[發明專利]一種固態碳質材料的除灰方法

有效

• 申請號: 201811190698.2
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN111040819B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 趙利軍;李文華;陳愛國;靳凡;姜曉琳;劉匯東;肖永豐
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院
• 主分類號: C10L5/04
• 分類號: C10L5/04
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建

本發明涉及固態碳質材料除灰技術領域，尤其涉及一種固態碳質材料的除灰方法。反應條件較為溫和，且能夠更有效地除灰，從而能夠降低堿和水的用量，增大固態碳質材料的處理量，進而降低堿的回收難度和成本。一種固態碳質材料的除灰方法，包括：S1)將堿的亞熔鹽介質和待處理固態碳質材料混合，加熱，使得堿與所述待處理固態碳質材料中的灰分在所述堿的亞熔鹽介質中發生反應，對反應后的混合漿液進行固液分離，獲得第一固體產物和堿處理液，其中，在所述堿的亞熔鹽介質中，所述堿的質量分數大于等于50％；S2)采用酸液對所述第一固體產物進行酸洗處理，并再次進行固液分離，獲得第二固體產物和酸洗液。本發明實施例用于固態碳質材料除灰。

技術領域

本發明涉及固態碳質材料除灰技術領域，尤其涉及一種固態碳質材料的除灰方法。

背景技術

固態碳質材料是指富含碳的固體材料，包括固體燃料、活性炭、瀝青等化工材料等，固體燃料是指能夠產生熱能或動力的固態可燃物質，大都含有碳或碳氫化合物，天然的有木材、泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤、油頁巖等，經過加工獲得的有木炭、焦炭、煤磚、煤球等。固態碳質材料中通常含有灰分，在應用時，灰分含量的多少直接影響到固態碳質材料的性能。

其中，以煤炭為例，中國煤炭種類復雜，煤質總體較差，灰分偏高，經過多年開采，煤質不斷下降。商品煤灰分含量偏高，平均灰分在20％～24wt％，而發電用煤的平均灰分達到28wt％。在煤炭主要利用途徑中，電煤灰分降低1wt％，發熱量可提高200-360J/g，發電標準煤耗則下降2-5g。煉焦煤灰分降低1wt％，煉鐵焦炭耗量降低2.66wt％，煉鐵高爐利用系數可提高3.99％。合成氨生產如果使用洗選的無煙煤，可節煤20wt％。煤炭高附加值應用還包括煤代油和煤基炭材料，對煤炭的灰分都有嚴格限定。作為煤代油的“燃料水煤漿”，國家標準規定I級品灰分6wt％。對于煤基炭材料，推薦用煤標準灰分為：活性炭2wt％，炭塊和炭電極6wt％，電極糊8wt％。一般把灰分1-3wt％的煤炭，又稱為超純煤，制備的精細水煤漿代油燃燒，鍋爐無需改造，熱值高，并且環保達標。此外，超純煤還可用于內燃機和燃氣輪機，以及航空渦輪發動機等動力設備。

對于煤炭精制，尤其是生產高附加值的精制低灰煤炭，主要有化學法和物理法。化學法是通過化學藥劑和煤中組分進行化學反應的方法，物理法主要有油團聚法和絮團浮選法，均利用煤中有機質和無機礦物親油疏水性的差異，將原料煤細磨達到單體解離，借助烴類等中性油作橋連液和剪切力作用，將親油細粒有機質團聚，使親水礦物顆粒分散懸浮在水中，再通過篩分、離心或浮選等方式分離。物理法相對來說簡單易行，但適應性差，除灰效率較低，而化學法適應性強、除灰效率高。目前所采用的化學法主要有氫氟酸法、常規酸堿法、熔融堿瀝濾法和化學煤法。常規酸堿法是應用最廣泛的方法，基本原理在于使堿溶液在一定條件下和煤中礦物進行反應，之后再用酸洗取形成的無機化合物，經過濾洗滌與煤中有機質分離，雖然此方法適應性強，除灰效率較高，但是，通常需要在150-250℃的高溫高壓下進行操作，同時堿液與煤炭的質量比可高達3-10以上，在整個過程中，用水量大，反應條件較為苛刻，且堿用量大，煤炭處理量小，加大了后續堿的回收難度與成本。

發明內容

本發明實施例提供一種固態碳質材料的除灰方法。反應條件較為溫和，且能夠更有效地除灰，從而能夠降低堿和水的用量，增大固態碳質材料的處理量，進而降低堿的回收難度和成本。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明實施例提供一種固態碳質材料的除灰方法，包括：

S1)將堿的亞熔鹽介質和待處理固態碳質材料混合，加熱，使得堿與所述待處理固態碳質材料中的礦物鹽在所述堿的亞熔鹽介質中發生反應，對反應后的混合漿液進行固液分離，獲得第一固體產物和堿處理液，其中，在所述堿的亞熔鹽介質中，所述堿的質量分數大于等于50％；

S2)采用酸液對所述第一固體產物進行酸洗處理，并再次進行固液分離，得到第二固體產物和酸洗液。

可選的，所述堿與所述待處理固態碳質材料的質量比介于0.1-2:1之間。