从褐煤干馏提取含锗物质并制半焦的方法技术

本发明专利技术主要涉及一种从含锗褐煤中提取锗并获得优质半焦的技术，特别适用于含锗褐煤的开发和高教利用。属褐煤深加工技术领域。其特征在于采用特殊干馏工艺－链式干馏装置联合提取褐煤中含锗物质并制半焦，褐煤在较高温度加热干馏使褐煤中含伴随各种成分有效挥发，获得含锗混合气体，气体氧化后收集得到含锗烟尘，用湿法方法处理含锗烟尘提取锗。本发明专利技术适用于含锗褐煤的开发和高效利用，本发明专利技术方法使褐煤资源得到有效、充分的利用，提高了褐煤的利用价值，大大节约了资源，是一种利国利民的褐煤深加工环保工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种从含锗褐煤中提取锗并获得优质半焦的技术，特别适用于含锗褐煤的开发和高效利用。属褐煤深加工

技术介绍
目前从含锗褐煤中提锗通常采用的方法是燃烧法，即将含锗褐煤在氧化气氛下燃烧，褐煤中的锗挥发后以二氧化锗的形态收集在烟尘中，将含锗烟尘收集后采用通常的酸浸方法提取锗，此种方法的缺点是褐煤燃烧产生的大量热能被完全浪费；也有用含锗褐煤发电并同时回收含锗烟尘的方法，但褐煤发电存在规模小、成本高及废水处理费用大等问题。目前国内专利报道的从含锗褐煤中提锗工艺方法有第一种工艺方法是利用含锗褐煤本身燃烧时产生的温度和气氛，使煤中锗在燃烧过程中得到挥发并在经二次燃烧后的冷却烟气中富集的工艺。第二种工艺方法是从原煤中提取二氧化锗的方法，它是采用湿法技术直接从原煤中提取二氧化锗，先将原煤粉碎(直径小于1mm)，投入反应釜中经浸取，蒸馏、冷凝、水解等过程提取含量达90～95％的二氧化锗。第三种从褐煤中提取锗的工艺方法，包括了火法与湿法冶炼过程，其中湿法包括氯化蒸馏和水解两个过程，其特征在于火法的过程是用含锗原煤经筛分、制煤棒或煤球，然后加入链条炉冶炼，炉内产生的含锗烟尘由旋风收烟器、布袋收尘器和泡沫收尘器回收，所得锗精矿再次经湿法提取锗。第四种工艺方法是在链条蒸汽锅炉中，投入含锗煤燃烧，控制炉膛温度在1150℃～1250℃范围，使炉膛内的锗氧化成氧化锗，并处在微还原的炉膛气氛状态下，将含氧化锗的锅炉尾气冷却至95℃～105℃，让氧化锗还原成锗尘，用布袋回收器回收锗。第五种工艺方法是从提锗煤渣中回收锗的方法，特别是从废弃的提锗煤渣中再次提锗，该技术采用的原料为提锗后含锗0.015％～0.030％的煤渣，在1150℃～1250℃的炉温下，在炉中造成CO210％～15％，CO1％～4％，O22％～5％的弱还原气氛，使锗挥发并收集于烟尘中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统燃烧褐煤提锗方法褐煤资源的浪费，破碎褐煤直接酸浸提取锗方法中酸耗太高，褐煤锅炉燃烧发电提锗规模小、成本高及废水处理费用大的缺点，避免现有技术从褐煤提锗时对资源的浪费和利用不合理性，专利技术一种在高效提取含锗物质的同时获得半焦产品的干馏提取褐煤中锗并制半焦的的方法。本专利技术褐煤干馏提取含锗物质并制半焦的方法采用的工艺流程和设备流程是以含锗褐煤为原料，将褐煤破碎到0～100mm大小，在半隔绝空气条件下加热干馏，使褐煤中的锗在干馏过程中伴随各种有机物的分解一起挥发形成混合气体，随后挥发后的混合气体从每个干馏室侧部进入到相邻燃烧室，与通入的空气混合燃烧，然后再进入烟道以烟尘形式被收集，使用传统湿法处理含锗烟尘获得锗原料；褐煤经干馏后获得半焦，半焦经过洗选处理后获得优质半焦。所述的褐煤干馏温度为600℃～1000℃范围，干馏时间5.0～10.0小时；所述的最佳褐煤干馏温度在800℃～1000℃范围，最佳褐煤干馏时间为7.0～10.0小时；所述半焦洗选处理过程是在介质比重为1.3～1.4条件下进行重介质洗选，洗选后半焦灰分为10.0～15％，挥发分为1.7～11.0％，固定炭为71.0～89.0％，发热量为21.0～30.0MJ/kg。所述的褐煤整个干馏装置中有数个干馏室和数个燃烧室组成，每个干馏室都是相对独立，每个干馏室侧部与相邻一个燃烧室相通，燃烧室中装有进风口。工作原理是将含锗褐煤加入具有一定温度的干馏装置加热干馏时，褐煤中的水分、有机质等迅速形成气态物质挥发，锗以GeO的形态伴随褐煤中各种挥发成分挥发，挥发后形成的混合气体从褐煤干馏室侧壁中部进入燃烧室，由于混合气体中含有大量的CO气体，CO气体与从燃烧室顶部进入的微量空气混合燃烧，燃烧的同时将热量传给另一边的褐煤干馏室中新加入的褐煤进行加热，如此循环。