CN111057810B - 一种气化渣中杂质铁的脱除方法 - Google Patents

一种气化渣中杂质铁的脱除方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111057810B
CN111057810B CN201911165499.0A CN201911165499A CN111057810B CN 111057810 B CN111057810 B CN 111057810B CN 201911165499 A CN201911165499 A CN 201911165499A CN 111057810 B CN111057810 B CN 111057810B
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
gasified slag
heating
slag
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911165499.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111057810A (zh
Inventor
李少鹏
孙志刚
杨宏泉
郭强
李会泉
张建波
胡文豪
胡力
蒋超
邵迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Institute of Process Engineering of CAS
Sinopec Ningbo Engineering Co Ltd
Sinopec Ningbo Technology Research Institute
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Institute of Process Engineering of CAS
Sinopec Ningbo Engineering Co Ltd
Sinopec Ningbo Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Institute of Process Engineering of CAS, Sinopec Ningbo Engineering Co Ltd, Sinopec Ningbo Technology Research Institute filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201911165499.0A priority Critical patent/CN111057810B/zh
Publication of CN111057810A publication Critical patent/CN111057810A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111057810B publication Critical patent/CN111057810B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B03C1/015—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by chemical treatment imparting magnetic properties to the material to be separated, e.g. roasting, reduction, oxidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

本发明涉及一种气化渣中杂质铁的脱除方法，该方法依次包括高温碳热还原过程及磁选除铁过程，本发明利用气化渣自身的矿相结构和元素组成特点，以气化渣中自身所含的碳为还原剂，通过阶段性升温控制，对气化渣中的铁元素进行高效解离与充分还原，使矿相转化形成稳定的莫来石‑石英矿相，再通过磁选处理将杂质铁分离出来，快速、高效，整个过程中不涉及毒害成分的使用、无废液排放，经济和环境效益显著。

