CN114956244A - 一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法 - Google Patents

一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及煤气化后处理技术领域，尤其涉及一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法。包括以下步骤：S1.磨剥解离：将煤气化渣经磨矿作业进行磨剥解离；S2.搅拌吸附：将磨后的煤气化渣按照所需浓度加入煤化工废水中，充分搅拌，形成待处理浆液；S3.碳灰分离：将S2中的待处理浆液进入浮选作业，加入捕收剂和起泡剂后，得到精矿即精碳，尾矿即尾灰；S4.浮选后过滤精碳和尾灰得到的废水合并，进入生化处理作业。本发明提供的联合处理方法既能解决煤气化渣浮选药剂消耗量大的问题，又能实现煤化工废水的预处理，工艺流程简单，成本低且环境友好，具有广阔的应用前景。

Description

一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法
技术领域
本发明涉及煤气化后处理技术领域，具体涉及一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法。
技术背景
煤气化渣作为煤气化过程中排放的废渣，年产量巨大。由于目前煤气化渣利用途径成本高、规模化效应差，堆存和填埋仍然是其主要的处置方式。但这种处理方式不仅侵占了土地资源，更面临着有害重金属渗滤液对水体和土壤污染的风险，严重影响区域生态文明建设和国家能源战略的实施，已成为制约当地现代煤化工行业高质量发展的突出瓶颈。因此，亟需开发气化灰渣无害化、资源化利用技术。
煤气化渣仍含有未燃尽的碳质资源，而煤在经过高温气化炉之后，因其不完全燃烧造成气化灰渣中的未燃碳颗粒孔隙结构增多，造成大量的浮选药剂被消耗，浮选成本极高。煤气化废水同样是煤气化加工过程中的洗涤、冷凝、分馏等多个工艺阶段产生的。煤气化废水属于典型的难生物降解废水，有机污染物类型繁杂，化学成分复杂，处理成本极高。迄今为止，煤气化渣和煤化工废水联合处理的有效措施或方法未曾有过报道。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法。
本发明采用了以下技术方案：
一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，包括以下步骤：
S1.磨剥解离：将煤气化渣经磨矿作业进行磨剥解离；
S2.搅拌吸附：将磨后的煤气化渣按照所需浓度加入煤化工废水中，充分搅拌，形成待处理浆液；
S3.碳灰分离：将S2中的待处理浆液进入浮选作业，加入捕收剂和起泡剂后，得到精矿即精碳，尾矿即尾灰；
S4.浮选后过滤精碳和尾灰得到的废水合并，进入生化处理作业。
优选的，所述步骤S1中，磨剥解离后的煤气化渣粒度小于45μm的部分占总煤气化渣质量的80％及以上。
优选的，所述步骤S2中，煤化工废水COD高于4000mg/L，pH值在7-9；磨后的煤气化渣添加前，加盐酸或稀硫酸调节所述煤化工废水pH值至2-3。
优选的，所述步骤S2中，磨后的煤气化渣按照80-200g/L加入煤化工废水中，搅拌的时间为0.5-3h。
优选的，所述步骤S3中，捕收剂为兰炭轻油、柴油和煤油的混合物，捕收剂用量小于6kg/t。
优选的，所述兰炭轻油、柴油、煤油的混合比例为质量比(30-50％)：(20-40％)：(10-30％)。
优选的，所述步骤S3中，起泡剂为仲辛醇、甲基异丁基甲醇MIBC或杂醇中的任意一种或几种的混合物，起泡剂用量小于3kg/t。
优选的，所述步骤S4中，待处理浆液进入浮选作业后，还加入氢氧化钠调节pH值至5-8。
本发明还提供了一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法得到的精碳及尾灰。
优选的，所述精碳作为燃料使用，精碳吸附的煤气化废水中的有机污染物将在高温下彻底裂解，尾灰则作为建筑掺料使用。
本发明的有益效果在于：
煤气化渣一般为煤气化细渣或碳含量较高的粗渣，其内仍含有未燃尽的碳质资源，碳灰的有效分离可以更好实现煤气化渣资源化综合利用。煤在经过高温气化炉之后，因其不完全燃烧造成气化灰渣中的未燃碳颗粒孔隙结构增多，比表面积增大，可以成为良好的吸附剂。
本发明提供的联合处理方法，通过将磨矿后的煤气化渣与煤化工废水混合，利用煤气化渣吸附废水中的有机污染物，可大幅度降低煤化工废水COD，起到生化处理前预处理的作用，减轻生化处理的有机物降解压力。
利用煤化工废水作为浮选介质，由于煤化工废水中含有大量例如喹啉类、吲哚类、吡啶类等大分子有机物，煤气化渣在吸附过程中，自身的吸附位点被占满，一方面吸附饱和后其孔隙结构被充分填充，进入浮选作业，可大幅度减少煤气化渣浮选过程中药剂的消耗；另一方面废水中的有机物可有效起到浮选捕收剂和起泡剂的作用，可进一步降低外在捕收剂和起泡剂的添加量，提高碳灰分离效率，同时大幅度降低浮选成本，实用性强。
