专利名称：：一种焦炭深度脱灰的方法
技术领域：
：本发明涉及含碳材料的处理方法，特别是涉及焦炭深度脱灰的处理方法。
背景技术：
：中国是当今世界上焦炭的第一生产大国、第一消费大国和第一出口大国。中国目前的焦炭产量占全球产量的一半以上，出口占全球贸易量的近六成。焦炭主要用于高炉炼铁以及铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架等作用。此外，焦炭还用于铸造、化工、电石和铁合金等行业。不同行业对焦炭的质量要求各不相同，但总的来说，焦炭中灰分含量越低，固定碳含量越高，对工业生产越有利。焦炭中的灰分不仅影响焦炭本身的强度，对生产过程中的能耗、配料用量及产品产量、质量都有很大影响。以高炉冶炼为例，焦炭中灰分含量每增加1%，高炉焦比约提高2%，石灰石用量约增加2.5%，高炉产量约下降3%。同样在电石生产中，焦炭中灰分含量每增加1%，将多消耗电能5060KWh。此外，灰分中的部分物质或成分对生产会带来危害，例如灰分中的主要成分Si02在电石炉内被还原成硅，一部分生成碳化硅沉积于炉底，使炉底上涨；一部分与铁作用，生成硅铁，腐蚀炉壁；、流料嘴和电石盆等设备。Si(^的含量还对电石发气量有影响，Si02含量越高，电石发气量越低。焦炭的灰分主要来源于炼焦煤，我国的炼焦煤灰分偏高，导致我国的焦炭的灰分也偏高。目前焦炭脱灰的方法集中于炼焦前的洗煤，而对成品焦炭的脱灰一直没有很好的方法。
发明内容本发明的目的是克服上述现有技术的不足，发明一种可对成品焦炭进行深度脱灰的方法。该方法对焦炭生产和破碎过程中产生的焦粉、无烟煤、烟煤等含碳材料脱灰同样有效。本发明焦炭深度脱灰的方法含有以下步骤a.将原料焦炭粉碎使其中灰分杂质充分暴露；b.对经过步骤a处理的焦粉进行高压碱液浸出，浸出后进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液，中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干使其水份低于15%;c.将碱浸处理后的焦粉与硫酸水溶液混合，在常压条件下进行二次酸浸处理，进一步脱除灰分，酸浸后进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液，合格产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干后再烘干至水份低于5%，得到最终产品低灰分的焦粉。得到的低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。所述的原料焦炭或煤粉碎后的平均粒度范围是20.Olmm。所述的高压碱液浸出时压力范围为0.510MPa.。所述的高压碱液浸出用氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液质量浓度范围是530%。所述的高压碱液浸出时温度范围为80300°C，高压碱液浸出时液固比为2!110!1。所述的常压酸液浸出时，采用硫酸水溶液，硫酸水溶液质量浓度为330%。所述的常压酸液浸出时温度范围为20100°C。所述的常压酸液浸出时液固比为2:iio:i。所述的高压碱浸过程产出碱浸液可多次循环使用，根据不同原料循环次数可达35次。所述的常压酸浸过程产出酸浸液可多次循环使用，根据不同原料循环次数可达46次。所述的高压碱浸过程产出碱浸液、常压酸浸过程产出酸浸液经多次循环使用后产出废碱、废酸可中和处理。本发明主要具有以下一些特点1.脱灰效果好。控制适当条件，可将原料灰分降低到10%以下。2.产品回收率高。除机械损失外，原料中的固定碳几乎可全部回收。3.适应范围广。本方法可适用于大多数焦炭(含焦粒)，部分煤及一些其他含碳材料。4.环境负荷小，能耗低。本工艺采用湿法工艺流程，反应温度相对较低，产生的酸、碱废液可相互中和，易于处理。5.流程简单，易于操作，原料易于采购。6.产品附加值高，生产成本较低。7.不产生二次污染。本方法没有固体废弃物排放，也没有废气排放，中和处理后的废水经简单处理后可返回循环使用。下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。图1为本发明的工艺流程图。具体实施例方式本发明按下列步骤进行1.破碎根据原料自身特点将其粉碎至20.Olmm。2.高压碱浸将破碎后的焦粉和氢氧化钠水溶液加入高压釜中加热进行反应，脱除一部分灰分。氢氧化钠的质量浓度为50%，液固比可为2:110:1，反应温度为80300。C，反应压力为0.5lOMPa，浸出时间1090min。对浸出浆液进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液。