CN113732007B

CN113732007B - 一种煤气化细渣的回收利用方法

Info

Publication number: CN113732007B
Application number: CN202110873894.5A
Authority: CN
Inventors: 郭庆华; 顾喆辰; 于广锁; 龚岩; 李恒; 王辅臣; 刘海峰; 王亦飞; 陈雪莉; 代正华; 李伟锋; 丁路; 赵丽丽; 崔启迪; 祝文骏; 杨欧
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2041-07-30
Also published as: CN113732007A

Abstract

本发明公开了一种煤气化细渣的回收利用方法，其包括下述步骤：(1)将含细渣黑水与一级浮选试剂混合，经一级浮选分离，得到中碳黑水和一级脱碳含渣黑水；(2)将中碳黑水分为两股，其中第一股输送至气化细渣制浆系统进行制浆，第二股与二级浮选试剂混合，经二级浮选分离，得到高碳黑水和二级脱碳含渣黑水；(3)将高碳黑水分离为碳颗粒和浮选试剂。本发明的方法实现了煤气化细渣的最大限度回收利用，分离后的残碳可用于再气化或作为碳材料，脱碳灰渣用于建筑建材，同时还具有节约成本、工艺路线安全可靠、运行限制条件少等优点。

Description

一种煤气化细渣的回收利用方法

技术领域

本发明具体涉及一种煤气化细渣的回收利用方法。

背景技术

我国丰富的煤炭资源给我们带来了巨大的能源优势，但是每年大量的煤炭消耗不仅需要充分提高煤炭利用效率，还需要解决煤炭利用过程中带来的一些列环保问题。气流床煤气化技术作为一种成熟、可靠的洁净煤技术，在煤炭综合利用过程中处于龙头地位。气流床气化形成的细渣具有粒度细、粘性小、细灰含量高和残碳含量高的特点，具有较高的热值，资源化回收利用前景广阔。目前对于气化细渣的处理方式为过滤为细渣滤饼集中填埋，如此处理方法对资源浪费极为严重，同时填埋需要占据大量的土地，目前国内几个气化细渣的集中填埋场已趋向饱和。而且填埋堆放过程中对环境污染较为严重，细渣滤饼中含有大量水分和重金属离子，堆放过程中容易渗入地表污染水源，长期露天堆放形成扬尘。因此如何合理高效的处理气化细渣尤为重要。

尽管气流床煤气化的碳转化率高，但由于煤在气化炉中的停留时间较短，仍有部分煤颗粒未能完全转化，这些未完全转化的颗粒一部分进入熔渣，另一部分在合成气的夹带下进入激冷室经水冷却后进入黑水系统。含残碳固体颗粒的黑水再经闪蒸后进入沉降槽，在沉降槽内通过加入絮凝剂将黑水中的固体颗粒将沉降下来，由沉降槽底流泵从底部抽至压滤机，对固体颗粒进行固液分离，得到滤饼即细渣，细渣固含量约为50wt％左右。细渣中含有大量的残碳颗粒和细灰颗粒，未燃的残碳颗粒在气化炉中经历高温后其性质发生了一定的改变，表面被部分氧化，疏水性降低，孔隙结构更加丰富。目前的气化细渣较高的碳含量是制约其回收利用的关键因素，其作为建筑建材，碳含量明显偏高，影响建筑安全稳定，其作为回收碳源，其碳含量又过低，能效较低。如何系统地回收利用细渣是目前煤气化行业面临的一大难题。

因此，本领域技术人员亟需研发一种高效可行的气化细渣综合回收利用技术，该技术应具备运行成本低、操作安全、限制条件少、污染排放低等特点。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于解决煤气化细渣回收过程中细渣含碳量高，回收成本高，利用价值低等问题，从而提供一种煤气化细渣的回收利用方法。本发明具有运行成本低，回收残碳可直接利用，技术适应性强，对原料及设备要求低等特点。

本发明是通过以下技术方案解决上述问题的：

本发明提供了一种煤气化细渣的回收利用方法，其包括下述步骤：

(1)将含细渣黑水与一级浮选试剂混合，经一级浮选分离，得到中碳黑水和一级脱碳含渣黑水；

(2)将所述中碳黑水分为两股，其中第一股输送至气化细渣制浆系统进行制浆，第二股与二级浮选试剂混合，经二级浮选分离，得到高碳黑水和二级脱碳含渣黑水；

(3)将所述高碳黑水分离为碳颗粒和浮选试剂；

其中，所述中碳黑水的干基烧失量为50％～75％，所述高碳黑水的干基烧失量大于75％，所述一级脱碳含渣黑水和所述二级脱碳含渣黑水的干基烧失量低于10％。

本发明的某一实施方案中，所述含细渣黑水可以由水煤浆气化炉激冷室排出的黑水经沉降槽浓缩调配而成。所述含细渣黑水的固含量可以为5wt％～15wt％，例如8wt％，其中wt％是指所述含细渣黑水中固体相对于所述含细渣黑水的质量百分比。所述含细渣黑水的干基烧失量为15％～50％，例如15％～35％，又例如20％。

