一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510160300.0

申请日:

2015.04.07

公开号:

CN104759249A

公开日:

2015.07.08

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01J 20/16申请日:20150407|||公开

IPC分类号:

B01J20/16; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/52

主分类号:

B01J20/16

申请人:

新奥科技发展有限公司

发明人:

祖静茹; 王会芳; 李克忠

地址:

065001河北省廊坊市经济技术开发区华祥路新奥科技园南区B座522室

优先权:

专利代理机构:

北京中博世达专利商标代理有限公司11274

代理人:

张娜

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内容摘要

本发明涉及煤催化气化领域,尤其涉及一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣,能够在提高煤催化气化灰渣的总钾回收率的同时提高废弃灰渣的吸附性能,将所述废弃灰渣变废为利。克服了现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用,大量灰渣被废弃堆放,造成环境污染与资源浪费的综合缺陷。本发明实施例提供的煤催化气化灰渣的回收利用方法,包括:步骤1)向煤催化气化灰渣中加入水进行水洗,固液分离后得到固体滤渣与第一滤液,所述第一滤液中含有可溶性钾;步骤2)向所述固体滤渣中加入消解原液与消解剂和活化剂进行消解活化反应,固液分离后得到活性残渣与第二滤液。

权利要求书

1.  一种煤催化气化灰渣的回收利用方法,其特征在于,包括:
步骤1)向煤催化气化灰渣中加入水进行水洗,固液分离后得到固体滤渣与第一滤液,所述第一滤液中含有可溶性钾;
步骤2)向所述固体滤渣中加入消解原液与消解剂和活化剂进行消解活化反应,固液分离后得到活性残渣与第二滤液。

2.
  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述活化剂包含碱金属的氧化物和/或氢氧化物与氧化剂。

3.
  根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述氧化剂与所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为0.1:1-0.8:1。

4.
  根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物为氢氧化钠。

5.
  根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述氧化剂包含次氯酸盐和/或高氯酸盐。

6.
  根据权利要求2-5任一项所述的方法,其特征在于,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比小于1时,所述消解剂与所述活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为5:1-7:1。

7.
  根据权利要求2-5任一项所述的方法,其特征在于,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比大于1时,所述消解剂与所述活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为3:1-5:1。

8.
  根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,所述在步骤2)中加入消解剂与活化剂包括:
在所述固体滤渣中同时加入所述消解剂与所述活化剂进行消解活化反应;
或者,在所述固体滤渣中加入所述消解剂进行消解反应,在消解反应完成后加入所述活化剂对所述第一滤渣继续进行活化。

9.
  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述消解活化反应中水与所述煤催化气化灰渣的液固比为1-6:1,所述消解剂与所述煤催化气化灰渣的质量比为0.1:1-0.3:1,所述消解活化的反应温度为100-240℃,压力为0.1-7.3MPa,消解活化时间为1.3-6h;或者,消解时间为1-2h,活化时间为1-2h。

10.
  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述活性残渣的颗粒比表面积为1800-2200/m2/g。

11.
  通过权利要求1-10任一项所述的煤催化气化灰渣的回收利用 方法获得的活性残渣,作为活性吸附剂、絮凝沉淀剂应用于废水、污水处理中。

12.
  根据权利要求11所述的煤催化气化灰渣的回收利用方法获得的活性残渣,其特征在于,所述活性残渣颗粒的比表面积为1800-2200/m2/g,且所述活性残渣吸附有Si4+、Al3+

13.
  根据权利要求11所述的煤催化气化灰渣的回收利用方法获得的活性残渣,其特征在于,所述活性残渣应用于废水处理时,所述活性残渣的加入量为废水处理量的0.5-20%。