吸附饱和后的煤气化渣与煤化工废水无需液固分离，直接进入浮选作业，操作简便。浮选得到的精碳吸附了大量有机污染物，作为燃料使用，有机污染物经过燃烧即可完全分解，而尾灰中基本不含有吸附的有机物，不会影响后续使用。
本发明提供的联合处理方法既能解决煤气化渣浮选药剂消耗量大的问题，又能实现煤化工废水的预处理，工艺流程简单，成本低且环境友好，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的联合处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做出更为具体的说明。
实施例1
以宁夏煤业集团所生产的煤制气气化渣为本实施例1的原料，该煤气化渣主要成分为(质量比)SiO2：51.04％，Al2O3：14.9％，Fe2O3：13.49％，CaO：7.11％，MgO：2.63％，烧失量为25.10％。
以宁东煤气化所产生的废水为本实施例1的吸附/浮选介质，该煤化工废水COD为4500mg/L，多元酚含量420mg/L，油含量110mg/L，总氨含量210mg/L。
利用本发明提供的方法进行联合处理，步骤如下：
S1.磨剥解离：将煤气化渣用球磨机进行磨剥解离，直至煤气化渣粒度小于45μm的部分占总煤气化渣质量的80％及以上。
S2.搅拌吸附：将磨后的煤气化渣按照100g/L的量加入煤化工废水中，加入盐酸调节废水pH值为2左右，搅拌机转速500rpm/min，搅拌3h，至充分吸附，形成待处理浆液。经测试，本实施例中，吸附后煤化工废水COD＜3000mg/L，多元酚含量＜380mg/L，油含量＜50mg/L，总氨含量＜200mg/L。
S3.碳灰分离：利用氢氧化钠调节将S2中的待处理浆液pH值为6左右，接着进入浮选作业，加入烃类复配药剂，即30wt％兰炭轻油、40wt％柴油、30wt％煤油的混合物作为捕收剂，仲辛醇作为起泡剂，药剂用量分别为4kg/t、3kg/t，得到浮选精矿即精碳，浮选尾矿即尾灰。
S4.将S3浮选后过滤精碳和尾灰得到的废水合并，进入生化处理作业，利用现有的有机废水降解工艺进行吸附后处理。浮选得到的精碳作为燃料使用，其中吸附的有机污染物将在高温下彻底裂解，尾灰作为建筑掺料使用，环保节约。
本实施例中，最终得到的精碳产率为36.53％，烧失量为61.448％；尾灰产率为63.47％，烧失量为4.18％。
实施例2
以兖矿集团所生产的煤制气化渣为本实施例2的原料，该煤气化渣成分为(质量比)SiO2：50.60％，Al2O3：15.30％，Fe2O3：13.49％，CaO：10.20％，MgO：3.78％，烧失量为35.24％。
以兖矿集团煤气化所产生的废水为本实施例1的吸附/浮选介质，该煤化工废水COD为4800mg/L，多元酚含量480mg/L，油含量160mg/L，总氨含量310mg/L。
利用本发明提供的方法进行联合处理，步骤如下：
S1.磨剥解离：将煤气化渣用球磨机进行磨剥解离，直至煤气化渣粒度小于45μm的部分占总煤气化渣质量的80％及以上。
S2.搅拌吸附：将磨后的煤气化渣按照150g/L的量加入煤化工废水中，加入硫酸调节废水pH为3左右，搅拌机转速550rpm/min，搅拌2.5h，至充分吸附，形成待处理浆液。
经检测，本实施例中，吸附后煤化工废水COD＜2500mg/L，多元酚含量＜400mg/L，油含量＜70mg/L，总氨含量＜300mg/L。
S3.碳灰分离：利用氢氧化钠调节S2中的待处理浆液调整pH为5.5左右，接着进入浮选作业，加入烃类复配药剂即35wt％兰炭轻油、35wt％柴油、30wt％煤油的混合物作为捕收剂，MIBC作为起泡剂，药剂用量分别为3.8kg/t、2.9kg/t，得到精矿即精碳，尾矿即尾灰。
S4.S3浮选后过滤精碳和尾灰得到的废水合并，进入生化处理作业。浮选得到的精碳作为燃料使用，其中吸附的有机污染物在高温下彻底裂解，尾灰作为建筑掺料使用。
本实施例中，最终得到的精碳产率为52.30％，烧失量为60.66％；尾灰产率为47.70％，烧失量为7.37％。
实施例3
以宁东煤化工基地所生产的煤制油化渣为本实施例3的原料，该煤气化渣成分为(质量比)SiO2：52.03％，Al2O3：11.83％，Fe2O3：12.13％，CaO：12.54％，MgO：1.28％，烧失量为39.51％。
以兖矿集团煤制油所产生的废水为本实施例3的吸附/浮选介质，该煤化工废水COD为8000mg/L，挥发酚含量60mg/L，油含量100mg/L，氨氮含量100mg/L。
利用本发明提供的方法进行联合处理，步骤如下：
S1.磨剥解离：将煤气化渣用球磨机进行磨剥解离，直至煤气化渣粒度小于45μm的部分占总煤气化渣质量的80％及以上。
S2.搅拌吸附：将磨后的煤气化渣按照200g/L的量加入煤化工废水中，加入盐酸调节废水pH为2.5左右，搅拌机转速600rpm/min，搅拌1.5h，至充分吸附，形成待处理浆液。
