CN112718250B - 一种从气化渣中除碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种从气化渣中除碳的方法,其中,该方法包括以下步骤:步骤1:将气化渣和水混合均匀,得到固体含量为10~70重量%的浆体A;步骤2:在所述浆体A中加入研磨介质,置于搅拌湿磨机中,湿磨至气化渣的粒径为≦20μm,筛分取出所述研磨介质,得到浆体B;步骤3:将装有所述浆体B的金属容器置于电场中,使所述浆体B中的成分迅速分层;步骤4:从所述金属容器中回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层湿磨除碳后的气化渣。本发明的方法除碳效果好,经处理后的气化渣纯度高且无其他有害药剂附着,含碳量低于1%,有利于气化渣后续的广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于煤化工固废资源处理技术领域,具体涉及一种从气化渣中除碳的方法。
背景技术
近年来,全国煤化工产业不断发展,我国每年因燃煤排出气化渣3.6亿吨。大量气化渣堆场的建设,占用大量土地,还造成环境污染,浪费资源,还给企业正常运营带来较大的经济压力和环保风险。气化渣具有很强的腐蚀性,还会释放刺鼻的气体,堆积或者填埋会占用大量的土地,并且其渗滤液还会对土壤和水体造成污染。
通过研究煤气化渣的组成及化学性质,发现:气化废渣除具有高二氧化硅、氧化铝的特点外,还具有高残碳的特点。粗渣残碳量一般在10~30%,细渣可达30%以上。研究表明:气化废渣中的残余炭分为未燃炭、页岩炭和炭收缩核三部分;未燃炭又可以分为残余煤颗粒、实心炭、层状炭和多孔炭,而层状炭和多孔炭具有高孔容和高比表面积。气化渣中的残留碳会对建材产生不利影响,因此不能直接作为建材利用,必须采取有效措施对其进行处理,降低碳的比例。
目前对气化渣进行除碳的方法主要有:药剂浮选、高温碳热还原、重~磁联合分选等。
CN201911165499.0公布了一种气化渣中杂质铁的脱除方法,本发明利用气化渣自身的矿相结构和元素组成特点,以气化渣中自身所含的碳为还原剂,通过阶段性升温控制,对气化渣中的铁元素进行高效解离与充分还原,使矿相转化形成稳定的莫来石、石英矿相,再通过磁选处理将杂质铁分离出来,快速、高效,整个过程中不涉及毒害成分的使用、无废液排放,但是高温还原消耗大量电能,经济效应差。
CN 107200325 A公布了一种由煤化工气化炉炉渣制备活性炭的方法,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,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,但是使用到活化剂、捕收剂、起泡剂会增加成本,并且会产生二次污染。
针对相关技术中的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状,旨在提供一种能耗低、成本低、效果好、操作简单、对环境友好的、用湿磨气化渣来实现快速高效除碳的方法。
本发明提供一种从气化渣中除碳的方法,其中,该方法包括以下步骤:
步骤1:将气化渣和水混合均匀,得到所述气化渣的含量为10~70重量%的浆体A;
步骤2:在所述浆体A中加入研磨介质,置于搅拌湿磨机中,湿磨至气化渣的粒径为≦20μm,筛分取出所述研磨介质,得到浆体B;
步骤3:将装有所述浆体B的金属容器置于电场中,使所述浆体B中的成分迅速分层;
步骤4:从所述金属容器中回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层湿磨除碳后的气化渣。
进一步的,所述研磨介质优选为粒径为0.5~3.0mm的氧化锆研磨球,所述研磨介质的填充率优选为60~70%,球料重量比优选为1:2~1:4。
进一步的,所述搅拌湿磨机的磨机转速优选为300~400r/min,研磨时间优选为20~60min。