说明书

一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣
技术领域
本发明涉及煤催化气化领域,尤其涉及一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣。
背景技术
煤催化气化是将煤与碱金属催化剂在一定压力与气化温度下进行煤气化反应的过程。其中,钾催化剂具有良好的催化活性,在煤催化气化反应中是最为常见的一种催化剂,但是,由于钾催化剂价格昂贵,需要对煤催化气化灰渣中的钾催化剂进行回收利用,以提高所述钾催化剂的利用率,降低生产成本。
现有技术中,对所述煤催化气化灰渣中的钾催化剂的回收主要通过水洗工段回收所述煤催化气化灰渣中的可溶性钾,通过消解工段回收所述煤催化气化灰渣中的不可溶性钾即硅铝酸钾。
在对所述煤催化气化灰渣中的钾催化剂进行回收之后,剩余大量灰渣,所述灰渣的主要成分除了硅铝酸钙之外还包含SiO2、Al2O3、Fe3O4、FeO、CaO、MgO等,部分用于城市垃圾填埋,随着灰渣的不断积累,大多都被废弃堆放,造成资源浪费和粉尘污染,煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用,因此,将煤催化气化灰渣变废为利势在必行。
发明内容
本发明的主要目的在于,提供一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣,能够在提高煤催化气化灰渣的总钾回收率的同时提高废弃灰渣的吸附性能,将所述废弃灰渣变废为利。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一方面,本发明实施例提供一种煤催化气化灰渣的回收利用方法,包括:
步骤1)向煤催化气化灰渣中加入水进行搅拌水洗,固液分离后得到固体滤渣与第一滤液,所述第一滤液中含有可溶性钾;
步骤2)向所述固体滤渣中加入消解原液与消解剂和活化剂进行消 解活化反应,固液分离后得到活性残渣与第二滤液。
优选的,所述活化剂包含碱金属的氧化物和/或氢氧化物与氧化剂。
进一步优选的,所述氧化剂与所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为0.1:1-0.8:1。
可选的,所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物为氢氧化钠。
进一步可选的,所述氧化剂包含次氯酸盐和/或高氯酸盐。
可选的,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比小于1时,所述消解剂与所述活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为5:1-7:1。
进一步可选的,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比大于1时,所述消解剂与所述活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为3:1-5:1。
其中,所述在步骤2)中加入消解剂与活化剂包括:
在所述固体滤渣中同时加入所述消解剂与所述活化剂进行消解活化反应;
或者,在所述固体滤渣中加入所述消解剂进行消解反应,在消解反应完成后加入所述活化剂对所述第一滤渣继续进行活化。
优选的,所述消解活化反应中水与所述煤催化气化灰渣的液固比为1-6:1,所述消解剂与所述煤催化气化灰渣的质量比为0.11:1-0.3:1,所述消解活化的反应温度为100-240℃,压力为0.1-7.3MPa,消解活化时间为1.3-6h;或者,消解时间为1-2h,活化时间为1-2h。
进一步优选的,所述活性残渣的颗粒比表面积为1800-2200/m2/g。
另一方面,本发明实施例提供通过上述所述的煤催化气化灰渣的回收利用方法获得的活性残渣,所述活性残渣作为活性吸附剂、絮凝沉淀剂应用于废水、污水处理中。
优选的,所述活性残渣颗粒的比表面积为1800-2200/m2/g,且所述活性残渣吸附有Si4+、Al3+
进一步优选的,所述活性残渣应用于废水处理时,所述活性残渣的加入量为废水处理量的0.5-20%。
