一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤催化气化领域，尤其涉及一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其 活性残渣。
【背景技术】
[0002] 煤催化气化是将煤与碱金属催化剂在一定压力与气化温度下进行煤气化反应的 过程。其中，钾催化剂具有良好的催化活性，在煤催化气化反应中是最为常见的一种催化 剂，但是，由于钾催化剂价格昂贵，需要对煤催化气化灰渣中的钾催化剂进行回收利用，以 提高所述钾催化剂的利用率，降低生产成本。
[0003] 现有技术中，对所述煤催化气化灰渣中的钾催化剂的回收主要通过水洗工段回收 所述煤催化气化灰渣中的可溶性钾，通过消解工段回收所述煤催化气化灰渣中的不可溶性 钾即硅铝酸钾。
[0004] 在对所述煤催化气化灰渣中的钾催化剂进行回收之后，剩余大量灰渣，所述灰渣 的主要成分除了硅铝酸钙之外还包含Si0 2、A1203、Fe304、FeO、CaO、MgO等，部分用于城市垃 圾填埋，随着灰渣的不断积累，大多都被废弃堆放，造成资源浪费和粉尘污染，煤催化气化 灰渣得不到充分的回收利用，因此，将煤催化气化灰渣变废为利势在必行。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于，提供一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残 渣，能够在提高煤催化气化灰渣的总钾回收率的同时提高废弃灰渣的吸附性能，将所述废 弃灰渣变废为利。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -方面，本发明实施例提供一种煤催化气化灰渣的回收利用方法，包括：
[0008] 步骤1)向煤催化气化灰渣中加入水进行搅拌水洗，固液分离后得到固体滤渣与 第一滤液，所述第一滤液中含有可溶性钾；
[0009] 步骤2)向所述固体滤渣中加入消解原液与消解剂和活化剂进行消解活化反应， 固液分离后得到活性残渣与第二滤液。
[0010] 优选的，所述活化剂包含碱金属的氧化物和/或氢氧化物与氧化剂。
[0011] 进一步优选的，所述氧化剂与所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为 0. 1:1-0. 8:1〇
[0012] 可选的，所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物为氢氧化钠。
[0013] 进一步可选的，所述氧化剂包含次氯酸盐和/或高氯酸盐。
[0014] 可选的，所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比小于1时，所述 消解剂与所述活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为5:1-7:1。
[0015] 进一步可选的，所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比大于1 时，所述消解剂与所述活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为3:1-5:1。
[0016] 其中，所述在步骤2)中加入消解剂与活化剂包括：
[0017] 在所述固体滤渣中同时加入所述消解剂与所述活化剂进行消解活化反应；
[0018] 或者，在所述固体滤渣中加入所述消解剂进行消解反应，在消解反应完成后加入 所述活化剂对所述第一滤渣继续进行活化。
[0019] 优选的，所述消解活化反应中水与所述煤催化气化灰渣的液固比为1-6:1，所述 消解剂与所述煤催化气化灰渣的质量比为〇. 11:1-0. 3:1，所述消解活化的反应温度为 100-240°C，压力为0. 1-7. 3MPa，消解活化时间为I. 3-6h ;或者，消解时间为1-2h，活化时间 为 l_2h。
[0020] 进一步优选的，所述活性残渣的颗粒比表面积为1800-2200/m2/g。
[0021] 另一方面，本发明实施例提供通过上述所述的煤催化气化灰渣的回收利用方法获 得的活性残渣，所述活性残渣作为活性吸附剂、絮凝沉淀剂应用于废水、污水处理中。
[0022] 优选的，所述活性残渣颗粒的比表面积为1800-2200/m2/g，且所述活性残渣吸附 有 Si4+、A13+。
[0023] 进一步优选的，所述活性残渣应用于废水处理时，所述活性残渣的加入量为废水 处理量的〇. 5-20%。
[0024] 本发明实施例提供的一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣，所述煤 催化气化灰渣经过水洗获得可溶性钾与固体滤渣，所述固体滤渣经过消解活化获得活性残 渣与第二滤液，所述第二滤液为消解钾液，而所述固体滤渣在消解活化过程中通过活化剂 的活化，使得固体滤渣表面更加粗糙，孔径结构更加丰富，所获得的活性残渣比表面积增 大，吸附性能大大增强，从总体上来说，能够提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率，在提 高总钾回收率的同时将废弃灰渣变废为利。克服了现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分 的回收利用，大量灰渣被废弃堆放，造成环境污染与资源浪费的综合缺陷。
