CN116851408A - 煤气化渣处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤气化渣处理装置及方法，属于煤气化渣分选领域。所述煤气化渣处理装置，其特征在于，包括：第一设备，用于对煤气化渣的浆料进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆；第二设备，与第一设备连通，用于对所述处理后的渣浆进行淘选和磁选，使得所述处理后的渣浆形成上浮渣和下浮渣；所述超声和所述擦洗同时进行，所述淘选和所述磁选同时进行。本发明煤气化渣的处理工艺简单、设备体积小、分离效果优异。
Description
技术领域
本发明涉及煤气化渣分选领域，具体涉及一种煤气化渣处理装置及方法。
背景技术
煤气化渣是原料煤在高温条件下与其他物质经过复杂的物理化学反应而得到的固废产物，其中残碳约有5％～25％，其他主要成分为无机硅酸盐相材料。煤气化渣的减量化、资源化、无害化利用技术是降低企业经济压力，提高环保效益的关键所在。制约规模化处置煤气化灰渣方式的关键因素是煤气化灰渣中的残炭，因此经济高效的残炭分离方法是促进煤气化渣综合利用的关键。
然而，目前煤气化渣的处理工艺复杂、设备庞大、分离效果欠佳。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明提出一种煤气化渣处理装置及方法，旨在解决目前煤气化渣的处理工艺复杂、设备庞大、分离效果欠佳的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种煤气化渣处理装置，包括：第一设备，用于对煤气化渣的浆料进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆；第二设备，与第一设备连通，用于对所述处理后的渣浆进行淘选和磁选，使得所述处理后的渣浆形成上浮渣和下浮渣；所述超声和所述擦洗同时进行，所述淘选和所述磁选同时进行。
可选地，所述第一设备包括：第一容器，开设有入料口；第一支架，设置在所述第一容器；超声波发生器，所述超声波发生器设于所述第一支架，且至少部分结构伸入所述第一容器；以及擦洗搅拌器，所述擦洗搅拌器设于所述第一支架，且至少部分结构伸入所述第一容器。
可选地，所述第一设备包括自动加药装置，所述自动加药装置与所述入料口连通，用于促进所述煤气化渣的浆料中物质的分离。
可选地，所述第二设备包括：第二容器，所述第二容器设有溢流口和出料口，所述出料口处设有阀门；第二支架，设置在所述第二容器；给料斗，所述给料斗至少部分结构伸入所述第二容器，用于接收来自所述第一容器的所述处理后的渣浆；淘选搅拌器，固定在所述第二支架上，且至少部分结构伸入所述第二容器；以及磁场装置，套设在所述第二容器的外部。
可选地，所述煤气化渣处理装置包括渣浆泵，所述渣浆泵设于所述第一容器和第二容器之间的管路上，用于将处理后的渣浆从所述第一设备泵入所述第二设备。
为实现上述目的，本发明还提出一种煤气化渣处理方法，包括以下步骤：将煤气化渣与水混合，得到煤气化渣的浆料，将所述煤气化渣的浆料加入至第一设备中同时进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆；将所述处理后的渣浆输送至第二设备中同时进行淘选和磁选，所述处理后的渣浆被分离成上浮渣和下浮渣，所述上浮渣从所述第二设备的溢流口流出，所述下浮渣从所述第二设备的阀门流出。
可选地，所述上浮渣包括轻颗粒物质和残碳，所述下浮渣包括尾矿。
可选地，所述煤气化渣的粒径≤10mm。
可选地，所述超声的超声波频率为20kHz～80kHz。
可选地，在“将煤气化渣与水混合，然后加入至第一设备中同时进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆”的步骤中，还包括向第一设备中加入药剂，所述药剂用于促进所述煤气化渣的浆料中物质的分离。
