CN113770158A - 一种煤气化细灰资源化利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤气化细灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将煤气化细灰溶液进行一次筛分，得到物料A和料浆A；(2)将步骤(1)所述料浆A进行重选得到料浆B和料浆C；(3)将步骤(2)所述料浆B进行二次筛分得到料浆D和料浆E；(4)将步骤(2)所述料浆C与步骤(3)所述料浆E混合得到料浆F，将所述料浆F研磨得到料浆G；(5)将步骤(4)所述料浆G进行化学脱灰处理得到料浆H，将所述料浆H进行电选得到物料H和料浆I。本发明提供的煤气化细灰资源化利用的方法涉及理论全面，应用面较广，可以对煤气化细灰进行精准分离和分级利用，对实现煤化工废渣的精细化处理具有重要的现实意义。

Description

一种煤气化细灰资源化利用的方法

技术领域

本发明涉及煤化工领域，具体涉及一种煤气化细灰资源化利用的方法。

背景技术

煤炭是我国经济社会发展的重要产业，为国民经济发展提供重要的物质保障。煤化工行业作为其中的重要环节，普遍存在生产工艺繁琐、原料提纯困难、废弃物污染严重等问题。煤气化细灰是煤化工行业中产生的重要固体废弃物之一，通常采用堆积填埋和直接掺烧的方式进行处理。其中，堆积填埋会造成严重的环境污染，直接掺烧会降低锅炉效率，造成二次污染。因此，煤气化细灰的处理问题已经成为制约煤化工行业可持续发展的瓶颈，亟需开发减量化、资源化和无害化的煤气化细灰处理新技术，实现源头减量和清洁分质高值利用。

目前，煤气化细灰的分离技术主要有重选、浮选和电选。由于煤气化细灰的含水量高(≥50％)，干法电选需要对细灰进行干燥处理，处理能耗高，处理成本昂贵，而湿法电选需要将煤气化细灰研磨至20μm以下的颗粒，由于大部分细灰原料的颗粒比较大，研磨时间长，所以能耗很高。重选一般采用水力旋流，存在操作弹性差，处理能耗高，分选效果差等缺点。

CN110642601A公开了一种以气化炉渣为原料制备保水砖的方法，该方法通过调整螺旋分选机的滑道切口挡板角度或调整水量大小对煤气化细灰进行分选，得到细灰和粗灰，所得细灰的烧失量低于20％，粗灰的烧失量低于10％，该方法未能对煤气化细灰进行精准分离，对设备条件要求较高，处理成本增加，且未对灰分质量百分含量较高的组分进行分级利用。

CN212746442U公开了一种煤气化细粉灰输送系统，该系统操作简单，可以有效回收细粉灰，将细粉灰输送至循环流化床锅炉进行燃烧，提高了流化床气化技术的能量转化率，但是该输送系统未能将细粉灰精准分离并实现高附加值利用。

CN112899035A公开了一种煤气化渣回收利用系统及方法，该方法通过提供一种煤气化渣回收利用系统，对气化渣燃烧产生的高温烟气进行回收，使得高温烟气与常温空气换热，再将降温后的烟气与加热后的空气分别输送至不同的单元对气化渣进行不同程度的热处理，使得气化废渣在燃烧过程中无需掺混其他原料介质，可实现固废自身稳定反应，但是该回收系统未能提供一种煤气化废渣的分离方法，也未能对煤气化废渣进行分级利用，处理流程复杂，处理能耗较高。

综合以上分析，目前煤气化细灰资源化利用的方法存在分选效果差、运行成本高、设备可靠性差以及对煤气化细灰中的资源利用不彻底等缺陷。因此，需要根据煤气化细灰的特性，开发运行周期长、对煤气化细灰深度开发利用的新方法。

