[0001] 本发明属于煤气化渣综合利用技术领域，特别涉及一种煤气化渣干法提炭分质的系统及方法。

[0002] 利用煤气化工艺的同时也产生了大宗固废——煤气化渣。目前气化渣的处理方式主要为填埋或者露天堆放等方式处理，尚未大规模工业化应用。

[0003] 在煤气化过程中，煤炭由于温度、反应条件等因素未能完全气化，且气化渣中部分残炭经过高温改性，其活性较低，在气化炉中不能完全利用，因而进入气化渣中造成其炭含量较高，其残炭含量在10～60％之间，且不同粒级的炭含量相差较大。煤气化渣现有的大规模利用途径主要为用于生产水泥、混凝土、砖等建材产品，但它们均要求灰渣中的残炭含量不高于10％，煤气化渣由于残炭量较高而不能直接用作生产这些产品的原料。而且，煤气化渣中的炭作为一种高温处理后的可燃物，依然具有相当的利用价值，因此对煤气化渣进行提炭再分质利用就非常有必要。

[0004] 当前对煤气化渣中炭‑灰分离方法主要有浮选法和重选法两种。浮选法通过强化颗粒表面亲疏水性来分离残炭和灰颗粒，其针对细粒级分选精度高，但气化渣特殊的表面及形貌结构造成常规浮选药剂用量大，处理成本较高，且细粒级残炭与细粒级灰分之间容易发生罩盖现象，导致浮选效果较差，经济性不高。重选法利用颗粒之间的密度差异在重力场作用下完成分离，通常采用水介质旋流器和螺旋分级机等装置，该类型装置可以在采用水作为分离介质条件下完成提炭，且其处理量大，成本低，适合气化渣低值固废的大宗处理，但单一重力场对粗细不同的颗粒的粘滞阻力较弱，当入选颗粒粒度过小时，重力分选精度较低。

[0005] CN116751470A公开了一种煤气化渣改性分选利用方法及系统，由于其分选产品主要用作橡胶填料，因此其气化渣处理时首先进行了改性和超细研磨(≯0.15mm)，以获得对气化细渣较好的改性及后处理效果；研磨后的改性渣料首先进行一级气流分选，得到粗物料和细物料；将所述细物料进行二级气流分选，得到改性贫炭渣和夹带超细颗粒的气体；将所述夹带超细颗粒的气体进行气固分离，得到改性超细富炭渣。然而，该方法中需要将煤气化渣均进行超细磨，能耗大，并不适于对煤气化渣的通常处理应用。

[0006] CN114798149A公开了含炭煤灰渣分选残炭的方法，包括将物料干燥脱水处理至含水量小于0.5％，并先研磨再筛分，然后筛下物送气流分级机进行分选，在气流分级机下方得到脱炭渣，上方物料送旋风分离机；在旋风分离机下方收集含炭渣、上方物料送袋式收尘器得到富炭渣。然而，一方面气需要对煤渣进行充分干燥，能耗大；另一方面对于气流分级机下方料渣中的炭没有进一步脱除/富集。

[0007] 总体而言，目前的气流分级提炭工艺分离效率较低，对渣料处理要求较高。

[0040] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0041] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值，比如端点值±10％的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0042] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0043] 如图1所示，本发明的系统包括破碎机(图中未示出)、进料器1、第一气流分级机2、第二气流分级机3、第一气固分离单元、GFX型分级机5和第二气固分离单元。其中，所述破碎机用于对煤气化渣原料进行破碎，得到破碎料，所述破碎机为本领域熟知，例如可以采用颚式破碎机。

[0044] 所述进料器1接收来自所述破碎机的破碎料，用于将所述破碎料送入第一级气流分级机，其中，所述进料器为本领域熟知，例如可以采用螺旋进料器。

[0045] 所述第一级气流分级机2连接所述进料器，用于对来自所述进料器的破碎料进行分选，以在所述第一级气流分级机的下方得到粗渣、上方得到细渣；所述第二级气流分级机3连接第一气流分选机，用于对所述细渣进行分选，以在所述第二级气流分级机的下方得到第一脱炭渣、上方得到携带第一富炭渣的气流。

[0046] 在本发明中，所述第一级、第二级气流分选机为本领域所熟知，例如立式气流分选机，具体可以参见CN116751470A中所使用的气流分选机。气流分级机的内部从下到上依次为淘洗区和分级区，其内构件包括导流叶片和分级轮，导流叶片位于气流分级机下部淘洗区的切向入口处，分级轮位于分级机顶部；导流叶片形成的导流区内，细颗粒在重力、离心力的作用下，颗粒间、颗粒与导流区壁进一步破碎、淘洗，根据不同粒径性质，在一级气流分级机下方收集到的粗物料；通过导流叶片可使得分级机内气流流场相对稳定，减小涡流的产生，使物料在淘洗区充分分散及二次分离，从而提高分级效率。气流分级机物料入口较低，使得其漂升高度较大，提高物料在淘洗区的分散度及强化二次分离，使物料在淘洗区充分分散及二次分离，从而提高分级效率。气流分级机的进气量和分级轮转速均可调节，通过控制这两者可实现物料按照不同密度或粒径进行分离。

