[發明專利]一種選精煤制取超高純煤的化學提純方法

在審

• 申請號: 202111355234.4
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114317060A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 劉文昌;翟紅;彭志宏;戴小龍
• 申請（專利權）人: 華陽新材料科技集團有限公司
• 主分類號: C10L9/00
• 分類號: C10L9/00;C10L9/02
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 連慧敏;楊凱

本發明屬于潔凈煤碳制備技術領域，具體涉及一種選精煤制取超高純煤的化學提純方法，包括以下步驟：S1.濕法細磨：將精煤與循環堿液混合調漿，進行濕法超細磨，得到超細磨漿液；S2.熱堿溶出：將S1所得的超細磨漿液補入循環堿液，加熱溶出，得到溶出漿液；S3.快速分離：將S2所得的溶出漿液進行快速液固分離、洗滌，得到超高純煤碳和溶出堿液。本發明采用濕法超細磨?堿溶方案，使灰分中的鋁硅酸鹽礦物充分解離、活化，在熱堿條件下溶出進入溶液中，實現煤的深度提純，制取超高純煤，堿液經沉淀析出水合鋁硅酸鈉，再生后循環利用，從而為煤炭工業提取超高純碳，實現產品高值化升級提供新的技術思路，同時克服了現有方法的不足。

技術領域

本發明屬于潔凈煤碳制備技術領域，具體涉及一種選精煤制取超高純煤的化學提純方法。

背景技術

煤炭作為化工原材料的應用途徑正逐步向精細化、高端化利用轉變，精煤經深度脫灰后制備超高純煤，可以作為高附加值碳材料的原料。超高純煤是指灰分含量不超過1％的潔凈煤，是以洗精煤為原料，通過化學清洗、分離和過濾生產制得。超高純煤是一種高附加值/高能量密度的煤炭產品，可作為高熱值燃料替代柴油和天然氣用于內燃機、燃氣輪機、航空渦輪發動機等，為了減少泵、活塞、噴嘴及渦輪片的磨損和排渣困難，均要求使用超高純煤，如精細水煤漿要求煤灰分＜1％；內燃機燃料要求煤灰分＜0.5％甚至＜0.1％。另一方面，超高純煤也可用于制備優質的高性能碳素材料，如碳纖維復合材料、石墨質電極、新能源材料等領域等。因此，超高純煤的制備是煤炭精細加工和提高附加值的必然趨勢，開展超高純煤制備技術的研究，獲得一種新型高能燃料和高品質碳素材料，具有廣闊的應用前景和潛在的巨大經濟社會效益。

近年來，國內外在制備超潔凈煤方面開展了大量相關研究，形成了物理分離法和化學脫灰法兩大類技術。由于煤炭灰分的組成復雜，相互嵌布，采用物理方法提純煤炭，灰分降到3％后，再要降灰分很難，否則回收率降低且經濟上不合算。相較于浮選脫灰和水熱處理脫灰，化學脫灰是一種更為深度的脫灰方法，可脫除絕大部分包裹狀、細分散及浸染狀礦物?；瘜W脫灰法主要有酸法、酸堿聯合法、熔融堿瀝濾法等，國外開發的超潔凈煤制備技術有澳大利亞Auscoal工藝、美國Gravimelt工藝等。

朱川等人(文獻：潔凈煤技術，2018.24(6)：27-31)采用HCl和HF混合溶液進行化學脫灰，可顯著降低太西無煙煤、南露天礦煤和神東煤的灰分，特別是太西無煙煤由原煤灰分2.60％降低至1.0％～0.48％。

專利CN102041128A公開了一種煤的化學脫灰方法，采用氫氟酸與其它無機酸組成的混酸處理煤粉，可將灰分5％的煤脫灰至灰分0.9％，但脫灰后需要對煤進行脫氟處理以及廢氣和廢混酸液的處理。

專利CN110003965B公開了一種球磨預處理-化學法聯合制備超細潔凈煤的方法，包括以下步驟：(1)將無煙煤破碎后于保護性氣氛中焙燒，加入分散劑，球磨得超細煤粉；(2)將超細煤粉與表面活性劑混合后，加入到酸和氟化鹽的混合溶液中，加熱浸出除雜后，煤粉灰分0.5％。

酸堿聯合化學除灰的基本原理是，先在一定條件下使苛性鈉溶液與煤中的硅酸鹽、硅鋁酸鹽、石英等礦物反應,生成可溶性的硅酸鈉或酸溶性的硅鋁酸鈉，而黃鐵礦則生成酸溶性的氫氧化鐵和多硫化鈉。然后在接下來的酸溶過程中，煤中的碳酸鹽類、金屬氧化物等礦物以及堿溶過程中形成的酸溶性化合物與酸反應后進入液相,經過濾、洗滌得到超潔凈煤。用于超潔凈煤制備的酸堿聯合化學脫灰法，已經在該領域取得了一定的進展，脫灰效果也是其他分選方法不能做到的。影響酸堿脫灰效果的主要因素有反應時間、液固比、溶液濃度、溫度、煤的粒度等。

專利CN105368529A公開了一種半焦的化學脫灰方法，將半焦顆粒與氫氧化鈉按1：(1～3)比例混合，在300～450℃高溫下反應，然后冷卻，用5～15％鹽酸浸出，可將灰分降低至0.98％以下。