JP2010265455A - Method for producing treated coal and silica from fly ash-including coal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Al2O3、SiO2、Fe2O3などの金属酸化物並びにコールアッシュで通常認められる硫黄、カルシウム及びその他の酸化物を含む粒状フライアッシュを含有する石炭に存在する無機不純物の除去方法に関する。本方法により、クリーンな処理石炭を製造でき、同時に有益な副生成物としての比較的純粋な(商業グレード)二酸化ケイ素(SiO2)の分離・回収が可能となる。 The present invention relates to inorganic impurities present in coal containing particulate fly ash containing metal oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , Fe 2 O 3 and sulfur, calcium and other oxides commonly found in coal ash. It is related with the removal method. This process allows for the production of clean treated coal and at the same time the separation and recovery of relatively pure (commercial grade) silicon dioxide (SiO 2 ) as a valuable by-product.
燃料として未処理石炭、特に硫黄及びフライアッシュを含有する石炭を産業的に利用すると許容できないレベルの大気汚染の可能性があり、また主な炭化水素燃料源として石炭に依存する工業プラントの維持費が高いことがかねてから知られている。石炭フライアッシュ中に窒素系及び硫黄系化合物などの汚染物質が存在することにより2つの深刻な障害が生じる。第1に、フライアッシュが存在すると、石炭の潜在的な発熱量が減少し、プラントプロセスにおける石炭の熱効率を下げる傾向がある。第2に、フライアッシュは、例えば発電に使用する直接石炭火力式タービンプラントなどの工業用途において深刻な環境問題及び/又は操作上の問題を引き起こすおそれがある。結果として、炭素系燃料中の汚染物質を低減するかなくす必要があり、製造費用が高くなり、環境への配慮が厳しくなったので、年々米国内でのフライアッシュを含有する石炭の使用が低減している。 Industrial use of untreated coal, especially coal containing sulfur and fly ash as fuel, may result in unacceptable levels of air pollution and maintenance costs for industrial plants that rely on coal as the main hydrocarbon fuel source Has been known for a long time. The presence of contaminants such as nitrogen and sulfur compounds in coal fly ash causes two serious obstacles. First, the presence of fly ash reduces the potential heating value of the coal and tends to reduce the thermal efficiency of the coal in the plant process. Second, fly ash can cause serious environmental and / or operational problems in industrial applications such as direct coal-fired turbine plants used for power generation. As a result, it is necessary to reduce or eliminate pollutants in carbon-based fuels, resulting in higher manufacturing costs and stricter environmental considerations, reducing the use of coal containing fly ash in the United States year by year. is doing.
さらに、益々厳しくなる政府の環境規制に応じるために排出ガスを洗浄するか、なくす汚染防止設備が必要なので、フライアッシュを含有する石炭を用いる発電所の設置費用及び運転費用が増大している。石炭火力発電所には通常、石炭燃焼にさらされる表面の付着物により汚染される設備の清浄化にともなう維持費が高いという問題もある。 Furthermore, the installation and operating costs of power plants that use coal containing fly ash are increasing, as pollution control equipment that cleans or eliminates exhaust gases is required to meet increasingly stringent government environmental regulations. Coal-fired power plants also have the problem of high maintenance costs associated with cleaning equipment that is usually contaminated by surface deposits exposed to coal combustion.