Description

一种气化渣中杂质铁的脱除方法
技术领域
本发明涉及无机化工固废资源化利用技术领域，具体指一种气化渣中杂质铁的脱除方法。
背景技术
煤炭主要用于火力发电，其比例高达60％以上，有机资源利用附加值较低，且造成了严重的大气、土壤、水体污染等问题。基于上述问题，煤气化技术近年来已得到广泛关注，将煤中的有机碳通过气化改性技术合成有机产品(如乙醇、甲烷等)，大幅提高了有机资源的利用率和附加值，但该过程产生的废渣成分/矿相结构复杂、利用难度大。
目前气化渣利用主要是以建工建材和复合材料制备两方面为主：
在建工建材方面，CN 106336164 A和CN 106467376 A分别公开了利用气化渣制备免烧砖的方法，其以气化渣为原料，向其中添加水泥、豆沙石或煤矸石、钢渣等物质调节组成比例进行混合，经过成型-养护后得到免烧砖产品；
在复合材料制备方面，CN 104774023 A公开了一种利用粉煤灰和气化渣制备轻质陶粒和过滤陶瓷的方法，其将粉煤灰、气化渣、钠/钾长石按照一定比例混合后，再加入少量助剂进行成型-干燥-烧成等工序，可得到合格的轻质陶粒和过滤陶瓷产品；CN 106800416A公开了一种利用气化渣制备低蠕变耐火砖的方法，其以气化渣、堇青石、锆刚玉、石灰石、粉煤灰、长石等为原料，加入碳化硼纤维、纳米氧化钨等助剂，经过细磨-微波高温烧结-洗涤-干燥等工段得到机械性能高、蠕变性低、抗震性能好的耐火材料。
另外，基于气化渣含碳量高的特点，CN 102980195 A公开了一种煤化工气化渣的处理方法，将气化渣与煤泥均匀混合后再加入白泥浆，通过输送管道将其送至流化床锅炉进行燃烧，提高其中碳的利用效率。但其材料制备过程，铁含量过高不仅影响产品外观色泽，同时严重降低了产品性能和品质，阻碍了其资源高值转化。而针对气化渣中铁含量较高的问题，由于气化渣中铁元素矿相赋存复杂且均匀分布，目前尚未形成***、可靠的除铁方法。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种充分利用气化渣自身的碳组分进行矿相定向转化解离从而便于将气化渣中的杂质铁分离出来的气化渣中杂质铁的脱除方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能快速、高效的将杂质铁自气化渣中分离出来的气化渣中杂质铁的脱除方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种气化渣中杂质铁的脱除方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将气化渣置于高温还原炉中，向其中通入还原性气体，保证其处于完全还原气氛；
(2)对步骤(1)的体系进行阶段性控温处理，先快速升温、再慢速升温，最后冷却得到还原气化渣；
(3)将步骤(2)得到的还原气化渣进行磁选分离，得到富铁相和贫铁相，实现杂质铁的分离。
优选地，所述的还原性气体为氮气、氩气、氢气中的至少一种。本发明的还原性气体可采用其中的一种，也可以采用其中两种或三种的混合气。
在上述方案中，所述阶段性控温处理过程中，快速升温过程用于促进玻璃体熔融和富铁相高效解离，慢速升温过程用于使碳颗粒与铁相进行充分还原反应，使气化渣矿相形成稳定的莫来石-石英矿相，以便于进一步将其中的杂质铁分离出来；如果不经该过程直接采用磁选分离，则无法实现杂质铁的分离。
优选地，所述阶段性控温处理过程依次包括第一阶段加热、第二阶段加热、空冷过程，其中，第一阶段加热速率大于5℃/min，加热至阶段终端温度不高于800℃保温1-3h，第二阶段加热速率小于5℃/min，加热温度至阶段终端温度不高于1350℃保温1-3h。
优选地，所述第一段加热的阶段终端温度为600-800℃，所述第二段加热的阶段终端温度为1150-1350℃。
优选地，所述磁选过程中所施加的磁场强度大于2000Gs。进一步优选，所述磁选过程中所施加的磁场强度为2000-6000Gs。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明利用气化渣自身的矿相结构和元素组成特点，以气化渣中自身所含的碳为还原剂，通过阶段性升温控制，对气化渣中的铁元素进行高效解离与充分还原，使矿相转化形成稳定的莫来石-石英矿相，再通过磁选处理将杂质铁分离出来，快速、高效，整个过程中不涉及毒害成分的使用、无废液排放，经济和环境效益显著。
附图说明
图1为本发明实施例的过程框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例中气化渣中杂质铁的脱除方法包括以下步骤：
高温碳热还原过程：将气化渣置于高温炉中，通入氩气保证其处于还原气氛中，以9℃/min升温速率由室温升至800℃，保温1h；进一步以4℃/min升温速率升至1250℃，保温3h，冷却至室温；
磁选过程：在磁场强度为3000Gs条件下进行磁选除铁；
得到的除铁渣中铁含量由9％降低至1.82％，除铁率高达80％，渣损失量为17％。
实施例2：
如图1所示，本实施例中气化渣中杂质铁的脱除方法包括以下步骤：
高温碳热还原过程：将气化渣置于高温炉中，通入氩气保证其处于还原气氛中，以8℃/min升温速率由室温升至650℃，保温1h；进一步以3℃/min升温速率升至1250℃，保温2.5h，冷却至室温；
磁选过程：在磁场强度为3500Gs条件下进行磁选除铁；
得到的除铁渣中铁含量由9％降低至2.33％，除铁率高达74％，渣损失量为21％。
实施例3：
如图1所示，本实施例中气化渣中杂质铁的脱除方法包括以下步骤：
高温碳热还原过程：将气化渣置于高温炉中，通入氢气保证其处于还原气氛中，以6℃/min升温速率由室温升至750℃，保温1.5h；进一步以4℃/min升温速率升至1200℃，保温3h，冷却至室温；
磁选过程：在磁场强度为4000Gs条件下进行磁选除铁；
得到的除铁渣中铁含量由9％降低至1.74％，除铁率高达81％，渣损失量为18％。
实施例4：
如图1所示，本实施例中气化渣中杂质铁的脱除方法包括以下步骤：
高温碳热还原过程：将气化渣置于高温炉中，通入氩气/氢气(10％)混合气保证其处于还原气氛中，以6℃/min升温速率由室温升至750℃，保温1.5h；进一步以5℃/min升温速率升至1300℃，保温2h，冷却至室温；
磁选过程：在磁场强度为4000Gs条件下进行磁选除铁；
得到的除铁渣中铁含量由9％降低至1.65％，除铁率高达82％，渣损失量为19％。
实施例5：
如图1所示，本实施例中气化渣中杂质铁的脱除方法包括以下步骤：
高温碳热还原过程：将气化渣置于高温炉中，通入氮气/氢气(10％)混合气保证其处于还原气氛中，以8℃/min升温速率由室温升至700℃，保温2h；进一步以3℃/min升温速率升至1300℃，保温2.5h，冷却至室温；
磁选过程：在磁场强度为4500Gs条件下进行磁选除铁；
得到的除铁渣中铁含量由9％降低至1.57％，除铁率高达83％，渣损失量为16％。
实施例6：
如图1所示，本实施例中气化渣中杂质铁的脱除方法包括以下步骤：
高温碳热还原过程：将气化渣置于高温炉中，通入氮气保证其处于还原气氛中，以10℃/min升温速率由室温升至600℃，保温1h；进一步以5℃/min升温速率升至1150℃，保温1h，冷却至室温；
磁选过程：在磁场强度为2000Gs条件下进行磁选除铁；
得到的除铁渣中铁含量由9％降低至2.87％，除铁率高达68％，渣损失量为24％。
实施例7：
如图1所示，本实施例中气化渣中杂质铁的脱除方法包括以下步骤：
高温碳热还原过程：将气化渣置于高温炉中，通入氢气保证其处于还原气氛中，以6℃/min升温速率由室温升至800℃，保温2h；进一步以2℃/min升温速率升至1350℃，保温3h，冷却至室温；
磁选过程：在磁场强度为5000Gs条件下进行磁选除铁；
得到的除铁渣中铁含量由9％降低至1.13％，除铁率高达87％，渣损失量为14％。

