一种煤基碳材料多级脱灰系统及方法技术方案

本申请实施例提出了一种煤基碳材料多级脱灰系统及方法，包括：浮选单元对原煤进行浮选得到浮选精煤；碱洗单元用于将浮选精煤碱洗后得到碱洗煤；酸洗单元其碱洗煤的输入端与碱洗单元的碱洗煤输出端连接，用于将碱洗煤酸洗后得到酸洗煤；水洗单元其酸洗煤的输入端与酸洗单元的酸洗煤输出端连接，用于将酸洗煤进行水洗净化后得到超纯煤；超纯煤经过干化装置得到脱灰炭；以及换热鼓风单元。本申请通过将浮选法和酸碱法与烟气回收、余热利用结合起来，使得煤基碳材料脱灰效率、脱灰炭生产效率提高，化学试剂用量减少，同时对烟气余热回收利用和降低排放烟气中二氧化碳的浓度。用和降低排放烟气中二氧化碳的浓度。用和降低排放烟气中二氧化碳的浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种煤基碳材料多级脱灰系统及方法


[0001]本申请涉及煤炭干法分选
，尤其涉及一种煤基碳材料多级脱灰系统及方法。

技术介绍

[0002]目前我国各类新能源不断发展，其能源的回收与存储对于电网调峰和灵活运作具有十分重要的意义。超级电容器是一种具有高功率密度、高安全性等特点的新型储能器件，其中，电极材料作为超级电容器的主要组成部分，对超级电容器性能起到关键作用。煤基活性炭作为煤的高附加值产品，与其它电极材料相比，具有成本低廉、比表面积大、循环稳定性和倍率性能良好、制备工艺较成熟等优点，有着广阔的发展前景。
[0003]大量研究表明，煤中灰分对煤基碳材料的制备和活性炭产品的性能均会产生不良的影响。因此，研究脱灰技术对制备具有高比电容、良好循环稳定性等优异性能的超级电容器显得尤为重要。超纯煤是一种具有低灰、高发热量的高附加值煤炭产品，也是高效清洁利用煤炭资源的主要手段，超纯煤制备属于煤基碳材料前期脱灰工艺，其脱灰效率高、工艺适应性强，但该工艺仍存在原料处理量大、生产效率低、药剂消耗量高等问题。目前煤基碳材料前期脱灰方法分为化学法、物理法和物理化学法三类；在物理法方面，超纯煤制备技术已经开展了大量的研究，但仍存在许多限制，只有少数方法实现了工业化，绝大多数仍停留在实验室阶段。浮选法成本较低、运用普遍，但对于微细矿物，传统浮选法回收率低、选择率低，在浮选过程中会造成大量的资源浪费。在化学法方面，虽然部分化学制备超纯煤技术已经实现工业化，但是工艺方面还存在一些不足，如酸碱法虽脱灰效率高、工艺适应性强、精煤产率高，但使用药剂量大，工艺成本高，且试剂腐蚀性强，对环境有一定的影响。现有的物理化学方法脱矿效果较好，但在实现工业化方面仍存在较多限制，需要进一步探究超纯煤制备技术物理、化学相结合的方法，降低灰分和硫分。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本申请的目的在于提出一种煤基碳材料多级脱灰系统及方法，通过将浮选法和酸碱法与烟气回收、余热利用结合起来，使得煤基碳材料脱灰效率、脱灰炭生产效率提高，化学试剂用量减少，同时烟气余热回收利用和降低排放烟气中二氧化碳浓度的目的得以实现。
[0006]为达到上述目的，本申请提出一种煤基碳材料多级脱灰系统，包括：
[0007]浮选单元，用于对粒度小于0.5mm的原煤进行浮选并将得到的泡沫产品分离后得到浮选精煤；
[0008]碱洗单元，其浮选精煤的输入端与所述浮选单元的浮选精煤输出端连接，用于将浮选精煤碱洗后得到碱洗煤；
[0009]酸洗单元，其碱洗煤的输入端与所述碱洗单元的碱洗煤输出端连接，用于将碱洗
煤酸洗后得到酸洗煤；
[0010]水洗单元，其酸洗煤的输入端与所述酸洗单元的酸洗煤输出端连接，用于将酸洗煤进行水洗净化后得到超纯煤；所述超纯煤经过干化装置得到脱灰炭；和
[0011]换热鼓风单元，包括鼓风组件和换热组件；所述鼓风组件的空气输出端与所述换热组件的冷侧输入端连接，所述换热组件的冷侧输出端分别连接所述碱洗单元和所述酸洗单元的空气进口；所述换热组件热侧输入端通入含CO2的烟气，其输出端与所述酸洗单元的CO2进气口连接。
[0012]在一些实施例中，所述酸洗单元包括串联的第一酸洗反应器和第二酸洗反应器；其中所述第一酸洗反应器的碱洗煤的输入端与所述碱洗单元的碱洗煤输出端连接；所述第一酸洗反应器的酸洗煤输出端与所述第二酸洗反应器的酸洗煤输入端连接；所述第二酸洗反应器的酸洗煤输出端与所述水洗单元的酸洗煤输入端连接。
[0013]在一些实施例中，所述换热组件包括串联的第一换热器和第二换热器；其中第一换热器的热侧输入端通入含CO2的烟气，其输出端与所述第二换热器的热侧输入端连接；第二换热器的热侧输出端与所述酸洗单元的CO2进气口连接；所述第一换热器和所述第二换热器的冷侧输入端均与所述鼓风组件的空气出口连接；所述第一换热器冷侧的输出端与所述碱洗单元的空气进口连接；所述第二换热器冷侧的输出端与所述第二酸洗反应器的空气进口连接。
[0014]在一些实施例中，包括多级压滤装置，其包括多个压滤机；多个所述压滤机分别与所述浮选单元、所述碱洗单元、所述酸洗单元和所述水洗单元连接，用于过滤浮选精煤及清洗后的碱洗煤和酸洗煤。