锗以GeO的形态随混合气体燃烧后从燃烧室底部进入烟道，在烟道一定位置引入氧化气氛，将烟气中GeO氧化成GeO2收集于收尘系统获得含锗烟尘，用湿法方法处理含锗烟尘提取锗。褐煤在干馏室内挥发完锗后残余物便得到半焦，定时从干馏装置中排除半焦，半焦冷却后经过一定的洗选工艺处理可获得优质的半焦产品。本专利技术链式干馏装置中每个干馏室都是相对独立的，干馏装置可以由数个干馏室和数个燃烧室共同组成，其干馏室的数量多少，应依据生产规模由投资者自由决定，因此投资规模可大可小，相当灵活。干馏过程中需控制每个干馏室的干馏温度为600℃～1000℃，干馏时间5.0～10.0小时，在此条件范围工艺实施后，褐煤中锗挥发率最高可以达到89％。本专利技术工艺对含锗褐煤进行干馏获得含锗烟尘和半焦，含锗烟尘经过湿法方法处理提取锗，实现锗的高挥发(最高达89％)收集；半焦经过洗选工艺处理后获得优质半焦，半焦可用于工业生产各个领域，如半焦可作冶炼金属的炭质还原剂。本专利技术可根据提锗产能和半焦的产量决定干馏装置的长短(干馏室和燃烧室数量)，其投资灵活，而且本专利技术工艺可与现有酸浸提取锗工艺连接，为含锗褐煤开发利用提供了另一条新的途径，是一种利国利民的褐煤深加工环保工艺。附图说明下面通过具体实施例对本专利技术工艺流程作进一步说明。图1为本专利技术褐煤干馏提取含锗物质并制半焦的工艺流程示意图。图2为本专利技术褐煤干馏提取含锗物质并制半焦的设备流程方框图。具体实施例方式实施例1如图1、图2所示。本专利技术采用的基本工艺是选用锗品位0.023％、灰分35.43％、挥发分46.06％、固定炭34.83％、发热值19.02MJ/kg、粒度0～100mm的褐煤20吨，以每孔1.45吨加料量加入褐煤干馏装置的干馏室，在800～1000℃温度条件下保温10.0小时进行锗挥发，褐煤挥发锗后的半焦选用重介质分离(分选比重为1.4)制得优质半焦。结果表明，锗的挥发率在74.20～88.54％范围，洗选后的半焦灰分为10.75～13.29％、挥发分为1.76～3.45％、固定炭为82.97～89.16％、发热值为25.6～29.3MJ/kg。实施例2～7选用锗品位0.023％、灰分35.43％、挥发分46.06％、固定炭34.83％、发热值19.02MJ/kg、粒度0～100mm，的褐煤20吨，以每孔1.45吨加料量加入褐煤干馏装置的干馏室，分别在600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃保温10.0小时进行锗挥发实验。结果表明，随温度升高，锗挥发率不断提高，1000℃锗的挥发效果最好。表1是不同温度条件下褐煤中锗的挥发率及半焦质量分析结果。表1 不同温度下褐煤中锗的挥发率、半焦工业质量分析及热值 (洗选半焦的重介质分选比重为1.4)实施例8～11选用锗品位0.023％、水分9.76％、灰分35.43％、挥发分46.06％、固定炭34.83％、发热值19.02MJ/kg、粒度0～100mm的褐煤20吨，以每孔1.45吨加料量加入褐煤干馏装置的干馏室，在1000℃分别保温1.0，2.5，5.0，7.0，10.0小时进行锗挥发实验。结果表明，随保温时间延长，锗挥发率逐步提高，挥发率范围为76.84～86.92％。结果如表2所示。实施例12～14选用锗品位0.023％、水分9.76％、灰分35.43％、挥发分46.06％、固定炭34.83％、发热值19.02MJ/kg、粒度0～100mm的褐煤20吨，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种褐煤干馏提取含锗物质并制半焦的方法，其特征及工艺流程是：Ａ、以含锗褐煤为原料，将褐煤破碎到０～１００ｍｍ大小，在半隔绝空气条件下加热干馏，使褐煤中的锗在干馏过程中伴随各种有机物的分解一起挥发形成混合气体，随后Ｂ、挥发后的 混合气体从每个干馏室侧部进入到相邻燃烧室，与通入的空气混合燃烧，然后Ｃ、再进入烟道以烟尘形式被收集，使用传统湿法处理含锗烟尘获得锗原料；Ｄ、褐煤经干馏后获得半焦，半焦经过洗选处理后获得优质半焦。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷霆，张玉林，张家敏，刘志斌，李耀辉，邹平，王少龙，冯林永，
申请(专利权)人：云南冶金集团总公司技术中心，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]