进一步的,电场由常压电泳装置提供,正极板位于所述金属容器的下方,负极板位于所述金属容器的上方,电压优选为220V~500V,电场强度优选为2~10V/cm,通电时间优选为5~10min。
和现有技术相比,本发明的特点和有益效果如下:
1)本发明采用湿法研磨剥离气化渣表面吸附的小颗粒碳,除碳效果好,经处理后的气化渣纯度高且无其他有害药剂附着,含碳量低于1%,有利于气化渣后续的广泛应用;
2)本发明工序精简操作容易,能耗低成本小,除碳迅速效率高,适合工业化大规模生产;
3)本发明不使用化学添加剂,没有粉尘飞场,噪音较小,没有废气废水废渣产生,对环境友好,绿色环保;
4)本发明还可得到高烧失量的精碳,能进行回收利用。
附图说明
图1是本发明的方法的流程图。
附图标记说明
1—气化渣颗粒,2—大碳颗粒,3—小碳颗粒,4—水,5—研磨球,6—表面电荷,7—电板负极,8—电板正极。
具体实施方式
本发明提供一种从气化渣中除碳的方法,其中,该方法包括以下步骤:
步骤1:将气化渣和水混合均匀,得到固含量为10~70%的浆体A;
步骤2:在所述浆体A中加入研磨介质,置于搅拌湿磨机中,湿磨至气化渣的粒径为≦20μm,筛分取出所述研磨介质,得到浆体B;
步骤3:将装有所述浆体B的金属容器置于电场中,使所述浆体B中的成分迅速分层;
步骤4:从所述金属容器中回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层湿磨除碳后的气化渣。
其中,步骤1中,由气化渣和水混合均匀而制得的浆体A中,固含量为10~70%。固含量过低,则研磨效率低;固含量过高,则研磨后的浆料太稠,不易分层。
在步骤2中,湿磨过程中,轻微研磨剧烈搅拌,大颗粒碳和气化渣被磨碎,气化渣颗粒表面的玻璃质外壳破裂,机械活化能提高,使小颗粒碳实现脱附。
使用研磨球研磨时,湿磨过程中,研磨球撞击气化渣颗粒表面,使小颗粒碳脱落。同时研磨球和水也可以撞击冲散研磨时粉末形成的小聚团,使研磨更加充分。
因此,所述研磨介质优选为粒径为0.5~3.0mm的氧化锆研磨球,所述研磨介质的填充率优选为60~70%,球料重量比优选为1:2~1:4。
进一步的,在步骤2中,所述搅拌湿磨机的磨机转速可以为300~400r/min,研磨时间可以为20~60min。
在步骤2中,湿磨至气化渣的粒径为≦20μm。若粒径过大,则研磨不够,搅拌不充分,不利于碳渣脱离。
另外,湿磨后的气化渣颗粒表面带负电荷,碳颗粒带正电荷。同时由于气化渣的比重比碳要大,在水的浮力下,碳颗粒位于上层。将湿磨筛去研磨球后的浆体置于金属容器中,下方放正极板,上方放负极板,带电颗粒将发生电泳,迅速彻底地分离。
因此,在步骤3中,优选电场由常压电泳装置提供,正极板位于所述金属容器的下方,负极板位于所述金属容器的上方,电压可以为220V~500V,电场强度可以为2~10V/cm,通电时间可以为5~10min。
在本发明中,湿磨至气化渣的粒径为≦20μm,取样烘干后测试烧失重,即为气化渣的含碳量。
通过本发明的方法得到的除碳后的气化渣,其含碳量低于1重量%,品质高,后续用途广泛。
实施例
下面结合具体实施例和对比例对本发明进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以下实施例和对比例中,如无特殊说明,“%”是指“重量%”,“份”是指“重量份”。
实施例1
实施例1用于说明本发明的从气化渣中除碳的方法。
本实施例湿磨气化渣除碳的方法,依次包括以下步骤:
(1)取70份气化渣原渣加30份水,混合搅拌配制固含量为70%的浆体A;
(2)取100质量份浆体A,加研磨介质,置于搅拌湿磨机中湿磨至粒径为5μm,筛分取出研磨介质,得浆体B;
步骤(2)中采用如下湿磨工艺参数:
研磨介质为粒径0.5-3.0mm的氧化锆研磨球,研磨介质填充率为70%,球料重量比为1:4,湿磨机的搅拌轴转速为400r/min。研磨时间60min。
(3)将装有浆体B的金属容器置于电场中,使其迅速分层.