長年の間に、石炭火力プロセスの効率増加に進展はあったが、CO2排出単位あたりの発電量を増加するために複合サイクル発電システムで用いるクリーンで効率が高い石炭を開発することがなおも強く必要とされている。残念ながら、タービンプラントに適当な石炭は、運転効率のために粒状フライアッシュを微量にしか含有できない。ここ10年間にフライアッシュ含量を低減する数多くのR&Dプログラムが実施されており、ほとんどのプログラムは超低灰分石炭を製造する化学処理に注目している。これらの方法では通常、灰成分を可溶性種として抽出し、溶解した灰成分を石炭燃料から分離することを目的として、石炭原料になんらかの形態の苛性処理及び/又は酸処理を行う。このような方法はある程度の成果しかあげておらず、例には可溶性アルミノケイ酸ナトリウムを生成する苛性処理や、フルオロ錯体を生成するフッ化水素酸系処理がある。 Over the years, progress has been made in increasing the efficiency of coal-fired thermal processes, but it is still possible to develop clean and highly efficient coal for use in combined cycle power systems to increase the amount of power generated per unit of CO 2 emissions. There is a strong need. Unfortunately, coal suitable for turbine plants can contain only trace amounts of granular fly ash for operational efficiency. Numerous R & D programs have been implemented over the last decade to reduce fly ash content, with most programs focusing on chemical processing to produce ultra-low ash coal. In these methods, the coal raw material is usually subjected to some form of caustic treatment and / or acid treatment for the purpose of extracting the ash component as a soluble species and separating the dissolved ash component from the coal fuel. Such methods have only achieved some success, examples being a caustic treatment to produce soluble sodium aluminosilicate and a hydrofluoric acid based treatment to produce a fluoro complex.
これらの従来のシステムの欠点は、高い操作温度、高い酸性度及び相当な量の水を伴うことであり、この相当な量の廃水は、他の天然資源を汚染する可溶性有機及び無機物質を含有するので二次処理せずに環境に排出することができない。必要な多量の水が、製造設備の下流の水を処理するのに必要な手段を圧迫し、費用の観点からほとんどのプロセスが非実用的になる。施行されている汚染規制の多くは、これらのプロセスが石炭からの除去種のニアゼロ排出及び石炭処理に用いた水の回収に近づくことを要求している。 The disadvantages of these conventional systems are that they involve high operating temperatures, high acidity and a considerable amount of water, which contains a lot of soluble organic and inorganic substances that contaminate other natural resources. Therefore, it cannot be discharged into the environment without secondary treatment. The large amount of water required puts pressure on the means necessary to treat the water downstream of the production facility, making most processes impractical from a cost standpoint. Many of the pollution regulations in force require that these processes approach near-zero emissions of removed species from coal and the recovery of water used for coal processing.
現在利用可能な石炭処理システムに明らかに不足しているもう一点は、フライアッシュ中に存在する潜在的に有益な二酸化ケイ素を回収できないことである。現在、シリカの世界生産量は約40000トン/年であるが、需要は、着実に増加し、75000トン/年に近づいている。代替太陽エネルギー源の需要が増加し、また現在の商業的SiO2プロセスには法外な費用がかかるので商業グレードのシリカのコストも上昇した。 Another obvious shortage of currently available coal treatment systems is the inability to recover potentially beneficial silicon dioxide present in fly ash. Currently, the world production of silica is about 40,000 tons / year, but the demand is steadily increasing and approaching 75,000 tons / year. Demand for alternative solar source is increased, also rose cost silica commercial grade because cost-prohibitive for current commercial SiO 2 process.
本発明は、同一原料の石炭供給物から商業的に価値のある独立した2つの製品を生成する、即ち後述するフッ化水素酸/硝酸塩法を用いて処理石炭を製造し、かつ太陽エネルギーパネル及び半導体産業で使用可能な商業グレードのシリカ(二酸化ケイ素)を製造することによって当業界に著しい進歩をもたらす。本発明の方法で製造した処理石炭は、複合サイクル発電所で発電するのに環境制御基準を満たす必要がある石炭火力タービンプラントにとって特に有益である。同様に、同一原料から商業グレードの二酸化ケイ素を回収することにより従来の石炭処理方法に比べてさらなるコスト効果及び商業利益をもたらす。 The present invention produces two commercially valuable independent products from the same raw coal supply, ie, producing treated coal using the hydrofluoric acid / nitrate method described below, and a solar energy panel and Producing commercial grade silica (silicon dioxide) that can be used in the semiconductor industry brings significant progress to the industry. Treated coal produced by the method of the present invention is particularly beneficial for coal fired turbine plants that need to meet environmental control standards for power generation in combined cycle power plants. Similarly, recovering commercial grade silicon dioxide from the same feed provides additional cost effectiveness and commercial benefits compared to conventional coal processing methods.
