任振玚，井云環(huán)，樊盼盼，高艷春，王建成，董連平，鮑衛(wèi)仁，樊民強(qiáng)，常麗萍

(1.太原理工大學(xué) 省部共建煤基能源清潔高效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024; 2.太原理工大學(xué) 煤科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024; 3.國(guó)家能源集團(tuán) 寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750011; 4.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024)

煤氣化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的源頭，是實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用的核心技術(shù)。煤氣化過程會(huì)產(chǎn)生大量固體廢棄物——?dú)饣?019年排放量超過3 000萬(wàn)t[1]。因此，大規(guī)模氣化渣的無(wú)害化處置與資源化利用愈加成為制約煤化工基地可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

氣化粗渣的成分與鍋爐灰渣相似，可作為建材、道路橋梁等摻混原料[2-3]，但部分爐型或氣化工藝產(chǎn)生的氣化粗渣燒失量偏高，很大程度上限制了其用作建筑材料添加劑[4]。氣化細(xì)渣由于粒度細(xì)、含碳量高、燒失量大、含水量較高等原因，目前未有較理想的處理方式，主要以填埋處理為主[5]，由此造成了大量土地資源被占用、空氣揚(yáng)塵、釋放有害氣體等問題。同時(shí)，廢渣中大量的無(wú)機(jī)物、重金屬離子的浸出滲濾液對(duì)土壤、地表水和地下水也造成嚴(yán)重污染，嚴(yán)重影響了生態(tài)及環(huán)境質(zhì)量，尋求合理處置氣化灰渣的方法迫在眉睫。

氣化細(xì)渣由于有一定的殘?zhí)亢浚捎糜谘h(huán)流化床摻燒[6]，實(shí)現(xiàn)了煤炭資源的能量梯級(jí)利用，降低了鍋爐燃料成本，但由于灰分和水分的存在，鍋爐摻燒比例低，難以達(dá)到理想效率，經(jīng)脫水提質(zhì)后的氣化渣熱值也僅能達(dá)到我國(guó)標(biāo)煤熱值的52%左右。因氣化渣具有一定的吸附性能，還可用于水體、土壤修復(fù)，吸附水體和土壤中的重金屬等污染物[7-8]，作為吸附劑原料時(shí)，氣化渣中灰分的存在同樣會(huì)影響其整體孔徑結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品吸附性能。高值化利用方面，氣化渣因其強(qiáng)度高可作為鎳基催化劑載體[9]。氣化渣資源化、高值化利用的前提為需實(shí)現(xiàn)氣化渣中殘?zhí)颗c灰物質(zhì)的分離。

筆者利用水介旋流器對(duì)國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司(下文簡(jiǎn)稱寧煤公司)GSP氣化爐氣化細(xì)渣進(jìn)行重力分選，并對(duì)其分質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行表征與分析。在此基礎(chǔ)上，以分離得到的溢流篩上富碳產(chǎn)品制備氣化渣基活性焦，并對(duì)其脫硫脫硝性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。試驗(yàn)驗(yàn)證了氣化渣重力分選以及其富碳產(chǎn)品作為活性焦原料的資源化利用的可行性，在緩解氣化渣處置壓力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了其資源化利用。

1 試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)方法

1.1 樣品性質(zhì)

1.1.1粒度組成

試驗(yàn)所用樣品為寧煤公司GSP氣化爐氣化細(xì)渣，對(duì)原樣進(jìn)行篩分化驗(yàn)，其粒度組成見表1，合計(jì)灰分為65.45%。

表1 GSP氣化爐氣化細(xì)渣粒度組成Table 1 Particle size composition of gasification fine slag from the GSP gasifier

由氣化細(xì)渣粒度組成可知，寧煤公司GSP氣化爐氣化細(xì)渣<0.074 mm產(chǎn)率65.50%，灰分68.84%，是樣品的主導(dǎo)粒級(jí)。>0.5 mm粒級(jí)產(chǎn)率為1.83%，>0.074 mm粒級(jí)累計(jì)產(chǎn)率34.50%，累計(jì)灰分59.00%，該粒度級(jí)產(chǎn)率較大，灰分較低，說(shuō)明該粒度級(jí)有較多的殘?zhí)看嬖?，有分選及利用的必要。

