專利名稱：從褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種從含鍺褐煤中提取鍺并獲得優(yōu)質(zhì)半焦的技術(shù)，特別適用于含鍺褐煤的開發(fā)和高效利用。屬褐煤深加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前從含鍺褐煤中提鍺通常采用的方法是燃燒法，即將含鍺褐煤在氧化氣氛下燃燒，褐煤中的鍺揮發(fā)后以二氧化鍺的形態(tài)收集在煙塵中，將含鍺煙塵收集后采用通常的酸浸方法提取鍺，此種方法的缺點(diǎn)是褐煤燃燒產(chǎn)生的大量熱能被完全浪費(fèi)；也有用含鍺褐煤發(fā)電并同時(shí)回收含鍺煙塵的方法，但褐煤發(fā)電存在規(guī)模小、成本高及廢水處理費(fèi)用大等問題。
目前國(guó)內(nèi)專利報(bào)道的從含鍺褐煤中提鍺工藝方法有第一種工藝方法是利用含鍺褐煤本身燃燒時(shí)產(chǎn)生的溫度和氣氛，使煤中鍺在燃燒過程中得到揮發(fā)并在經(jīng)二次燃燒后的冷卻煙氣中富集的工藝。第二種工藝方法是從原煤中提取二氧化鍺的方法，它是采用濕法技術(shù)直接從原煤中提取二氧化鍺，先將原煤粉碎(直徑小于1mm)，投入反應(yīng)釜中經(jīng)浸取，蒸餾、冷凝、水解等過程提取含量達(dá)90～95％的二氧化鍺。第三種從褐煤中提取鍺的工藝方法，包括了火法與濕法冶煉過程，其中濕法包括氯化蒸餾和水解兩個(gè)過程，其特征在于火法的過程是用含鍺原煤經(jīng)篩分、制煤棒或煤球，然后加入鏈條爐冶煉，爐內(nèi)產(chǎn)生的含鍺煙塵由旋風(fēng)收煙器、布袋收塵器和泡沫收塵器回收，所得鍺精礦再次經(jīng)濕法提取鍺。第四種工藝方法是在鏈條蒸汽鍋爐中，投入含鍺煤燃燒，控制爐膛溫度在1150℃～1250℃范圍，使?fàn)t膛內(nèi)的鍺氧化成氧化鍺，并處在微還原的爐膛氣氛狀態(tài)下，將含氧化鍺的鍋爐尾氣冷卻至95℃～105℃，讓氧化鍺還原成鍺塵，用布袋回收器回收鍺。第五種工藝方法是從提鍺煤渣中回收鍺的方法，特別是從廢棄的提鍺煤渣中再次提鍺，該技術(shù)采用的原料為提鍺后含鍺0.015％～0.030％的煤渣，在1150℃～1250℃的爐溫下，在爐中造成CO210％～15％，CO1％～4％，O22％～5％的弱還原氣氛，使鍺揮發(fā)并收集于煙塵中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)燃燒褐煤提鍺方法褐煤資源的浪費(fèi)，破碎褐煤直接酸浸提取鍺方法中酸耗太高，褐煤鍋爐燃燒發(fā)電提鍺規(guī)模小、成本高及廢水處理費(fèi)用大的缺點(diǎn)，避免現(xiàn)有技術(shù)從褐煤提鍺時(shí)對(duì)資源的浪費(fèi)和利用不合理性，發(fā)明一種在高效提取含鍺物質(zhì)的同時(shí)獲得半焦產(chǎn)品的干餾提取褐煤中鍺并制半焦的的方法。
本發(fā)明褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的方法采用的工藝流程和設(shè)備流程是以含鍺褐煤為原料，將褐煤破碎到0～100mm大小，在半隔絕空氣條件下加熱干餾，使褐煤中的鍺在干餾過程中伴隨各種有機(jī)物的分解一起揮發(fā)形成混合氣體，隨后揮發(fā)后的混合氣體從每個(gè)干餾室側(cè)部進(jìn)入到相鄰燃燒室，與通入的空氣混合燃燒，然后再進(jìn)入煙道以煙塵形式被收集，使用傳統(tǒng)濕法處理含鍺煙塵獲得鍺原料；褐煤經(jīng)干餾后獲得半焦，半焦經(jīng)過洗選處理后獲得優(yōu)質(zhì)半焦。
所述的褐煤干餾溫度為600℃～1000℃范圍，干餾時(shí)間5.0～10.0小時(shí)；所述的最佳褐煤干餾溫度在800℃～1000℃范圍，最佳褐煤干餾時(shí)間為7.0～10.0小時(shí)；所述半焦洗選處理過程是在介質(zhì)比重為1.3～1.4條件下進(jìn)行重介質(zhì)洗選，洗選后半焦灰分為10.0～15％，揮發(fā)分為1.7～11.0％，固定炭為71.0～89.0％，發(fā)熱量為21.0～30.0MJ/kg。
所述的褐煤整個(gè)干餾裝置中有數(shù)個(gè)干餾室和數(shù)個(gè)燃燒室組成，每個(gè)干餾室都是相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)干餾室側(cè)部與相鄰一個(gè)燃燒室相通，燃燒室中裝有進(jìn)風(fēng)口。
工作原理是將含鍺褐煤加入具有一定溫度的干餾裝置加熱干餾時(shí)，褐煤中的水分、有機(jī)質(zhì)等迅速形成氣態(tài)物質(zhì)揮發(fā)，鍺以GeO的形態(tài)伴隨褐煤中各種揮發(fā)成分揮發(fā)，揮發(fā)后形成的混合氣體從褐煤干餾室側(cè)壁中部進(jìn)入燃燒室，由于混合氣體中含有大量的CO氣體，CO氣體與從燃燒室頂部進(jìn)入的微量空氣混合燃燒，燃燒的同時(shí)將熱量傳給另一邊的褐煤干餾室中新加入的褐煤進(jìn)行加熱，如此循環(huán)。鍺以GeO的形態(tài)隨混合氣體燃燒后從燃燒室底部進(jìn)入煙道，在煙道一定位置引入氧化氣氛，將煙氣中GeO氧化成GeO2收集于收塵系統(tǒng)獲得含鍺煙塵，用濕法方法處理含鍺煙塵提取鍺。