処理石炭自体を潜在的エネルギー源として使用することは知られている。しかし、現在のところフライアッシュ粒子に常在する厄介な成分、特に硫黄又は望ましくない酸化物(例えば、アルミニウム、鉄、カルシウム及びケイ素)を含有する原料を用いてこのような石炭を経済的に製造し、しかも同時に商業グレード(比較的純粋な)シリカを副生成物として製造することは不可能である。通常、石炭からの灰は、スラグ/フライアッシュに変えられ、その後捕集され、別の用途向け製品、例えばセメント生産、構造用充填材又はアスファルト舗装成分などの低価値製品として売られる。石炭の灰分は、地域によって異なるが、米国では通常約5〜7重量%の範囲に入る。2001年に米国電気事業は7千万トン以上のフライアッシュを生じ、そのうちのセメント生産及び関連産業用材料として使用することができたのは約2千5百万トンである。したがって、多量のフライアッシュは、利用されておらず、最終的に廃棄物として処分されなければならない。 It is known to use treated coal itself as a potential energy source. However, currently, such coal is economically produced using raw materials containing troublesome components that are normally present in fly ash particles, especially sulfur or undesirable oxides (eg, aluminum, iron, calcium and silicon). At the same time, it is impossible to produce commercial grade (relatively pure) silica as a by-product. Typically, ash from coal is converted to slag / fly ash, then collected and sold as a low value product such as a product for another application, such as cement production, structural filler or asphalt paving components. The ash content of coal varies from region to region, but usually falls within the range of about 5-7% by weight in the United States. In 2001, the US electricity business produced more than 70 million tons of fly ash, of which about 25 million tons could be used as cement production and related industrial materials. Thus, large amounts of fly ash are not utilized and must eventually be disposed of as waste.
発電以外に、処理石炭の潜在的用途は、周知であり、例えば重油、グラファイト及び炭素繊維の製造がある。石炭自体も、非燃料用途があり、例えば高純度の炭素系製品、具体的にはアルミニウム産業用の電極の製造用原料としての用途がある。同様に、純粋なシリカは、様々な製品、例えばシリコンチップ及び太陽電池の製造に使用できる。 Besides power generation, the potential uses of treated coal are well known, for example the production of heavy oil, graphite and carbon fibers. Coal itself has non-fuel applications, for example, as a raw material for producing high purity carbon-based products, specifically, electrodes for the aluminum industry. Similarly, pure silica can be used in the manufacture of various products such as silicon chips and solar cells.
本発明にしたがって固体石炭と金属酸化物、二酸化ケイ素及び硫黄化合物を含有するフライアッシュとの混合物を処理して、処理石炭及び実質的に純粋な二酸化ケイ素を製造する代表的な方法は、以下の工程を含む。(1)石炭とフライアッシュとの混合物をフッ化水素水溶液と反応させて、フッ化ケイ素と金属フッ化物とを含有する液体流及び未反応石炭と硫黄化合物(例えば、金属硫化物)とを含有する固体流を生じさせる。(2)前記硫黄化合物を水に溶解した金属硝酸塩と反応させて硝酸イオン、金属イオン及び硫黄イオンの水溶液を生成する。(3)硝酸イオン、硫黄イオン及び金属イオンの水溶液を固体、即ち最初に処理した石炭と分離する。(4)この処理石炭を水で洗浄する。(5)フッ化ケイ素及び金属フッ化物を金属硝酸塩と水性混合物中で反応させて二酸化ケイ素を固体成分として生成する。二酸化ケイ素製品を水性混合物から分離する。 An exemplary method for treating a mixture of solid coal and fly ash containing metal oxide, silicon dioxide and sulfur compounds in accordance with the present invention to produce treated coal and substantially pure silicon dioxide includes the following: Process. (1) A mixture of coal and fly ash is reacted with an aqueous hydrogen fluoride solution to contain a liquid stream containing silicon fluoride and a metal fluoride and unreacted coal and a sulfur compound (eg, metal sulfide). A solid stream is produced. (2) The sulfur compound is reacted with a metal nitrate dissolved in water to produce an aqueous solution of nitrate ions, metal ions and sulfur ions. (3) Separate the aqueous solution of nitrate, sulfur and metal ions from the solid, ie the first treated coal. (4) Wash the treated coal with water. (5) Silicon fluoride and metal fluoride are reacted with metal nitrate in an aqueous mixture to produce silicon dioxide as a solid component. The silicon dioxide product is separated from the aqueous mixture.