发明内容

针对现有技术对煤气化细灰的资源化利用存在运行成分高、难以精准分离等问题，本发明的目的在于提供一种煤气化细灰资源化利用的方法，与现有技术相比，本发明提供的方法可将煤气化细灰深度分级、全面且高效地进行资源化利用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种煤气化细灰资源化利用的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将煤气化细灰溶液进行一次筛分，得到物料A和料浆A；

(2)将步骤(1)所述料浆A进行重选得到料浆B和料浆C；

(3)将步骤(2)所述料浆B进行二次筛分得到料浆D和料浆E；

(4)将步骤(2)所述料浆C与步骤(3)所述料浆E混合得到料浆F，将所述料浆F研磨得到料浆G；

(5)将步骤(4)所述料浆G进行化学脱灰处理得到料浆H，将所述料浆H进行电选得到物料H和料浆I。

本发明中，将煤气化细灰配制成煤气化细灰溶液，是为了以湿料的形式进行后续的操作，相比于传统煤气化细灰所用的干料分离，本发明提供的方法不需要对细灰进行烘干，大大降低了处理能耗，操作工艺简单，并且湿料的质量浓度越低，分离效果越好。

现有技术中，虽然存在对煤气化细灰进行分选的方法，但大多是将煤气化细灰进行粗犷地分离，分选效果差，细灰中可燃物的质量百分含量在40％左右，灰分的质量百分含量在60％左右。

本发明中，采用一次筛分、重选、二次筛分、化学脱灰处理和电选等操作，可以实现将煤气化细灰中的灰分和可燃物精准分离并实行分级利用，所得料浆D中灰分的质量百分含量≤35％，为低灰，经过降灰后可以返回气化炉再次气化或者作为工业废水处理用活性炭；所得物料H中灰分的质量百分含量≤10％，为超低灰，可以作为中等品质的粉煤出售；所得料浆I中灰分的质量百分含量≥90％，为高灰，干燥后可以直接用于建筑材料领域。

优选地，步骤(1)所述煤气化细灰溶液的质量浓度为1-15％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1-10％。

优选地，步骤(1)所述一次筛分的筛孔尺寸为≥2.5mm，例如可以是2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm或3.5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为2.5mm-3mm。

优选地，步骤(2)所述重选的设备包括：分泥斗、摇床、螺旋溜槽、跳汰机、离心选矿机或旋流器中的一种或至少两种的组合。

优选地，步骤(3)所述料浆B的一部分返回步骤(2)与料浆A混合后进行重选。

优选地，所述料浆B返回步骤(2)的质量占料浆B总质量的10-90％，例如可以是10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为30％-60％。

优选地，步骤(3)所述二次筛分的设备包括：固定筛、滚筒筛、振动筛中的一种或至少两种的组合。

优选地，步骤(3)所述二次筛分的筛孔尺寸为0.05-0.15mm，例如可以是0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.10mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm或0.15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.075mm-0.125mm。

优选地，步骤(4)所述料浆G的粒径为2-50μm，例如可以是2μm、4μm、6μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm、24μm、26μm、28μm、30μm、32μm、34μm、36μm、38μm、40μm、42μm、44μm、46μm、48μm或50μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

本发明中，料浆C和料浆E混合得到的料浆F为大颗粒固体，难以直接进行化学脱灰处理，所以需要对料浆F进行研磨得到料浆G，所得料浆G的粒径控制在2-50μm。

优选地，步骤(5)所述化学脱灰处理的方法包括：氢氟酸法、常规酸碱法、熔融碱沥滤法或化学溶剂萃取法中的一种或至少两种的组合。

优选地，步骤(5)所述物料H中灰分的质量百分含量为≤10％，例如可以是10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(5)所述料浆I中灰分的质量百分含量为≥90％，例如可以是90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

作为本发明的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将质量浓度为1-15％的煤气化细灰溶液进行一次筛分，得到物料A和料浆A，所述一次筛分的筛孔尺寸为≥2.5mm。

