一種利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，屬于二次資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占據(jù)主導(dǎo)地位，但煤炭利用技術(shù)普遍落后導(dǎo)致的環(huán)境污染非常嚴(yán)重，煤氣化技術(shù)作為煤炭潔凈、高效和綜合利用的基礎(chǔ)
技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，其中煤催化氣化技術(shù)是國內(nèi)外學(xué)者研宄的熱點(diǎn)。煤的催化氣化早期主要針對(duì)單一金屬，無機(jī)鹽或某礦物質(zhì)對(duì)煤氣化速率的影響及作用進(jìn)行研宄；中期主要針對(duì)堿金屬鹽類對(duì)煤氣化的催化作用和催化機(jī)理進(jìn)行研宄；目前對(duì)復(fù)合催化劑、可棄催化劑、熔融鹽催化劑的研宄比較廣泛。為盡快實(shí)現(xiàn)煤催化氣化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，一方面需要進(jìn)一步研發(fā)高效、低成本、低污染、無腐蝕的新型催化劑；另一方面需深入研宄催化劑的催化機(jī)理及其氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，為煤催化氣化工業(yè)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
[0003]銅渣是銅火法冶煉過程中爐料和燃料中各氧化物互相熔融而成的共熔體，其中渣含鐵在35%左右，具備較高回收價(jià)值。李磊、胡建杭等利用熔融還原法對(duì)渣中鐵資源進(jìn)行了有效回收，熔融尾渣出爐溫度高達(dá)1400°C左右，余熱利用價(jià)值較高，且余渣中含有大量CaO組分，因此銅渣熔融還原鐵尾渣可作為煤氣化的低成本催化原料，亦可以提供大量熱量維系氣化反應(yīng)，有較好利用前景。
[0004]本發(fā)明采用非恒定高溫尾渣降溫過程催化煤氣化和熱解，可提高氣化反應(yīng)速率，高溫余熱可提供煤氣化過程的所需能源，達(dá)到能源循環(huán)再利用，冷卻后廢渣可作為硅酸鹽水泥原料，達(dá)到資源綜合回收利用目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法。該方法充分利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣高溫余熱，并基于渣中Ca0.Si02、2Ca0.Al2O3.S12中CaO組分對(duì)煤氣化熱解的催化性能，對(duì)煤進(jìn)行熱解氣化，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其具體步驟如下:向余溫為1400~1450°C的銅渣熔融還原煉鐵尾渣加入煉鐵尾渣和煤質(zhì)量比1:1.8~1:8的煤粉，通入反應(yīng)載流氣體進(jìn)行階段控溫降溫，以5~10°C /min的冷卻速率將溫度控制到1000C ~1250°C，然后在1000°C條件下通入氣化氣體保溫20~40min，保溫結(jié)束后空冷降溫得到可燃?xì)夂蜌饣苍?，冷卻后氣化尾渣將作為礦渣水泥原料。
[0007]所述銅渣熔融還原煉鐵尾渣為銅渣加入焦炭與造渣劑石灰石后在1500°C進(jìn)行熔融還原煉鐵反應(yīng)得到的尾渣。
[0008]所述煤粉粒度為20~40目。
[0009]所述反應(yīng)載流氣體為氮?dú)?、氬氣中的一種或兩種任意比例混合物，反應(yīng)載流氣體的通入量為100~200ml/min。
[0010]所述氣化氣體為二氧化碳、空氣、氧氣中的一種或幾種任意比例混合物，氣化氣體的通入量為80~325ml/min。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
(1)采用熔渣高溫余熱進(jìn)行煤氣化，相比自熱式煤氣化，有效節(jié)約能源；
(2)采用尾渣催化組分進(jìn)行催化氣化，有效提高氣化速率；
(3)產(chǎn)氣經(jīng)冷卻除塵處理后能獲得高熱值可燃?xì)?，尾渣冷卻后可獲得硅酸鹽水泥原料，實(shí)現(xiàn)了高溫熔渣的資源化綜合利用。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明工藝流程不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]實(shí)施例1
如圖1所示，該利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其具體步驟如下:向余溫為1450°C的100g銅渣熔融還原煉鐵尾渣加入煉鐵尾渣和煤質(zhì)量比1:1.8的煤粉，通入反應(yīng)載流氣體進(jìn)行階段控溫降溫，以5°C /min的冷卻速率將溫度控制到1250°C然后再降溫至1000°C，然后在1000°C條件下通入氣化氣體保溫20min，保溫結(jié)束后空冷降溫得到可燃?xì)夂蜌饣苍鋮s后氣化尾渣將作為礦渣水泥原料。其中銅渣熔融還原煉鐵尾渣為200g銅渣加入50g焦炭與93.51g造渣劑石灰石后在1500°C進(jìn)行熔融還原煉鐵反應(yīng)得到的尾渣；其中煤粉粒度為20~30目；反應(yīng)載流氣體為氮?dú)?，反?yīng)載流氣體的通入量為200ml/min ;氣化氣體為二氧化碳，氣化氣體的通入量為250ml/min。