步骤(3)中采用如下电场参数:
电场由常压电泳装置提供,正极板位于下方,负极板位于上方,电压220V,电场强度2V/cm,通电时间10min。
(4)回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层的气化渣,取样烘干燃烧,检测烧失量即为含碳量。
实施例2
实施例2用于说明本发明的从气化渣中除碳的方法。
本实施例湿磨气化渣除碳的方法,依次包括以下步骤:
(1)取50份气化渣原渣加50份水,混合搅拌配制固含量为50%的浆体A;
(2)取100质量份浆体A,加研磨介质,置于搅拌湿磨机中湿磨至粒径为10μm,筛分取出研磨介质,得浆体B;
步骤(2)中采用如下湿磨工艺参数:
研磨介质为粒径0.5-3.0mm的氧化锆研磨球,研磨介质填充率为70%,球料重量比为1:4,湿磨机的搅拌轴转速为400r/min。研磨时间40min。
(3)将装有浆体B的金属容器置于电场中,使其迅速分层.
步骤(3)中采用如下电场参数:
电场由常压电泳装置提供,正极板位于下方,负极板位于上方,电压380V,电场强度5V/cm,通电时间10min。
(4)回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层的气化渣,取样烘干燃烧,检测烧失量即为含碳量。
实施例3
实施例3用于说明本发明的从气化渣中除碳的方法。
本实施例湿磨气化渣除碳的方法,依次包括以下步骤:
(1)取30份气化渣原渣加70份水,混合搅拌配制固含量为30%的浆体A;
(2)取100质量份浆体A,加研磨介质,置于搅拌湿磨机中湿磨至粒径为15μm,筛分取出研磨介质,得浆体B;
步骤(2)中采用如下湿磨工艺参数:
研磨介质为粒径0.5-3.0mm的氧化锆研磨球,研磨介质填充率为65%,球料重量比为1:3,湿磨机的搅拌轴转速为350r/min。研磨时间30min。
(3)将装有浆体B的金属容器置于电场中,使其迅速分层.
步骤(3)中采用如下电场参数:
电场由常压电泳装置提供,正极板位于下方,负极板位于上方,电压380V,电场强度8V/cm,通电时间8min。
(4)回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层的气化渣,取样烘干燃烧,检测烧失量即为含碳量。
实施例4
实施例4用于说明本发明的从气化渣中除碳的方法。
本实施例湿磨气化渣除碳的方法,依次包括以下步骤:
(1)取10份气化渣原渣加90份水,混合搅拌配制固含量为10%的浆体A;
(2)取100质量份浆体A,加研磨介质,置于搅拌湿磨机中湿磨至粒径为20μm,筛分取出研磨介质,得浆体B;
步骤(2)中采用如下湿磨工艺参数:
研磨介质为粒径0.5-3.0mm的氧化锆研磨球,研磨介质填充率为60%,球料重量比为1:2,湿磨机的搅拌轴转速为300r/min。研磨时间20min。
(3)将装有浆体B的金属容器置于电场中,使其迅速分层.
步骤(3)中采用如下电场参数:
电场由常压电泳装置提供,正极板位于下方,负极板位于上方,电压500V,电场强度10V/cm,通电时间5min。
(4)回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层的气化渣,取样烘干燃烧,检测烧失量即为含碳量。
对比例1
对比例1用于与实施例2对比,说明气化渣湿磨后的粒径大于20μm时,制得的除碳后的气化渣的含碳量高。
本对比例湿磨气化渣除碳的方法,依次包括以下步骤:
(1)取50份气化渣原渣加50份水,混合搅拌配制固含量为50%的浆体A;
(2)取100质量份浆体A,加研磨介质,置于搅拌湿磨机中湿磨至粒径为22μm,筛分取出研磨介质,得浆体B;
步骤(2)中采用如下湿磨工艺参数:
研磨介质为粒径0.5-3.0mm的氧化锆研磨球,研磨介质填充率为70%,球料重量比为1:4,湿磨机的搅拌轴转速为400r/min。研磨时间40min。
(3)将装有浆体B的金属容器置于电场中,使其迅速分层.