碱浸液可多次循环使用直至碱浓度达到极限值。中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干使其水份低于15%，进行下一步常压酸浸处理。3.常压酸浸将碱浸处理后的焦粉与硫酸水溶液混合，在常压条件下进行二次酸浸处理，进一步脱除灰分。酸浸可在常压条件下进行，硫酸水溶液质量浓度为330%，液固比为2:110:1，反应温度为2010(TC，反应时间为560min。对酸浸浆液进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液。酸浸液可多次循环使用至酸浓度达到极限值。合格产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干后再烘干至水份低于5%，得到最终产品低灰分的焦粉。低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。4.废液处理碱浸液和酸浸液循环使用多次后，溶液浓度下降，杂质浓度升高，浸出效果变差，可作为浸出废液贮存。酸、碱废液可相互中和，降低废液处理成本。本发明工艺流程如图1。步骤如下(1)破碎根据原料自身特点将其粉碎至20.Olmm。(2)高压碱浸将破碎后的焦粉和氢氧化钠水溶液加入高压釜中加热进行反应，脱除一部分灰分。氢氧化钠水溶液质量浓度为530%，液固比可为2:110:l，反应温度为8030(TC，反应压力为0.510MPa，浸出时间1090min。对浸出浆液进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液。碱浸液可多次循环使用直至碱浓度达到极限值。中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干使其水份低于15%，进行下一步常压酸浸处理。(3)常压酸浸将碱浸处理后的焦粉与硫酸水溶液混合，在常压条件下进行二次酸浸处理，进一步脱除灰分。酸浸可在常压条件下进行，硫酸水溶液质量浓度为330%，液固比为2:110:1，反应温度为2010(TC，反应时间为560min。对酸浸浆液进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液。酸浸液可多次循环使用至酸浓度达到极限值。合格产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干后再烘干至水份低于5%，得到最终产品低灰分的焦粉。低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。(4)废液处理碱浸液和酸浸液循环使用多次后，溶液浓度下降，杂质浓度升高，浸出效果变差，可作为浸出废液贮存。酸、碱废液可相互中和，降低废液处理成本。实施例1(1)原料原料为某焦化厂筛分时产生的高灰分焦粉，粉碎至粒径小于2mm。其成分如表1所示表1原料成分表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(2)实验条件①碱浸条件氢氧化钠水溶液质量浓度为15%，液固比6:l，温度ll(TC，压力0.8MPa，浸出时间40min。②酸浸条件硫酸水溶液质量浓度为12%，液固比为6:1，温度8(TC，浸出时间30min。[OO52](3)实验结果在确定条件下，进行实验得到碱浸料浆，料浆经过滤得到一次浸出中间产品焦粉和碱浸液。焦粉经洗涤、烘干处理水份低于10%后，进行常压酸浸处理。酸浸结束后，再次进行过滤，得到二次浸出产品焦粉，该焦粉经洗涤、烘干处理得到最终产品。产品成分如表2所示。表2产品成分表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2(1)原料原料为某焦化厂破碎时产生的粒径约为5cm的焦丁，将其粉碎至粒径小于2mm。其成分如表3所示。表3原料成分表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(2)实验条件①碱浸条件氢氧化钠水溶液质量浓度为10%，液固比3:1，温度15(TC，压力1.0MPa，浸出时间30min。@酸浸条件硫酸水溶液质量浓度为8%，液固比为3:1，温度7(TC，浸出时间20min。(3)实验结果在确定条件下，进行实验得到碱浸料浆，料浆经过滤得到一次浸出中间产品焦粉和碱浸液。焦粉经洗涤、烘干处理水份低于10%后，进行常压酸浸处理。酸浸结束后，再次进行过滤，得到二次浸出产品焦粉，该焦粉经洗涤、烘干处理得到最终产品。产品成分如表4所示。表4产品成分表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例3(1)原料:原料为某地煤矿产高灰分烟煤，粉碎至粒径小于2mm。