本发明实施例提供的一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣,所述煤催化气化灰渣经过水洗获得可溶性钾与固体滤渣,所述固体滤渣经过消解活化获得活性残渣与第二滤液,所述第二滤液为 消解钾液,而所述固体滤渣在消解活化过程中通过活化剂的活化,使得固体滤渣表面更加粗糙,孔径结构更加丰富,所获得的活性残渣比表面积增大,吸附性能大大增强,从总体上来说,能够提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率,在提高总钾回收率的同时将废弃灰渣变废为利。克服了现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用,大量灰渣被废弃堆放,造成环境污染与资源浪费的综合缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供一种煤催化气化灰渣的回收利用方法流程图;
图2为本发明实施例提供的一种煤催化气化灰渣的回收利用的装置示意图。
具体实施方式
现将详细地提供本发明实施方式的参考,其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上,对本领域技术人员而言,显而易见的是,可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如,作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中,来产生更进一步的实施方式。因此,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例所涉及的材料均可以通过商业途径或通过申请人获取。
一方面,参见图1为本发明实施例提供一种煤催化气化灰渣的回收利用方法,包括:
步骤1)向煤催化气化灰渣中加入水进行水洗,固液分离后得到固体滤渣与第一滤液,所述第一滤液中含有可溶性钾;
步骤2)向所述固体滤渣中加入消解原液与消解剂和活化剂进行消解活化反应,固液分离后得到活性残渣与第二滤液。
其中,所述消解剂为氢氧化钙,所述消解剂与所述固体滤渣发生消 解反应回收所述煤催化气化灰渣中的不可溶性钾的方程式如下所示。
2KAlSiO4+4Ca(OH)2+2H2O→Ca3Al2SiO4(OH)8+2KOH+CaSiO3·H2O
所述活性残渣为硅铝酸钙活性残渣,在消解反应过程中加入所述活化剂,能够对所述硅铝酸钙进行活化,获得的活性残渣表面孔径结构丰富,具有良好的吸附性能。
本发明实施例提供的一种煤催化气化灰渣的回收利用方法,所述煤催化气化灰渣经过水洗获得可溶性钾与固体滤渣,所述固体滤渣经过消解活化获得活性残渣与第二滤液,所述第二滤液为消解钾液,而所述固体滤渣在消解活化过程中通过活化剂的活化,使得固体滤渣表面更加粗糙,孔径结构更加丰富,所获得的活性残渣比表面积增大,吸附性能大大增强,从总体上来说,能够提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率,在提高总钾回收率的同时将废弃灰渣变废为利。克服了现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用,大量灰渣被废弃堆放,造成环境污染与资源浪费的综合缺陷。
本发明实施例中,优选的水洗实现条件为,所述水洗过程中水与所述煤催化气化灰渣的质量比为1-6:1,水洗温度为20-90℃,水洗时间为10-60min,进一步优选的,所述水洗过程中水与所述煤催化气化灰渣的质量比为2-4.5:1,水洗温度为70-80℃,水洗时间为25-40min,水洗次数为1-4次。在上述所述水洗条件中,对所述煤催化气化灰渣中的可溶性钾进行水洗回收,能够最大程度上提高所述煤催化气化灰渣中的可溶性钾的回收率,进而从总体上提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率。
需要说明的是,优选的消解实现条件为,所述消解液与所述煤催化气化灰渣的液固比为1-6:1,所述消解剂与所述煤催化气化灰渣的质量比为0.11:1-0.3:1,进一步优选的,所述消解液与所述煤催化气化灰渣的液固比为2.8-4.2:1,所述消解剂与所述煤催化气化灰渣的质量比为0.15:1-0.25:1。在上述所述消解条件下,对所述煤催化气化灰渣中的不可溶性钾进行消解回收,能够最大程度上提高所述不可溶性钾的回收率,进而从总体上提高所述煤催化气化灰渣中的总钾的回收利用率。
消解活化反应需要在高温高压条件下进行,优选的消解活化反应条件为,所述消解活化的反应温度为100-240℃,压力为0.1-7.3MPa,进一步优选的,所述消解活化的反应温度为150-200℃,压力为1-2MPa。在上述所述的消解活化反应条件下,能够提高不可溶性钾的溶出率,在 上述所述温度和压力条件下能够优化所述固体滤渣的活化效果,提高所述固体滤渣活化后的吸附性能,最大程度上提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率。