1.1.2密度組成

配置1.60,1.80,2.00,2.20,2.40 g/cm3不同密度級(jí)重液，對(duì)GSP氣化爐細(xì)渣進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，得到了不同密度級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)率及各密度級(jí)產(chǎn)品灰分。數(shù)據(jù)結(jié)果見表2，合計(jì)灰分為64.74%。

表2浮沉結(jié)果表明，氣化細(xì)渣<2.20 g/cm3累計(jì)產(chǎn)率31.23%，累計(jì)灰分29.50%，說(shuō)明原樣中包含部分輕質(zhì)未燃炭。<2.40 g/cm3累計(jì)產(chǎn)率70.45%，累計(jì)灰分51.40%。>2.40 g/cm3產(chǎn)率29.55%，灰分達(dá)到96.56%。輕質(zhì)未燃炭與富灰物質(zhì)密度組成有明顯差異，因此選用水介旋流器可實(shí)現(xiàn)氣化渣炭與灰的按密度分離。

1.1.3樣品工業(yè)分析及元素分析

GSP氣化爐氣化細(xì)渣工業(yè)分析、元素分析數(shù)據(jù)見表3?？諝飧稍锘譃?.92%，灰分為67.82%，氣化后仍有少量殘余揮發(fā)分，細(xì)渣碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為30.66%。

表2 GSP氣化爐氣化細(xì)渣密度組成Table 2 Density composition of gasification slag from the GSP gasifier

表3 GSP氣化爐氣化細(xì)渣原樣工業(yè)分析、元素分析Table 3 Proximate and ultimate analysis of gasification fine slag from the GSP gasifier %

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1分離系統(tǒng)及方法

試驗(yàn)采用的水介質(zhì)旋流重力分選試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示。水介重力分選系統(tǒng)主要包括水介旋流器、壓力表、流量計(jì)、渣漿泵、攪拌桶等。將一定質(zhì)量氣化細(xì)渣和水加入攪拌桶中配置成質(zhì)量濃度為100 g/L的礦漿。開啟攪拌桶使?jié){料混合均勻，調(diào)節(jié)渣漿泵變頻器使?jié){料在0.12 MPa壓力作用下泵入水介旋流器。調(diào)整旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)，壓力穩(wěn)定后同時(shí)接取旋流器溢流和底流。旋流器溢流經(jīng)0.1 mm分級(jí)篩篩分，篩上物碳含量最高，形成富碳產(chǎn)品，篩下細(xì)粒級(jí)灰分相對(duì)較高，為高灰產(chǎn)品，旋流器底流灰分最高，為富灰產(chǎn)品。旋流器富碳產(chǎn)品、高灰產(chǎn)品、富灰產(chǎn)品分別經(jīng)過濾、烘干、稱重后化驗(yàn)灰分，得到各產(chǎn)品產(chǎn)率和灰分。富碳產(chǎn)品磨礦后作為活性焦制備原料進(jìn)行后續(xù)利用。

圖1 水介重力分選系統(tǒng)流程Fig.1 Flow chart of water medium gravity separation system

1.2.2活性焦制備

以氣化渣重選后的富碳產(chǎn)品為原料，經(jīng)磨礦后<200目通過率大于90%。采用配煤法添加黏結(jié)劑調(diào)節(jié)其黏結(jié)性能，以富碳產(chǎn)品、焦煤、瀝青、長(zhǎng)焰煤按照50∶29∶13∶8質(zhì)量比添加一定質(zhì)量水與煤焦油混捏，造粒成型干燥后，稱取一定質(zhì)量成型料置于旋轉(zhuǎn)爐中，在N2環(huán)境下，以5 ℃/min的升溫速率升溫至700 ℃，在N2環(huán)境下熱解30 min，得到炭化料。取部分炭化料稱量后繼續(xù)置于旋轉(zhuǎn)爐中，以N2作為保護(hù)氣，以8 ℃/min的升溫速率程序升溫至900 ℃。將液態(tài)水以1.0 mL/(g·h)通入預(yù)先升溫至300 ℃的預(yù)熱爐，氣化后搭載N2進(jìn)入旋轉(zhuǎn)爐，與炭化料進(jìn)行反應(yīng)，活化時(shí)間為2 h。冷卻后取出稱量，形成活化料，得到脫硫脫硝活性焦。后續(xù)對(duì)其脫硫脫硝性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體流程如圖2所示。

