填埋或堆存等方式处理成本高，环境问题突出。

煤气化过程中，大约产生15～20％的煤气化固废渣，其最主要的化学成分是：SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃等一些无机矿物，建筑目前占能耗的27.6％，但现有的建筑材料质量很笨重，而且容易燃烧，隔温性能较差。

但是，煤气化过程中往往还存在一部分未燃尽的炭，这部分炭影响煤气化渣的强度，无法直接综合利用。

为此，需寻求一种简单、成本低、易控制、处理效果好的方法，为煤气化渣的综合利用提供保障，促进我国煤化工工业的进一步发展。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，用以解决现有煤气化中未燃尽的炭和尾煤无法完全分离的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，包括以下步骤：

步骤1、筛分试验：分析煤气化渣的粒度组成和各粒级的烧失量分布；

步骤2、粗粒抛尾：根据烧失量的分布，对烧失量小于5％的+40目或+60目的煤气化渣直接进行抛尾处理，形成第一尾煤产品；

步骤3、利用表面活性剂进行细粒浮选：对-40目或-60目的煤气化渣进行一次浮选，浮选浓度20～50g/L，活化剂用量0.5～1kg/t，搅拌1～3min；经预处理的捕收剂用量1～3kg/t，搅拌2min；起泡剂用量0.5～2g/t，搅拌2min；充气量30～40mL/min；浮选时间2～5min；

步骤4、一次浮选后得到精煤产品和第二尾煤产品，对精煤产品进行过滤干燥，得到精煤产品的烧失量为85～90％；第二尾煤的烧失量小于5％，第二尾煤达到铺路及建筑建材要求。

进一步地，在步骤1中，采用直接抛尾的方法去除烧失量小于5％的粗颗粒煤气化渣。

进一步地，在步骤3中，所用的表面活性剂包括活化剂、捕收剂和起泡剂，活化剂、捕收剂和起泡剂的重量含量比为1～2:2～3:1～2。

进一步地，在步骤3中，所用的活化剂为无机金属活化剂。

进一步地，在步骤3中，无机金属活化剂为硝酸铅或硝酸铜。

进一步地，在步骤3中，捕收剂为废机油。

进一步地，在步骤3中，利用甲苯对废机油进行索式抽提，甲苯与废机油体积比为3～4:1～2，抽提温度为104℃～107℃℃，对索式抽提后的废机油液体进行蒸发，得到纯废机油。

进一步地，在步骤3中，所用的起泡剂为仲辛醇或者为起泡剂N9840。

进一步地，在步骤3中，通过一次浮选工艺，得到烧失量为85～90％，发热量大于7000大卡的精煤产品，精煤产品能够直接作为动力煤。

进一步地，在步骤2中，尾煤的烧失量小于5％，满足铺路及建筑建材的要求。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明依次通过粗粒抛尾-细粒浮选等步骤对烧失量10～30％的煤气化渣进行高效分离，得到烧失量为85～90％，发热量7000大卡的精煤，可直接作为动力煤；尾煤的烧失量小于5％，满足铺路及建筑建材的要求；

(2)本发明选择活化剂Y1、捕收剂为预处理之后废机油和起泡剂仲辛醇/起泡剂9840作为浮选表面活性剂；活化剂Y1为金属无机盐，优选地，金属无机盐为硝酸铜、硝酸铅等，硝酸铜和硝酸铅能够促进捕收剂在煤气化渣表面的吸附作用；仲辛醇/9840为矿物分选中所用的起泡剂，因此，采用选矿浮选的方法可分离煤气化渣中的未燃尽炭，达到动力煤的燃烧标准，实现固废资源的高效利用。

(3)本申请提供的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法简单易行、安全环保、成本低廉，可有效实现煤气化中未燃尽炭和尾煤的分离。

(4)本申请利用危险废物废机油作为煤气化渣的浮选捕收剂，不仅能够达到较好的分离效果，而且回收和利用了废物，使废机油和煤气化渣都充分得到二次资源化利用，另外，利用危险废物废机油方法简单、成本低、易控制、而且处理效果好，为煤气化渣和废机油的综合利用提供技术保障，促进我国煤气化工业的进一步发展。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的处理流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本实施例提供了一种煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、筛分试验：采用振筛机或者激光粒度分析仪分析煤气化渣的粒度组成，然后采用马弗炉分析各粒级的烧失量分布；

步骤2、粗粒抛尾：根据煤气化渣的烧失量分布，对烧失量小于5％的+40目或+60目的煤气化渣直接进行抛尾，形成第一尾煤产品，直接用于铺路及建筑建材；

步骤3、细粒浮选：对-40目或-60目的煤气化渣进行浮选机一次浮选，浮选浓度40g/L，气化渣矿浆搅拌1min后，加入活化剂Y1，用量0.5kg/t，搅拌1min；然后加入经预处理的捕收剂废机油，用量1kg/t，搅拌2min；再加入起泡剂仲辛醇，用量0.5kg/t，搅拌2min后，开始充气，充气量为40mL/min；最后浮选分离时间为3min；