其中,对所述消解原液不做限定,可以为新鲜水、工业废水等,只要不会对所述消解活化反应产生不良影响即可。
其中,为了对所述硅铝酸钙晶体进行活化,使得其吸附性能大大提高,所述活化剂的种类在此不做限定,优选的,所述活化剂包含碱金属的氧化物和/或氢氧化物与氧化剂。所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物与氧化剂的复合,使得溶液对所述硅铝酸钙的氧化刻蚀作用增强,进而使得所述硅铝酸钙表面的微孔、中孔结构增多,能够大大增强所述硅铝酸钙的吸附性能。
需要说明的是,在消解反应中,所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的加入,能够增大所述消解反应体系的碱性,碱性环境能够进一步促进所述消解反应的进行,使得消解反应更为彻底。
其中,对所述氧化剂与碱金属的氧化物和/或氢氧化物的添加比例不做限定,为了提高所述氧化剂与碱金属的氧化物和/或氢氧化物的活化能力,并且减少不必要的浪费,优选的,所述氧化剂与所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为0.1:1-0.8:1,进一步优选的,所述次氯酸钠与所述氢氧化钠的质量比为0.2-0.5。
在此,对所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物的种类不做限定,为了避免引入其他干扰离子,优选的,所述碱金属的氧化物和/或氢氧化物为氢氧化钠。
需要说明的是,对所述氧化剂的种类也不做限定,为了减少消解反应中可能发生的副反应,避免引入其他干扰离子,优选的,所述氧化剂包含次氯酸盐和/或高氯酸盐。
需要说明的是,在对所述固体滤渣加入活化剂进行活化时,为了提高对所述固体滤渣的活化效果,所述活化剂的添加量可以根据所述煤催化气化灰渣的成分进行适当调整。
其中,由于所述煤催化气化灰渣除了含有可溶性钾,不可溶性钾,SiO2、Al2O3、Fe3O4、FeO、CaO、MgO以外,还含有未充分气化的碳,通常碳的含量小于8%,这时,可以根据所述煤催化气化灰渣的量适当添加所述活化剂;但是,有时未充分气化的碳的含量会大于8%,这时, 在添加所述活性剂时,可以根据除去碳之外的灰渣的量调整所述活化剂的添加量。
另外,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物的含量并不相同,含有酸性氧化物较多的煤催化气化灰渣需要较多的活化剂进行氧化刻蚀,才能达到所需要的活化刻蚀效果,反之,则需要的活化剂的添加量相对较少。而在所述消解活化反应中,同量的煤催化气化灰渣不论酸性氧化物与碱性氧化物的含量多少,所需要的消解剂添加量均相同。
优选的,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比小于1时,所述消解剂与所述活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为5:1-7:1;反之,所述煤催化气化灰渣中酸性氧化物与碱性氧化物含量比大于1时,所述消解剂与活化剂中碱金属的氧化物和/或氢氧化物的质量比为3:1-5:1。
需要说明的是,在对所述固体滤渣加入活化剂进行活化时,由于所述固体滤渣中通常含有SiO2、Al2O3、Fe3O4、FeO、CaO、MgO等氧化物,因此,所述活化剂还可以与其中的SiO2、Al2O3发生反应,将SiO2、Al2O3中的Si4+、Al3+释放出来,所述Si4+、Al3+离子具有絮凝作用,可以作为絮凝沉淀剂用于工业废水的处理。
其中,需要说明的是,所述在步骤2)中加入消解剂与活化剂可以有多种实现方式,在此不做限定,只要使得所述活化剂能够在所述消解反应中发挥作用,提高所述不可溶性钾的回收率,并且提高所述固体滤渣的吸附性能即可,本发明实施例采用的一种优选的实现方式为:
在所述固体滤渣中同时加入所述消解剂与所述活化剂进行消解活化反应;能够提高所述硅铝酸钙的吸附能力,碱性环境能够促进所述消解反应的进行,但是,在碱性环境中会抑制所述硅铝酸钙的生成,进而对所得的硅铝酸钙的刻蚀得到的微孔、中孔比重减少,使得反应过程所需的能耗较大。
上述所述实现方式中消解活化时间为1.3-6h;优选的,所述消解活化时间为2.2-4.8h。
本发明实施例采用的另一种优选的实现方式为:
在所述第一滤渣中加入所述消解剂进行消解反应,在消解反应完成后加入所述活化剂对所述第一滤渣继续进行活化,通过消解反应得到硅铝酸钙残渣,所述硅铝酸钙残渣通过所述活化剂的氧化刻蚀得到吸附性能良好的活性残渣,先进行消解反应而后再对所生成的硅铝酸钙残渣进 行刻蚀活化,减少所述消解反应中碱性环境对所述硅铝酸钙生成的抑制,增大对生成的所述硅铝酸钙的刻蚀,能够在减小能耗的同时,提高所述硅铝酸钙的吸附性能。
上述所述实现方式中消解反应时间为1-2h,活化时间为1-2h,优选的,所述消解反应时间为1-1.5h,活化时间为1.5-1.8h。
另一方面,本发明实施例提供通过上述所述的煤催化气化灰渣的回收利用方法获得的活性残渣,所述活性残渣作为活性吸附剂、絮凝沉淀剂应用于废水、污水处理中。
本发明实施例提供的通过上述所述的煤催化气化灰渣的回收利用方法获得的活性残渣,所述活性残渣为所述固体滤渣在消解活化过程中通过活化剂的氧化刻蚀而得到,使得所述活性残渣的表面更加粗糙,孔径结构更加丰富,所述活性残渣颗粒的比表面积增大,吸附性能大大增强,能够作为活性吸附剂、絮凝沉淀剂应用于废水、污水处理中,提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率,在提高总钾回收率的同时将废弃灰渣变废为利。克服了现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用,大量灰渣被废弃堆放,造成环境污染与资源浪费的综合缺陷。
优选的,所述活性残渣颗粒的比表面积为1800-2200/m2/g,且所述活性残渣吸附有Si4+、Al3+。在将所述活性残渣用于废水处理时,所述活性残渣吸附性能极好,能够极大地降低所述废水的色度、重金属离子及需氧量;所述活性残渣中的Si4+、Al3+具有絮凝沉淀作用,能够与废水中的大量金属离子发生聚沉,也能够与有机废水中的有机大分子化合物发生络合反应,得到络合沉淀物,将所述有机大分子化合物去除。
需要说明的是,由于获得的活性残渣具有极大的比表面积,可以直接用于废水处理,对所处理废水中的污染物具有极强的吸附净化能力,因此,用于废水处理时,所述活性残渣的添加量较少即能实现净化废水的目的。优选的,所述活性残渣应用于废水处理时,所述活性残渣的加入量为废水处理量的0.5-20%,进一步优选的,所述活性残渣的加入量为废水处理量的2-8%。
还需要说明的是,所述活性残渣的添加量可根据所述活性残渣中Si4+、Al3+离子发生絮凝沉淀的pH要求与所处理废水的pH值进行合理调整,例如,Si4+发生絮凝沉淀的pH值通常为6左右,在pH=6时,Si4+ 生成原硅酸沉淀,而Al3+离子发生絮凝沉淀的pH值通常为8左右,在Ph=8时,Al3+离子生成Al(OH)3而发生聚沉。通过合理调整所述活性残渣的添加量,使得所处理废水能够达到最佳的处理效果。
具体实施方式
以下,本发明实施例分别通过对照例和实施例对本发明的技术效果进行说明。这些实施例仅是为了具体说明本发明而提出的示例,本领域技术人员可以知道的是本发明的范围不受这些实施例、对照例以及试验例的限制。
为了客观地评价本发明实施例的技术效果,所述对照例与实施例均对次烟煤灰渣进行回收处理,并将所述次烟煤灰渣的处理得出的残渣用于气化废水处理,对所述对照例与实施例的技术效果进行对比。
对照例:
参见图1,向水洗釜a中以3:1的液固比加入水1与次烟煤灰渣2,在80℃搅拌水洗30min,固液分离后得到固体滤渣3与第一滤液4,所述第一滤液4为可溶性钾溶液。
将所述固体滤渣3加入蒸压釜b中,并向所述蒸压釜b中加入消解原液5(以新鲜水为例)与消解剂6,所述消解剂6为氢氧化钙,所述消解剂与所述次烟煤灰渣的质量比为0.15:1,所述消解原液5与所述次烟煤灰渣2的液固比为4,在温度为180℃、压力为1.8MPa的条件下搅拌消解1.5h,固液分离,得到残渣7与第二滤液8,所述第二滤液8为不可溶性钾的溶出液。具体消解反应方程式如下所示:
2KAlSiO4+4Ca(OH)2+2H2O→Ca3Al2SiO4(OH)8+2KOH+CaSiO3·H2O
其中,所述次烟煤灰渣中的催化剂的回收率达到95.7%;
将所获得的残渣7加入一定量的气化废水中,其中,所述残渣7的加入量为气化废水处理量的8%,对所述气化废水进行吸附净化处理,获得净化后的气化废水A。
实施例1
参见图2,向水洗釜a中以3:1的液固比加入水1与次烟煤灰渣2,在70℃搅拌水洗30min,固液分离后得到固体滤渣3与第一滤液4,所述第一滤液4为可溶性钾溶液。
