一种煤气化灰渣分级分质利用的新方法与流程

本发明涉及一种煤气化灰渣分级分质利用的新方法，属于煤化工技术领域。

背景技术：

煤气化技术是现代煤化工的基础，也是煤炭洁净高效利用的关键。气流床气化工艺的生产能力大，煤种适用性强，可满足以大规模气化为龙头的大型煤基化工合成过程对原料气的需求。但是，气化过程同时产生了巨量的煤基固废，即气化灰渣。气流床气化技术根据进料方式的不同可分为干粉进料及水煤浆进料两种工艺。伴随煤气产品还有多种残渣产物(粗渣，细渣)的生成。粗渣来源于煤气化后产生的大颗粒物经激冷室淬火后，经除渣系统排入到渣池中。细渣的来源分为两部分，一部分为煤气携带的低密度颗粒，经除雾器收集获得，一部分为煤气化后形成的细灰，由冷却水携带经过黑水处理系统，在通过压滤机脱除处理形成滤饼。粗渣中可燃物含量不超过10％，但细渣中可燃物含量可达到40％左右，灰分在60％左右，如果直接填埋处理会造成能源的浪费；若用于锅炉燃烧又难以达到锅炉的热值要求；而用作建材处理其失烧量不符合国标要求。因此，巨量的煤气化灰渣难于处理，成为气化领域的关键难题之一，给煤化工产业的高质量可持续发展带来了不能承受之重。

目前已有研究对气化灰渣进行浮选处理。由于气流床气化过程经历了1500℃高温的作用，形成玻璃体，而使有机质和矿物质表面性质的差距减少，造成了分离难度高、药剂消耗量大，因而浮选处理成本高，且效果极差。通过实验研究发现，造成灰渣的碳含量偏高的主要原因在于气流床气化炉的入料粒度范围广，且颗粒在炉内的停留时间仅1～2秒左右，其中颗粒中等组分在炉内飞行时间较短，来不及完全转化而夹带较多碳质被煤气带出。这也说明灰渣粒度与其可燃物含量具有一定的对应规律。基于此，专利申请人对气化灰渣的粒级组成进行研究，并对每个粒级组分进行灰分、碳含量、元素组成等深入分析，确定了高碳含量颗粒与高灰含量颗粒的不同粒级尺度，从而可通过定向筛分分级方法低成本地实现气化灰渣的分级分质利用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种煤气化灰渣分级分质利用的新方法

本发明的目的是为了使灰渣中有机质进一步富集回收，减少能源浪费，并减少煤基固废的外排量，同时使处理后的灰渣烧失量达标而更适于直接高效利用。

一种煤气化灰渣的分级分质利用的方法，含有以下步骤：

步骤1)、将气化灰渣在空气中自然干燥或在低温下(30-70℃)进行干燥，去除其外在水分。

步骤2)、将干燥后的灰渣或滤饼进行碾碎处理使其分散成颗粒状灰渣。

步骤3)、将所得粉末送入到振动筛中进行多粒级的筛分处理。

步骤4)、对各个粒级的样品的灰分进行检定，确定高碳粒级和高灰粒级。

步骤5)、高碳粒级的组分可以混入原煤进行气化或燃烧再利用；高灰组分可以用作建筑材料或土壤改良剂。

附图说明

图1为煤气化灰渣分级分质利用流程图

图2为煤气化灰渣筛分后各粒级产率及其灰分含量

具体实施方法

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：一种以神东宁煤为原料的德士古炉气化灰渣的分级分质利用方法

步骤1)、将气化灰在70℃的条件下干燥5h，将所得干燥滤饼碾碎成粉末状。

步骤2)、将所得粉末送入到振动筛中进行筛分处理，振动筛筛网孔径从大到小为0.5mm、0.3mm、0.125mm、0.074mm、0.045mm，处理后可以得到＞0.5mm，0.5-0.3mm，0.3-0.125mm，0.125-0.074mm，0.074-0.045mm、＜0.045mm，6个粒级的残渣样品。得到的各粒级样品的产率如图2所示。

