利用煤气化细渣制备介孔微珠的方法及制得的介孔微珠技术

本发明专利技术公开了一种煤气化细渣经酸溶、碱溶制备孔径可控的介孔微珠的方法，所述方法包括：a.取适量煤气化细渣，加水配制固含在10‑40wt％的煤气化细渣浆料；b.对步骤a配置的浆料进行充分搅拌，之后通过重力旋流分离，收集重质分离产物得到富硅复合料浆；c.将适量酸溶液与所述富硅复合浆料混合得到混合浆料，进行酸溶反应；d.对酸溶反应之后的物料进行固液分离，并洗涤；进一步采用稀碱溶液碱溶，之后洗涤、干燥，得到产物；本发明专利技术还公开了制备得到的复合多孔材料。本发明专利技术利用煤气化细渣中硅铝钙铁质的高活性，在温和条件下调控溶出获得孔径可控的介孔微珠材料，该材料具有良好的物理、化学吸附性能，制备工艺简单，成本低廉，酸溶出的金属离子可以进一步制备净水剂，实现了煤气化渣的全组分综合利用，变废为宝。

Method for preparing mesoporous beads by using fine coal gasification slag and mesoporous beads prepared

The invention discloses a method for preparing mesoporous micro-beads with controllable pore size by acid and alkali dissolution of coal gasification fine slag. The method comprises: A. taking appropriate amount of coal gasification fine slag and adding water to prepare coal gasification fine slag slurry with solid content of 10 40wt%; B. fully stirring the slurry of step a, and then collecting through gravity cyclone separation. Silicon-rich composite slurry can be obtained from heavy separation products; C. mixed slurry can be obtained by mixing an appropriate amount of acid solution with the silicon-rich composite slurry for Acid-Soluble reaction; D. solid-liquid separation and washing of the material after acid-soluble reaction; further alkali-soluble dilute alkali solution is adopted, and then the product is obtained by washing and drying; and the invention also discloses the invention. The prepared composite porous materials were prepared. The invention utilizes the high activity of silica-alumina-calcium-ferrite in coal gasification fine slag, and obtains mesoporous micro-bead material with controllable pore size by adjusting and controlling dissolution under mild conditions. The material has good physical and chemical adsorption performance, simple preparation process, low cost, acid-leached metal ions can further prepare water purifier, and realizes gas purification. The comprehensive utilization of slag and the transformation of waste into treasure.