步骤4、一次浮选后得到精煤产品和第二尾煤尾煤产品，对精煤产品进行过滤干燥，得到烧失量为85～90％精煤产品；第二尾煤产品的烧失量小于5％，达到铺路及建筑建材的要求。

在步骤1中，将危险废物废机油作为煤气化渣的浮选捕收剂，达到较好的分离效果，属于以废治废，使废机油和煤气化渣都得到二次资源化利用。此方法简单、成本低、易控制、处理效果好的方法，为煤气化渣和废机油的综合利用提供技术保障，促进我国煤气化工业的进一步发展。

在步骤2中，烧失量为10～30％的煤气化渣经采用直接抛尾的处理方法，将烧失量小于5％的粗颗粒煤气化渣即第一尾煤产品去除，第一尾煤产品满足铺路及建筑建材的要求。

在步骤1中，所用的表面活性剂包括活化剂Y1、捕收剂废机油和起泡剂仲辛醇或起泡剂9840，活化剂Y1、捕收剂和起泡剂的重量含量比为1～2:2～3:1～2，优选地，当活化剂Y1、捕收剂和起泡剂的重量含量比为1：2：1时，药剂的协同效果较好。

需要说明的是，本申请的活化剂Y1用于增加捕收剂在矿物表面的润湿吸附作用，捕收剂用于增强矿物表面的疏水性，起泡剂用于将疏水性的矿物与亲水性的矿物分离，达到浮选分离的效果，将活化剂Y1、捕收剂废机油和起泡剂仲辛醇或起泡剂9840以1：2：1制备的表面活性剂具有良好的协同效果，能够充分分离煤气化渣中的未燃尽炭，达到动力煤的燃烧标准，实现固废资源的高效利用。

在步骤4中，通过一次浮选工艺，得到烧失量为85～90％，发热量大于7000大卡的精煤，精煤可直接作为动力煤。

在步骤3中，所用的活化剂为无机金属活化剂，例如，硝酸铅或硝酸铜，可促进捕收剂在煤气化渣表面的吸附作用。

需要强调的是，捕收剂废机油的预处理过程为：利用甲苯对废机油进行索式抽提，甲苯：废机油体积比为3:1，抽提温度为104℃，对抽提后的废机油液体进行蒸发，得到纯废机油；抽提之后的残渣为金属碎屑或者粉末无机颗粒。

在步骤4中，第二尾煤产品的烧失量小于5％，满足铺路及建筑建材的要求。

需要强调的是，本申请通过对煤气化渣进行粗粒抛尾-细粒浮选的工艺，粗粒抛尾的尾煤和细粒浮选尾煤的烧失量降到5％以下，达到道路铺路用粉煤灰(烧失量≤10.0％)的标准，且细粒浮选精煤的烧失量提高到85～90％，发热量大于7000大卡，达到了动力煤国家标准。需要进一步强调的是，本申请利用危险废物废机油作为捕收剂，达到以废治废的目的，大大节省了成本和实现资源回收利用。

实施例2

本实施例采用实施例1提供的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，包括以下步骤

步骤2、粗粒抛尾：根据煤气化渣的烧失量分布，对烧失量小于5％的+40目或+60目的煤气化渣直接进行抛尾，煤气化渣的粒度分析如表1所示，+60目煤气化渣的烧失量均小于5.0％，可以直接筛分抛尾用于建筑、铺路等。

步骤3、细粒浮选：-60目的煤气化渣在浮选浓度40％，活化剂Y1用量0.8kg/t，搅拌1min；捕收剂废机油用量2kg/t，搅拌2min；起泡剂9840用量1.5g/t，搅拌2min；充气量40mL/min；最后浮选分离时间为3min；浮选时间3mi。可得到烧失量87.21％的精煤产品，发热量7800大卡，第二尾煤的烧失量为4.12％。

步骤4、一次浮选后得到精煤产品和第二尾煤尾煤产品，对精煤产品进行过滤干燥，得到烧失量为87.21％精煤产品；第二尾煤产品的烧失量为4.12％，达到铺路及建筑建材的要求。

表1 1号样粒度筛分结果

实施例3

步骤2、粗粒抛尾：根据煤气化渣的烧失量分布，对烧失量小于5％的+40目或+60目的煤气化渣直接进行抛尾，煤气化渣的粒度分析如表2所示，+40目煤气化渣的烧失量均小于5.0％，可以直接筛分抛尾用于建筑、铺路等。

步骤3、细粒浮选：-40目的煤气化渣在浮选浓度40％，活化剂Y1用量0.6kg/t，搅拌1min；捕收剂废机油用量1.5kg/t，搅拌2min；起泡剂2号油/9840用量1.0g/t，搅拌2min；充气量40mL/min；浮选时间3min。

