CN113751185B - 一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，包括以下步骤：将气化渣浓缩得到浓缩渣浆，1#筛分后筛下物经浓缩、脱水，得到高灰细渣，筛上物进入回收碳粉重选作业，重选轻矿物经浓缩脱水，得到富集碳精分；重选重矿物浓缩后整形—2#筛分，筛下物经3#筛分分级，获得细粒级矿物和粗粒级矿物；粗粒级矿物进行脱水—烘干—表面改性—干式磁选，得到含铁玻珠及非磁性物，非磁性物经筛分分级和风力分级，得到不同粒级的玻璃微珠产品。本发明用以解决气化细渣残碳、玻璃微珠难以回收无法综合利用问题，同时通过玻璃微珠表面改性精细分级解决玻璃微珠用于橡塑填料时，增强了无机相容性。

Description

一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物综合利用技术领域，特别是指一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法。
背景技术
气化黑水中细渣主要由未完全气化无机碳粉及非晶态硅铝基熔融体组成，解离度良好，其中铝硅基熔融体的成分与锅炉灰渣相似，可作为建材、道路桥梁等掺混原料；细渣颗粒主要分为致密无定形、球形、不规则多孔态、絮状等4种形态，其中致密无定形态、球形、絮状主要成分为非晶态铝硅基熔融体，不规则多孔颗粒主要是气化过程中煤焦发生膨胀和破碎形成的焦炭颗粒。球形微颗粒则是由于气化过程中的高温环境使得煤中的矿物质熔融，由于表面能的存在，表面发生收缩，激冷后呈现球状玻璃微珠。
玻璃微珠湿法分离工艺主要采用旋流器、速阻器或水利分级机等，优点是处理量大，分级精度高，缺点是分级后不同产品均需要配套独立浓缩、脱水设施，设备投资大，产品烘干改性作业生产组织管理比较复杂。基于此为优化工艺、降低设备投资及生产成本，提出一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法。另外，回收后的玻璃微珠可用于橡胶、塑料填料，但是与橡胶、塑料中的其他材料存在相容性差等问题，容易影响橡胶、塑料的性能。
发明内容
本发明提出一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，以解决气化细渣残碳、玻璃微珠难以回收无法综合利用问题，同时通过玻璃微珠表面改性精细分级解决玻璃微珠用于橡塑填料，增强无机相容性。
本发明的技术方案是这样实现的：一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，包括以下步骤：
(1)将气化渣进行1#浓缩得到浓缩渣浆，浓缩渣浆的质量浓度为15-25％，浓缩渣浆经1#筛分获得1#筛下物及1#筛上物，1#筛分的筛孔孔径为0.031-0.074mm，1#筛下物经2#浓缩、1#脱水，得到产品6高灰细渣，1#筛上物为粗粒渣；
(2)1#筛上物调整渣浆质量浓度为25-35％，得到粗粒渣浆，粗粒渣浆进入碳粉回收的重选作业，得到重选轻矿物和重选重矿物，重选轻矿物经3#浓缩、2#脱水烘干，得到产品1富集碳精粉；2#脱水产品水份含量为42-52％，烘干后得到的产品1富集碳精粉水份<20％，富集碳精粉干基烧失量>80％，回收率大于75％，碘吸附值>550mg/g；
(3)重选重矿物浓缩后经整形—2#筛分作业，得到2#筛下物和2#筛上物，整形作业浓度为45-60％，2#筛上物返回整形，2#筛下物经3#筛分分级，获得细粒级矿物和粗粒级矿物；
(4)粗粒级矿物进行脱水—烘干，得到玻璃微珠矿物，对玻璃微珠矿物进行表面改性，得到改性玻璃微珠矿物，表面改性作业中，采用的表面改性剂为脂肪酸或硅烷偶联剂，用量为玻璃微珠矿物的1-3wt％；粗粒级矿物脱水后含量为15-18％，脱水温度为150-400℃；烘干后得到的玻璃微珠矿物水份<2％，出料温度为60-80摄氏度，表面改性作业主要为利用烘干后物料余热与表面改性剂进行搅拌混合改性，利于后续回收后的玻珠用于橡胶、塑料填料，与橡塑的其他配料之间具有良好的相容性；
(5)改性玻璃微珠矿物进入干式磁选，得到产品2含铁玻珠和非磁性物，非磁性物进入精细分级作业，得到不同粒级的玻璃微珠产品。