[0015]經(jīng)分析檢測，煤氣化率達(dá)92.2%，可燃?xì)怏w率達(dá)77.4%。
[0016]實(shí)施例2
如圖1所示，該利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其具體步驟如下:向余溫為1400°C的100g銅渣熔融還原煉鐵尾渣加入煉鐵尾渣和煤質(zhì)量比1: 4的煤粉，通入反應(yīng)載流氣體進(jìn)行階段控溫降溫，以8°C /min的冷卻速率將溫度控制到1250°C然后再降溫至1000°C，然后在1000°C條件下通入氣化氣體保溫30min，保溫結(jié)束后空冷降溫得到可燃?xì)夂蜌饣苍鋮s后氣化尾渣將作為礦渣水泥原料。其中銅渣熔融還原煉鐵尾渣為200g銅渣加入50g焦炭與93.51g造渣劑石灰石后在1500°C進(jìn)行熔融還原煉鐵反應(yīng)得到的尾渣；其中煤粉粒度為30~40目；反應(yīng)載流氣體為氬氣，反應(yīng)載流氣體的通入量為100ml/min ;氣化氣體為體積比為1:1的二氧化碳和空氣混合氣體，氣化氣體的通入量為325 ml/min。
[0017]經(jīng)分析檢測，煤氣化率達(dá)93.8%，可燃?xì)怏w率達(dá)80.7%。
[0018]實(shí)施例3
如圖1所示，該利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其具體步驟如下:向余溫為1430°C的100g銅渣熔融還原煉鐵尾渣加入煉鐵尾渣和煤質(zhì)量比1: 8的煤粉，通入反應(yīng)載流氣體進(jìn)行階段控溫降溫，以10°c /min的冷卻速率將溫度控制到1250°C然后再降溫至1000°C，然后在1000°C條件下通入氣化氣體保溫40min，保溫結(jié)束后空冷降溫得到可燃?xì)夂蜌饣苍?，冷卻后氣化尾渣將作為礦渣水泥原料。其中銅渣熔融還原煉鐵尾渣為200g銅渣加入50g焦炭與93.51g造渣劑石灰石后在1500°C進(jìn)行熔融還原煉鐵反應(yīng)得到的尾渣；其中煤粉粒度為20~30目；反應(yīng)載流氣體為氮?dú)猓磻?yīng)載流氣體的通入量為150ml/min ;氣化氣體為氧氣，氣化氣體的通入量為80ml/min。
[0019]經(jīng)分析檢測，煤氣化率達(dá)91.3%，可燃?xì)怏w率達(dá)79.6%。
[0020]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其特征在于具體步驟如下:向余溫為1400~1450°c的銅渣熔融還原煉鐵尾渣加入煉鐵尾渣和煤質(zhì)量比1:1.8-1:8的煤粉，通入反應(yīng)載流氣體進(jìn)行階段控溫降溫，以5~10°C /min的冷卻速率將溫度控制到1000°C ~1250°C，然后在1000°C條件下通入氣化氣體保溫20~40min，保溫結(jié)束后空冷降溫得到可燃?xì)夂蜌饣苍?，冷卻后氣化尾渣將作為礦渣水泥原料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其特征在于:所述銅渣熔融還原煉鐵尾渣為銅渣加入焦炭與造渣劑石灰石后在150(TC進(jìn)行熔融還原煉鐵反應(yīng)得到的尾渣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其特征在于:所述煤粉粒度為20~40目。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其特征在于:所述反應(yīng)載流氣體為氮?dú)狻鍤庵械囊环N或兩種任意比例混合物，反應(yīng)載流氣體的通入量為100~200ml/min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，其特征在于:所述氣化氣體為二氧化碳、空氣、氧氣中的一種或幾種任意比例混合物，氣化氣體的通入量為80~325ml/min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣余熱催化煤熱解氣化的方法，屬于二次資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。首先向余溫為1400~1450℃的銅渣熔融還原煉鐵尾渣加入煉鐵尾渣和煤質(zhì)量比1:1.8~1:8的煤粉，通入反應(yīng)載流氣體進(jìn)行階段控溫降溫，以5~10℃/min的冷卻速率將溫度控制到1000℃~1250℃，然后在1000℃條件下通入氣化氣體保溫20~40min，保溫結(jié)束后空冷降溫得到可燃?xì)夂蜌饣苍?，冷卻后氣化尾渣將作為礦渣水泥原料。該方法充分利用銅渣熔融還原煉鐵尾渣高溫余熱，并基于渣中CaO·SiO2、2CaO·Al2O3·SiO2 中CaO組分對(duì)煤氣化熱解的催化性能，對(duì)煤進(jìn)行熱解氣化。
【IPC分類】C10J3/57
【公開號(hào)】CN104962319
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510334157
【發(fā)明人】李磊, 蔚俊強(qiáng), 謝曉峰, 王飛, 劉繼磊, 胡建杭
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日