步骤4、一次浮选后得到精煤产品和第二尾煤尾煤产品，对精煤产品进行过滤干燥，得到烧失量为88.70％精煤产品；第二尾煤产品的烧失量为2.45％，达到铺路及建筑建材的要求。

表2 2号样粒度筛分结果

对照例1

本实施例提供了一种现有煤气化渣的处理方法，在实际的生产应用中，现有的煤气化渣生成后，烧失量比较小的煤气化渣大部分直接用于建材建工领域，主要包括制备水泥、混凝土、建筑用砖等，而当煤气化渣的烧失量高于5～10％时，会严重影响建材了的强度，因此，这部分煤气化渣无法用于建材建工领域，从而导致其无法处置，造成大量堆积占用空间和环境污染。

相对于将烧失量为5～10％的煤气化渣直接抛弃，本发明提供的煤气化渣提炭降灰的处理方法，包括筛分、粗粒抛尾、细粒浮选等步骤，如图1所示，烧失量为10～30％的煤气化渣经过本申请的处理方法处理后，粗粒抛尾的尾煤和细粒浮选尾煤的烧失量降到5％以下，达到道路铺路用粉煤灰(烧失量≤10.0％)的标准；另外，细粒浮选精煤的烧失量提高到85～90％，发热量大于7000大卡，达到了动力煤国家标准。本发明以减量化、无害化为目标，工艺简单，投入成本低，可较好的对煤气化渣固体废弃物实现二次资源化回收。

对照例2

本实施例提供了一种现有煤气化渣的处理方法，现有的煤气化渣提炭浮选分离中，大部分采用煤气化渣不分级直接浮选工艺，但粗粒(+0.5mm)的粒度较粗、烧失量较低，一方面要先进行磨矿，磨到0.5mm以下，增加成本；另一方面，烧失量较低的煤气化渣会恶化浮选环境，导致表面活性剂用量较大，浮选效果差。

相对于该现有技术，本发明提供的煤气化渣提炭降灰的处理方法，包括筛分、粗粒抛尾、细粒浮选等步骤，如图1所示，烧失量为10～30％的煤气化渣经过本申请的处理方法处理后，粗粒抛尾的尾煤和细粒浮选尾煤的烧失量降到5％以下，达到道路铺路用粉煤灰(烧失量≤10.0％)的标准；另外，细粒浮选精煤的烧失量提高到85～90％，发热量大于7000大卡，达到了动力煤国家标准。本发明以减量化、无害化为目标，工艺简单，投入成本低，可较好的对煤气化渣固体废弃物实现二次资源化回收。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤2、粗粒抛尾：根据烧失量的分布，对烧失量小于5%的+40目或+60目的煤气化渣直接进行抛尾处理，形成第一尾煤产品；

步骤3、利用表面活性剂进行细粒浮选：对-40目或-60目的煤气化渣进行一次浮选，浮选浓度20~50 g/L，活化剂用量0.5~1 kg/t，搅拌1~3min；经预处理的捕收剂用量1~3 kg/t，搅拌2min；起泡剂用量0.5~2 g/t，搅拌2min；充气量30~40 mL/min；浮选时间2~5min；

在所述步骤3中，所用的表面活性剂包括活化剂、捕收剂和起泡剂，所述活化剂、捕收剂和起泡剂的重量含量比为1~2:2~3:1~2；

所用的活化剂为无机金属活化剂；

所述捕收剂为纯废机油；捕收剂废机油的预处理过程为：利用甲苯对废机油进行索式抽提，甲苯与废机油体积比为3~4:1~2，抽提温度为104℃~107⁰C，对索式抽提后的废机油液体进行蒸发，得到纯废机油；

所用的起泡剂为仲辛醇；

步骤4、一次浮选后得到精煤产品和第二尾煤产品，对精煤产品进行过滤干燥，得到精煤产品的烧失量为85~90%；第二尾煤的烧失量小于5%，第二尾煤达到铺路及建筑建材要求；

在所述步骤4中，所述精煤产品的发热量大于7000大卡，精煤产品能够直接作为动力煤。

2.根据权利要求1所述的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，其特征在于，在所述步骤1中，采用直接抛尾的方法去除烧失量小于5%的粗颗粒煤气化渣。

3.根据权利要求2所述的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所用的表面活性剂包括活化剂、捕收剂和起泡剂，所述活化剂、捕收剂和起泡剂的重量含量比为1:2:1。

4.根据权利要求1所述的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述无机金属活化剂为硝酸铅或硝酸铜。

5.根据权利要求1所述的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，其特征在于，在所述步骤3中，甲苯与废机油体积比为3:1，抽提温度为104℃。

6.根据权利要求1所述的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，其特征在于，在所述步骤3中，或者，所用的起泡剂为起泡剂N9840。

7.根据权利要求1所述的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，其特征在于，在所述步骤4中，通过一次浮选工艺，得到烧失量为88.7~90%。

8.根据权利要求1所述的煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，其特征在于，在所述步骤2中，第一尾煤的烧失量小于5%，满足铺路及建筑建材的要求。