【技术实现步骤摘要】
利用煤气化细渣制备介孔微珠的方法及制得的介孔微珠
本专利技术属于固体废弃物资源化利用的
，特别涉及一种煤气化细渣酸溶、碱溶制备孔径可控的介孔微珠方法，以及制备得到的介孔材料。
技术介绍
煤气化技术是清洁煤技术的核心内容之一，将煤进行不完全氧化以得到可供下游利用的可燃煤气化气(比如粗煤气)，近些年快速成为煤炭资源和能源利用的重要方向。近20年来，我国已经在陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯、山西长治、新疆准东、伊犁等多地建设了一批煤化工企业，陆续投产，产量逐年增加，煤炭资源的洁净综合利用已经在我国形成一定规模。在煤气化技术体系中，将煤中炭质部分大部分转变成气体的同时，原煤中伴生的无机矿物组分、加入的催化剂以及气化不彻底剩余的炭质均会以残渣(煤气化渣)形式被排出。因排出方式的不同，煤气化渣又分为粗渣及细渣，其中，所述粗渣是指经由煤气化炉的炉底排出的残渣，而细渣是指由煤气化气夹带并在煤气化气离开煤气化炉后的净化过程中分离排出的残渣。煤气化残渣的产量随着煤化工产业的发展，增加很快，堆放时占用土地、污染环境，已经成为新的亟待解决的固体废弃物。近几年，围绕煤化工渣的利用开始引起部分学者的关注。CN201510148929.3公开了一种利用粉煤灰和气化渣制备的轻质陶粒及其制方法和应用，介绍了利用粉煤灰和气化渣制备轻质陶粒及其制法；CN201510420421.4公开了一种用于生产过滤陶瓷的组合物以及过滤陶瓷及其制备方法和应用，介绍了利用气化渣为主要组分制备过滤陶瓷的方法；CN201310207509.9公开了活化煤气化灰渣实现铝铁钙分离的方法，介绍了将煤气化渣干燥后，在700至1100℃下锻烧至75分钟后急冷得到活化料，再将活化料与盐酸溶液或硫酸溶液反应，实现铝、铁、钙组分分离，而且可以利用煤气化灰渣中残炭的热值；CN201210511610.9公开了一种煤化工气化渣的处理方法，介绍了将煤泥和气化渣均匀混合后再加入白泥浆，采用高压泵管道输送技术，将混合物输送到数百米外的流化床锅炉炉内，通过流化床锅炉燃烧技术实现气化渣的再燃烧利用；神华宁夏煤业集团有限责任公司杨帅和石立军在2013年8月《煤化工》上发表文章，介绍了神华宁夏煤业集团有限责任公司煤化工产出的3种煤气化细渣中各种氧化物组分含量及烧失量，结合粉煤灰综合利用国家标准及行业标准，对煤气化细渣用于水泥、混凝土及道路路基掺混料等并进行了可行性分析，提出了煤气化细渣掺烧利用和分选利用的建议；刘子梁等对气化渣国内外利用进行了总结，包括在污水处理、筑路、免烧砖、水泥和混凝土等中应用。从近几年的资料显示，人们已经认识到煤气化渣的危害，开始从不同角度系统研究其组成结构与特性，并开始重视其处置与利用问题。介孔材料是指孔径在2-50nm，比表面积巨大、功能各异的一类新型材料，其孔径大小可随合成时选用的模板分子尺寸和聚集状态而调控，自1992年Mobil公司的研究人员首次报道MCM41S系列介孔分子筛合成以来，被国内外科学家广泛关注，研究硅基、非硅基、有序、无序介孔材料的合成、结构与性能，成为新材料研究的热点。介孔材料的奇异特性，在现代化工、新型功能材料、能源等行业可用于吸附、分离、催化、催化剂载体等，具有巨大的应用潜力。然而，直至目前，介孔材料的获得主要采用不同硅质原料(或非硅质)，利用模板剂的导向作用，通过化学方法合成，如MCM41、FSM-16等硅基多种系列的水热合成；或利用天然层状、多孔矿物进行深加工改造制取介孔材料。如对层状矿物采用插层、柱撑、溶蚀等；对沸石、硅藻土、浮石等孔状结构矿物进行酸碱活化调整孔径等。2015年朱建喜课题组提供了以粘土为对象，采用有机无机改造方法获得粘土介孔材料的研究成果；同年袁鹏等在硅藻土的大孔表面上构筑了多级孔结构，实现了孔径的调控制备等等。但现有技术所获得的介孔材料存在的主要问题是工艺复杂、制备条件苛刻、成本居高不下，所以，难以成为可广泛应用的材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种由煤气化细渣经酸溶、碱溶制备孔径可控的介孔微珠的方法及制得的介孔微珠材料，根据本专利技术制备的介孔微珠与传统介孔材料相比，无需经历复杂的水热合成工艺，不添加任何模板剂，制备工艺简单，成本低廉。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种煤气化细渣制备孔径可控的介孔微珠的方法，所述方法包括：a.取适量煤气化细渣，加水配制固含在10-40wt％的煤气化细渣浆料；b.对步骤a配置的浆料进行充分搅拌，之后通过重力旋流分离，收集重质分离产物得到富硅复合料浆；c.