经测试，本实施例中，吸附后煤化工废水COD＜5500mg/L，挥发酚含量＜40mg/L，油含量＜50mg/L，氨氮含量＜90mg/L。
S3.碳灰分离：利用氢氧化钠调节S2中的待处理浆液pH为6.5左右，接着进入浮选作业，加入烃类复配药剂即40wt％兰炭轻油、40wt％柴油、20wt％煤油的混合物作为捕收剂，杂醇作为起泡剂，药剂用量分别为4.2kg/t、3kg/t，得到精矿即精碳，尾矿即尾灰。
S4.S3浮选后过滤精碳和尾灰得到的废水合并，进入生化处理作业。浮选得到的精碳作为燃料使用，其中吸附的有机污染物在高温下彻底裂解，尾灰作为建筑掺料使用。
本实施例中，最终得到的精碳产率为62.60％，烧失量为57.33％；尾灰产率为37.40％，烧失量为9.68％。
实施例4
以榆林地区所生产的煤制气气化渣为本实施例4的原料，该煤气化渣成分为(质量比)SiO2：49.80％，Al2O3：16.30％，Fe2O3：13.21％，CaO：10.65％，MgO：1.30％，烧失量为36.14％。
以兖矿集团煤制油所产生的废水为本实施例4的吸附/浮选介质，该煤化工废水COD为9500mg/L，挥发酚含量80mg/L，油含量90mg/L，氨氮含量120mg/L。
利用本发明提供的方法进行联合处理，步骤如下：
S1.磨剥解离：将煤气化渣用球磨机进行磨剥解离，直至煤气化渣粒度小于45μm的部分占总煤气化渣质量的80％及以上。
S2.搅拌吸附：将磨后的煤气化渣按照180g/L的量加入煤化工废水中，加入硫酸调节废水pH为2.5左右，搅拌机转速600rpm/min，搅拌2h，至充分吸附，形成待处理浆液。
经测试，本实施例中，吸附后煤化工废水COD＜6000mg/L，挥发酚含量＜50mg/L，油含量＜30mg/L，氨氮含量＜110mg/L。
S3.碳灰分离：利用氢氧化钠调节S2中的待处理浆液调整pH为7左右，接着进入浮选作业，加入烃类复配药剂即50wt％兰炭轻油、40wt％柴油、10wt％煤油的混合物作为捕收剂，杂醇作为起泡剂，药剂用量分别为4.0kg/t、3kg/t，得到精矿即精碳，尾矿即尾灰。
S4.S3浮选后过滤精碳和尾灰得到的废水合并，进入生化处理作业。浮选得到的精碳作为燃料使用，其中吸附的有机污染物在高温下彻底裂解，尾灰作为建筑掺料使用。
本实施例中，最终得到的精碳产率为57.86％，烧失量为40.95％；尾灰产率为42.14％，烧失量为4.68％。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而并非对本发明的限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.磨剥解离：将煤气化渣经磨矿作业进行磨剥解离；
S2.搅拌吸附：将磨后的煤气化渣按照所需浓度加入煤化工废水中，充分搅拌，形成待处理浆液；
S3.碳灰分离：将S2中的待处理浆液进入浮选作业，加入捕收剂和起泡剂后，得到精矿即精碳，尾矿即尾灰；
S4.浮选后过滤精碳和尾灰得到的废水合并，进入生化处理作业。
2.如权利要求1所述的一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，磨剥解离后的煤气化渣粒度小于45μm的部分占总煤气化渣质量的80％及以上。
3.如权利要求1所述的一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，煤化工废水COD高于4000mg/L；磨后的煤气化渣添加前，加盐酸或稀硫酸调节所述煤化工废水pH值至2-3。
4.如权利要求1所述的一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，磨后的煤气化渣按照80-200g/L加入煤化工废水中，搅拌的时间为0.5-3h。
5.如权利要求1所述的一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，捕收剂为兰炭轻油、柴油和煤油的混合物，捕收剂用量小于6kg/t。
6.如权利要求5所述的一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，所述兰炭轻油、柴油、煤油的混合比例为质量比(30-50％)：(20-40％)：(10-30％)。
7.如权利要求1所述的一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，起泡剂为仲辛醇、甲基异丁基甲醇MIBC或杂醇中的任意一种或几种的混合物，起泡剂用量小于3kg/t。
8.如权利要求1所述的一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，待处理浆液进入浮选作业后，还加入氢氧化钠调节pH值至5-8。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法得到的精碳及尾灰。
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