进一步地，步骤(5)中，干式磁选作为分为两段磁选，一段磁选的非磁性物进入二段磁选，二段磁选的非磁性物进入精细分质作业，两段磁选的磁性物合并为产品2磁性玻璃微珠，一段磁选为带式永磁磁选机，磁场强度为5000-10000Gs，二段磁选为干式电磁磁选机，磁场强度为10000-15000Gs。
进一步地，步骤(1)中，2#浓缩的溢流水和1#浓缩的溢流水合并后进行二次净化，得到净化水和沉淀渣浆，沉淀渣浆、3#浓缩的溢流水和细粒级矿物均返回至步骤(1)中的2#浓缩。细粒级矿物为细粒轻质碳粉及玻璃碎屑，净化水全部循环利用。
进一步地，步骤(2)中，碳粉回收的重选作业包括两段重选，一段重选得到一段重矿物、一段中矿物和一段轻矿物，一段中矿物经二段重选，得到二段重矿物和二段轻矿物，一段轻矿物和二段轻矿物合并为重选轻矿物，一段重矿物和二段重矿物合并为重选重矿物。可根据碳精粉烧失量及回收率指标需求，增加或减少重选作业的次数。
进一步地，步骤(4)中的脱水采用真空盘式过滤，得到过滤水和过滤渣，过滤渣进行烘干，过滤水返回3#筛分给料。
进一步地，步骤(5)中，精细分级作业包括4#筛分分级和风力分级，4#筛分分级的粗粒物为产品3粗粒玻珠，4#筛分分级的细粒物进入风力分级，得到风力分级的粗粒物和风力分级的细粒物，风力分级的粗粒物为产品4中粒玻珠，风力分级的细粒物为产品5细粒玻珠。
进一步地，产品3粗粒玻珠的粒径范围为0.3-0.8mm，产品4中粒玻珠的粒径范围为0.1-0.5mm，产品5细粒玻珠的粒径范围为0.031-0.25mm。
进一步地，步骤(3)中，2#筛分孔径为0.5-0.8mm，3#筛分孔径为0.031-0.074mm。
进一步地，1#脱水和2#脱水采用真空带式过滤机，步骤(2)和(4)中的烘干作业采用回转窑。
本发明的有益效果：
1、本发明提出一种从气化黑水细渣中综合回收高热值碳精粉，玻璃微珠的方法；
2、回收碳精粉烧失量高，回收率高，富集碳精粉干基烧失量>80％，回收率大于75％，碘吸附值>550mg/g；
3、气化渣不需要经过脱水、沥水，中转外运渣场处置，直接采用该工艺进行碳粉回收、玻璃微珠回收，固废重量减量化>45％，体积减量化>75％，固废处置成本低、综合效益好；
4、通过整形-2#筛分，剥离微珠表面碳粉附着物，去除未完全分离的碳粉颗粒，提高玻璃微珠球形度。通过3#筛分分级，控制玻珠粒度均一性，同时筛除残留的细渣及碳粉，降低玻珠产品杂质含量，细粒级矿物返回2#浓缩，用于制备制备产品6高灰细渣；
5、回收玻璃微珠先烘干再分级，工艺流程简单，易于操作，表面改性作业主要为利用烘干后物料余热与表面改性剂进行搅拌混合改性，利于后续回收后的玻珠用于橡胶、塑料填料，与橡塑的其他配料之间具有良好的相容性。
6、通过两段磁选，实现高含铁大比重玻璃微珠分离及综合利用；
7、玻珠非磁性物干法分级，适用于气化细渣玻璃微珠精细化综合利用；所述干法分级工艺主要为干筛筛分或风力分级；
8、全流程废水经二次净化处理后全部循环利用，实现废水零排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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付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。
如图1所示，一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，包括以下步骤：
(1)将气化渣进行1#浓缩得到浓缩渣浆，浓缩渣浆的质量浓度为15-25％，浓缩渣浆经1#筛分获得1#筛下物及1#筛上物，1#筛分的筛孔孔径为0.031-0.074mm，1#筛下物经2#浓缩、1#脱水，得到产品6高灰细渣，1#筛上物为粗粒渣；
(2)1#筛上物调整渣浆质量浓度为25-35％，得到粗粒渣浆，粗粒渣浆进入碳粉回收的重选作业，得到重选轻矿物和重选重矿物，重选轻矿物经3#浓缩、2#脱水烘干，得到产品1富集碳精粉；2#脱水产品水份含量为42-52％，烘干后得到的产品1富集碳精粉水份<20％，富集碳精粉干基烧失量>80％，回收率大于75％，碘吸附值>550mg/g；