其成分如表5所示。表5原料成分表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(2)实验条件①碱浸条件氢氧化钠水溶液质量浓度为10%，液固比6:l，温度18(TC，压力1.4MPa，浸出时间lh。②酸浸条件硫酸水溶液质量浓度为10%，液固比为2:1，温度8(TC，浸出时间30min。(3)实验结果在确定条件下，进行实验得到碱浸料浆，料浆经过滤得到一次浸出中间产品煤粉和碱浸液。煤粉经洗涤、烘干处理水份低于10%后，进行常压酸浸处理。酸浸结束后，再次进行过滤，得到二次浸出产品煤粉，该煤粉经洗涤、烘干处理得到最终产品。产品成分如表6所示。表6产品成分表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于含有以下步骤a.将原料焦炭粉碎使其中灰分杂质充分暴露；b.对经过步骤a处理的焦粉进行高压碱液浸出，浸出后进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液，中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干使其水份低于15％；c.将碱浸处理后的焦粉与硫酸水溶液混合，在常压条件下进行二次酸浸处理，进一步脱除灰分，酸浸后进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液，合格产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干后再烘干至水份低于5％，得到最终产品低灰分的焦粉，得到的低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。2.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的原料焦炭或煤粉碎后的平均粒度范围是20.Olmm。3.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的高压碱液浸出时压力范围为0.510MPa。4按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的高压碱液浸出用氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液质量浓度范围是530%。5.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的高压碱液浸出时温度范围为8030(TC，高压碱液浸出时液固比为2:110:1。6.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的常压酸液浸出时，采用硫酸水溶液，硫酸水溶液质量浓度为330%。7.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的常压酸液浸出时温度范围为20100°C。8.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的常压酸液浸出时液固比为2:广io:i。9.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的高压碱浸过程产出碱浸液可多次循环使用，根据不同原料循环次数可达35次。10.按照权利要求1所述的一种焦炭深度脱灰的方法，其特征在于所述的常压酸浸过程产出酸浸液可多次循环使用，根据不同原料循环次数可达46次；所述的高压碱浸过程产出碱浸液、常压酸浸过程产出酸浸液经多次循环使用后产出废碱、废酸可中和处理。全文摘要本发明公开了一种焦炭深度脱灰的方法，含有以下步骤把原料焦炭粉碎使其中灰分杂质充分暴露；将破碎后的焦粉和氢氧化钠水溶液加入高压釜中加热进行反应，脱除一部分灰分；对浸出浆液进行液固分离，得到一次浸出的中间产品焦粉及碱浸液；中间产品焦粉用水进行洗涤，自然晾干，进行下一步常压酸浸处理。对浸出浆液进行液固分离，得到产品焦粉与酸滤液。得到的低灰分焦粉可直接作为产品，也可根据生产要求造块。碱浸液和酸浸液循环使用多次后，溶液浓度下降，杂质浓度升高，浸出效果变差，可作为浸出废液贮存。酸、碱废液可相互中和，降低废液处理成本。文档编号C01B31/02GK101774565SQ20091016323公开日2010年7月14日申请日期2009年12月25日优先权日2009年12月25日发明者伍继君,刘大春,周阳,宁哲,戴永年,杨扬,杨斌,秦博,谢克强,马文会,魏奎先申请人:昆明理工大学