步骤3)、将各个粒级的样品按照gb/t212-2008的方法进行灰分分析，得到的各粒级产品的灰分含量也如图2所示。

步骤4)、如图2所示0.3-0.5mm和0.125-0.3mm粒级的产品其灰分较低，分别为45.94％和49.88％，灰分小于50％，碳含量大于50％可以回收用作锅炉燃烧。0.045-0.074mm和＜0.045mm粒级产品灰分接近80％，碳含量在20％左右。可以直接用作建筑材料；＞0.5mm的样品，灰分高灰分大于70％，碳含量小于30％，且颗粒较大，有利于土壤透气性，且富含si、ca、mg、k、c等营养元素可以用作土壤改良剂。

针对以神东煤为原料的德士古炉气化残渣，通过预设粒级的定向筛分分级处理，可以使高碳残渣中的未燃碳组分得到有效富集而实现回收再利用。由于已经分离出大部分的可燃质，使剩余组分成为的高灰含量残渣而符合建筑材料的使用标准；大颗粒高灰残渣更符合土壤改良剂的需求，从而实现气化灰渣的分级分质利用，减少固废外排、实现煤基固废的资源化利用和高值化利用。

如上所述，由于所采用的气化炉型，气化煤种，以及磨矿条件的不同，可能会造成高碳残渣和高灰残渣的分配粒级存在一定的变化，在实施例中进行了详细地说明，因此本发明的发明点及效果存在较多的变形。但是只要实质上没有脱离本发明的方法及效果均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种煤气化灰渣分级分质利用的新方法,其特征在于含有以下步骤：

步骤1)、根据煤气化灰渣的粒级组成影响灰渣的灰质特性这一规律，确定出区别灰渣灰质的有效粒度分级尺寸为＞0.5mm、0.5-0.125mm、＜0.125mm，分别对应灰分含量为70％左右、50％左右和80％左右的灰渣组分。若各粒级灰渣组分的灰分差别不明显时，可以将这三个粒级的样品进行再筛分，形成＞0.5mm，0.5-0.3mm，0.3-0.125mm，0.125-0.074mm，0.074-0.045mm、＜0.045mm这6个粒级的灰渣样品，将灰质相似的粒级进行合并，形成新的高灰粒群：灰分大于70％，碳含量小于30％，以及新的高碳粒群：灰分小于50％，碳含量大于50％

步骤2)、将气化灰渣在空气中自然干燥或在低温下(30-70℃)进行干燥，去除其外在水分。

步骤3)、将干燥后的灰渣或滤饼进行碾碎处理使其分散成颗粒状灰渣。

步骤4)、根据步骤2)和3)所述将所得的灰颗粒或粉末送入到振动筛中，再根据步骤1)所规定的尺度进行多段粒级的筛分分级处理，振动筛筛网孔径从大到小为0.5mm、0.3mm、0.125mm、0.074mm、0.045mm。颗粒及粉末处理后得到＞0.5mm，0.5-0.125mm，＜0.125mm，三个典型粒级的灰渣组分。

步骤5)、其中0.5-0.125mm的组分，可燃烧物含量较高，碳含量大于50％，灰分小于50％，收集后用于锅炉燃烧或混配入气化原料煤，实现回收利用。

步骤6)、其中颗粒＞0.5mm和＜0.125mm的组分，可燃物含量较少：＞0.5mm组分碳含量约低于30％，灰分高于70％，作为土壤改良剂；＜0.125mm的组分碳含量更低，一般约小于20％，而灰分在80％左右，可直接作为建材原料使用。

技术总结
一种煤气化灰渣分级分质利用的新方法，属于煤化工技术领域。将煤气化灰渣按照预设的特定粒级进行定向筛分分级处理，可以使灰渣中不同碳含量、不同灰分含量的组分得到有效分离。对于未完全气化的高碳含量组分可实现有效的富集，可以分离获得产率约为45％，碳含量大于50％，灰含量低于50％的高碳含量灰渣组分，这部分灰渣可作为燃料或气化原料回收利用，不仅减少了灰渣外排量，而且提高了资源利用率。另外，可以分离获得产率约为55％，灰分含量约为80％，碳含量低于20％的高灰组分，这部分高含灰组分依据其颗粒大小可进一步优化应用领域：细灰作为建材原料直接应用；粗粒作为土壤改良剂优质原料。因此，本发明以低成本的定向筛分方法，实现了煤基固废的高效分级分质利用，解决了大量气化灰渣直接排放造成的浪费和环境污染，提高了资源利用率，降低了生产成本。

技术研发人员：初茉;杨彦博;周玲妹;畅志兵
受保护的技术使用者：中国矿业大学(北京)
技术研发日：2019.09.25
技术公布日：2019.12.10