一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矸石中汞、硫、氮的脱除技术领域，具体涉及一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法。
【背景技术】
[0002]煤矸石在煤炭开采、洗选加工过程中产生，是我国各种工业废渣中排放量最大、占地最多的固体废物。据统计，目前全国煤矸石排放量达2亿t/a。堆积如山的煤矸石带来了一系列的社会和环境问题，如占用土地、污染水质和土壤以及矸石山崩塌等次生灾害，因此，煤矸石资源化利用迫在眉睫。
[0003]目前煤矸石的综合利用途径主要有煤矸石发电、生产建筑材料及制品、煤矸石复垦及采空区回填等。在上述煤矸石利用途径中，发电是煤矸石综合利用的重要途径，也是实现社会、环境、经济效益相统一的最有效的途径，其不仅解决了煤矸石堆放所带来的环境问题，而且可以缓解我国能源紧张的局面。
[0004]煤矸石与煤炭相似，均由碳质有机成分和无机矿物组分组成，但其碳质含量低，无机组分含量高。除含有硫、氮元素外，二者均含有汞、硫、氮等有害元素。研究表明，汞、硫、氮等在煤矸石中富集，其含量高于地球丰度，且比煤中含量要高出5?20倍。对于富集在煤矸石中的汞、硫、氮来说，在煤矸石的燃烧发电过程中，将通过烟气排入大气。因此煤矸石电厂作为人为汞、硫、氮释放源之一，其对环境的污染不容忽视。因此，去除或降低煤矸石中的汞、硫、氮元素成为环境污染治理领域中一项重要任务。
[0005]近年来，微波热解在很多领域得到应用。与传统热解相比，微波热解具有独特的传热传质规律和更好的加热均匀性，而且温度调控、热解过程的控制变得容易，节省时间和能源，且设备热惯性小。因此微波热解技术具有广阔的市场应用前景，如中国专利CN103059889B(—种微波预处理脱硫炼焦装置)采用微波预处理装置对炼焦原料煤进行脱硫，中国专利C N1 2 4 8 910 7 B ( —种微波间歇辐照活性炭脱硫脱硝的方法)、中国专利CN101693162B(—种利用微波辐射下的活性炭对锅炉烟气同时脱硫脱硝的方法)、中国专利CN102614776B(微波诱导催化联合脱硫脱硝脱汞的装置及其方法)均利用微波装置进行脱硫、脱硝或脱汞，但上述方法主要用于去除煤及烟气中的污染物，并非针对煤矸石中汞、硫、氮等污染物的脱除。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为解决上述现有技术中煤矸石中的汞、硫、氮的脱除问题，而提供一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0008]—种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步骤:
[0009](I)将原料煤矸石粉碎成0.1?500mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的50 %?85 % ；
[0010](2)将微波热解炉升温至300?600°C，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于300?600°C下隔绝空气，同时并加热分解3?30分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。
[0011]进一步优选方式，所述步骤(2)中的隔绝空气还可以采用通入惰性气体代替。
[0012]所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的任意一种或者任意几种的混合气。
[0013]所述步骤(2)中在微波热解过程中被脱除煤矸石中汞的质量百分比为60?95%、硫和氮的质量百分比为40?85%。
[0014]与现有技术相比，本发明具有如下优点:1、本发明利用微波热解的方法脱除煤矸石中的汞、硫、氮，可产生较强的环境效益;2、可降低煤矸石电厂汞、硫、氮污染物的排放量；
3、本发明方法简单，工艺条件易控，具有环保、经济等多重效益，是一种符合低碳绿色经济模式的技术。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]本实施例一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步骤:
[0017](I)将原料煤矸石粉碎成0.1mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的85% ；
[0018](2)将微波热解炉升温至300°C，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于300°C下隔绝空气，同时并加热分解30分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。所述步骤(2)中在微波热解过程中被脱除煤矸石中汞的质量百分比为60%、硫质量百分比为55%和氮的质量百分比为40%。
[0019]本发明微波热解完毕后直接将热解后的煤矸石作为电厂锅炉原料投入使用。
[0020]实施例2
[0021]本实施例一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步骤:
[0022](I)将原料煤矸石粉碎成500mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的50% ；
[0023](2)将微波热解炉升温至600 °C，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于600°C下在氮气气体通入下，加热分解3分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。所述步骤(2)中在微波热解过程中被脱除煤矸石中汞的质量百分比为75%、硫和氮的质量百分比分别为55%和40 %。
[0024]本发明微波热解完毕后直接将热解后的煤矸石作为电厂锅炉原料投入使用。
[0025]实施例3
[0026]本实施例一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步骤:
[0027](I)将原料煤矸石粉碎成1mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的60% ；