将适量酸溶液与所述富硅复合浆料混合得到混合浆料，进行酸溶反应；d.对酸溶反应之后的物料进行固液分离，并洗涤；e.在步骤d洗涤后的固料中加入碱溶液进行碱溶反应，通过碱溶反应来进一步调节产品介孔微珠的孔径；碱溶反应之后固液分离、洗涤、干燥，得到产品介孔微珠。在本专利技术中，所述煤气化细渣为由煤气化气夹带并在煤气化气离开煤气化炉后的净化过程(例如经旋风除尘、布袋除尘和/或水洗)中分离排出的残渣，煤气化过程为本领域所熟知，本领域技术人员理解，由于原料煤中所含的形成煤灰分的无机矿物组分，以及在气化时未完全气化而残留的炭的存在，煤气化所产生的煤气化气中不可避免地会夹带固相组分，其中粒度较小的固相组分离开气化炉形成煤气化细渣，该固相组分为非晶态，粒径通常小于120μm，比如0.1-100μm。在本专利技术的步骤a中，利用煤气化细渣与水混合制成浆料时，本领域技术人员理解，所述气化细渣可以是干渣也可以是湿渣，使浆料的固含量在10wt％～40wt％，进一步优选15wt％～25wt％之间即可，比如20wt％。在一个优选实施方式中，配置的煤气化细渣浆料至少1h之后再进行后续的搅拌处理，比如1.5h、2h或5h，以便煤气化细化与水充分接触、润湿，从而有利于后续的旋流分离。在本专利技术中的步骤b中，对浆料进行搅拌，然后旋流分离得到富炭复合料浆；其中，所述搅拌为本领域常用的处理手段，例如可以采用搅拌设备进行搅拌处理，优选采用增力搅拌器进行搅拌。在一个优选实施方式中，富硅复合浆料的制备过程中，搅拌条件为搅拌转速不低于1500r/min，搅拌时间不少于30min；优选地，搅拌转速为1800～3000r/min，搅拌时间为60min～180min；以便于后续的旋流分离。研究发现，经过上述强力搅拌，特别是对于浸泡处理后的浆料分离效果更佳。在所述旋流分离为本领域常用的处理手段，例如可以采用旋流分离器进行旋流分离，在旋流分离中，由于重力作用，细渣中密度较小的炭组分主要从旋流分离器顶部溢出，而密度较大的硅铝质组分(重质分离产物)则主要从底部排出，从而实现分离。在本专利技术的步骤c中，将适量酸溶液与所述富硅复合浆料混合得到混合浆料，以进行酸溶反应；由于煤气化细渣经历了由高温(比如1300-1400℃)到水淬急冷的过程，因此，具备很高的化学反应活性，使得其中的金属氧化物能够与酸反应而溶出，并且随着金属离子溶出量的不同，剩余硅质组分形成孔径和孔隙率不同的无序多孔微珠状态，由此能够获得硅质骨架介孔材料。优选地，步骤c中，混合所得浆料中固含量为10～30wt％，例如15wt％、20wt％或30wt％，酸浓度为5～20wt％，例如8wt％、12wt％，搅拌0.5～5h进行酸溶反应，有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤气化细渣制备孔径可控的介孔微珠的方法，所述方法包括：a.取适量煤气化细渣，加水配制固含在10‑30wt％的煤气化细渣浆料；b.对步骤a配置的浆料进行充分搅拌，之后通过重力旋流分离，收集重质分离产物得到富硅复合料浆；c.将适量酸溶液与所述富硅复合浆料混合得到混合浆料，进行酸溶反应；d.对酸溶反应之后的物料进行固液分离，并洗涤；e.在步骤d洗涤后的固料中加入碱溶液进行碱溶反应，通过碱溶反应来进一步调节产品介孔微珠的孔径；碱溶反应之后固液分离、洗涤，干燥，得到产品介孔微珠。

【技术特征摘要】
1.一种煤气化细渣制备孔径可控的介孔微珠的方法，所述方法包括：a.取适量煤气化细渣，加水配制固含在10-30wt％的煤气化细渣浆料；b.对步骤a配置的浆料进行充分搅拌，之后通过重力旋流分离，收集重质分离产物得到富硅复合料浆；c.将适量酸溶液与所述富硅复合浆料混合得到混合浆料，进行酸溶反应；d.对酸溶反应之后的物料进行固液分离，并洗涤；e.在步骤d洗涤后的固料中加入碱溶液进行碱溶反应，通过碱溶反应来进一步调节产品介孔微珠的孔径；碱溶反应之后固液分离、洗涤，干燥，得到产品介孔微珠。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d所得产物中，碳含量不大于10wt％，优选为5～8wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤e：对步骤d的产物进行煅烧处理，以去除残余炭，煅烧温度为550-750℃。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏存弟，朱丹丹，蒋引珊，夏茂盛，魏际伦，雒锋，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22