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的 附图。
[0026] 图1为本发明实施例提供一种煤催化气化灰渣的回收利用方法流程图；
[0027] 图2为本发明实施例提供的一种煤催化气化灰渣的回收利用的装置示意图。
【具体实施方式】
[0028] 现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每 一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对 本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部 分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。因此，基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 本发明实施例所涉及的材料均可以通过商业途径或通过申请人获取。
[0030] 一方面，参见图1为本发明实施例提供一种煤催化气化灰渣的回收利用方法，包 括：
[0031] 步骤1)向煤催化气化灰渣中加入水进行水洗，固液分离后得到固体滤渣与第一 滤液，所述第一滤液中含有可溶性钾；
[0032] 步骤2)向所述固体滤渣中加入消解原液与消解剂和活化剂进行消解活化反应， 固液分离后得到活性残渣与第二滤液。
[0033] 其中，所述消解剂为氢氧化钙，所述消解剂与所述固体滤渣发生消解反应回收所 述煤催化气化灰渣中的不可溶性钾的方程式如下所示。
[0034] 2KAlSi04+4Ca (OH) 2+2H20 - Ca3Al2SiO4 (OH) 8+2K0H+CaSi03 · H2O
[0035] 所述活性残渣为硅铝酸钙活性残渣，在消解反应过程中加入所述活化剂，能够对 所述硅铝酸钙进行活化，获得的活性残渣表面孔径结构丰富，具有良好的吸附性能。
[0036] 本发明实施例提供的一种煤催化气化灰渣的回收利用方法，所述煤催化气化灰渣 经过水洗获得可溶性钾与固体滤渣，所述固体滤渣经过消解活化获得活性残渣与第二滤 液，所述第二滤液为消解钾液，而所述固体滤渣在消解活化过程中通过活化剂的活化，使得 固体滤渣表面更加粗糙，孔径结构更加丰富，所获得的活性残渣比表面积增大，吸附性能大 大增强，从总体上来说，能够提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率，在提高总钾回收率的 同时将废弃灰渣变废为利。克服了现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用，大 量灰渣被废弃堆放，造成环境污染与资源浪费的综合缺陷。
[0037] 本发明实施例中，优选的水洗实现条件为，所述水洗过程中水与所述煤催化气化 灰渣的质量比为1-6: 1，水洗温度为20-90°C，水洗时间为10_60min，进一步优选的，所述水 洗过程中水与所述煤催化气化灰渣的质量比为2-4. 5:1，水洗温度为70-80°C，水洗时间为 25-40min，水洗次数为1-4次。在上述所述水洗条件中，对所述煤催化气化灰渣中的可溶性 钾进行水洗回收，能够最大程度上提高所述煤催化气化灰渣中的可溶性钾的回收率，进而 从总体上提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率。
[0038] 需要说明的是，优选的消解实现条件为，所述消解液与所述煤催化气化灰渣的液 固比为1-6:1，所述消解剂与所述煤催化气化灰渣的质量比为0. 11:1-0. 3:1，进一步优选 的，所述消解液与所述煤催化气化灰渣的液固比为2. 8-4. 2:1，所述消解剂与所述煤催化气 化灰渣的质量比为0. 15:1-0. 25:1。在上述所述消解条件下，对所述煤催化气化灰渣中的不 可溶性钾进行消解回收，能够最大程度上提高所述不可溶性钾的回收率，进而从总体上提 高所述煤催化气化灰渣中的总钾的回收利用率。
[0039] 消解活化反应需要在高温高压条件下进行，优选的消解活化反应条件为，所述消 解活化的反应温度为l〇〇-240°C，压力为0. 1-7. 3MPa，进一步优选的，所述消解活化的反应 温度为150-200°C，压力为l_2MPa。在上述所述的消解活化反应条件下，能够提高不可溶性 钾的溶出率，在上述所述温度和压力条件下能够优化所述固体滤渣的活化效果，提高所述 固体滤渣活化后的吸附性能，最大程度上提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率。
[0040] 其中，对所述消解原液不做限定，可以为新鲜水、工业废水等，只要不会对所述消 解活化反应产生不良影响即可。
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