本発明はまた、処理される石炭のフライアッシュ成分に存在する金属酸化物(例えば、Al2O3及びFe2O3)を溶解し、その後分離し、かつほとんどすべての硫黄化合物例えば、硫化鉄及び硫化アルミニウムを処理し、除去する工程を含む。ある実施形態では、本方法は得られる処理石炭のフライアッシュ含量を著しく、好ましくは0.01重量%以下のレベルに低減する能力がある。さらに、本発明では、初期の反応工程時に生成する金属フッ化物成分の高温反応を用いて、フライアッシュ中の金属酸化物との最初のフッ化物反応で使用するフッ化水素を回収する。 The present invention also dissolves metal oxides (eg, Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 ) present in the fly ash component of the treated coal, and then separates and almost any sulfur compound, eg, iron sulfide. And a step of treating and removing aluminum sulfide. In certain embodiments, the method is capable of significantly reducing the fly ash content of the resulting treated coal, preferably to a level of 0.01% or less. Furthermore, in the present invention, hydrogen fluoride used in the first fluoride reaction with the metal oxide in fly ash is recovered by using a high-temperature reaction of the metal fluoride component generated in the initial reaction step.
前述したように、本発明は、石炭フライアッシュの金属成分と無機成分を効率的に分離し、しかもフライアッシュに存在するシリカを商業グレードでほぼ完全に回収する。本方法は、特に石炭火力タービンプラント、発電所などで複雑で高価な排出制御装置を必要とせずに現在の環境規制を容易に満たす不純物レベルまで厄介なフライアッシュ成分(例えば、金属酸化物、硫黄及び二酸化ケイ素)を低減する。同時に、本方法は、本質的に純粋なシリカを有益な副生成物として回収する経済的な方法を提供する。 As described above, the present invention efficiently separates the metallic and inorganic components of coal fly ash and recovers silica present in fly ash almost completely on a commercial grade. The method is particularly troublesome to fly ash components (eg, metal oxides, sulfur, etc.) to impurity levels that easily meet current environmental regulations without the need for complex and expensive emission control equipment, such as in coal-fired turbine plants and power plants. And silicon dioxide). At the same time, the process provides an economical way to recover essentially pure silica as a valuable by-product.
本発明による代表的な方法では、フライアッシュに存在する金属「不純物」を、システムから廃棄物として除去することができる可溶性無機酸化物に転化することにより分離する。本方法ではまた、シリカ成分を改質し、その後分離することにより、シリカを別の製品として除去する。結果として、処理石炭最終製品又は残留フライアッシュにシリカはほとんど残らない。前述したように、従来法では石炭フライアッシュ中のシリカは少量でも、シリカの極端な研磨特性及び燃料として用いる石炭中の非炭化水素成分がもたらす特有の熱効率の低下によって商業上で不利になるおそれがある。したがって、本方法は、フライアッシュに存在するシリカを高い割合で除去できるという点で有利である。さらに、フライアッシュに存在するケイ素と反応するフッ化水素のほとんどすべてが後で回収・リサイクルされてこのプロセスで再利用される。 In an exemplary method according to the present invention, metal “impurities” present in fly ash are separated by conversion into soluble inorganic oxides that can be removed from the system as waste. The method also removes the silica as a separate product by modifying the silica component and then separating it. As a result, little silica remains in the treated coal end product or residual fly ash. As noted above, the conventional method, even in small amounts of silica in coal fly ash, may be commercially disadvantageous due to the extreme abrasive properties of silica and the inherent thermal efficiency reduction caused by non-hydrocarbon components in coal used as fuel. There is. Therefore, this method is advantageous in that silica present in fly ash can be removed at a high rate. In addition, almost all of the hydrogen fluoride that reacts with silicon present in fly ash is later recovered and recycled for reuse in this process.