(2)将步骤(1)所述料浆A进行重选得到料浆B和料浆C，所述重选的设备包括：分泥斗、摇床、螺旋溜槽、跳汰机、离心选矿机或旋流器中的一种或至少两种的组合。

(3)将步骤(2)所述料浆B进行二次筛分得到料浆D和料浆E，所述料浆B质量的10-90％返回步骤(2)与料浆A混合后进行重选，所述二次筛分的设备包括：固定筛、滚筒筛、振动筛中的一种或至少两种的组合，所述二次筛分的筛孔尺寸为0.05-0.15mm。

(4)将步骤(2)所述料浆C与步骤(3)所述料浆E混合得到料浆F，将所述料浆F研磨得到料浆G，所述料浆G的粒径为2-50μm。

(5)将所述料浆G进行化学脱灰处理得到料浆H，将所述料浆H进行电选得到物料H和料浆I，所述化学脱灰处理的方法包括：氢氟酸法、常规酸碱法、熔融碱沥滤法或化学溶剂萃取法中的一种或至少两种的组合，所述物料H中灰分的质量百分含量为≤10％，所述料浆I中灰分的质量百分含量为≥90％。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的煤气化细灰资源化利用的方法涉及理论全面，应用面较广，可以根据气流床产生的煤气化细灰的物化特性进行精准分离，其中，料浆D中灰分的质量百分含量可以达到≤35％，物料H中灰分的质量百分含量可以达到≤10％，料浆I中灰分的质量百分含量可以达到≥90％。根据所得分离产物的灰分的质量百分含量，可以能够实现高附加值且分级利用，对实现煤化工废渣的精细化处理具有重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中煤气化细灰资源化利用的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

具体提供一种煤气化细灰资源化利用的方法，如图1所示，将煤气化细灰溶液进行一次筛分，得到物料A和料浆A，将所述料浆A进行重选得到料浆B和料浆C，将所述料浆B进行二次筛分得到料浆D和料浆E，将所述料浆C与所述料浆E混合得到料浆F，将所述料浆F研磨得到料浆G，将所述料浆G进行化学脱灰处理得到料浆H，将所述料浆H进行电选得到物料H和料浆I。

实施例1

本实施例提供一种煤气化细灰资源化利用的方法，所述方法包括以下步骤：

将煤气化细灰配制成质量浓度为1％的煤气化细灰溶液，使用筛孔为3mm的筛子进行一次筛分，得到料浆A和物料A，料浆A经过分泥斗进行重选，得到料浆B和料浆C，其中料浆B的产率和灰分的质量百分含量分别为71.96％和49.42％，料浆C的产率和灰分的质量百分含量分别为28.04％和56.41％。

将10％的料浆B返回分泥斗入料口进行重选，90％的料浆B使用固定筛进行二次筛分，固定筛的筛孔尺寸为0.05mm，经过二次筛分后，得到料浆D和料浆E，其中料浆D中灰分的质量百分含量为35％，料浆E与料浆C混合得到料浆F，料浆F通过立式超细磨机研磨得到平均粒径为2μm的料浆G，料浆G使用氢氟酸法进行化学脱灰处理，得到灰分的质量百分含量为20％的料浆H，料浆H经过电选，得到灰分的质量百分含量为10％的物料H和灰分的质量百分含量为90％的料浆I。其中料浆D经过降灰处理可以返回气化炉再次气化，物料H可以作为中等品质粉煤出售，料浆I可以作为水泥建材。

本实施例所用细灰为GE水煤浆气流床气化工艺产生的气化细灰，其全水为66.4％，发热量为17.11MJ/kg，灰分的质量百分含量为51.48％，碳的质量百分含量为47.28％。其粒度-灰分质量百分含量分析结果如表1所示。

