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煤矸石精细化无害化综合利用新工艺/科研成果

     时间:2017-10-12 09:04:58

科研成果煤矸石综合利用工艺适用于对不同性质煤矸石综合利用,煤矸石综合利用途径广,产品方向为煤矸石生产冰晶石、高分散白炭黑、煤矸石生产氧化铁红以及煤矸石回收煤炭。

图片3.png 

1、工艺原理

在特定工艺条件下,以无机酸为分解剂直接对煤矸石进行分解,使其中的铝、铁元素溶出并进入液相,二氧化硅、碳和硫不与酸反应被留存于残渣中。分解完成后,经分离收得含有铝、铁离子的酸浸出液和主要成分为二氧化硅、碳和硫的分解残渣。将溶液中的铝、铁进行分离,用于生产六氟铝酸钠(冰晶石)和氧化铁系工业颜料(铁红、铁黄、铁黑、铁棕等)。

将分解残渣与碱反应制得水玻璃和碱解残渣。碱解残渣的主要成份是不与酸碱反应的碳和硫,经洗涤后用作锅炉燃料。煤矸石生产白炭黑采用酸法工艺对水玻璃进行处理,控制工艺条件制得高分散性轮胎专用白炭黑。煤矸石综合利用技术工艺过程对废气、废水进行控制、收集、回用,没有排放。所产生的分解残渣主要成分为碳和硫,热值达4500大卡以上,可直接用作锅炉燃料。生产过程对环境基本无影响及煤矸石综合利用效益高。

本工艺无需对煤矸石做热活化处理。

2主要经济技术指标

1分解率:

SiO2≥85%Al2O3≥92%Fe2O3≥90%

2收率(以分解率为基数):

SiO2≥95%Al2O3≥95%Fe2O3≥96%

3主要物资能源消耗(按每处理1000kg煤矸石计):

以贵州黔桂焦化煤矸石为例,其化学组成为SiO235.22%Al2O320.54%Fe2O311.89%MgO3.48%

名称

消耗/kg

备注

名称

消耗/kg

备注

硫酸

483


氟化物

1440


氢氧化钠

593


生石灰

972


外购氨水

473


800


回收氨水

4244


6m³


铁皮

166.4


800kwh


 3产品及产量:

序号

名称

产量/kg

单价/

金额/

备注

1

冰晶石

760

6.8

5168


2

氧化铁红

243

6.3

1530.9


3

高分散白炭黑

310

5.3

1643


4

回收普通白炭黑

245

3

735


5

回收氨水

4244

0.5

848.8


合计



9925.7


图片4.png 

4三废控制与处理

1废气:

      酸性蒸汽:

产生位置:煤矸石酸浸工序、碱解残渣酸浸工序、铁沉淀物酸解与还原工序。

控制措施:与反应器配套安装冷凝回流装置,使酸性蒸汽冷凝、吸收转化为酸性液体返回反应器并参加反应,无排放。

      产品干燥过程产生的尾气

产生位置:各种产品干燥工序。

控制措施:采用旋风除尘、脉冲布袋除尘和水膜除尘相结合的方式,控制尾气中粉尘含量不大于30mg/m³,达标排放。

      含氨气体

产生位置:铁沉淀工序、氧化铁红制备工序、铝沉淀工序、冰晶石制备工序、氟化铵制备工序。

控制措施:采用封闭式反应装置并配套安装尾气吸收系统,在封闭条件下对所产生的含氨气体进行吸收,收氨水返回系统循环使用,无氨气弥散。

2废水

      分解过程所产生的洗涤液:

产生位置:酸解残渣洗涤、碱解残渣洗涤。

控制措施:返回分解系统循环使用。

      含硫酸钠废水

产生位置:高分散白炭黑分离工序。

控制措施:主要成份为硫酸钠,经物相转化后经苛后制得碳酸钙和液体氢氧化钠。碳酸钙循环用作转化剂,氢氧化钠经调整浓度后返回碱解工序循环使用。

      铵氮废水

产生位置:铁沉淀物分离工序、氧化铁红分离工序、铝沉淀物分离工序。

控制措施:送工艺废水综合利用系统,经分解回收氨水循环使用。铵分解后所产生的残液铵氮含量<10mg/m³,达标排放或循环使用。

      含氟废水

产生位置:冰晶石分离工序。

控制措施:以氢氧化钙处理后达标排放,同时收得副产品氟化钙,氟化钙循环用作反应活化剂。

3废渣

       分解残渣

产生位置:碱解残渣酸浸工序。

控制措施:分解残渣主要成份为未燃尽的碳和硫,热值在4500大卡以上,洗涤后用做锅炉燃料。

      还原残渣

产生位置:铁沉淀物酸解与还原工序。

控制措施:主要成份为铁,返回酸解及还原工序循环使用。

      铝碱溶残渣

产生位置:铝沉淀物碱溶分离工序;

控制措施:主要成份为铁和少量的氢氧化铝,返回煤矸石酸解工序循环分解。

5技术状态

     本工艺由河南睿博环境工程技术有限公司研发,历经5年实验室研究、6次中试研究和43000t/a级小型工业化生产验证,已成为成熟可靠的工业化生产技术。

6本工艺优势

1、成熟、可靠,具有较高的工业实用价值。

2、处理过程无需对煤矸石做热活化处理,设备投资省,处理成本低。

3、实现了对煤矸石的全元素、无害化综合利用,对环境无污染。

4、产品符合市场需要,附加值高,运行成本低,经济效益十分可观。

作者单位:南阳东方应用化工研究所 河南南阳

       邮编:473000   电话:13213779951


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