図1に、本発明にしたがって処理石炭及び副生成物のシリカを製造する基本プロセス工程のフローを示す。3つの基本プロセスの目的、即ちフッ化水素を用いての二酸化ケイ素及び金属酸化物を含有するフライアッシュ成分の最初の処理;続く残留硫黄及び硝酸塩化合物の除去による処理石炭製品の製造;及び液体状態で残留する最初のフライアッシュ成分からのシリカ成分の分離後に本質的に純粋な固体状態のシリカへの再生を達成するための工程フローである。 FIG. 1 shows a flow of basic process steps for producing treated coal and by-product silica in accordance with the present invention. The purpose of the three basic processes: the initial treatment of fly ash components containing silicon dioxide and metal oxides with hydrogen fluoride; followed by the production of treated coal products by removal of residual sulfur and nitrate compounds; and the liquid state FIG. 3 is a process flow for achieving regeneration to essentially pure solid state silica after separation of the silica component from the initial fly ash component remaining in FIG.
図1に示すように、フライアッシュを含有する最初の「汚い」石炭供給物10は通常、二酸化ケイ素、金属酸化物(酸化アルミニウム及び酸化鉄など)及び比較的少量であるが、環境的には有意な量である硫黄化合物を含有する固体石炭を含む。1実施形態では、バッチ式混合反応工程12でフッ化水素供給物11を用いて最初のフライアッシュ反応を起こしてSiF4及び金属フッ化物(例えば、フッ化アルミニウム及びフッ化鉄)を生成し、これらはプロセスに存在する水に溶解する。得られた固体流は最初に処理された石炭流13を含み、次いで石炭流13は微量の未反応の固体硫黄化合物及び残留金属酸化物とともに湿った固体として分離される。この予備処理したクリーンな石炭に硝酸(硝酸ライン14により添加を示す)を用いて第2の基本反応工程を施す。硝酸により、硝酸塩処理及び硫黄除去工程15で石炭及びフライアッシュからの残留硫黄化合物及び硝酸塩化合物の除去及び最終的な分離が可能となる。最後に、処理石炭製品16を得る。
As shown in FIG. 1, the initial “dirty”
また、図1に示すように、フライアッシュ化合物とフッ化水素の最初の反応の生成物は、最初の反応混合物中に存在する水に可溶なSiF4及び種々の金属フッ化物を生成する。溶解した金属フッ化物及びフッ化ケイ素化合物を含有する水溶液流17を、上記の金属硝酸塩を含有する、硝酸塩処理及び硫黄除去工程15の反応生成物と合わせることができる。フッ化ケイ素と硝酸塩はSiO2生成工程19で反応して固体酸化ケイ素を生成し、固体酸化ケイ素は固体SiO2として本質的に「純粋な」状態でシステムから分離・除去される(20a)。溶液に残留する残留金属フッ化物化合物及び硝酸イオンは下流操作で分離・処理され、金属酸化物を最終的に処分できる廃棄物として生成するとともに、リサイクル及び最初の反応操作での使用のためにフッ化水素を再生する(リサイクル及び再生ライン20bで示す)。
Also, as shown in FIG. 1, the product of the initial reaction of the fly ash compound and hydrogen fluoride produces water soluble SiF 4 and various metal fluorides present in the initial reaction mixture. The
図2に例示する、さらに詳細なプロセス及び装置のフロー図を参照すると、システム(工程1)への原料供給物は、水分含量が比較的低く、Al2O3及びFe2O3などの金属酸化物からなるフライアッシュ成分を含有する原料石炭を含む。フライアッシュは通常、少量であるが、商業的に有意な量のSiO2及び処理石炭を製造するのに最終的には除去すべきである残留量のFeS2及びCaOを含有する。石炭及びフライアッシュの混合流23をフッ化水素水溶液流24(公称約1重量%のHF水溶液)とともに撹拌反応器21に供給し、次の一般式で例示される、(通常、約150oFの温度、ほぼ大気圧の反応圧力で)最初の反応を行う。