本发明的某一实施方案中，所述中碳黑水的干基烧失量可以为60％。

本发明的某一实施方案中，所述高碳黑水的干基烧失量可以为80％以上。

本发明的某一实施方案中，所述脱碳含渣黑水的干基烧失量可以为5％。

步骤(1)中，所述一级浮选的装置可以为本领域常规的浮选装置，例如浮选柱浮选机和/或机械搅拌式浮选机，优选为机械搅拌式浮选机。所述机械搅拌式浮选机的叶轮转速可以为1200rpm～2000rpm，例如1600rpm。所述机械搅拌式浮选机的充气量可以为0.2Lmin^- ¹V～0.6Lmin^-1V，例如0.4Lmin^-1V。

步骤(1)中，所述一级浮选试剂可以包括起泡剂和/或捕收剂。所述起泡剂可以为本领域此类操作常规使用的起泡剂，例如松醇油和/或仲辛醇，优选为松醇油。所述捕收剂可以为本领域此类操作常规使用的捕收剂，例如0#柴油和/或煤油，优选为0#柴油。

步骤(2)中，所述二级浮选的装置可以为本领域常规的浮选装置，例如浮选柱浮选机和/或机械搅拌式浮选机，优选为旋流微泡浮选柱。所述旋流微泡浮选柱的循环压力可以大于0.1MPa。

步骤(2)中，所述二级浮选试剂可以包括起泡剂和/或捕收剂。所述起泡剂可以为本领域此类操作常规使用的起泡剂，例如松醇油和/或仲辛醇，优选为松醇油。所述捕收剂可以为本领域此类操作常规使用的捕收剂，例如0#柴油和/或煤油，优选为0#柴油。

步骤(2)中，本领域技术人员在保证煤浆品质的条件下可以合理安排分流两股中碳黑水的比例。

步骤(3)中，所述分离可以为本领域常规操作，例如，对于难分离的试剂(如油性捕收剂与起泡剂等)，所述分离可以采用高速离心机，所述高速离心机的转速可以为8000rpm～10000rpm，例如9000rpm。

步骤(3)中，所述浮选试剂可以被输送至浮选装置循环利用。对于大剂量使用的浮选试剂，通过技术回收手段可以有效降低消耗成本，同时避免试剂流入环境造成二次污染。

本发明的某一实施方案中，所述方法可以包括以下步骤：将所述一级脱碳含渣黑水和所述二级脱碳含渣黑水经脱水形成脱碳灰渣。所述脱水的操作可以为本领域常规，例如压滤。所述压滤的装置可以为本领域常规的压滤装置，例如板框压滤机和/或真空压滤机，优选为板框压滤机。所述脱碳灰渣的含水量可以低于45％。

本文中“干基烧失量”，是指经过105-110℃温度范围内烘干失去外在水分的原料，在一定的高温条件下灼烧足够长的时间后失去的质量占原始样品质量的百分比。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可相互组合，既得本技术较佳实例。

本发明所用设备与原料试剂均为常规试剂，易获得。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明实现了煤气化细渣的最大限度回收利用，分离后的残碳可用于再气化或作为碳材料，脱碳灰渣用于建筑建材。并且本方法可直接安装在黑水处理系统中，在气化过程中实现细渣的处理与回收；

2、本发明所使用的试剂可回收使用，节约成本；

3、本发明的工艺路线安全可靠、运行限制条件少。

附图说明

图1为实施例1的煤气化细渣的综合回收利用方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

如图1所示，本实施例的煤气化细渣的综合回收利用方法包括如下步骤：

(1)将气流床气化过程中经澄清槽沉降后的煤气化细渣浆，由澄清槽底物泵送至制定容器，配置获得含细渣黑水，细渣黑水中固含量为8wt％，细渣干基烧失量为20％。

(2)本实施例中一级浮选和二级浮选分别选用机械搅拌式浮选机和旋流微泡浮选柱。将含细渣黑水输送至机械搅拌式浮选机，依次加入捕收剂和起泡剂，其中起泡剂为松醇油，捕收剂为0#柴油，调节叶轮转速为1600rpm，充气量为0.4Lmin^-1V，由刮板刮出泡沫，经一级浮选获得中碳黑水(干基烧失量60％)和一级脱碳含渣黑水(干基残碳含量5％)。将中碳黑水分为两股黑水，其中一股输送至气化细渣制浆系统进行制浆，另一股输送至旋流微泡浮选柱，循环压力大于0.1MPa，起泡剂为松醇油，捕收剂为0#柴油，经二级浮选获得高碳黑水(干基烧失量80％)和二级脱碳含渣黑水(干基残碳含量5％)。