Claims (4)

1.一种气化渣中杂质铁的脱除方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将气化渣置于高温还原炉中，向其中通入还原性气体，保证其处于完全还原气氛；
（2）对步骤（1）的体系进行阶段性控温处理，先快速升温、再慢速升温，最后冷却得到还原气化渣；
（3）将步骤（2）得到的还原气化渣进行磁选分离，得到富铁相和贫铁相，实现杂质铁的分离；
所述的还原性气体为氮气、氩气、氢气中的至少一种；
所述阶段性控温处理过程依次包括第一阶段加热、第二阶段加热、空冷过程，其中，第一阶段加热速率大于5℃/min，加热至阶段终端温度不高于800℃保温1-3h，第二阶段加热速率小于5℃/min，加热温度至阶段终端温度不高于1350℃保温1-3h；
所述第一阶段加热的阶段终端温度为600-800℃，所述第二阶段加热的阶段终端温度为1150-1350℃。
2.根据权利要求1所述的气化渣中杂质铁的脱除方法，其特征在于：所述阶段性控温处理过程中，快速升温过程用于促进玻璃体熔融和富铁相高效解离，慢速升温过程用于使碳颗粒与铁相进行充分还原反应，使气化渣矿相形成稳定的莫来石-石英矿相。
3.根据权利要求1或2所述的气化渣中杂质铁的脱除方法，其特征在于：所述磁选过程中所施加的磁场强度大于2000Gs。
4.根据权利要求3所述的气化渣中杂质铁的脱除方法，其特征在于：所述磁选过程中所施加的磁场强度为2000-6000Gs。
CN201911165499.0A 2019-11-25 2019-11-25 一种气化渣中杂质铁的脱除方法 Active CN111057810B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911165499.0A CN111057810B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种气化渣中杂质铁的脱除方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911165499.0A CN111057810B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种气化渣中杂质铁的脱除方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111057810A CN111057810A (zh) 2020-04-24
CN111057810B true CN111057810B (zh) 2021-10-08

