[发明专利]一种煤基固废资源化利用的PRMH工艺

说明书

本发明提供了一种煤基固废资源化利用的PRMH工艺，包括原料预处理系统、热风系统、相变均化系统、余热回收制氢系统、气体净化系统、CO₂转化利用系统以及无机产品制备系统。本发明通过产品设计指标控制对煤基固废进行原料配伍，实现原料标准化可控，产品性能稳定化，为实现煤基固废规模化、高值化以及绿色化利用提供了一种新的工艺路线。

技术领域

本发明属于固废资源化利用领域，特别是，涉及到一种用于煤基固废资源化利用的热解-还原-熔融-均化工艺。

背景技术

常见的煤基固废有煤矸石、粉煤灰、煤化工废渣等煤炭开发利用过程中产生的大宗固体废物。其中，煤矸石是一种在成煤过程中与煤层伴生的含碳量低、质地坚硬的黑灰色岩石，是采煤和洗煤过程中排放的固体废弃物。根据《山西省节能与资源综合利用2021年行动计划》中的主要目标：力争到2021年山西省煤矸石资源综合利用量达到6800万吨，并加大朔州、晋城、长治3个国家级工业资源综合利用基地建设，推动工业资源综合利用产业集聚集群发展，推进工业固废由“低效、低值、分散利用”向“高效、高值、规模利用”转变，推动节能与资源综合利用产业高质量发展。然而，山西省目前仍然有大量煤矸石未被充分利用。实践证明，煤矸石堆积不仅占用大量土地，而且还会引起土壤、水体、空气等污染，引发地质灾害。

以山西省为例，经鉴定，煤矸石除含有约10～20％的烧失量外，其成分还含有Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O及部分微量稀有元素，如镓、钒、钛、钴等，其中Al₂O₃、SiO₂总含量达70％以上，是生产硅、铝及无机非金属等制品的良好原料。

粉煤灰是电厂与各种燃煤锅炉排放的一种固体废弃物，与煤矸石有着相似的组成及其含量。大量的粉煤灰若未被充分利用，则大量堆积会对环境造成严重污染。

煤焦油废渣是煤在气化和焦化过程中，在高温条件下生成的高沸点有机化合物在冷凝时与煤气中夹带的煤粉、固体微粒等混杂在一起而形成的。煤焦油废渣为工业废渣，直接外排会对农田、地下水和大气等周围环境造成严重的污染。事实上煤焦油渣中含有大量的固定碳和有机组分，碳元素高达80％以上，发热量大于7500cal/g，且灰分和含硫量较低，是一种非常好的二次能源。

目前关于煤基固废资源化利用的研究很多，如利用煤矸石、粉煤灰或赤泥等一种或几种作为水泥掺合剂、混凝土添加剂、建材深加工产品等，也有制备如无机纤维、微晶玻璃以及泡沫玻璃等高端无机材料。但调研结果表明，现有技术均限于从原料到单一产品以及产品性能测试等方面的应用或研究。

发明内容

本发明提供了一种详细的煤基固废资源化利用路线，特别是适合于工业化应用的全流程PRMH工艺，即热解-还原-熔融-均化工艺，为实现煤基固废规模化、高值化以及绿色化利用提供了一种新工艺。

本发明采用的技术方案如下。