将所述固体滤渣3加入蒸压釜b中,并向所述蒸压釜b中加入消 解原液5(以新鲜水为例)与消解剂6,所述消解剂6为氢氧化钙,所述消解剂6与所述次烟煤灰渣2的质量比为0.15:1,所述消解原液5与所述次烟煤灰渣2的液固比为3.7,在所述蒸压釜b中加入活化剂9,所述氢氧化钙与氢氧化钠和次氯酸钠的质量比为40:10:3,在温度为160℃、压力为1.5MPa的条件下搅拌消解活化1.2h,固液分离,得到活性残渣7与第二滤液8,所述第二滤液8为不可溶性钾的溶出液。具体消解反应方程式如下所示:
2KAlSiO4+4Ca(OH)2+2H2O→Ca3Al2SiO4(OH)8+2KOH+CaSiO3·H2O
其中,所述次烟煤灰渣中的催化剂的回收率达到98.8%;
将所获得的活性残渣7加入一定量的气化废水中,其中,所述残渣7的加入量为气化废水处理量的5%,对所述气化废水进行吸附净化处理,获得净化后的气化废水B。
实施例2
参见图2,向水洗釜a中以2:1的液固比加入水1与次烟煤灰渣2,在75℃搅拌水洗24min,固液分离后得到固体滤渣3与第一滤液4,所述第一滤液4为可溶性钾溶液。
将所述固体滤渣3加入蒸压釜b中,并向所述蒸压釜b中加入消解原液5(以新鲜水为例)与消解剂6,所述消解剂6为氢氧化钙,所述消解剂与所述次烟煤灰渣的质量比为0.2:1,所述消解原液5与所述次烟煤灰渣2的液固比为4.2,在所述蒸压釜b中加入活化剂9,所述氢氧化钙与氢氧化钠与高氯酸钠的质量比为50:10:5,在温度为150℃、压力为1.0MPa的条件下搅拌消解活化2.2h,固液分离,得到残渣7与第二滤液8,所述第二滤液8为不可溶性钾的溶出液。具体消解反应方程式如下所示:
2KAlSiO4+4Ca(OH)2+2H2O→Ca3Al2SiO4(OH)8+2KOH+CaSiO3·H2O
其中,所述次烟煤灰渣中的催化剂的回收率达到99.0%;
将所获得的残渣7加入一定量的气化废水中,其中,所述残渣7的加入量为气化废水处理量的2%,对所述气化废水进行吸附净化处理,获得净化后的气化废水C。
实施例3
参见图2,向水洗釜a中以4.5:1的液固比加入水1与次烟煤灰渣 2,在80℃搅拌水洗40min,固液分离后得到固体滤渣3与第一滤液4,所述第一滤液4为可溶性钾溶液。
将所述固体滤渣3加入蒸压釜b中,并向所述蒸压釜b中加入消解原液5(以新鲜水为例)与消解剂6,所述消解剂6为氢氧化钙,所述消解剂与所述次烟煤灰渣的质量比为0.25:1,所述消解原液5与所述次烟煤灰渣2的液固比为2.8,在所述蒸压釜b中加入活化剂9,所述氢氧化钙与氢氧化钠与次氯酸钠的质量比为30:10:2,在温度为200℃、压力为1.5MPa的条件下搅拌消解活化4.8h,固液分离,得到残渣7与第二滤液8,所述第二滤液8为不可溶性钾的溶出液。具体消解反应方程式如下所示:
2KAlSiO4+4Ca(OH)2+2H2O→Ca3Al2SiO4(OH)8+2KOH+CaSiO3·H2O
其中,所述次烟煤灰渣中的催化剂的回收率达到98.0%;
将所获得的残渣7加入一定量的气化废水中,其中,所述残渣7的加入量为气化废水处理量的8%,对所述气化废水进行吸附净化处理,获得净化后的气化废水C。
实施例4
所述实施例4与所述实施例1基本相同,唯一不同的是,所述实施例4中在先加入消解剂6进行消解反应1.2h,当消解反应完成后再加入与将所述实施例1相同的活化剂9即次氯酸钠与氢氧化钠进行活化,所述活化时间为1.7h。
其中,所述次烟煤灰渣中的催化剂的回收率达到97.5%;
将所获得的活性残渣7加入与实施例1相同的量的气化废水中,其中,所述残渣7的加入量为气化废水处理量的5%,对所述气化废水进行吸附净化处理,获得净化后的气化废水E。
实施例5
所述实施例5与所述实施例2基本相同,唯一不同的是,所述实施例5中在先加入消解剂进行消解反应1h,当消解反应完成后再加入与所述实施例1相同量的活化剂9即次氯酸钠与高氯酸钠进行活化,所述活化时间为1.5h。
其中,所述次烟煤灰渣中的催化剂的回收率达到98.8%;
将所获得的活性残渣7加入与实施例1相同的量的气化废水中, 其中,所述残渣7的加入量为气化废水处理量的2%,对所述气化废水进行吸附净化处理,获得净化后的气化废水F。
实施例6
所述实施例6与所述实施例3基本相同,唯一不同的是,所述实施例6中在先加入消解剂进行消解反应1.5h,当消解反应完成后再加入与所述实施例1相同量的活化剂9即次氯酸钠与氢氧化钠进行活化,所述活化时间为1.8h。
其中,所述次烟煤灰渣中的催化剂的回收率达到98.0%;
将所获得的活性残渣7加入与实施例1相同的量的气化废水中,其中,所述残渣7的加入量为气化废水处理量的8%,对所述气化废水进行吸附净化处理,获得净化后的气化废水G。
实验例
1、实施例1-6与对照例在对次烟煤灰渣进行回收后,所述各组次烟煤灰渣中的钾催化剂回收率经统计计算后如表1所示:
表1

