[发明专利]一种煤气化细渣活化处理的方法

说明书

本发明提供了一种煤气化细渣活化处理的方法，属于煤气化细渣的综合利用研究领域，该方法利用煤气化细渣中所含的未燃烧物来降低固相反应所需的外界温度以及缩短反应时间。其特点是将煤气化细渣与碱性介质粉末研细混匀后，在较低的外界温度（该温度低于固相反应需要的温度）下，通入适量含氧气氛，促进煤气化细渣中未燃烧物快速燃烧。而快速产生的热量能使反应物的温度迅速提升到适合固相反应发生的温度，最终实现细渣中的硅铝化合物快速转化为活性相。而该活性相易于通过化学方法分离提取其中的Al，Si，Fe等化学成分。该发明的方法大大减少了外界环境提供的热量，从而减少能耗，降低成本，有利于煤气化细渣的综合利用。

技术领域

本发明涉及煤气化细渣的综合利用研究领域，具体涉及一种煤气化细渣活化处理的方法。

背景技术

煤气化残渣是煤气化过程中产生的残余物。随着煤气化工艺应用越来越广泛，产生的气化残渣的量越来越大。煤气化残渣包括粗渣（气化炉渣）和细渣（黑水滤饼）两部分，残渣成分与气化原料煤灰分含量、组成及气化工艺等相关，主要为SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃和残余碳等。煤气化细渣占据固体废物的重要比例，对其进行综合利用是整个煤化工项目实现循环经济的重要因素。

细渣由于含碳量较高，烧失量往往超过20%，不能直接用于水泥和混凝土领域。一般会将细渣掺混到流化床锅炉中进行燃烧。燃烧后的低碳灰可以用于水泥、混凝土等建材、建工原料。由于目前煤气化炉渣的利用方式还比较单一，因此需要积极探讨炉渣的多元化利用。

为了能够通过化学方法，回收利用残渣中所含的Al，Si，Ca，Fe，Ti，Ga等有效成分，就需要首先将残渣活化为利于分离提取上述有效成分的物相。通常通过与碱性物质发生高温固相反应生成这样的活性相，因而成为残渣的重要活化方法。一般而言，通过灰渣与碱性物质发生高温固相反应生成活性相，需要较高的温度。葛鹏鹏等人于2010年在《无机盐工业》第42卷第7期中发表的“粉煤灰提取氧化铝工艺研究进展”论文中已经介绍，如碱性物质为碳酸钙时，固相反应温度为1200～1400^oC，反应时间常经历2-3小时，而碱性物质为碳酸钠时，固相反应温度也需要达到700～900^oC，反应时间也需要经历2-3小时。这就使得传统的固相反应工艺成为了高能耗、低效率的工艺，而且对设备要求更加严格，极大地限制了煤气化细渣的综合利用。

另一方面,在过去的几十年中，煤燃烧和气化后的残渣中含碳量高的问题越来越受到人们的关注，张继臻等人于2007年发表在《煤化工》（总第132期）的“Texaco煤气化渣中可燃物高的原因分析及应对措施”论文中已经对残碳含量做了介绍，尤其是煤气化后的细渣中残留碳的含量有的高达50%。渣中的高残碳含量代表热值的损失。我们实验室测定了内蒙古某能源有限公司2014年产生的煤气化细渣样的低位发热量，其范围在7MJ/Kg～22MJ/Kg。

综上所述，若能利用细渣中高残碳含量所具有的高热值来减少固相反应活化工艺所需要的热量，就能降低能耗，提高反应效率，对煤气化细渣活化具有重大意义。

本发明就是通过一种改进的工艺，合理有效地充分利用细渣中未燃烧物自身的燃烧热量,为固相反应提供所需的热量，从而有效地降低了外界提供的环境温度，而且反应效率增加，缩短了反应的时间，极大地降低了反应的综合能耗，将有效地促进煤气化细渣的综合利用。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供了一种煤气化细渣活化处理的方法，解决了当前固相反应所需能耗高的问题，本发明利用细渣中未燃烧物自身的燃烧热量为固相反应提供所需的热量，降低外界提供的环境温度，增加反应效率，缩短反应时间。

本发明的具体技术方案如下：

一种煤气化细渣活化处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：