圖2 活性焦制備流程Fig.2 Activated coke preparation flow chart

1.2.3脫硫性能評(píng)價(jià)方法

活性焦的脫硫性能評(píng)價(jià)按照國(guó)標(biāo)GB/T 30202.4—2013進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)用N2，SO2，O2和水蒸氣形成混合氣與活性焦在120 ℃下反應(yīng)，使活性焦吸附 SO2。吸附5 h后程序升溫至400 ℃，使活性焦在5 L/min的N2氣氛中進(jìn)行解析再生，并用3%的H2O2溶液對(duì)解析出的SO2氣體進(jìn)行吸收，最后通過0.1 mol/L NaOH溶液對(duì)吸收液進(jìn)行滴定。活性焦脫硫值以Sc表示(mg/g)，計(jì)算公式為

(1)

式中，c為NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L;V為滴定吸收液消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL;V0為空白實(shí)驗(yàn)消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL;m為試料質(zhì)量，g。

1.2.4脫硝性能評(píng)價(jià)方法

結(jié)合國(guó)標(biāo)GB/T 30202.5—2013規(guī)定的活性焦的脫硝性能評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)方法和具體要求，本實(shí)驗(yàn)脫硝評(píng)價(jià)按照國(guó)標(biāo)中的相同空速進(jìn)行縮小，活性焦用量縮小至1.0 L?；旌蠚庥昧恳蚕鄳?yīng)縮小，但保持各組分體積分?jǐn)?shù)要求不變。

脫硝過程中混合氣氛組成包括NO，NH3，O2，H2O(g)，采用N2進(jìn)行平衡。N2，NH3和O2經(jīng)調(diào)控流量后與液態(tài)水共同進(jìn)入預(yù)熱至300 ℃的預(yù)熱器。之后N2搭載O2和水蒸氣的混合氣與NO和NH3共同進(jìn)入反應(yīng)器，在120 ℃下與活性焦發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)過程中每隔1 h用煙氣分析儀對(duì)尾氣中的NO體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行檢測(cè)記錄，直至NO體積分?jǐn)?shù)維持穩(wěn)定?；钚越沟拿撓跣Ч妹撓趼蔢(NO)計(jì)算，結(jié)果以百分?jǐn)?shù)表示，計(jì)算公式為

(2)

式中，φ為原料氣(干)中氮氧化合物體積分?jǐn)?shù);φ1為試驗(yàn)終止前尾氣中氮氧化合物(干)體積分?jǐn)?shù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 水介重選分離效果與分析

前期對(duì)旋流器結(jié)構(gòu)條件及操作條件進(jìn)行逐項(xiàng)條件試驗(yàn)研究。本實(shí)驗(yàn)采用前期單項(xiàng)條件試驗(yàn)下的優(yōu)選組合條件，旋流器底流口直徑25 mm，溢流管直徑48 mm，溢流管插入深度50 mm，錐體采用復(fù)錐結(jié)構(gòu)。ε為碳在各個(gè)產(chǎn)品中的分布率，計(jì)算公式為

(3)

式中，γj為產(chǎn)品產(chǎn)率，%;Aj為產(chǎn)品灰分，%;Ay為合計(jì)灰分，%。

旋流器分選效果見表4，產(chǎn)品的合計(jì)灰分為63.87%。最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)組合下，經(jīng)水介旋流器一次分選，可得到富碳產(chǎn)品產(chǎn)率8.37%，灰分12.69%;高灰產(chǎn)品產(chǎn)率67.27%，灰分58.72%;底流為富灰產(chǎn)品，合計(jì)產(chǎn)率24.36%，合計(jì)灰分95.68%。碳的分布率上，富碳產(chǎn)品占比20.23%，高灰產(chǎn)品76.86%，碳在富灰產(chǎn)品中損失很低，為2.91%。說(shuō)明經(jīng)過水介重選可使碳在富碳產(chǎn)品和高灰產(chǎn)品中得到富集。

表4 水介重力分選試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results of water medium gravity separation