[0015]在一些实施例中，所述浮选单元包括浮选机和与所述浮选机连接的超声波发生器，利用所述超声波发生器产生的超声波辅助所述浮选机进行原煤浮选；其中所述浮选机的输入端通入原煤，其输出端与所述压滤机连接，所述压滤机的浮选精煤输出端连接所述碱洗单元。
[0016]在一些实施例中，所述碱洗单元包括碱洗反应器和微波辐射加热器，其中所述微波辐射加热器对所述碱洗反应器微波辐射加热；所述第一换热器冷侧的输出端与所述碱洗反应器的空气进口连接；所述碱洗反应器的碱洗煤输出端连接一压滤机，所述压滤机将碱洗煤过滤后通入所述酸洗单元。
[0017]在一些实施例中，所述水洗单元为液幕式双回程水洗组件，包括水洗设备，液泵和送风件，其中所述液泵设置在水洗设备内；所述送风件向所述水洗设备内输送空气用于增加液体扰动提升水洗效果；所述水洗设备上设置有酸洗煤的输入端。
[0018]在一些实施例中，提出了一种煤基碳材料多级脱灰方法，利用上述任一实施例中所述的脱灰系统对粒度小于0.5mm的原煤进行脱灰生成脱灰炭，包括以下步骤：
[0019]组装上述任一实施例中所述的脱灰系统；
[0020]将粒度小于0.5mm的原煤送入浮选单元得到浮选精煤后送入碱洗反应器加热至80
‑
150℃并保温浸泡6
‑
12h得到碱洗煤；
[0021]所述碱洗煤进入第一酸洗反应器中将可溶的碳酸氢盐去除后得到一次酸洗煤；而后一次酸洗煤进入第二酸洗反应器中加热至30
‑
80℃并保温浸泡1
‑
6h得到二次酸洗煤；
[0022]二次酸洗煤进入水洗设备中净化6
‑
12h后得到超纯煤；所述超纯煤送入干化机进
行干化后得到脱灰炭。
[0023]在一些实施例中，所述第一酸洗反应器中容置碳酸溶液，碳酸溶液PH值为5.0
‑
6.0，其为包含CO2的烟气通入水中形成；其中烟气的温度为60
‑
80℃，CO2的质量百分浓度为12
‑
14％；所述第二酸洗反应器中容置盐酸溶液，所述盐酸溶液质量百分浓度为5
‑
10％。
[0024]在一些实施例中，碱洗反应器中容置火碱溶液，NaOH溶液质量百分浓度为15
‑
20％。
[0025]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0026]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0027]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤基碳材料多级脱灰系统，其特征在于，包括：浮选单元，用于对粒度小于0.5mm的原煤进行浮选并将得到的泡沫产品分离后得到浮选精煤；碱洗单元，其浮选精煤的输入端与所述浮选单元的浮选精煤输出端连接，用于将浮选精煤碱洗后得到碱洗煤；酸洗单元，其碱洗煤的输入端与所述碱洗单元的碱洗煤输出端连接，用于将碱洗煤酸洗后得到酸洗煤；水洗单元，其酸洗煤的输入端与所述酸洗单元的酸洗煤输出端连接，用于将酸洗煤进行水洗净化后得到超纯煤；所述超纯煤经过干化装置得到脱灰炭；和换热鼓风单元，包括鼓风组件和换热组件；所述鼓风组件的空气输出端与所述换热组件的冷侧输入端连接，所述换热组件的冷侧输出端分别连接所述碱洗单元和所述酸洗单元的空气进口；所述换热组件热侧输入端通入含CO2的烟气，其输出端与所述酸洗单元的CO2进气口连接。2.根据权利要求1所述的脱灰系统，其特征在于，所述酸洗单元包括串联的第一酸洗反应器和第二酸洗反应器；其中所述第一酸洗反应器的碱洗煤的输入端与所述碱洗单元的碱洗煤输出端连接；所述第一酸洗反应器的酸洗煤输出端与所述第二酸洗反应器的酸洗煤输入端连接；所述第二酸洗反应器的酸洗煤输出端与所述水洗单元的酸洗煤输入端连接。3.根据权利要求2所述的脱灰系统，其特征在于，所述换热组件包括串联的第一换热器和第二换热器；其中第一换热器的热侧输入端通入含CO2的烟气，其输出端与所述第二换热器的热侧输入端连接；第二换热器的热侧输出端与所述酸洗单元的CO2进气口连接；所述第一换热器和所述第二换热器的冷侧输入端均与所述鼓风组件的空气出口连接；所述第一换热器冷侧的输出端与所述碱洗单元的空气进口连接；所述第二换热器冷侧的输出端与所述第二酸洗反应器的空气进口连接。4.根据权利要求3所述的脱灰系统，其特征在于，包括多级压滤装置，其包括多个压滤机；多个所述压滤机分别与所述浮选单元、所述碱洗单元、所述酸洗单元和所述水洗单元连接，用于过滤浮选精煤及清洗后的碱洗煤和酸洗煤。5.根据权利要求4所述的脱灰系统，其特征在于，所述浮选单元包括浮选机和与所述浮选机连接的超声波发生器，利用所述超声波发生器产生的超声波辅助所述浮选机进行原煤浮选；其中所述浮选机的输入端通入原煤，其输出端与所述压滤机连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建国，罗茂芸，李阳，杨成龙，马东森，甘晓晶，王长安，车得福，崔义，李德军，郭洁，赵瀚辰，贾晨光，孙军飞，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司西安交通大学扎赉诺尔煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：