表1

实施例2

本实施例提供一种煤气化细灰资源化利用的方法，所述方法包括以下步骤：

将煤气化细灰配制成质量浓度为15％的煤气化细灰溶液，使用筛孔为2.5mm的筛子进行一次筛分，得到料浆A和物料A，料浆A经过螺旋溜槽进行重选，得到料浆B和料浆C，其中料浆B的产率和灰分的质量百分含量分别为46.83％和45.72％，料浆C的产率和灰分的质量百分含量分别为53.17％和76.34％。

将90％的料浆B返回螺旋溜槽入料口进行重选，10％的料浆B使用滚筒筛进行二次筛分，滚筒筛的筛孔尺寸为0.15mm，经过二次筛分后，得到料浆D和料浆E，其中料浆D中灰分的质量百分含量为15％，料浆E与料浆C混合得到料浆F，料浆F通过卧式球磨机研磨得到平均粒径为50μm的料浆G，料浆G使用碱熔融法进行化学脱灰处理，得到灰分的质量百分含量为8％的料浆H，料浆H经过电选，得到灰分的质量百分含量为5％的物料H和灰分的质量百分含量为94％的料浆I。其中料浆D可作为工业废水处理用活性炭，物料H可以作为低灰粉煤出售，料浆I可以作为陶瓷制备材料。

本实施例所用细灰为多喷嘴水煤浆气流床气化工艺产生的气化细灰，其全水为68.20％，发热量为12.53MJ/kg，灰分的质量百分含量为62.00％，碳的质量百分含量为36.40％。其粒度-灰分质量百分含量分析结果如表2所示。

表2

实施例3

本实施例提供一种煤气化细灰资源化利用的方法，所述方法包括以下步骤：

将煤气化细灰配制成质量浓度为8％的煤气化细灰溶液，使用筛孔为3mm的筛子进行一次筛分，得到料浆A与物料A，料浆A经过旋流器进行重选，得到料浆B和料浆C，其中料浆B的产率和灰分的质量百分含量分别为44.98％和51.11％，料浆C的产率和灰分的质量百分含量分别为55.02％和63.81％。

将40％的料浆B返回旋流器入料口进行重选，60％的料浆B使用振动筛进行二次筛分，振动筛的筛孔尺寸为0.1mm，经过二次筛分后，得到料浆D和料浆E，其中料浆D中灰分的质量百分含量为18％，料浆E与料浆C混合得到料浆F，料浆F通过立式细磨机研磨得到平均粒径为20μm的料浆G，料浆G使用酸碱法进行化学脱灰处理，得到灰分的质量百分含量为12％的料浆H，料浆H经过电选，得到灰分的质量百分含量为10％的物料H和灰分的质量百分含量为92％的料浆I。其中料浆D可作为工业废水处理用活性炭，物料H可以作为低灰粉煤出售，料浆I可以作为建筑材料。

本实施例所用细灰为多原料浆水煤浆气流床气化工艺产生的气化细灰，其全水为66.80％，发热量为11.10MJ/kg，灰分的质量百分含量为65.10％，碳的质量百分含量为32.66％。其粒度-灰分质量百分含量分析结果如表3所示。

表3

实施例4

本实施例提供一种煤气化细灰资源化利用的方法，所述方法包括以下步骤：

将煤气化细灰配制成质量浓度为6％的煤气化细灰溶液，使用筛孔为2.5mm的筛子进行一次筛分，得到料浆A与物料A，料浆A经过离心选矿机进行重选，得到料浆B和料浆C，其中料浆B的产率和灰分的质量百分含量分别为34.98％和51.11％，料浆C的产率和灰分的质量百分含量分别为65.02％和62.46％。

将30％的料浆B返回离心选矿机入料口进行重选，70％的料浆B使用振动筛进行二次筛分，振动筛的筛孔尺寸为0.075mm，经过二次筛分后，得到料浆D和料浆E，其中料浆D中灰分的质量百分含量为30％，料浆E与料浆C混合得到料浆F，料浆F通过立式超细细磨机研磨得到平均粒径为10μm的料浆G，料浆G使用氢氟酸法进行化学脱灰处理，得到灰分的质量百分含量为15％的料浆H，料浆H经过电选，得到灰分的质量百分含量为8％的物料H和灰分的质量百分含量为95％的料浆I。其中料浆D可作为工业废水处理用活性炭，物料H可以作为低灰粉煤出售，料浆I可以作为建筑材料。