本发明的有益效果：本发明提供的煤气化渣处理装置中，煤气化渣进入第一设备后，第一设备对其进行超声波振荡和搅拌擦洗，使煤气化渣中软弱颗粒破碎，轻颗粒与重颗粒分离形成处理后的渣浆，渣浆再进入第二设备中，淘选与磁选共同作用，促成渣浆分离成上浮渣和下浮渣，上浮渣与下浮渣从不同出口分别流出第二设备。由此，根据煤气化渣中的物料本身颗粒密度不同，以本发明的装置使其分离，得到有价值的残碳物质和纯净尾矿砂，工艺简便，装置简单，且能实现煤气化渣连续、高效分离和资源利用。
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为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相关的附图。
图1为本发明一实施例的煤气化渣处理装置的示意图。
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 煤气化渣处理装置 | 8 | 给料斗 |
| 1 | 自动加药装置 | 9 | 第二支架 |
| 2 | 超声波发生器 | 10 | 淘选搅拌器 |
| 3 | 第一支架 | 11 | 溢流口 |
| 4 | 入料口 | 12 | 磁场装置 |
| 5 | 擦洗搅拌器 | 13 | 阀门 |
| 6 | 第一容器 | 14 | 第二容器 |
| 7 | 渣浆泵 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有规定，本文使用的所有技术术语和科学术语具有要求保护主题所属领域的通常含义。
煤气化渣是原料煤在高温条件下与其他物质经过复杂的物理化学反应而得到的固废产物，其中残碳约有5％～25％，其他主要成分为无机硅酸盐相材料。煤气化渣的减量化、资源化、无害化利用技术是降低企业经济压力，提高环保效益的关键所在。制约规模化处置煤气化灰渣方式的关键因素是煤气化灰渣中的残炭，因此经济高效的残炭分离方法是促进煤气化渣综合利用的关键。
然而，目前煤气化渣的处理工艺复杂、设备庞大、分离效果欠佳。
为解决上述问题，本发明提出一种煤气化渣处理装置100，包括：第一设备，用于对煤气化渣的浆料进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆；第二设备，与第一设备连通，用于对所述处理后的渣浆进行淘选和磁选，使得所述处理后的渣浆形成上浮渣和下浮渣；所述超声和所述擦洗同时进行，所述淘选和所述磁选同时进行。
煤气化渣主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和残碳组成，通过分离处理能够实现煤气化渣的资源化利用。煤气化渣进入第一设备后，第一设备对其进行超声波振荡和搅拌擦洗，使煤气化渣中软弱颗粒破碎，轻颗粒与重颗粒分离形成处理后的渣浆，渣浆再进入第二设备中，淘选与磁选共同作用，淘选搅动使残碳颗粒浮动向上，促成渣浆分离成上浮渣和下浮渣，完成脱碳。由此，根据煤气化渣中的物料本身颗粒密度不同，以本发明的装置使其分离，得到有价残碳物质和纯净尾矿砂。在一些实施例中，在第二容器中设置淘选的转速为10～100r/min，转速需求具体和物料的性质，搅拌叶大小相关，目的是能够使残碳颗粒浮动向上。实际操作，需要通过观察和结合物料特性来经验性设定转速。在一些实施例中，磁场强度设置为不高于3000GS。
进一步地，所述第一设备包括：第一容器，开设有入料口；第一支架，设置在所述第一容器；超声波发生器，所述超声波发生器设于所述第一支架，且至少部分结构伸入所述第一容器；以及擦洗搅拌器，所述擦洗搅拌器设于所述第一支架，且至少部分结构伸入所述第一容器。
第一容器6开设有入料口4，煤气化渣由入料口4被投入第一容器6中，第一支架3设置在第一容器6的顶部，起到支撑超声波发生器2和擦洗搅拌器5的作用，支架材料可以为金属材料，也可以为塑钢材料。超声波发生器2包括机头和杆状结构，超声波发生器2的杆状结构的下端伸入第一容器2，开启超声波振荡清洗模式后可以调节超声波频率大小。擦洗搅拌器5包括杆状结构和设置在杆状结构上的叶轮，擦洗搅拌器5的杆状结构下端伸入所述第一容器2，能够使渣浆产生剧烈的紊流，增强煤气化渣的浆料的分离效果。