2.2 重選產(chǎn)品分析與測(cè)試

2.2.1SEM-EDS分析

圖3為掃描電鏡下GSP氣化爐氣化細(xì)渣原樣及各產(chǎn)品的形貌，元素分析和X射線能譜圖。原樣及各產(chǎn)品元素組成相似，均主要由C，O，Si，Al組成。由圖3(a)可知，原樣中存在表面光滑密實(shí)的片狀和球體顆粒，其余大部分呈帶蜂窩孔的絮團(tuán)狀[18]。經(jīng)水介重力分選提質(zhì)后，圖3(b)中富碳產(chǎn)品有更多的孔結(jié)構(gòu)，光滑球體極少，其余為不規(guī)則塊狀、片狀表面粗糙具有多孔結(jié)構(gòu)的炭顆粒，碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高，可作為制作活性焦的原材料;高灰產(chǎn)品中，小顆粒光滑球體等礦物的分布相對(duì)原樣更加密集且與炭顆粒相互黏連包裹，此產(chǎn)品進(jìn)一步的炭-灰分離較為困難，需先實(shí)現(xiàn)顆粒間的剝離;圖3(d)中富灰產(chǎn)品碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為3.64%，只有極少量絮狀多孔的炭顆粒，球體等礦物顆粒分布較為分散，除光滑球體礦物外，另有大部分礦物呈無(wú)規(guī)則塊狀，表面密實(shí)，無(wú)微孔結(jié)構(gòu)，硅、鋁、氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34.18%，14.7%和47.48%，硅、鋁氧化物占主導(dǎo)。

圖3 GSP氣化爐氣化渣原樣及產(chǎn)品SEM-EDS結(jié)果Fig.3 SEM-EDS results of original sample and sorting products of the gasification slag from the GSP gasifier

2.2.2工業(yè)分析及元素分析結(jié)果

對(duì)分選后的富碳產(chǎn)品和富灰產(chǎn)品的工業(yè)分析和元素分析見表5。

表5 GSP氣化爐氣化細(xì)渣原樣及產(chǎn)品工業(yè)分析、元素分析Table 5 Proximate and ultimate analysis of gasification fine slag and its products %

與原樣相比，經(jīng)過旋流器水介重選，富碳產(chǎn)品的碳含量達(dá)到81.04%，同時(shí)Vdaf揮發(fā)分也達(dá)到7.45%，這是由于經(jīng)過分選提質(zhì)后，可斷裂的鍵結(jié)構(gòu)隨有機(jī)物富集[19]，富碳產(chǎn)品含碳量提高。富灰產(chǎn)品燒失量3.18%，可作為水泥、混凝土等建材的理想原料。

2.2.3BET孔結(jié)構(gòu)分析

采用美國(guó)麥克默瑞提克公司ASAP 2460型多功能吸附儀測(cè)定活性焦的孔結(jié)構(gòu)信息。采用 BET模型計(jì)算活性焦的總表面積及孔體積;采用 t-plot模型計(jì)算活性焦的中微孔比表面積及孔體積。

表6為GSP氣化爐氣化渣原樣和重選后產(chǎn)品比表面積以及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)。由表6可知，原樣中微孔比表面積為88.50 m2/g，占總比表面積的42.25%;微孔孔體積為0.036 9 cm3/g，占總孔體積的15.70%。經(jīng)重選后的富碳產(chǎn)品的比表面積為287.82 m2/g，其中微孔比表面積達(dá)到155.89 m2/g，占比為54.16%;平均孔徑為3.48 nm。高灰產(chǎn)品同樣因?yàn)樘嫉母患?，比表面積為267.19 m2/g，微孔比表面積為101.02 m2/g，平均孔徑為4.63 nm。富灰產(chǎn)品碳含量極低，比表面積要遠(yuǎn)低于原樣和其他產(chǎn)品。經(jīng)重選后，富碳產(chǎn)品孔隙最為發(fā)達(dá)，有較為豐富的微孔，比表面積和孔體積均大于其他產(chǎn)品，是制備活性焦的良好原料。

表6 GSP氣化爐氣化細(xì)渣重選后氮吸附測(cè)試結(jié)果Table 6 Test results of nitrogen adsorption after gravity separation of gasification fine slag from GSP gasifier