(3)重选重矿物浓缩后经整形—2#筛分作业，得到2#筛下物和2#筛上物，整形作业浓度为45-60％，2#筛上物返回整形，2#筛下物经3#筛分分级，获得细粒级矿物和粗粒级矿物；2#筛分孔径为0.5-0.8mm，3#筛分孔径为0.031-0.074mm；
(4)粗粒级矿物进行脱水—烘干，得到玻璃微珠矿物，对玻璃微珠矿物进行表面改性，得到改性玻璃微珠矿物，表面改性作业中，采用的表面改性剂为脂肪酸或硅烷偶联剂，用量为玻璃微珠矿物的1-3wt％；粗粒级矿物脱水后含量为15-18％，脱水温度为150-400℃；烘干后得到的玻璃微珠矿物水份<2％，出料温度为60-80摄氏度，表面改性作业主要为利用烘干后物料余热与表面改性剂进行搅拌混合改性；
(5)改性玻璃微珠矿物进入干式磁选，得到产品2含铁玻珠和非磁性物，非磁性物进入精细分级作业，得到不同粒级的玻璃微珠产品。精细分级作业包括4#筛分分级和风力分级，4#筛分分级的粗粒物为产品3粗粒玻珠，4#筛分分级的细粒物进入风力分级，得到风力分级的粗粒物和风力分级的细粒物，风力分级的粗粒物为产品4中粒玻珠，风力分级的细粒物为产品5细粒玻珠。产品3粗粒玻珠的粒径范围为0.3-0.8mm，产品4中粒玻珠的粒径范围为0.1-0.5mm，产品5细粒玻珠的粒径范围为0.031-0.25mm。
干式磁选作为分为两段磁选，一段磁选的非磁性物进入二段磁选，二段磁选的非磁性物进入精细分质作业，两段磁选的磁性物合并为产品2磁性玻璃微珠，一段磁选为带式永磁磁选机，磁场强度为5000-10000Gs，二段磁选为干式电磁磁选机，磁场强度为10000-15000Gs。
步骤(1)中，2#浓缩的溢流水和1#浓缩的溢流水合并后进行二次净化，得到净化水和沉淀渣浆，沉淀渣浆、3#浓缩的溢流水和细粒级矿物均返回至步骤(1)中的2#浓缩。细粒级矿物为细粒轻质碳粉及玻璃碎屑，净化水全部循环利用。
步骤(2)中，碳粉回收的重选作业包括两段重选，一段重选得到一段重矿物、一段中矿物和一段轻矿物，一段中矿物经二段重选，得到二段重矿物和二段轻矿物，一段轻矿物和二段轻矿物合并为重选轻矿物，一段重矿物和二段重矿物合并为重选重矿物。可根据碳精粉烧失量及回收率指标需求，增加或减少重选作业的次数。
步骤(4)中的脱水采用真空盘式过滤，得到过滤水和过滤渣，过滤渣进行烘干，过滤水返回3#筛分给料。
1#脱水和2#脱水采用真空带式过滤机，步骤(2)和(4)中的烘干作业采用回转窑。
具体实施例如下：
实施例1
1#筛分的筛孔孔径为0.074mm，2#筛分孔径为0.5mm，3#筛分孔径为0.031mm，干式磁选作为分为两段磁选，一段磁选的非磁性物进入二段磁选，一段磁选为带式永磁磁选机，磁场强度为10000Gs，二段磁选为干式电磁磁选机，磁场强度为12000Gs。采用图1所示工艺流程，对内蒙某化工企业气化黑水细渣原矿烧失量为35.94％，Fe2O3含量为9.39％，其他化学成分主要为二氧化硅、氧化铝、氧化铁。获得了如下产品：
产品1富集碳精粉：产率为32.78％，烧失量为82.45％、Fe2O3含量为1.72％，碳回收率为75.19％的高品质碳精粉，该产品经脱水、烘干处理可实现循化气化、热电掺烧或用于制备吸附剂；
系列玻璃微珠产品，总产率为30.65％，烧失量为2.15％，Fe2O3含量为14.32％，其中，产品2含铁玻珠(磁性玻璃微珠)：产率为10.32％，烧失量为1.86％，Fe2O3含量为29.78％的；产品3粗粒玻珠：产率为5.57％，Fe2O3含量为3.53％，粒径范围+300-450μm；产品4中粒玻珠：产率为8.38％，Fe2O3含量为6.58％，粒径范围+150-250μm；产品5细粒玻珠：产率为6.38％，Fe2O3含量为8.91％，粒径范围+31-150μm；