褐煤在干餾室內(nèi)揮發(fā)完鍺后殘余物便得到半焦，定時(shí)從干餾裝置中排除半焦，半焦冷卻后經(jīng)過一定的洗選工藝處理可獲得優(yōu)質(zhì)的半焦產(chǎn)品。
本發(fā)明鏈?zhǔn)礁绅s裝置中每個(gè)干餾室都是相對(duì)獨(dú)立的，干餾裝置可以由數(shù)個(gè)干餾室和數(shù)個(gè)燃燒室共同組成，其干餾室的數(shù)量多少，應(yīng)依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模由投資者自由決定，因此投資規(guī)?？纱罂尚?，相當(dāng)靈活。
干餾過程中需控制每個(gè)干餾室的干餾溫度為600℃～1000℃，干餾時(shí)間5.0～10.0小時(shí)，在此條件范圍工藝實(shí)施后，褐煤中鍺揮發(fā)率最高可以達(dá)到89％。
本發(fā)明工藝對(duì)含鍺褐煤進(jìn)行干餾獲得含鍺煙塵和半焦，含鍺煙塵經(jīng)過濕法方法處理提取鍺，實(shí)現(xiàn)鍺的高揮發(fā)(最高達(dá)89％)收集；半焦經(jīng)過洗選工藝處理后獲得優(yōu)質(zhì)半焦，半焦可用于工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域，如半焦可作冶煉金屬的炭質(zhì)還原劑。
本發(fā)明可根據(jù)提鍺產(chǎn)能和半焦的產(chǎn)量決定干餾裝置的長(zhǎng)短(干餾室和燃燒室數(shù)量)，其投資靈活，而且本發(fā)明工藝可與現(xiàn)有酸浸提取鍺工藝連接，為含鍺褐煤開發(fā)利用提供了另一條新的途徑，是一種利國(guó)利民的褐煤深加工環(huán)保工藝。


下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明工藝流程作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的工藝流程示意圖。
圖2為本發(fā)明褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的設(shè)備流程方框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1、圖2所示。本發(fā)明采用的基本工藝是選用鍺品位0.023％、灰分35.43％、揮發(fā)分46.06％、固定炭34.83％、發(fā)熱值19.02MJ/kg、粒度0～100mm的褐煤20噸，以每孔1.45噸加料量加入褐煤干餾裝置的干餾室，在800～1000℃溫度條件下保溫10.0小時(shí)進(jìn)行鍺揮發(fā)，褐煤揮發(fā)鍺后的半焦選用重介質(zhì)分離(分選比重為1.4)制得優(yōu)質(zhì)半焦。
結(jié)果表明，鍺的揮發(fā)率在74.20～88.54％范圍，洗選后的半焦灰分為10.75～13.29％、揮發(fā)分為1.76～3.45％、固定炭為82.97～89.16％、發(fā)熱值為25.6～29.3MJ/kg。
實(shí)施例2～7選用鍺品位0.023％、灰分35.43％、揮發(fā)分46.06％、固定炭34.83％、發(fā)熱值19.02MJ/kg、粒度0～100mm，的褐煤20噸，以每孔1.45噸加料量加入褐煤干餾裝置的干餾室，分別在600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃保溫10.0小時(shí)進(jìn)行鍺揮發(fā)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，隨溫度升高，鍺揮發(fā)率不斷提高，1000℃鍺的揮發(fā)效果最好。表1是不同溫度條件下褐煤中鍺的揮發(fā)率及半焦質(zhì)量分析結(jié)果。
表1 不同溫度下褐煤中鍺的揮發(fā)率、半焦工業(yè)質(zhì)量分析及熱值

(洗選半焦的重介質(zhì)分選比重為1.4)實(shí)施例8～11選用鍺品位0.023％、水分9.76％、灰分35.43％、揮發(fā)分46.06％、固定炭34.83％、發(fā)熱值19.02MJ/kg、粒度0～100mm的褐煤20噸，以每孔1.45噸加料量加入褐煤干餾裝置的干餾室，在1000℃分別保溫1.0，2.5，5.0，7.0，10.0小時(shí)進(jìn)行鍺揮發(fā)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)，鍺揮發(fā)率逐步提高，揮發(fā)率范圍為76.84～86.92％。結(jié)果如表2所示。