2.2.4XRD分析

圖4為氣化細(xì)渣原樣及各分選產(chǎn)品的XRD分析圖譜，樣品譜圖由晶體峰和晶體峰外的無(wú)定形駝峰組成。無(wú)定形峰的形成主要包括3部分:① 氣化渣有機(jī)質(zhì);② 由于原煤中的高嶺石在高溫條件下結(jié)構(gòu)遭到破壞[20]，其結(jié)構(gòu)處于無(wú)定形狀態(tài);③ 其余無(wú)定形物質(zhì)。晶體峰經(jīng)分析，主要有石英、方解石，還有少量的剛玉。

圖4 分選產(chǎn)品X射線衍射圖譜Fig.4 X-ray diffraction pattern of sorting products

富灰產(chǎn)品中石英、方解石含量與原樣基本相等，有機(jī)物含量極少，說(shuō)明其無(wú)定形峰的產(chǎn)生主要是高嶺石，即富灰中的高嶺石較原樣增大明顯;高灰與原樣相比，礦物種類相同，其含量相差不大;富碳與原樣相比，石英含量基本相同，方解石含量增大，高嶺石含量降低。分析可得，原樣中的石英基本平均進(jìn)入3個(gè)產(chǎn)品，方解石進(jìn)入富碳的比例較大，高嶺石進(jìn)入富灰的比例較大。

此外，對(duì)比分選后的富碳產(chǎn)品與原樣及其他產(chǎn)品相比，富碳產(chǎn)品20°～30°鼓包基本高于其他部分，可驗(yàn)證富碳產(chǎn)品碳含量高于其余產(chǎn)品。

2.2.5重力分選的可行性分析

取原樣>0.074 mm粒度級(jí)樣品，以密度為2.4 g/cm3重液浮沉分離得到浮物和沉物，分別對(duì)其進(jìn)行真密度和BET孔徑測(cè)量，根據(jù)所測(cè)真密度與孔體積，按照式(4)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的視密度。

(4)

式中，ρv，ρw，ρa(bǔ)分別為氣化渣視密度、水密度、氣化渣真密度，g/cm3;mw，ma為水和氣化渣的質(zhì)量，g;Vh，Va分別為氣化渣孔體積和氣化渣體積，cm3。

由式(5)計(jì)算所得礦物分選可選性評(píng)定系數(shù)對(duì)其進(jìn)行可選性評(píng)定，結(jié)果見表7。

(5)

式中，E為礦物可選性評(píng)定系數(shù)，%;δ2，δ1為重礦物密度、輕礦物，g/cm3;ρ為分選介質(zhì)密度，g/cm3。

表7 GSP氣化爐氣化細(xì)渣可選性分析Table 7 Separability analysis of gasification fine slag from GSP gasifier

表7結(jié)果顯示，浮物和沉物真密度相差相對(duì)較小，按密度分選時(shí)有一定的分選可行性。原樣、浮物、沉物的視密度由于孔隙的存在均小于真密度，浮物和沉物的視密度差增大，說(shuō)明了水介分選的可行性?；谝暶芏扔?jì)算所得的可選性系數(shù)E2均大于基于真密度計(jì)算所得的可選性系數(shù)E1，GSP氣化爐氣化細(xì)渣的可選性由難選變?yōu)橐走x，表明氣化渣本身發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)提高了其在水介質(zhì)中的可選性。

2.3 氣化渣基活性焦試驗(yàn)研究

按照實(shí)驗(yàn)方法所述，固定分離富碳產(chǎn)品摻比(50%)，利用分選試驗(yàn)得到的富碳產(chǎn)品制備脫硫脫硝活性焦，對(duì)得到的氣化渣基活性焦產(chǎn)品按前述評(píng)價(jià)方法進(jìn)行耐磨強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度、脫硫值、脫硝率等指標(biāo)的測(cè)定。

2.3.1氣化渣基活性焦脫硫性能評(píng)價(jià)

根據(jù)1.2.3節(jié)中脫硫評(píng)價(jià)方法，得到如圖5所示的脫硫效果圖。由圖5可知，當(dāng)模擬煙氣中SO2的初始體積分?jǐn)?shù)為0.12%時(shí)，經(jīng)活性焦吸附1 h，SO2的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到50%左右。隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附SO2性能緩慢降低。吸附5 h后，SO2的轉(zhuǎn)化率降低至43%左右。

