摘要
煤气化技术是实现煤炭清洁转化、高效利用的重要途径，但气化过程整体贫氧的环境，叠加煤种、制浆、气化炉型和操作条件等影响，使煤炭难以完全转化，导致生成的煤气化渣中残炭含量普遍较高，极大影响了其资源化利用。煤气化渣中的残炭和灰是重要的可利用资源，若能够高效分离，则可大幅度提升其利用价值。因此，对煤气化渣提炭分质是实现其减量化、无害化和资源化利用的关键，同时也是煤化工企业实现清洁生产和可持续发展的重要措施，对我国环保建设意义重大。 本文选用榆林地区水煤浆气化炉产生的细渣和粗渣为原料，通过粒度分级探究了煤气化渣中残炭在不同粒级中的赋存特性，采用本团队设计的新型水流分级装置，分析了煤气化渣水流分级提炭条件，以及先粒级筛分再水流分级提炭分质的影响，以期对煤气化渣提炭技术的研发提供新的方法和思路。具体内容如下： （1）通过粒度筛分探究了不同粒级颗粒的残炭赋存特性，并对筛分产品的微观形貌、孔结构和真密度进行对比分析。结果表明，细渣在0.5~0.15 mm粒级段的残炭含量较高，较原细渣的残炭含量22.90%提高至35.25%。粗渣集中在0.5~0.18 mm粒级段，较原粗渣的残炭含量17.38%提高至28.02%，经过简单粒级筛分即可对气化渣中的残炭进行初步分离。不同粒级的煤气化渣因微观形貌、孔隙结构和真密度等具有显著差异，随着炭含量的增加，比表面积逐渐增大，真密度值逐渐降低。 （2）采用新型水流分级装置，探究了矿浆浓度、叶轮转速和水流量等条件对细渣的提炭效果影响规律。结果表明，随矿浆浓度增加，炭灰颗粒的分散性降低；随着叶轮转速和水流量的增加，浮渣的烧失量降低。依此为基础，对比分析了先筛分再水流分级对提炭效果的影响，先筛分后细渣再提炭效果更好，细渣的整体炭的回收率为61.37%，炭质量分数为52.89%，尾渣的灰分为91.98%，其中gt;0.5 mm和0.5~0.15 mm浮渣的烧失量提高至78%以上。但对于细粒级样品（lt;0.074 mm）水流分级的效率降低。 （3）探究了粗渣提炭过程中，水流量和叶轮转速的影响规律，结果表明，由于粗渣颗粒的尺寸远大于细渣，导致叶轮转速改变对浮渣产率和烧失量影响均较小，随水流量增加，浮渣的产率逐渐增加，烧失量亦缓慢增加。粒级筛分后的粗渣颗粒大小更均匀，提炭效果明显，炭回收率为68.27%，炭质量分数为61.18%，对于0.5~0.18 mm粒级粗渣，水流分级所得浮渣的炭含量提高至75.97%。 （4）对细渣和粗渣基于粒级筛分再水流分级所得样品的微观形貌、孔隙结构和真密度分析，并计算其在水中表观密度大小，对其可选性进行评价。结果表明，细渣和粗渣中都存在大量的不规则和圆球状灰颗粒，以及不规则的炭灰结合体，颗粒间同时存在混杂、粘附和包裹等现象。水流分级后，浮渣以不规则形状的残炭为主，残炭颗粒表面粗糙，孔隙发达，尾渣样品中高灰分颗粒较多，形状呈圆球状或不规则形状，颗粒表面光滑致密。样品的分选可行性显示，在上升水流和叶轮的共同作用下，部分粒径段气化渣由难选变为易选，从而实现了煤气化渣的提炭分质。
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