[0028](2)将微波热解炉升温至300 °C，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于300°C下氩气气体通入下，加热分解10分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。所述步骤(2)中在微波热解过程中被脱除煤矸石中汞的质量百分比为72%、硫和氮的质量百分比分别为53%和42 %。
[0029]本发明微波热解完毕后直接将热解后的煤矸石作为电厂锅炉原料投入使用。
[0030]实施例4
[0031 ]本实施例一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步骤:
[0032](I)将原料煤矸石粉碎成30mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的70% ；
[0033](2)将微波热解炉升温至600 °C，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于600°C下在氦气气体通入下，加热分解20分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。所述步骤(2)中在微波热解过程中被脱除煤矸石中汞的质量百分比为95%、硫和氮的质量百分比分别为85%和65 %。
[0034]本发明微波热解完毕后直接将热解后的煤矸石作为电厂锅炉原料投入使用。
[0035]实施例5
[0036]本实施例一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步骤:
[0037](I)将原料煤矸石粉碎成10mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的55% ；
[0038](2)将微波热解炉升温至500°C，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于500°C下隔绝空气，同时并加热分解30分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。所述步骤(2)中在微波热解过程中被脱除煤矸石中汞的质量百分比为70%、硫和氮的质量百分比分别为40%和85 %。
[0039]本发明微波热解完毕后直接将热解后的煤矸石作为电厂锅炉原料投入使用。
[0040]实施例6
[0041]本实施例一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步骤:
[0042](I)将原料煤矸石粉碎成200mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的65% ；
[0043](2)将微波热解炉升温至450 °C，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于450°C下在氮气和氩气的混合气体(混合比例1:1)通入下，加热分解25分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。所述步骤(2)中在微波热解过程中被脱除煤矸石中汞的质量百分比为65%、硫和氮的质量百分比分别为53%和42%。
[0044]本发明微波热解完毕后直接将热解后的煤矸石作为电厂锅炉原料投入使用。
【主权项】
1.一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，其特征在于包括下列步骤: (1)将原料煤矸石粉碎成0.1?500mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的50%?85% ； (2)将微波热解炉升温至300?600°C，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于300?600°C下隔绝空气，同时并加热分解3?30分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。2.根据权利要求1所述的一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的隔绝空气还可以采用通入惰性气体代替。3.根据权利要求2所述的一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，其特征在于:所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的任意一种或者任意几种的混合气。4.根据权利要求1所述的一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，其特征在于:所述步骤(2)中在微波热解过程中被脱除煤矸石中汞的质量百分比为60?95%、硫和氮的质量百分比为40?85%。
【专利摘要】本发明属于煤矸石中汞、硫、氮的脱除技术领域，具体涉及一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法。本发明的技术方案是：一种利用微波热解脱除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步骤：(1)将原料煤矸石粉碎成0.1～500mm的颗粒物，置入微波热解炉中，且所述煤矸石置入微波热解炉中的体积量为微波热解炉体积的50％～85％；(2)将微波热解炉升温至300～600℃，且使煤矸石颗粒物在微波热解炉中于300～600℃下隔绝空气，同时并加热分解3～30分钟，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波热解过程中被脱除。本发明可降低煤矸石电厂汞、硫、氮污染物的排放量；方法简单，工艺条件易控，具有环保、经济等多重效益，是一种符合低碳绿色经济模式的技术。
【IPC分类】C10L9/08
【公开号】CN105623775
【申请号】CN201610033862
【发明人】郭少青, 曹艳芝, 高丽兵, 卫贤贤
【申请人】太原科技大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月19日