Referring to the more detailed process and equipment flow diagram illustrated in FIG. 2, the feedstock to the system (Step 1) has a relatively low moisture content and is a metal such as Al 2 O 3 and Fe 2 O 3. The raw material coal containing the fly ash component which consists of an oxide is included. Fly ash usually contains small amounts but contains commercially significant amounts of SiO 2 and residual amounts of FeS 2 and CaO that should ultimately be removed to produce treated coal. A coal and fly ash mixed
ドラムフィルター26は、混合物に残留する、水に溶解しない他の固体化合物、例えば硫化鉄、酸化カルシウム及び同様の固体化合物とともに初期「クリーン」石炭製品を分離し、普通のナイフエッジ28を用いて図に示すように固体を取り出す。湿った石炭製品と他の微量の固体からなる分離後の混合物29を硝酸塩反応器30に移す(工程3)。反応器30は金属硝酸塩及び水の流れ(硝酸塩反応器30への供給物32)との反応によって石炭供給物から残留量の硫黄、カルシウム及び無機化合物を除去するように機能する。硝酸塩反応器30に供給される硝酸塩/水の液体流と金属硫化物成分との反応は次の一般式で例示される。
The
一方、元の石炭供給物(固体成分)及び上記反応の生成物(この段階で溶液)を含有する硝酸塩反応器30の反応生成物は、反応器30から硝酸塩反応器排出ライン31に排出される。反応器30の反応生成物を含有する液体/固体流全体は第2の真空ドラムフィルター33に入り(工程4)、ドラムフィルター33は種々の溶解化合物を含有する同伴液体34を取り除き、再び普通のナイフエッジ35を用いて湿った石炭製品36を分離する。次いで石炭製品36は洗浄ステーション37に入り(工程5)、そこで、水に可溶性な残留量の最終廃棄化合物を除去し(「水洗液」39と示す)、ドライアッシュが0.1重量%未満、好ましくは0.01重量%未満であるクリーンな石炭製品38を生成する。
On the other hand, the reaction product of the
混合反応器40へ供給された液体成分の反応(工程6)は以下に例示される。 The reaction of the liquid component supplied to the mixing reactor 40 (step 6) is exemplified below.
金属フッ化物及び溶解硝酸を含有する、ドラムフィルター42の液状分をドラムフィルター42から直列の46a、46b及び46cと示す複数の分離チャンバ46に移し、ここを通すことにより、例えば、逆浸透を用いて同伴水のかなりの部分を取り除く。分離後の液体流47を蒸留塔48を用いてさらに処理し(工程8)、金属フッ化物成分と硝酸/水を分離する。蒸留塔はスチーム55を用いる普通のリボイラー53を含み、蒸気54をリボイラーから蒸留塔48に戻す。図に示すように、システムは、塔頂蒸気ライン50及び凝縮物リサイクルライン52を有する凝縮器51も備える。蒸留塔48から回収された硝酸及び水が混合反応器57(後述する)への液体供給物56となる。
The liquid content of the
蒸留塔への供給物に残留する金属フッ化物化合物を蒸留塔の底部から取り除き(工程8)、約750°する高温加水分解装置60への底部供給物49とする(工程9)。反応成分の適切な温度制御を維持するために、加水分解装置60はスチームジャケット61を有する。加水分解装置60内の反応は下記の一般式にしたがう。
The metal fluoride compound remaining in the feed to the distillation column is removed from the bottom of the distillation column (step 8), resulting in a
図2の工程7で取り除く実質的に純粋な二酸化ケイ素製品45を用いて、種々の最終製品、例えば半導体部品、ソーダ石灰ガラス(典型的に飲用グラスに用いられる)、陶器などの白色陶磁器、せっ器、食品添加剤(主に粉末食品中の流動化剤として)、高温熱保護布及び乱反射特性を生かした化粧品を製造することができる。最終製品45は、比較的純粋な状態であるため、基本的な種々の金属酸化物、例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化鉛(II)、酸化亜鉛又はケイ酸塩及びガラス、具体的にはホウケイ酸ガラス及び鉛ガラスなどを形成する酸化物の混合物が関与する反応の出発材料として用いることもできる。
The substantially pure silicon dioxide product 45 removed in
SiO2製品45は次の一般式のポリジメチルシロキサン(PDMS)の製造の原料となることもできる。 The SiO 2 product 45 can also be a raw material for the production of polydimethylsiloxane (PDMS) of the following general formula.