圖5 氣化渣基活性焦脫除SO2效果Fig.5 Effect of SO2 removal by activated coke based on gasification slag

吸附完成后，采用前述評(píng)價(jià)方法，得到該活性焦的脫硫值為28.5 mg/g，明顯優(yōu)于國(guó)標(biāo)對(duì)于脫硫值不低于20 mg/g的要求，表明氣化渣基活性焦脫硫性能較好。

2.3.2氣化渣基活性焦脫硝性能評(píng)價(jià)

根據(jù)1.2.4節(jié)中脫硝率的方法進(jìn)行測(cè)定，得到如圖6所示的脫硝效果圖。當(dāng)模擬煙氣NO的初始體積分?jǐn)?shù)為0.02%，經(jīng)活性焦吸附1 h，煙氣中NO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，表明此時(shí)脫硝效果良好。隨吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，脫硝率降低，當(dāng)吸附時(shí)間延長(zhǎng)至15 h時(shí)，脫硝率逐漸趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后脫硝率維持在27%左右。國(guó)標(biāo)對(duì)脫硝率未作具體規(guī)定，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)。與市面同類產(chǎn)品的脫硝率30%相比，可能是由于GSP爐氣化渣屬于惰性物質(zhì)，表面相關(guān)脫硝基團(tuán)較少，導(dǎo)致脫硝性能較差。

2.3.3氣化渣基活性焦指標(biāo)

氣化渣基活性焦各指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見表8。氣化渣原料在富碳產(chǎn)品摻入比達(dá)到50%時(shí)，活化料比表面積達(dá)到348.58 m2/g，實(shí)驗(yàn)室所制備的活性焦耐磨強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到國(guó)標(biāo)GB/T 30201—2013中A型優(yōu)良品標(biāo)準(zhǔn)要求，且耐壓強(qiáng)度超過國(guó)標(biāo)400 N的要求，脫硫值遠(yuǎn)超國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)20 mg/g的要求。

圖6 氣化渣基活性焦脫除NO效果Fig.6 Effect of NO removal by activated coke based on gasification slag

表8 氣化渣基活性焦指標(biāo)測(cè)試結(jié)果Table 8 Gasification slag-based activated coke index test results

3 結(jié) 論

(1)寧煤公司GSP氣化爐氣化細(xì)渣經(jīng)水介重力分選可得到良好的分選效果。在最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)下，一次分離可得到產(chǎn)率8.37%、碳回收率87.31%的富碳產(chǎn)品，產(chǎn)率67.27%、灰分58.72%的高灰產(chǎn)品以及產(chǎn)率為24.36%，灰分<5%的富灰產(chǎn)品。碳回收率方面，富碳產(chǎn)品和高灰產(chǎn)品合計(jì)回收率46.37%，富灰產(chǎn)品中碳的損失最低，為2.91%。表明經(jīng)過水介重選可使炭和灰得到有效分離與富集。

(2)采用BET、XRD等對(duì)GSP氣化渣原樣及分選產(chǎn)品進(jìn)行表征。富碳產(chǎn)品相對(duì)原樣具有更加豐富的孔徑結(jié)構(gòu)，總比表面積為287.82 m2/g，其中微孔比表面積達(dá)到了155.89 m2/g，具有作為活性焦的優(yōu)良基礎(chǔ)性能。

(3)以分離的富碳產(chǎn)品為原料，在摻入比達(dá)到50%時(shí)制備的氣化渣基活性焦耐磨強(qiáng)度達(dá)到97%，耐壓強(qiáng)度超過400 N(實(shí)測(cè)值)，脫硫值32.63 mg/g，各項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30201—2013中A型優(yōu)良品性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了殘?zhí)扛邠奖葍?yōu)質(zhì)活性焦的利用。

(4)研究提出一種針對(duì)氣化渣的水介重選方法和針對(duì)分離炭的高值化利用方法。具有生產(chǎn)成本低，利用價(jià)值高的優(yōu)點(diǎn)，為煤氣化渣的資源化、減量化、高值化利用提供了一種新思路。