(3)本实施例中残碳回收装置选用高速离心机。将高碳黑水输送至高速离心机，高速离心机的转速为9000rpm，在离心力的作用下，高碳黑水中的碳颗粒和浮选试剂分离，分离后的碳颗粒可作为碳材料，浮选试剂被输送至浮选装置循环利用。

(4)本实施例中压滤装置选用板框压滤机。将脱碳装置分离的脱碳含渣黑水输送至板框压滤机进行压滤脱水，压滤后形成脱碳灰渣，其含水量低于45％。

(5)回收后的脱碳灰渣用作路基、建筑填充或新型材料。

本实施例中，煤气化细渣得到了最大限度的回收利用，分离后的残碳可用于再气化或作为碳材料用于锅炉掺烧，脱碳灰渣的干基烧失量可达到国家粉煤灰用作建筑建材标准(GB/T 1596-2017)，用于水泥和混凝土中的粉煤灰。

Claims

1.一种煤气化细渣的回收利用方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）将含细渣黑水与一级浮选试剂混合，经一级浮选分离，得到中碳黑水和一级脱碳含渣黑水；所述一级浮选试剂包括起泡剂和/或捕收剂，所述起泡剂为松醇油和/或仲辛醇，所述捕收剂为0#柴油和/或煤油

（2）将所述中碳黑水分为两股，其中第一股输送至气化细渣制浆系统进行制浆，第二股与二级浮选试剂混合，经二级浮选分离，得到高碳黑水和二级脱碳含渣黑水；所述二级浮选试剂包括起泡剂和/或捕收剂，所述起泡剂为松醇油和/或仲辛醇，所述捕收剂为0#柴油和/或煤油；

（3）将所述高碳黑水分离为碳颗粒和浮选试剂；

其中，所述中碳黑水的干基烧失量为50%~75%，所述高碳黑水的干基烧失量大于75%，所述一级脱碳含渣黑水和所述二级脱碳含渣黑水的干基烧失量低于10%。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含细渣黑水由水煤浆气化炉激冷室排出的黑水经沉降槽浓缩调配而成；

和/或，所述含细渣黑水的固含量为5wt%~15wt%，其中wt%是指所述含细渣黑水中固体相对于所述含细渣黑水的质量百分比；

和/或，所述含细渣黑水的干基烧失量为15%~50%。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含细渣黑水的固含量为8wt%；

和/或，所述含细渣黑水的干基烧失量为20%。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中碳黑水的干基烧失量为60%；

和/或，所述高碳黑水的干基烧失量为80%以上；

和/或，所述一级脱碳含渣黑水和所述二级脱碳含渣黑水的干基烧失量为5%。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一级浮选的装置为浮选柱浮选机和/或机械搅拌式浮选机。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一级浮选的装置为机械搅拌式浮选机。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述机械搅拌式浮选机的叶轮转速为1200rpm~2000rpm；

和/或，所述机械搅拌式浮选机的充气量为0.2Lmin^-1V~0.6Lmin^-1V；

和/或，所述起泡剂为松醇油；

和/或，所述捕收剂为0#柴油。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述机械搅拌式浮选机的叶轮转速为1600rpm；

和/或，所述机械搅拌式浮选机的充气量为0.4Lmin^-1V。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二级浮选的装置为浮选柱浮选机和/或机械搅拌式浮选机。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述二级浮选的装置为旋流微泡浮选柱。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述旋流微泡浮选柱的循环压力大于0.1MPa；

和/或，所述起泡剂为松醇油；

和/或，所述捕收剂为0#柴油。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离采用高速离心机；所述高速离心机的转速为8000rpm~10000rpm；

和/或，所述浮选试剂被输送至浮选装置循环利用。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述分离采用高速离心机；所述高速离心机的转速为9000rpm。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将所述一级脱碳含渣黑水和所述二级脱碳含渣黑水经脱水形成脱碳灰渣。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述脱碳灰渣的含水量低于45%。

16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述脱水的操作为压滤。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述压滤的装置为板框压滤机和/或真空压滤机。