本实施例所用细灰为GSP粉煤气流床气化工艺产生的气化细灰，其全水为56.47％，发热量为13.38MJ/kg，灰分的质量百分含量为58.49％，碳的质量百分含量为39.15％。其粒度-灰分质量百分含量分析结果如表4所示。

表4

由实施例1-4可以看出，通过本发明提供的煤气化细灰资源化利用的方法可以实现对煤气化细灰进行精准分离。其中，料浆D中灰分的质量百分含量可以达到≤35％，物料H中灰分的质量百分含量可以达到≤10％，料浆I中灰分的质量百分含量可以达到≥90％。

申请人声明，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，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于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，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种煤气化细灰资源化利用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将煤气化细灰溶液进行一次筛分，得到物料A和料浆A；

(2)将步骤(1)所述料浆A进行重选得到料浆B和料浆C；

(3)将步骤(2)所述料浆B进行二次筛分得到料浆D和料浆E；

(4)将步骤(2)所述料浆C与步骤(3)所述料浆E混合得到料浆F，将所述料浆F研磨得到料浆G；

(5)将步骤(4)所述料浆G进行化学脱灰处理得到料浆H，将所述料浆H进行电选得到物料H和料浆I。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述煤气化细灰溶液的质量浓度为1-15％，优选为1％-10％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述一次筛分的筛孔尺寸为≥2.5mm，优选为2.5mm-3mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述重选的设备包括：分泥斗、摇床、螺旋溜槽、跳汰机、离心选矿机或旋流器中的一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述料浆B的一部分返回步骤(2)与料浆A混合后进行重选；

优选地，所述料浆B返回步骤(2)的质量占料浆B总质量的10-90％，优选为30％-60％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述二次筛分的设备包括：固定筛、滚筒筛、振动筛中的一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(3)所述二次筛分的筛孔尺寸为0.05-0.15mm，优选为0.075mm-0.125mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述料浆G的粒径为2-50μm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述化学脱灰处理的方法包括：氢氟酸法、常规酸碱法、熔融碱沥滤法或化学溶剂萃取法中的一种或至少两种的组合。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述物料H中灰分的质量百分含量为≤10％；

优选地，步骤(5)所述料浆I中灰分的质量百分含量为≥90％。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将质量浓度为1-15％的煤气化细灰溶液进行一次筛分，得到物料A和料浆A，所述一次筛分的筛孔尺寸为≥2.5mm；

(2)将步骤(1)所述料浆A进行重选得到料浆B和料浆C，所述重选的设备包括：分泥斗、摇床、螺旋溜槽、跳汰机、离心选矿机或旋流器中的一种或至少两种的组合；

(3)将步骤(2)所述料浆B进行二次筛分得到料浆D和料浆E，所述料浆B质量的10-90％返回步骤(2)与料浆A混合后进行重选，所述二次筛分的设备包括：固定筛、滚筒筛、振动筛中的一种或至少两种的组合，所述二次筛分的筛孔尺寸为0.05-0.15mm；

(4)将步骤(2)所述料浆C与步骤(3)所述料浆E混合得到料浆F，将所述料浆F研磨得到料浆G，所述料浆G的粒径为2-50μm；

(5)将所述料浆G进行化学脱灰处理得到料浆H，将所述料浆H进行电选得到物料H和料浆I，所述化学脱灰处理的方法包括：氢氟酸法、常规酸碱法、熔融碱沥滤法或化学溶剂萃取法中的一种或至少两种的组合，所述物料H中灰分的质量百分含量为≤10％，所述料浆I中灰分的质量百分含量为≥90％。

Images