一种利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法

摘要

本发明涉及一种利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法，属于二次资源综合利用技术领域。首先向余温为1400~1450℃的铜渣熔融还原炼铁尾渣加入炼铁尾渣和煤质量比1:1.8~1:8的煤粉，通入反应载流气体进行阶段控温降温，以5~10℃/min的冷却速率将温度控制到1000℃~1250℃，然后在1000℃条件下通入气化气体保温20~40min，保温结束后空冷降温得到可燃气和气化尾渣，冷却后气化尾渣将作为矿渣水泥原料。该方法充分利用铜渣熔融还原炼铁尾渣高温余热，并基于渣中CaO·SiO

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法，属于二次资源综合利用技术领域。

背景技术

我国一次能源消费结构中，煤炭占据主导地位，但煤炭利用技术普遍落后导致的环境污染非常严重，煤气化技术作为煤炭洁净、高效和综合利用的基础

技术和关键技术，其应用领域极为广泛，其中煤催化气化技术是国内外学者研究的热点。煤的催化气化早期主要针对单一金属，无机盐或某矿物质对煤气化速率的影响及作用进行研究；中期主要针对碱金属盐类对煤气化的催化作用和催化机理进行研究；目前对复合催化剂、可弃催化剂、熔融盐催化剂的研究比较广泛。为尽快实现煤催化气化技术的工业化应用，一方面需要进一步研发高效、低成本、低污染、无腐蚀的新型催化剂；另一方面需深入研究催化剂的催化机理及其气化反应动力学，为煤催化气化工业设计提供理论依据。

铜渣是铜火法冶炼过程中炉料和燃料中各氧化物互相熔融而成的共熔体，其中渣含铁在35%左右，具备较高回收价值。李磊、胡建杭等利用熔融还原法对渣中铁资源进行了有效回收，熔融尾渣出炉温度高达l400℃左右，余热利用价值较高，且余渣中含有大量CaO组分，因此铜渣熔融还原铁尾渣可作为煤气化的低成本催化原料，亦可以提供大量热量维系气化反应，有较好利用前景。

本发明采用非恒定高温尾渣降温过程催化煤气化和热解，可提高气化反应速率，高温余热可提供煤气化过程的所需能源，达到能源循环再利用，冷却后废渣可作为硅酸盐水泥原料，达到资源综合回收利用目的。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法。该方法充分利用铜渣熔融还原炼铁尾渣高温余热，并基于渣中CaO·SiO₂、2CaO·Al₂O₃·SiO₂ 中CaO组分对煤气化热解的催化性能，对煤进行热解气化，本发明通过以下技术方案实现。

一种利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法，其具体步骤如下：向余温为1400~1450℃的铜渣熔融还原炼铁尾渣加入炼铁尾渣和煤质量比1:1.8~1:8的煤粉，通入反应载流气体进行阶段控温降温，以5~10℃/min的冷却速率将温度控制到1000℃~1250℃，然后在1000℃条件下通入气化气体保温20~40min，保温结束后空冷降温得到可燃气和气化尾渣，冷却后气化尾渣将作为矿渣水泥原料。

所述铜渣熔融还原炼铁尾渣为铜渣加入焦炭与造渣剂石灰石后在1500℃进行熔融还原炼铁反应得到的尾渣。

所述煤粉粒度为20~40目。

所述反应载流气体为氮气、氩气中的一种或两种任意比例混合物，反应载流气体的通入量为100~200ml/min。

所述气化气体为二氧化碳、空气、氧气中的一种或几种任意比例混合物，气化气体的通入量为80~325ml/min。

本发明的有益效果是：

（1）采用熔渣高温余热进行煤气化，相比自热式煤气化，有效节约能源；

（2）采用尾渣催化组分进行催化气化，有效提高气化速率；

（3）产气经冷却除尘处理后能获得高热值可燃气，尾渣冷却后可获得硅酸盐水泥原料，实现了高温熔渣的资源化综合利用。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，该利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法，其具体步骤如下：向余温为1450℃的1000g铜渣熔融还原炼铁尾渣加入炼铁尾渣和煤质量比1:1.8的煤粉，通入反应载流气体进行阶段控温降温，以5℃/min的冷却速率将温度控制到1250℃然后再降温至1000℃，然后在1000℃条件下通入气化气体保温20min，保温结束后空冷降温得到可燃气和气化尾渣，冷却后气化尾渣将作为矿渣水泥原料。其中铜渣熔融还原炼铁尾渣为200g铜渣加入50g焦炭与93.51g造渣剂石灰石后在1500℃进行熔融还原炼铁反应得到的尾渣；其中煤粉粒度为20~30目；反应载流气体为氮气，反应载流气体的通入量为200ml/min；气化气体为二氧化碳，气化气体的通入量为250ml/min。

经分析检测，煤气化率达92.2%，可燃气体率达77.4%。

实施例2

如图1所示，该利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法，其具体步骤如下：向余温为1400℃的1000g铜渣熔融还原炼铁尾渣加入炼铁尾渣和煤质量比1: 4的煤粉，通入反应载流气体进行阶段控温降温，以8℃/min的冷却速率将温度控制到1250℃然后再降温至1000℃，然后在1000℃条件下通入气化气体保温30min，保温结束后空冷降温得到可燃气和气化尾渣，冷却后气化尾渣将作为矿渣水泥原料。其中铜渣熔融还原炼铁尾渣为200g铜渣加入50g焦炭与93.51g造渣剂石灰石后在1500℃进行熔融还原炼铁反应得到的尾渣；其中煤粉粒度为30~40目；反应载流气体为氩气，反应载流气体的通入量为100ml/min；气化气体为体积比为1:1的二氧化碳和空气混合气体，气化气体的通入量为325 ml/min。

经分析检测，煤气化率达93.8%，可燃气体率达80.7%。

实施例3

如图1所示，该利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法，其具体步骤如下：向余温为1430℃的1000g铜渣熔融还原炼铁尾渣加入炼铁尾渣和煤质量比1: 8的煤粉，通入反应载流气体进行阶段控温降温，以10℃/min的冷却速率将温度控制到1250℃然后再降温至1000℃，然后在1000℃条件下通入气化气体保温40min，保温结束后空冷降温得到可燃气和气化尾渣，冷却后气化尾渣将作为矿渣水泥原料。其中铜渣熔融还原炼铁尾渣为200g铜渣加入50g焦炭与93.51g造渣剂石灰石后在1500℃进行熔融还原炼铁反应得到的尾渣；其中煤粉粒度为20~30目；反应载流气体为氮气，反应载流气体的通入量为150ml/min；气化气体为氧气，气化气体的通入量为80ml/min。

经分析检测，煤气化率达91.3%，可燃气体率达79.6%。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。