产品6高灰细渣，高灰细渣为无定形絮状熔融玻璃体高灰细渣，产率为36.57％，烧失量为22.58％，Fe2O3含量为12.13％，碳回收率22.97％；。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：干式磁选作为分为两段磁选，一段磁选的非磁性物进入二段磁选，一段磁选为带式永磁磁选机，磁场强度为5000Gs，二段磁选为干式电磁磁选机，磁场强度为15000Gs。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：干式磁选作为分为两段磁选，一段磁选的非磁性物进入二段磁选，一段磁选为带式永磁磁选机，磁场强度为8000Gs，二段磁选为干式电磁磁选机，磁场强度为10000Gs。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将气化渣进行1#浓缩得到浓缩渣浆，浓缩渣浆的质量浓度为15-25%，浓缩渣浆经1#筛分获得1#筛下物及1#筛上物，1#筛分的筛孔孔径为0.031-0.074mm，1#筛下物经2#浓缩、1#脱水，得到产品6高灰细渣，1#筛上物为粗粒渣；
（2）1#筛上物调整渣浆质量浓度为25-35%，得到粗粒渣浆，粗粒渣浆进入碳粉回收的重选作业，得到重选轻矿物和重选重矿物，重选轻矿物经3#浓缩、2#脱水烘干，得到产品1富集碳精粉；
（3）重选重矿物浓缩后经整形—2#筛分作业，得到2#筛下物和2#筛上物，整形作业浓度为45-60%，2#筛上物返回整形，2#筛下物经3#筛分分级，获得细粒级矿物和粗粒级矿物；
（4）粗粒级矿物进行脱水—烘干，得到玻璃微珠矿物，对玻璃微珠矿物进行表面改性，得到改性玻璃微珠矿物，表面改性作业中，采用的表面改性剂为脂肪酸或硅烷偶联剂，用量为玻璃微珠矿物的1-3wt%；烘干后得到的玻璃微珠矿物水份<2％，出料温度为60-80摄氏度，表面改性作业为利用烘干后物料余热与表面改性剂进行搅拌混合改性；
（5）改性玻璃微珠矿物进入干式磁选，得到产品2磁性玻璃微珠和非磁性物，非磁性物进入精细分级作业，得到不同粒级的玻璃微珠产品；
步骤（2）中，碳粉回收的重选作业包括两段重选，一段重选得到一段重矿物、一段中矿物和一段轻矿物，一段中矿物经二段重选，得到二段重矿物和二段轻矿物，一段轻矿物和二段轻矿物合并为重选轻矿物，一段重矿物和二段重矿物合并为重选重矿物。
2.根据权利要求1所述的一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（5）中，干式磁选作为分为两段磁选，一段磁选的非磁性物进入二段磁选，二段磁选的非磁性物进入精细分质作业，两段磁选的磁性物合并为产品2含铁玻珠，一段磁选为带式永磁磁选机，磁场强度为5000-10000Gs，二段磁选为干式电磁磁选机，磁场强度为10000-15000Gs。
3.根据权利要求1所述的一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（1）中，2#浓缩的溢流水和1#浓缩的溢流水合并后进行二次净化，得到净化水和沉淀渣浆，沉淀渣浆、3#浓缩的溢流水和细粒级矿物均返回至步骤（1）中的2#浓缩作业。
4.根据权利要求1所述的一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（4）中的脱水采用真空盘式过滤，得到过滤水和过滤渣，过滤渣进行烘干，过滤水返回3#筛分给料。
5.根据权利要求1所述的一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（5）中，精细分级作业包括4#筛分分级和风力分级，4#筛分分级的粗粒物为产品3粗粒玻珠，4#筛分分级的细粒物进入风力分级，得到风力分级的粗粒物和风力分级的细粒物，风力分级的粗粒物为产品4中粒玻珠，风力分级的细粒物为产品5细粒玻珠。
6.根据权利要求5所述的一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，其特征在于，产品3粗粒玻珠的粒径范围为0.3-0.8mm，产品4中粒玻珠的粒径范围为0.1-0.5mm，产品5细粒玻珠的粒径范围为0.031-0.25mm。
7.根据权利要求1所述的一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，其特征在于，步骤（3）中，2#筛分孔径为0.5-0.8mm，3#筛分孔径为0.031-0.074mm。
8.根据权利要求1所述的一种气化渣湿法提碳干法回收玻璃微珠的方法，其特征在于，1#脱水和2#脱水采用真空带式过滤机，步骤（2）和（4）中的烘干作业采用回转窑。
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