一种气化粗渣残碳回收—提碳后尾渣制备机制砂的方法
阅读说明：本技术 一种气化粗渣残碳回收—提碳后尾渣制备机制砂的方法 (Method for preparing sand by using machine for tail slag after carbon extraction and recovery of gasified coarse slag and residual carbon ) 是由 彭团儿 刘广学 郭珍旭 候盼盼 孙飞飞 陈平炬 韩伟 李立峰 王夜光 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种气化粗渣残碳回收—提碳后尾渣制备机制砂的方法,所述方法包括以下步骤：将气化粗渣与水搅拌混合得到气化渣浆,将气化渣浆经1#筛分后,筛上粗粒渣经整形-筛分作业；筛下细粒渣浆经多段重选作业,得到重选轻矿物和重选重矿物,重选轻矿物经2#筛分,得到筛上矿物和筛下矿物,筛上矿物经脱水烘干,得到精碳粉；重选重矿物经整形-筛分作业,得到筛上产品和筛下产品,筛上产品经脱水,得到细砂,筛下产品与筛下渣合并后经重选作业,重选重物料经浓缩脱水,得到综合尾矿,重选轻物料与筛下矿物合并,经浓缩脱水,得到次级碳粉。本发明的精碳粉烧失量>80％,精碳粉及次级碳粉综合回收率>85％,提高碳粉回收率以及降低砂质产品的杂质含量。(The invention provides a method for preparing sand by a tail slag preparation machine after gasification coarse slag carbon residue recovery and carbon extraction, which comprises the following steps: stirring and mixing the gasified coarse slag and water to obtain gasified slag slurry, screening the gasified slag slurry by No. 1, and shaping and screening coarse-grained slag on a screen; performing multi-stage gravity separation on the undersize fine grain slag slurry to obtain gravity separated light minerals and gravity separated heavy minerals, screening the gravity separated light minerals through No. 2 to obtain oversize minerals and undersize minerals, and dehydrating and drying the oversize minerals to obtain refined carbon powder; heavy minerals are reselected and subjected to shaping-screening operation to obtain oversize products and undersize products, the oversize products are dehydrated to obtain fine sand, the undersize products and undersize residues are combined and then subjected to reselection operation, heavy materials are reselected and subjected to concentration and dehydration to obtain comprehensive tailings, light materials are reselected and combined with undersize minerals, and secondary carbon powder is obtained through concentration and dehydration. The loss on ignition of the refined carbon powder is more than 80%, the comprehensive recovery rate of the refined carbon powder and the secondary carbon powder is more than 85%, the recovery rate of the carbon powder is improved, and the impurity content of a sandy product is reduced.)
技术领域
本发明涉及煤化工气化渣固废综合利用的领域，特别是指一种气化粗渣残碳回收—提碳后尾渣制备机制砂的方法。
背景技术
气化粗渣是浆化煤炭颗粒在气化炉高温高压条件下经熔融、水淬、激冷、凝结等流程，并由气化炉底部排渣锁斗排出的含水渣，残碳量随煤种、气化炉种类、气化炉操作条件波动较大，一般在10％-30％，粒径集中分布在16目至4目之间，产生量约占气化渣排量的60-80％。
CN111644263A公开了一种实现气化渣碳-灰分离的联合分选工艺，使用水介旋流器及分级旋流器实现碳灰分离，然后通过磁选-浮选联合工艺实现高碳、富碳、高灰产品的有效分离，但是存在以下问题：一是由于灰渣硬度高、棱角锋利，给料压力大，分别为0.15MPa、0.2MPa，造成输送设备、分选设备磨损大，能耗高；二是造成软质碳粉二次粉碎降低碳粉回收率。另外，气化粗渣为富孔结构，对药剂吸附性强，若是回收碳粉等过程中使用药剂，如采用浮选等，存在药剂用量大、成本高等问题，分选效果差，无法实现气化渣残碳经济回收利用。
机制砂指的是由机械破碎后的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，其主要分为花岗岩制砂，鹅卵石制砂，石灰岩制砂，建筑废料制砂等。现有技术中未检索到采用气化粗渣制备机制砂的文献。
发明内容
本发明提出一种气化粗渣残碳回收—提碳后尾渣制备机制砂的方法，回收碳精粉烧失量高，精碳粉烧失量>80％，精碳粉及次级碳粉综合回收率>85％，提高碳粉回收以及降低砂质产品的杂质含量。
本发明的技术方案是这样实现的：一种气化粗渣残碳回收—提碳后尾渣制备机制砂的方法，包括以下步骤：
(1)将气化粗渣与水搅拌混合，得到浓度为45-50％的气化渣浆，将气化渣浆经1#筛分后，得到1#筛上粗粒渣和1#筛下细粒渣浆，1#筛上粗粒渣经1#整形-3#筛分后，得到3#筛上渣和3#筛下渣，3#筛上渣经脱水，得到产品4粗砂；
(2)1#筛下细粒渣浆经多段重选作业，得到重选轻矿物和重选重矿物，重选轻矿物经2#筛分作业，得到2#筛上矿物和2#筛下矿物，2#筛上矿物经脱水烘干，得到产品1精碳粉；
(3)重选重矿物经2#整形-4#筛分作业，得到4#筛上产品和4#筛下产品，4#筛上产品经脱水，得到产品3细砂，4#筛下产品与3#筛下渣合并后经重选作业，得到重选轻物料和重选重物料，重选重物料经浓缩脱水，得到产品5综合尾矿；
(4)重选轻物料与2#筛下矿物合并，经浓缩脱水，得到产品2次级碳粉。
进一步地，步骤(2)中，多段重选作业包括一段重选粗选、一段重选精选和二段重选精选，筛下细粒渣浆经一段重选粗选，得到一段轻矿物和一段重矿物，一段轻矿物进入一段重选精选，得到重选轻矿物、一段精选中矿物和一段精选重矿物，一段精选中矿物进入二段重选精选，得到二段精选轻矿物和二段精选重矿物，二段精选轻矿物与筛上矿物合并经脱水烘干，得到产品1精碳粉，一段重矿物、一段精选重矿物和二段精选重矿物合并为重选重矿物。
进一步地，步骤(2)中的2#筛上矿物脱去的水、重选扫选轻物料与2#筛下矿物合并，经浓缩脱水，得到产品2次级碳粉。