Family

ID=70298587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911165499.0A Active CN111057810B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种气化渣中杂质铁的脱除方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111057810B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112430400A (zh) * 2020-11-23 2021-03-02 山西奇色环保科技股份有限公司 一种以煤气化渣为原料制备橡胶填料的方法
CN113174149A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 山西奇色环保科技股份有限公司 利用粉煤灰制备涂料用复合颜填料的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5857496A (ja) * 1981-09-30 1983-04-05 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶鉄と溶融スラグを用いる石炭のガス化方法
CN2770785Y (zh) * 2005-02-25 2006-04-12 乔万昌 在粉煤灰中提取铁粉的磁式分提设备
CN202845167U (zh) * 2012-10-31 2013-04-03 神华集团有限责任公司 灰渣在线磁选装置
CN104815752A (zh) * 2015-05-21 2015-08-05 张敬伟 一种热电厂废灰渣中磁性物质分离方法
KR101616816B1 (ko) * 2015-04-01 2016-04-29 고등기술연구원연구조합 회전체 배관을 이용한 석탄 가스화 공정 슬래그 분리 배출 장치 및 방법
CN106497559A (zh) * 2016-09-08 2017-03-15 西安建筑科技大学 一种利用煤气化炉渣合成白光LED用Ca‑α‑SiAlON:Eu荧光粉的方法
CN108358478A (zh) * 2018-03-09 2018-08-03 湖南科技大学 一种分步煅烧煤气化渣制备胶凝材料的方法
CN109401791A (zh) * 2018-11-23 2019-03-01 西安科技大学 一种气化炉灰渣干燥熔融炉气化工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104772214B (zh) * 2015-04-14 2017-03-01 东北大学 一种粉煤灰高效除铁的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5857496A (ja) * 1981-09-30 1983-04-05 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶鉄と溶融スラグを用いる石炭のガス化方法
CN2770785Y (zh) * 2005-02-25 2006-04-12 乔万昌 在粉煤灰中提取铁粉的磁式分提设备
CN202845167U (zh) * 2012-10-31 2013-04-03 神华集团有限责任公司 灰渣在线磁选装置
KR101616816B1 (ko) * 2015-04-01 2016-04-29 고등기술연구원연구조합 회전체 배관을 이용한 석탄 가스화 공정 슬래그 분리 배출 장치 및 방법
CN104815752A (zh) * 2015-05-21 2015-08-05 张敬伟 一种热电厂废灰渣中磁性物质分离方法
CN106497559A (zh) * 2016-09-08 2017-03-15 西安建筑科技大学 一种利用煤气化炉渣合成白光LED用Ca‑α‑SiAlON:Eu荧光粉的方法
CN108358478A (zh) * 2018-03-09 2018-08-03 湖南科技大学 一种分步煅烧煤气化渣制备胶凝材料的方法
CN109401791A (zh) * 2018-11-23 2019-03-01 西安科技大学 一种气化炉灰渣干燥熔融炉气化工艺

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
含铁煤灰富选与炼铁的研究;杨世泽;《四川冶金》;19791231(第04期);第94-108页 *
煤粉燃烧过程中铁矿物质迁移特性的研究进展;王泉海等;《燃烧科学与技术》;20021225;第8卷(第06期);第569页 *
还原性气氛下熔渣中铁的富集及析出机理研究;李寒旭等;《中国矿业大学学报》;20150131;第44卷(第01期);第145-149页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111057810A (zh) 2020-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105541143B (zh) 一种利用干法回转窑***生产高强度低碳水泥熟料的方法
CN111057810B (zh) 一种气化渣中杂质铁的脱除方法
CN105129744A (zh) 一种磷石膏制硫酸联产水泥预热分解的方法
CN114804678B (zh) 一种复合型水泥生料助磨节煤剂及其制备方法与应用
CN104072193A (zh) 基于含硅铝固废的发泡陶瓷材料及制备防火保温板的方法
CN110845159A (zh) 一种煤矸石生产硅酸盐水泥熟料的制备方法
CN108178536B (zh) 一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法
CN111233353A (zh) 一种采用氧化铁渣部分替代铁质校正原料生产通用水泥熟料的方法
CN105152536A (zh) 一种利用铬铁合金渣合成微晶玻璃材料的方法
CN107759176A (zh) 矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料
CN115231580B (zh) 一种细颗粒状菱镁矿浮选尾矿烧结制备镁橄榄石和镁砂方法
CN102173606B (zh) 用废渣代替石灰石配料在水泥窑上煅烧水泥熟料的方法
CN107162447A (zh) 一种利用电石渣制备水泥熟料的方法
CN101602609B (zh) 一种制备Fe-Si3N4耐火原料的方法
CN108275895B (zh) 一种悬浮焙烧煤气化渣制备胶凝材料的方法
CN115504690A (zh) 一种活化高岭石的制备方法
CN109485280B (zh) 一种环保型水泥熟料制造工艺
CN108191270B (zh) 一种悬浮焙烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法
CN114015873A (zh) 一种由锂矿石制备锰硅合金并富集锂的方法
CN114524442B (zh) 一种粉磨站资源化清洁利用铝灰的方法
CN117209266B (zh) 晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法
CN110550874A (zh) 一种低排放全工业废渣制硅酸盐水泥熟料的配料方法
CN114853372B (zh) 油页岩渣和不锈钢渣联用的低铬水泥熟料及其制备方法
CN110950642A (zh) 一种工业废渣烧结砖及其制备方法
CN114524630B (zh) 铝灰作为干法水泥生产用燃料和校正料及助烧剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant