[发明专利]一种气化黑水细渣残碳回收-尾渣降钙镁的方法

说明书

本发明提出了一种气化黑水细渣残碳回收‑尾渣降钙镁的方法，主要工艺路线为浓缩重选—精细分级—两段磁选，包括以下步骤：将气化黑水浓缩得到浓缩渣浆，浓缩渣浆进入重选作业，得到重选轻矿物和重选重矿物；重选轻矿物浓缩后进入分级作业，得到粗粒级产品和细粒级产品，将粗粒级产品浓缩、脱水得到高热值碳粉；重选重矿物和细粒级产品合并送至磁选作业，磁选作业包括一段中磁选和二段强磁选，一段中磁选和二段强磁选获得的磁性物浓缩脱水后得到富钙镁低碳尾渣，二段强磁选获得的非磁性物浓缩脱水后得到低钙镁富孔尾渣。本发明用以解决气化细渣残碳难以回收、提碳后尾渣钙镁碱性矿物含量高无法综合利用的技术难题。

技术领域

本发明涉及固体废弃物综合利用技术领域，特别是指一种煤化工气化黑水细渣残碳回收-尾渣降钙镁的方法，尤其是一种德士古炉气化黑水细渣中残碳回收及提碳后尾渣降低钙镁含量的方法。

背景技术

我国14个亿吨级大型煤炭基地、4大煤化工基地气化渣固废年增量约7500万吨，由于产量大、残碳高、含水高、难利用、成本高等问题制约，气化渣综合利用进展缓慢，综合利用率低，目前主要采用集中清运，渣场堆存方式处置，堆存后为黑色粉状，土地占压、环境污染、资源浪费问题突出。

煤气化是煤化工领域将固态煤转为气体清洁能源的先导与核心技术，是煤炭资源和能源利用的重要方向。在煤气化技术体系中，原煤中伴生的无机矿物组分、加入的催化剂以及气化不彻底剩余的炭质均会以残渣(煤气化渣)形式被排出。因排出方式的不同，煤气化渣又分为粗渣及细渣。粗渣即浆化煤炭颗粒在气化炉高温高压条件下经熔融、水淬、激冷、凝结等流程，并由气化炉底部排渣锁斗排出的含水渣，残碳量随煤种、气化炉种类、气化炉操作条件波动较大，一般在10％-30％，粒径集中分布在16目至4目之间，产生量约占气化渣排量的60-80％。细渣即通过气化炉顶部由粗煤气气流携出并经初步洗涤净化后气化黑水中固相杂质沉淀、压滤得到的含水渣，残碳量较高，一般可达30％以上，粒径均小于16目，其中约三分之一小于200目，产生量约占气化渣排量的20-40％。

气化渣主要特征为：(1)残碳含量高,具有一定热值，碳粉颗粒结构疏松，空隙丰富、比表面积大，吸附性强，脱水困难；(2)无机相主要由硅铝基矿物组成：SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃三者合量70％，其次CaO、MgO含量较高。富含硅、铝、碳资源的化学组成特点和特殊的矿相构成是煤气化渣回收利用的基础，残碳含量高严重影响气化渣材料化消纳掺量及产品性能，基于铝硅基气化渣材料化利用必须进行碳灰分离。其次由于灰渣中钙镁等碱金属矿物含量高，用于建筑材料等，容易降低材料化利用产品强度、稳定性及表观属性。

现有技术中，CN110976075A公开了一种煤气化渣粗粒抛尾-细粒浮选提炭降灰的方法，虽实现了碳灰分离，但是存在以下问题：一是由于气化渣富孔结构特征，比表面积大，对药剂吸附性强，浮选法药剂用量大、成本高；二是由于药剂的使用增加矿浆粘度，增加产品脱水难度；三是工艺用水引入选矿药剂造成回水率低，水处理成本增加。

CN111644264A公布了一种气化渣重-磁联合分选工艺，CN111644263A公开了一种实现气化渣碳-灰分离的联合分选工艺，上述工艺提出使用水介旋流器及分级旋流器实现碳灰分离，优点是通过重磁联合工艺实现高碳、富碳、高灰产品的有效分离，但是存在以下问题：一是由于灰渣硬度高、棱角锋利，给料压力大，分别为0.14MPa、0.2MPa，造成输送设备、分选设备磨损大，能耗高；二是造成软质碳粉二次粉碎降低碳粉回收率；三是该方案中虽然使用磁选方法提碳降灰，但未涉及如何对尾渣中高钙镁组分进行分离及综合利用。