實(shí)施例12～14選用鍺品位0.023％、水分9.76％、灰分35.43％、揮發(fā)分46.06％、固定炭34.83％、發(fā)熱值19.02MJ/kg、粒度0～100mm的褐煤20噸，以每孔1.45噸、1.65噸、1.85噸加料量加入干餾裝置，在揮發(fā)溫度1000℃時(shí)間10.0小時(shí)進(jìn)行鍺揮發(fā)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明隨著加料量的增加，鍺揮發(fā)率有所下降，但是下降的幅度不是太大，為86.13～83.22％。表3示出不同時(shí)間對(duì)應(yīng)的鍺揮發(fā)結(jié)果。
表2 不同干餾時(shí)間下褐煤中鍺的揮發(fā)率、半焦工業(yè)質(zhì)量分析及熱值

(洗選半焦的重介質(zhì)分選比重為1。3)表3 不同加料量下褐煤中鍺的揮發(fā)率

實(shí)施例15選用鍺品位0.011％、水分25.01％、灰分39.91％、揮發(fā)分47.84％、固定炭31.30％、發(fā)熱值14.02MJ/kg、粒度0～100mm的褐煤20噸，以每孔1.45噸加料量加入干餾裝置，揮發(fā)溫度1000℃下停留10.0小時(shí)進(jìn)行鍺揮發(fā)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明鍺揮發(fā)率為81.13～87.2％。洗選后的半焦灰分為11.35～12.79％、揮發(fā)分為2.45～3.21％、固定炭為82.97～84.16％、發(fā)熱值為22.6～24.03MJ/kg。
權(quán)利要求
1.一種褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的方法，其特征及工藝流程是A、以含鍺褐煤為原料，將褐煤破碎到0～100mm大小，在半隔絕空氣條件下加熱干餾，使褐煤中的鍺在干餾過程中伴隨各種有機(jī)物的分解一起揮發(fā)形成混合氣體，隨后B、揮發(fā)后的混合氣體從每個(gè)干餾室側(cè)部進(jìn)入到相鄰燃燒室，與通入的空氣混合燃燒，然后C、再進(jìn)入煙道以煙塵形式被收集，使用傳統(tǒng)濕法處理含鍺煙塵獲得鍺原料；D、褐煤經(jīng)干餾后獲得半焦，半焦經(jīng)過洗選處理后獲得優(yōu)質(zhì)半焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的方法，其特征是所述的褐煤干餾溫度為600℃～1000℃范圍，干餾時(shí)間5.0～10.0小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的方法，其特征是所述的最佳褐煤干餾溫度在800℃～1000℃范圍，最佳褐煤干餾時(shí)間為7.0～10.0小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的方法，其特征是所述半焦洗選處理過程是在介質(zhì)比重為1.3～1.4條件下進(jìn)行重介質(zhì)洗選，洗選后半焦灰分為10.0～15％，揮發(fā)分為1.7～11.0％，固定炭為71.0～89.0％，發(fā)熱量為21.0～30.0MJ/kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述褐煤干餾提取含鍺物質(zhì)并制半焦的方法，其特征是所述的褐煤整個(gè)干餾裝置中有數(shù)個(gè)干餾室和數(shù)個(gè)燃燒室組成，每個(gè)干餾室都是相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)干餾室側(cè)部與相鄰一個(gè)燃燒室相通，燃燒室中裝有進(jìn)風(fēng)口。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及一種從含鍺褐煤中提取鍺并獲得優(yōu)質(zhì)半焦的技術(shù)，特別適用于含鍺褐煤的開發(fā)和高效利用。屬褐煤深加工技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于采用特殊干餾工藝——鏈?zhǔn)礁绅s裝置聯(lián)合提取褐煤中含鍺物質(zhì)并制半焦，褐煤在較高溫度加熱干餾使褐煤中鍺伴隨各種成分有效揮發(fā)，獲得含鍺混合氣體，氣體氧化后收集得到含鍺煙塵，用濕法方法處理含鍺煙塵提取鍺。本發(fā)明適用于含鍺褐煤的開發(fā)和高效利用，本發(fā)明方法使褐煤資源得到有效、充分的利用，提高了褐煤的利用價(jià)值，大大節(jié)約了資源，是一種利國(guó)利民的褐煤深加工環(huán)保工藝。
文檔編號(hào)C01G17/00GK1814701SQ20061001066
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月27日
發(fā)明者雷霆, 張玉林, 張家敏, 劉志斌, 李耀輝, 鄒平, 王少龍, 馮林永 申請(qǐng)人:云南冶金集團(tuán)總公司技術(shù)中心