步骤(3)中采用如下电场参数:
电场由常压电泳装置提供,正极板位于下方,负极板位于上方,电压380V,电场强度5V/cm,通电时间10min。
(4)回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层的气化渣,取样烘干燃烧,检测烧失量即为含碳量。
对比例2
对比例2用于与实施例2对比,说明湿磨中未使用研磨介质时,制得的除碳后的气化渣的含碳量高。
本对比例湿磨气化渣除碳的方法,依次包括以下步骤:
(1)取50份气化渣原渣加50份水,混合搅拌配制固含量为50%的浆体A;
(2)取100质量份浆体A,置于搅拌湿磨机中湿磨至粒径为10μm,得浆体B;
步骤(2)中采用如下湿磨工艺参数:
湿磨机的搅拌轴转速为400r/min。研磨时间40min。
(3)将装有浆体B的金属容器置于电场中,使其迅速分层.
步骤(3)中采用如下电场参数:
电场由常压电泳装置提供,正极板位于下方,负极板位于上方,电压380V,电场强度5V/cm,通电时间10min。
(4)回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层的气化渣,取样烘干燃烧,检测烧失量即为含碳量。
对比例3
对比例3用于与实施例2对比,说明采用静置代替施加电场来分离气化渣和碳时,制得的除碳后的气化渣的含碳量高。
本对比例湿磨气化渣除碳的方法,依次包括以下步骤:
(1)取50份气化渣原渣加50份水,混合搅拌配制固含量为50%的浆体A;
(2)取100质量份浆体A,加研磨介质,泵入湿磨机中湿磨至粒径为10μm,筛分取出研磨介质,得浆体B;
步骤(2)中采用如下湿磨工艺参数:
研磨介质为粒径0.5-3.0mm的氧化锆研磨球,研磨介质填充率为70%,球料重量比为1:4,湿磨机的搅拌轴转速为400r/min。研磨时间40min。
(3)静置浆体直至其分层;
(4)去除上层漂浮的碳颗粒和中层的水,得到下层的气化渣,取样烘干燃烧,检测烧失量即为含碳量。
下面是实施例1-4和对比例1-3的实验结果
从表中可以看出,在实施例1-4中,采用本发明的从气化渣中除碳的方法,碳粒会最大程度与气化渣颗粒脱离,并在施加电场后分层更彻底,最后所得气化渣的含碳量低于1重量%。
气化渣湿磨后的粒径大于20μm的对比例1中所得的气化渣的含碳量为2.31重量%,明显高于气化渣湿磨后的粒径在≦20μm的范围内的实施例2中0.52重量%的含碳量。
湿磨中未使用研磨介质的对比例2所得的气化渣的含碳量为5.39重量%,明显高于使用了研磨介质的实施例2中0.52重量%的含碳量。
采用静置代替施加电场来分离气化渣和碳的对比例3所得的气化渣的含碳量为1.58重量%,也高于施加电场进行分离的实施例2中0.52重量%的含碳量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种从气化渣中除碳的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤1:将气化渣和水混合均匀,得到固含量为10~70%的浆体A;
步骤2:在所述浆体A中加入研磨介质,置于搅拌湿磨机中,湿磨至气化渣的粒径为≦20μm,筛分取出所述研磨介质,得到浆体B;
步骤3:将装有所述浆体B的金属容器置于电场中,使所述浆体B中的成分迅速分层;
步骤4:从所述金属容器中回收上层漂浮碳颗粒,回收中层水,得到下层湿磨除碳后的气化渣。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤2中,所述研磨介质为粒径为0.5~3.0mm的氧化锆研磨球,所述研磨介质的填充率为60~70%、球料重量比为1:2~1:4。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在步骤2中,所述搅拌湿磨机的磨机转速为300~400r/min,研磨时间为20~60min。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤3中,所述电场由常压电泳装置提供,正极板位于所述金属容器的下方,负极板位于所述金属容器的上方。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,电压为220V~500V,电场强度为2~10V/cm,通电时间为5~10min。
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