进一步地，所述第一设备包括自动加药装置，所述自动加药装置与所述入料口连通，用于促进所述煤气化渣的浆料中物质的分离。通过自动加药装置1定时定量加入药剂，促进重轻物质、有机无机等物质分离。在一些实施例中，药剂从入料口进入或第一容器2上的额外开口进入，优选为从第一容器2上的额外开口进入。在一些实施例中，药剂可以是改性剂、捕收剂、起泡剂中的一种。在一些实施例中，药剂是偏磷酸钠、无机铵、柴油、仲辛醇等。
进一步地，所述第二设备包括：第二容器，所述第二容器设有溢流口和出料口，所述出料口处设有阀门；第二支架，设置在所述第二容器；给料斗，所述给料斗至少部分结构伸入所述第二容器，用于接收来自所述第一容器的所述处理后的渣浆；淘选搅拌器，固定在所述第二支架上，且至少部分结构伸入所述第二容器；以及磁场装置，套设在所述第二容器的外部。
第二容器14顶部设置第二支架9，用于固定给料斗8和淘选搅拌器10，给料斗8用于接收来自第一容器2的处理后的渣浆，淘选搅拌器10的杆状结构部分伸入第二容器14，促进渣浆由于密度不同而分离，并且磁场装置12设置在所述第二容器14外部，在一实施例中，磁场装置12包围在第二容器14外部，利用磁性物质的吸引力和排斥力来进行物料的分离，磁性不同的矿粒受到不同的磁力作用，沿着不同的路径运动，促进形成上下浮渣，上浮渣通过溢流口11流出，下浮渣通过设置在第二容器14底部的出料口流出，得到不同物质，实现煤气化渣的分离利用。在一实施例中，阀门13可以调节出口的流量大小。
进一步地，所述煤气化渣处理装置100包括渣浆泵7，所述渣浆泵7设于所述第一容器6和第二容器14之间的管路上，用于将处理后的渣浆从所述第一设备泵入所述第二设备。在本方案中，第一设备上出料的位置低于第二装置的给料斗8，则需要设置渣浆泵7。在本发明的另一实施例中，第一设备上出料的位置高于第二装置的给料斗8，则可以靠重力落料，不需要设置渣浆泵7。
为解决上述问题，本发明还提出一种煤气化渣处理方法，包括以下步骤：将煤气化渣与水混合，得到煤气化渣的浆料，将所述煤气化渣的浆料加入至第一设备中同时进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆；将所述处理后的渣浆输送至第二设备中同时进行淘选和磁选，所述处理后的渣浆被分离成上浮渣和下浮渣，所述上浮渣从所述第二设备的溢流口流出，所述下浮渣从所述第二设备的阀门流出。
超声波发生器2的强超声波在液体中传播时，由于非线性作用，会产生声空化。在空化气泡突然闭合时发出的冲击波可在其周围产生上千个大气压力，对煤气化渣颗粒表层直接进行反复冲击，一方面破坏煤气化渣颗粒与颗粒表面的吸附，另一方面也会引起煤气化渣表层的破坏而脱离煤气化渣表面，并使他们分散到浆液中。同时，煤气化渣的浆料经入料口进入第一容器2腔体内，在擦洗搅拌器5叶轮的搅拌作用下，料浆产生剧烈的紊流。矿粒在其中有巨大的动量，并且相互产生剧烈的摩擦和碰撞。包裹在矿粒表面的杂质薄膜由于强度不大，经过摩擦和撞击很容易就被剥离出矿物表面。而矿物表面的胶结物经水浸泡后再经过矿粒相互之间强烈的摩擦、碰撞也会松散、碎解，从而达到粘土质与矿粒的分离。这些薄膜杂质和粘土质碎解、剥落到矿浆中，经过后续脱泥即可分离出矿浆。
磁场装置12用于对煤气化渣浆进行磁选，而矿粒经过时，在磁场的作用下，就会形成“磁团”或“磁链”，并向磁极运动，在淘选搅拌器10的搅拌下促进磁选效果，加速矿渣移动。
进一步地，所述上浮渣包括轻颗粒物质和残碳，所述下浮渣包括尾矿。下浮渣为煤气化渣中不含碳的部分，主要为硅酸盐相颗粒，即为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO组成的熔融颗粒。
进一步地，所述煤气化渣的粒径≤10mm。优选地，煤气化渣的粒径≤5mm，且保持煤气化渣颗粒的原始状态，而不进行破碎磨细，所述煤气化渣能够与水制浆后直接进入到第一设备中进行处理。