SiO2を次の一般式の耐油性シリコンゴム化合物の製造にも用いることができる。 SiO 2 can also be used to produce oil-resistant silicone rubber compounds of the general formula:
10 「汚い」石炭供給物
11 フッ化水素供給物
12 バッチ式混合反応工程
13 最初に処理された石炭流
14 硝酸ライン
15 硝酸塩処理及び硫黄除去工程
16 処理石炭製品
17 金属フッ化物及びフッ化ケイ素化合物
18 溶解した硫黄化合物及び金属硝酸塩
19 SiO2生成工程
20a 固体SiO2
20b リサイクル及び再生ライン
21 撹拌反応器
22 水(又はスチーム)ジャケット
23 石炭とフライアッシュ混合物
24 フッ化水素水溶液
25 石炭スラリープロセスライン
26 真空ドラムフィルター
27 液体流
28 ナイフエッジ
29 固体流
30 硝酸塩反応器
31 硝酸塩反応器排出ライン
32 硝酸塩反応器供給物
33 第2の真空ドラムフィルター
34 同伴液体
35 ナイフエッジ
36 石炭製品
37 洗浄ステーション
38 クリーンな石炭製品
39 水洗液
40 下流混合反応器
41 底部の排出ライン
42 第3の真空ドラムフィルター
43 ドラムフィルター排出ライン
44 ナイフエッジ
45 二酸化ケイ素製品
46a、46b及び46c 分離チャンバ
47 分離後液体流
48 蒸留塔
49 底部供給物
50 塔頂蒸気ライン
51 凝縮器
52 凝縮物リサイクルライン
53 リボイラー
54 蒸気
55 スチーム
56 液体供給物
57 混合反応器
58 補給水
59 残留供給物
60 加水分解装置
61 スチームジャケット
62 廃棄物
63 塔頂蒸気ライン
64 急冷ステーション
65 HFライン
10 “Dirty”
20b Recycling and regeneration line 21 Stirred reactor 22 Water (or steam)
26 Vacuum drum filter 27
Claims (11)
石炭とフライアッシュ(23)との混合物をフッ化水素水溶液(24)と反応させて、フッ化ケイ素と金属フッ化物とを含有する液体流(27)及び未反応石炭と硫黄化合物とを含有する固体流(29)を生じさせ、
前記硫黄化合物を水に溶解した金属硝酸塩と反応させて硝酸イオン、金属イオン及び硫黄イオンの水溶液(31)を生成し、
硝酸イオン、硫黄イオン及び金属イオンの水溶液(31)を固体石炭(38)と
分離し、
固体石炭(38)を水で洗浄し、
フッ化ケイ素及び金属フッ化物を金属硝酸塩と水性混合物中で反応させて固体二酸化ケイ素(45)を生成し、
固体二酸化ケイ素(45)を水性混合物から分離する
工程を含む、反応又は処理石炭(38)及び実質的に純粋な二酸化ケイ素(45)の製造方法。 A mixture of solid coal and fly ash (23) containing metal oxide, silicon dioxide and sulfur compounds is processed to produce reacted or treated coal (38) and substantially pure silicon dioxide (45). A method,
A mixture of coal and fly ash (23) is reacted with an aqueous hydrogen fluoride solution (24) to contain a liquid stream (27) containing silicon fluoride and metal fluoride and unreacted coal and sulfur compounds. Producing a solid stream (29);
Reacting the sulfur compound with metal nitrate dissolved in water to produce an aqueous solution of nitrate ion, metal ion and sulfur ion (31);
Separating an aqueous solution of nitrate ion, sulfur ion and metal ion (31) from solid coal (38);
Washing the solid coal (38) with water;
Reacting silicon fluoride and metal fluoride with metal nitrate in an aqueous mixture to produce solid silicon dioxide (45);
A process for producing reacted or treated coal (38) and substantially pure silicon dioxide (45) comprising the step of separating solid silicon dioxide (45) from an aqueous mixture.
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