进一步地，步骤(1)中3#筛上渣脱去的水、步骤(4)中浓缩后的溢流水、步骤(3)中4#筛上产品脱去的水均与重选扫选重物料合并后经浓缩，得到回水和浓缩渣浆，浓缩渣浆脱水得到产品5综合尾矿。
进一步地，气化粗渣通过捞渣机从汽化炉的沉渣槽内输送至搅拌桶，并在搅拌桶内与水搅拌混合。
进一步地，步骤(2)和步骤(3)中的重选作业，可采用离心力场盘式分选机、复选螺旋溜槽、重介质分选机、重液选矿机中的一种或几种。
本发明的有益效果：
(1)本发明回收碳精粉烧失量高，回收率高，精碳粉烧失量>80％，精碳粉及次级碳粉综合回收率>85％，回收碳粉可用于循环气化、热电掺烧或制备活性炭吸附材料；提碳后剩余的矿渣主要为铝硅基玻璃熔融体，经整形提质分别获得产品3细砂及产品4粗砂，产品含泥量、石粉量及轻矿物量、压碎值等指标满足JGJ52-2006-《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》质量要求；
(2)气化粗渣不需要经过脱水、沥水，中转外运渣场处置，直接采用该工艺进行碳粉回收以及制砂，固废重量减量化>50％，体积减量化>75％，固废处置成本低、综合效益好；
(3)重选重矿物通过整形提质，剥离砂质矿物颗粒表面上附着物，研磨未完全分离碳粉颗粒，降低轻物质含量，提高砂质矿物颗粒球形度及抗压指标，1#筛上粗粒渣的整形，也可提高砂质矿物颗粒的球形度，减少灰渣的棱角以及锋利度，降低对设备的磨损以及输送能耗；通过筛分分级，筛除粗砂及细砂产品中碳粉、轻物质及石粉含量，有利于进一步提高碳粉产品的回收率以及降低砂质产品的杂质含量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
如图1所示，一种气化粗渣残碳回收—提碳后尾渣制备机制砂的方法，包括以下步骤：
(1)将气化粗渣与水搅拌混合，得到浓度为45-50％的气化渣浆，将气化渣浆经1#筛分后，得到1#筛上粗粒渣和1#筛下细粒渣浆，1#筛上粗粒渣经1#整形机-3#筛分后，得到3#筛上渣和3#筛下渣，3#筛上渣经脱水，得到产品4粗砂，1#筛的筛孔孔径为0.6-1.8mm；
(2)1#筛下细粒渣浆经多段重选作业，得到重选轻矿物和重选重矿物，重选轻矿物经2#筛分作业，得到2#筛上矿物和2#筛下矿物，多段重选作业包括一段重选粗选、一段重选精选和二段重选精选，筛下细粒渣浆经一段重选粗选，得到一段轻矿物和一段重矿物，一段轻矿物进入一段重选精选，得到重选轻矿物、一段精选中矿物和一段精选重矿物，一段精选中矿物进入二段重选精选，得到二段精选轻矿物和二段精选重矿物，二段精选轻矿物与2#筛上矿物合并经脱水烘干，得到产品1精碳粉，一段重矿物、一段精选重矿物和二段精选重矿物合并为重选重矿物，一段重选粗选、一段重选精选和二段重选精选的作业浓度为35-40％；
(3)重选重矿物经2#整形-4#筛分作业，得到4#筛上产品和4#筛下产品，4#筛上产品经脱水，得到产品3细砂，采用立式整形机，整形作业浓度为55-60％，4#筛分的孔径范围为0.35-0.7mm，4#筛下产品与步骤(1)中的3#筛下渣合并后经重选扫选作业，得到扫选轻物料和扫选重物料，步骤(1)中3#筛上产品脱去的水、步骤(4)中浓缩后的溢流水、步骤(3)中4#筛上产品脱去的水均与扫选重物料合并后经浓缩，得到回水和浓缩渣浆，浓缩渣浆脱水得到产品5综合尾矿；
(4)步骤(2)中的2#筛上矿物脱去的水、步骤(3)中扫选轻物料与步骤(2)中的2#筛下矿物合并，经浓缩脱水，得到产品2次级碳粉。
步骤(1)中，气化粗渣通过捞渣机从汽化炉的沉渣槽内输送至搅拌桶，并在搅拌桶内与水搅拌混合。
其中，步骤(2)和步骤(3)中的重选作业，可采用离心力场盘式分选机、复选螺旋溜槽、重介质分选机、重液选矿机中的一种或几种。
本发明的具体实施例：
实施例1
针对内蒙某煤化工企业气化渣进行碳粉回收—提碳尾渣制备机制砂规模化分选，气化粗渣原料烧失量为17.52％，水份29.76％。
采用本发明的气化粗渣残碳回收—提碳后尾渣制备机制砂的方法，包括以下步骤：