进一步地，所述超声的超声波频率为20kHz～80kHz。超声波清洗原理是基于空化效应，空化效应的强度跟超声波频率有关，超声波频率越低，空化越容易产生，其穿透力越强；超声波频率越高空化效应较弱，清洗效果相对较弱，但是对物质的破坏较小。在一些实施例中，超声波频率可以为30kHz、40kHz、50kHz、60kHz或70kHz。
进一步地，在“将煤气化渣与水混合，然后加入至第一设备中同时进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆”的步骤中，还包括向第一设备中加入药剂，所述药剂用于促进所述煤气化渣的浆料中物质的分离。优选地，向第一设备中加入仲辛醇和捕收剂，防止气泡兼并，使分散在矿浆中的气泡具有较小的直径、增大气泡的机械强度同时降低气泡的运动速度，增加气泡在矿浆中的停留时间，仲辛醇和捕收剂共吸附于矿粒表面上，并起协同作用，与捕收剂共存于胶束中，影响捕收剂的临界胶束浓度而且可以使捕收剂乳化、加速捕收剂的溶解。加入药剂，可以增加第二设备中淘选、磁选的过程的选择性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包括在本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种煤气化渣处理装置，其特征在于，包括：
第一设备，用于对煤气化渣的浆料进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆；
第二设备，与第一设备连通，用于对所述处理后的渣浆进行淘选和磁选，使得所述处理后的渣浆形成上浮渣和下浮渣；
所述超声和所述擦洗同时进行，所述淘选和所述磁选同时进行。
2.如权利要求1所述的煤气化渣处理装置，其特征在于，所述第一设备包括：
第一容器，开设有入料口；
第一支架，设置在所述第一容器；
超声波发生器，所述超声波发生器设于所述第一支架，且至少部分结构伸入所述第一容器；以及
擦洗搅拌器，所述擦洗搅拌器设于所述第一支架，且至少部分结构伸入所述第一容器。
3.如权利要求2所述的煤气化渣处理装置，其特征在于，所述第一设备包括自动加药装置，所述自动加药装置与所述入料口连通，用于促进所述煤气化渣的浆料中物质的分离。
4.如权利要求1所述的煤气化渣处理装置，其特征在于，所述第二设备包括：
第二容器，所述第二容器设有溢流口和出料口，所述出料口处设有阀门；
第二支架，设置在所述第二容器；
给料斗，所述给料斗至少部分结构伸入所述第二容器，用于接收来自所述第一容器的所述处理后的渣浆；
淘选搅拌器，固定在所述第二支架上，且至少部分结构伸入所述第二容器；以及
磁场装置，套设在所述第二容器的外部。
5.如权利要求1所述的煤气化渣处理装置，其特征在于，所述煤气化渣处理装置包括渣浆泵，所述渣浆泵设于所述第一容器和第二容器之间的管路上，用于将处理后的渣浆从所述第一设备泵入所述第二设备。
6.一种煤气化渣处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将煤气化渣与水混合，得到煤气化渣的浆料，将所述煤气化渣的浆料加入至第一设备中同时进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆；
将所述处理后的渣浆输送至第二设备中同时进行淘选和磁选，所述处理后的渣浆被分离成上浮渣和下浮渣，所述上浮渣从所述第二设备的溢流口流出，所述下浮渣从所述第二设备的阀门流出。
7.如权利要求6所述的煤气化渣处理方法，其特征在于，所述上浮渣包括轻颗粒物质和残碳，所述下浮渣包括尾矿。
8.如权利要求6所述的煤气化渣处理方法，其特征在于，所述煤气化渣的粒径≤10mm。
9.如权利要求6所述的煤气化渣处理方法，其特征在于，所述超声的超声波频率为20kHz～80kHz。
10.如权利要求6所述的煤气化渣处理方法，其特征在于，在“将煤气化渣与水混合，然后加入至第一设备中同时进行超声和擦洗，得到处理后的渣浆”的步骤中，还包括向第一设备中加入药剂，所述药剂用于促进所述煤气化渣的浆料中物质的分离。
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