名称钾催化剂回收率(%)对照例95.7实施例198.8实施例299.0实施例398.0实施例497.5实施例598.8实施例698.0

从表1可得出,实施例1-6在进行消解反应时,在所述反应体系加如活化剂能够提高总钾催化剂的回收率,并且,我们还可以得出,消解完成后再进行活化与消解与活化同时进行相比,消解与活化同时进行使得不可溶性钾的溶出率更高,碱的加入能够促进消解反应的进行。
2、将实施例1-6获得的净化后的气化废水B-G与对照例获得的净化后的气化废水A进行下面试验,对所述实施例的技术效果进行说明。
对所述净化后的气化废水A-G分别取样进行化学需氧量去除率、 生化需氧量去除率、重金属离子去除率与色度去除率进行测量,获得如表2所示的数据。
表2

从表2得出,实施例1-6所获得的活性残渣具有良好的吸附净化作用,使得所述气化废水的化学需氧量去除率达到83%以上,生化需氧量去除率达到81%以上,色度去除率达到93%以上,重金属离子去除率达到79%以上,使得所述废水被处理后即可达到国家排放标准,而通过对比,我们发现,消解完成后再进行活化所获得的活性残渣的吸附净化性能与消解活化同时进行所获得的活性残渣的吸附净化性能相比,所述消解完成后再进行活化所获得的活性残渣的吸附净化性能更好。
综合上述数据,我们得出:在对所述煤催化气化灰渣中的钾催化剂回收的同时,在所述消解反应中加入活化剂能够对所述固体滤渣进行氧化刻蚀,使得固体滤渣表面更加粗糙,孔径结构更加丰富,所获得的活性残渣比表面积增大,吸附性能大大增强,能够应用于工业废水处理,对所述工业废水进行吸附净化,以废治废,变废为宝,将废弃灰渣变废为利,同时碱性环境更有利于消解反应的进行,提高消解钾液的回收率,进而提高所述煤催化气化灰渣的回收利用率。克服了现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用,大量灰渣被废弃堆放,造成环境污染与资源浪费的综合缺陷。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并 不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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本发明涉及煤催化气化领域,尤其涉及一种煤催化气化灰渣的回收利用方法及其活性残渣,能够在提高煤催化气化灰渣的总钾回收率的同时提高废弃灰渣的吸附性能,将所述废弃灰渣变废为利。克服了现有技术中煤催化气化灰渣得不到充分的回收利用,大量灰渣被废弃堆放,造成环境污染与资源浪费的综合缺陷。本发明实施例提供的煤催化气化灰渣的回收利用方法,包括:步骤1)向煤催化气化灰渣中加入水进行水洗,固液分离后得到固体滤渣与第一。

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