(1)将气化粗渣与水搅拌混合，得到浓度为45％的气化渣浆，将气化渣浆经1#筛分后，得到1#筛上粗粒渣和1#筛下细粒渣浆，1#筛上粗粒渣经1#整形机-3#筛分后，得到3#筛上渣和3#筛下渣，3#筛上渣经脱水，得到产品4粗砂，1#筛的筛孔孔径为0.8mm；
(2)1#筛下细粒渣浆经多段重选作业，得到重选轻矿物和重选重矿物，重选轻矿物经2#筛分作业，得到2#筛上矿物和2#筛下矿物，多段重选作业包括一段重选粗选、一段重选精选和二段重选精选，二段精选轻矿物与2#筛上矿物合并经脱水烘干，得到产品1精碳粉，一段重矿物、一段精选重矿物和二段精选重矿物合并为重选重矿物，一段重选粗选、一段重选精选和二段重选精选的作业浓度为35％；
(3)重选重矿物经2#整形-4#筛分作业，得到4#筛上产品和4#筛下产品，4#筛上产品经脱水，得到产品3细砂，采用立式整形机，整形作业浓度为55％，4#筛分的孔径范围为0.7mm，4#筛下产品与步骤(1)中的3#筛下渣合并后经重选扫选作业，得到扫选轻物料和扫选重物料，步骤(1)中3#筛上产品脱去的水、步骤(4)中浓缩后的溢流水、步骤(3)中4#筛上产品脱去的水均与扫选重物料合并后经浓缩，得到回水和浓缩渣浆，浓缩渣浆脱水得到产品5综合尾矿；
(4)步骤(2)中的2#筛上矿物脱去的水、步骤(3)中扫选轻物料与步骤(2)中的2#筛下矿物合并，经浓缩脱水，得到产品2次级碳粉。
步骤(1)中，气化粗渣通过捞渣机从汽化炉的沉渣槽内输送至搅拌桶，并在搅拌桶内与水搅拌混合。
其中，步骤(2)和步骤(3)中的重选作业，均采用复选螺旋溜槽。
本实施例分别获得烧失量80.43％，碳回收率为60.60％的产品1碳精粉，及烧失量为54.12％，碳回收率为26.20％的产品2次级碳粉，碳精粉及次级碳粉累计碳回收率为86.80％。另外，还获得产率为47.70％，烧失量为0.92％，粒度为-4.75-+0.8mm产品4粗砂，及产率为20.24％，烧失量为0.87％，粒度为-0.8-+0.1mm产品3细砂。产品5综合尾矿烧失量为16.37％，产率为10.38％，主要成分为絮状不定性玻璃熔融及及微细粒碳粉，经板框压滤机脱水后，水份含量35.32％。产品1碳精粉可用于二次掺烧、高炉喷吹及制备活性炭吸附剂等。产品2次级碳粉脱水后控制水份<25％，可用于二次掺烧。产品4粗砂及产品3细砂可部分体态机制砂掺量使用用于道路工程及建筑工程。
采用《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006对产品3细砂和产品4粗砂进行检验检测，表观密度(kg/m3)≥2500，堆积密度(kg/m3)≥1400，硫化物含量(％)为0.05(质量标准≤1.0)，空隙率(％)≤44，轻物质含量(％)≤1.0，总压碎值<30％，符合《建筑用砂》GB/T14684-2011的标准要求。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(1)中，将气化粗渣与水搅拌混合，得到浓度为50％的气化渣浆，1#筛的筛孔孔径为1.8mm；
步骤(2)中，一段重选粗选、一段重选精选和二段重选精选的作业浓度为40％；
(3)重选重矿物经2#整形-4#筛分作业，得到4#筛上产品和4#筛下产品，4#筛上产品经脱水，得到产品3细砂，采用立式整形机，整形作业浓度为60％，4#筛分的孔径范围为0.35mm。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(1)中，将气化粗渣与水搅拌混合，得到浓度为48％的气化渣浆，1#筛的筛孔孔径为0.6mm；
步骤(2)中，一段重选粗选、一段重选精选和二段重选精选的作业浓度为38％；
(3)重选重矿物经2#整形-4#筛分作业，得到4#筛上产品和4#筛下产品，4#筛上产品经脱水，得到产品3细砂，采用立式整形机，整形作业浓度为57％，4#筛分的孔径范围为0.6mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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