[发明专利]一种兰炭末的化学脱灰方法

说明书

技术领域

本发明属于碳材料提纯技术领域，具体涉及一种兰炭末的化学脱灰方法。

背景技术

我国煤炭资源十分丰富，目前石油、天然气资源日益减少，合理而有效的利用煤炭资源，实现煤炭的高效化，洁净化利用是人们研究的重要方向。兰炭末是兰炭生产，运输和存放过程中产生的副产品，约占兰炭总质量的10％。随着兰炭产业的发展，兰炭末的产量急剧上升，但由于其不符合铁合金、电石生产或固定床气化等的工艺要求，长期以来只能当作低级燃料廉价处理或被弃置于河道或地头。这不仅造成了大量的资源浪费，使生产成本上升，经济效益下降，而且对环境造成了严重的污染，所以对兰炭末的合理高效利用亟待解决。由于兰炭末具有一定的孔隙结构和较高的机械强度可以制成吸附剂以及一些高性能的炭材料，因此对兰炭末的活化研究受到学者的关注。

然而由于兰炭末具有较高的灰分，均难以达到作为下游产品的原料要求。把兰炭末提纯净化转化为洁净能源，既充分高效的利用了煤炭资源，还避免了环境污染。将兰炭末中的灰分降低制成高净兰炭和超净兰炭，可用作石油燃料的替代品，用于燃料锅炉，也可用作工业碳的原料，也为新型炭材料提供了新的廉价原材料；其中一个潜在用途是制成水焦浆替代燃油作内燃机车燃料。

含碳物料提纯可采用物理方法和化学脱灰方法。其中，化学脱灰法具有脱灰彻底、适用面宽的特点，在制取超低灰碳物料的工艺中占有重要地位。化学脱灰法有氢氟酸法、酸碱法、融熔碱沥滤法、化学煤技术等，效果较好时可将灰分降至0.5％左右，但由于工艺复杂，成本高，使其发展受到限制。

目前的酸洗化学脱灰技术，一般采用氢氟酸或者含氢氟酸的混酸，对原料粒度及灰分提出了较高要求，一般原料粒度越细，脱灰率越高，灰分几乎随原料粒度的降低成线性降低。超低灰煤或碳物料的制取，一般采用含氢氟酸的混酸对灰分含量不高于10％，最好在3.0％以下，粒径在1mm以下的原料进行脱灰。

专利文献CN102041128A公布了一种煤的化学脱灰的方法，采用氢氟酸和其他无机酸组成混合酸与煤进行酸浸反应，然后过滤干燥得到脱灰煤。

专利文献CN101773870A公布了一种等离子体煤裂解固体产物脱灰方法，采用先碱洗再酸洗，然后水洗烘干的方法脱灰。

专利文献CN101774565A公布了一种焦炭脱灰的方法，采用先高压碱洗，再硫酸酸洗的方法得到脱灰焦炭。

专利文献CN1220237A公布了一种活性炭氯化脱灰工艺，采用在密封的反应炉内，高温还原气氛下，通过氯化剂和催化剂的作用，以渗透或流态化方式，使活性炭中的矿物质与氯化剂发生反应，生成气态氯化物排出炉外作为副产品回收，以达到活性炭脱灰的目的。

现有的脱灰方法对经过热解过程而具有较致密结构的兰炭末的脱灰效果不理想，目前还未见有针对于兰炭末化学脱灰的方法报导，因此需要发明一种针对于兰炭末化学脱灰的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种兰炭末的化学脱灰方法。该方法简单，易于操作，对设备要求较低，脱灰效果好，先将兰炭末粉碎，使兰炭末中的杂质充分暴露，然后将兰炭末与氧化剂溶液混合进行氧化反应，有利于降低兰炭末的致密结构，使得脱灰酸溶液更容易进入到兰炭末的内部，实现灰分的有效脱除，并通过两次酸浸反应，分别针对兰炭末中不同的无机矿物进行脱除，从而达到深度脱灰的目的，能够使兰炭末的灰分降低至1％以下。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种兰炭末的化学脱灰方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将兰炭末粉碎至粒径d97不大于1mm；

步骤二、将氧化剂水溶液和步骤一中粉碎后的兰炭末混合后搅拌反应5h～10h，然后对搅拌反应后的物料进行固液分离，得到的固体为氧化后的兰炭末；所述氧化剂水溶液的质量浓度为5％～30％，氧化剂为次氯酸钠和/或双氧水；

步骤三、将一次脱灰酸溶液与步骤二中所述氧化后的兰炭末混合进行一次酸浸反应，然后进行固液分离，得到一次脱灰兰炭末和一次脱灰废酸液，对所述一次脱灰兰炭末进行洗涤；所述一次脱灰酸溶液为盐酸、硝酸、氢氟酸和硫酸中的一种或几种，一次脱灰酸溶液的质量浓度为5％～40％；所述一次脱灰酸溶液的体积与步骤一中粉碎后的兰炭末的质量之比为(2～10):1，其中体积的单位为L，质量的单位为kg；