[0047] 所述第一气固分离单元连接第二级气流分级机，用于对所述携带第一富炭渣的气流进行气固分离，以得到第一富炭渣。在一些实施方式中，所述第一气固分离单元包括依次连接的第一旋风分离器41、第一布袋除尘器42和第一引风机43，其具体结构均为本领域熟知，在此不再赘述；其中，携带第一富炭渣的气流进入第一旋风分离器进行气固分离，分离出的气流夹带少量细颗粒进一步进入第一布袋除尘器，在第一旋风分离器以及第一布袋除尘器下方收集获得第一富炭渣。

[0048] 所述GFX型分级机5接收来自第一级气流分选机分选出的粗渣，用于对所述粗渣进行分选，以在所述GFX型分级机下方得到第二富炭渣、上方得到携带第二脱炭渣的气流。所述GFX型分级机，也即GFX型气流分级机或GFX型离心式分级机，其具体结构为本领域熟知，在此不再赘述，例如根据处理量可以采用浙江高达机械有限公司的GFX‑10型分级机。运行时，物料由加料口进入分级室，在重力的作用下加速下落，而气流从主进风口喷射进入，在分流块的作用下被分成两股气流，其中一股气流主要对物料起到分散作用，使其形成气固悬浮体，另一股气流携带着物料在分级室内先向下运动进而折转向上。颗粒的粒径不同，其运动轨迹也不同，粒径较大的颗粒下落成为粗粉，粒径较小的颗粒被气流带到分级室的离心力场中，少量混入的粗颗粒被分离出来，再次与刚进入的物料混在一起，合格的细颗粒则被气流携带着由偏心设置的排气管进入到后续的收尘设备中，经收集后称为细粉。净化后的空气经过循环风机再回到进风口，可以循环使用。

[0049] 所述第二气固分离单元连接所述GFX型分级机，用于对所述携带第二脱炭渣的气流进行气固分离，以得到第二脱炭渣。在一些实施方式中，所述第二气固分离单元包括依次连接的第二旋风分离器61、第二布袋除尘器62和第二引风机63，其具体结构均为本领域熟知，在此不再赘述；其中，携带第二脱炭渣的气流进入第二旋风分离器进行气固分离，分离出的气流夹带少量细颗粒进一步进入第二布袋除尘器，在第二旋风分离器以及第二布袋除尘器下方收集获得第二脱炭渣。

[0050] 结合图1，采用本发明的方法对煤气化渣进行分选时，包括：

[0051] (1)将煤气化渣原料干燥至含水率在30％以下；所述煤气化渣可以为煤气化产生的粗渣和/或细渣，其含炭量在10％～70％之间；在本发明中，所述煤气化渣无需过分干燥，例如可以控制煤气化渣原料的含水率为8‑30％，有利于节能降耗，甚至煤气化渣经自然堆放风干一段时间后也可以达到本发明的含水率要求，无需采用专门的设备进行干燥；

[0052] (2)将干燥后的煤气化渣利用破碎机进行破碎，以得到破碎料；在一些实施方式中，控制所述破碎料的粒径在预处理粒径以下，所述预处理粒径为0.6mm‑1.5mm比如0.8、1.0或1.2mm。由于无需过分破碎至超细粒径比如0.2或0.1mm以下，破碎机可以使用颚式破碎机即可；本领域容易想到，为保证进入第一级气流分选机的煤气化渣粒径，可以将待进入的煤气化渣进一步过筛，以保证粒径在所述预处理粒径之下；

[0053] 当然，在一些变通的实施方式中，本领域也容易想到可以先破碎再干燥或破碎与干燥同步进行，均在本发明的保护范围内；

[0054] (3)将所得破碎料送入第一级气流分级机(所用气流分级机为均为立式气流分选机)进行分选，以分别得到粗渣和细渣；在第一级气流分级机中，由于所述预处理粒径相对较大，可以相应加大气流，从而将部分团聚的颗粒打碎及干燥含水量较高的物料，可以理解在一些实施方式中，气流也可以选用工厂排放的带有预热的烟气或尾气；在气流分级机中，利用残炭和无机矿物质的密度、粒径和表面态差异，在离心力和气流曳力的作用下进行物料按粒径进行粗细分离；所得粗渣的粒径大于分选粒径，所得细渣的粒径小于所述分选粒径，其中，所述分选粒径可以为0.03‑0.08mm比如0.04、0.05、0.06mm或0.07mm；

[0055] (4)将所得细渣送入第二级气流分级机进行分选，使得密度不同的炭灰进行分级，以得到密度较大的第一脱炭渣和携带密度较小的第一富炭渣的气流；其中，携带第一富炭渣的气流进一步在第一气固分离单元分离，得到第一富炭渣；

[0056] (4)将所得的粗渣使用GFX型分级机进行分选，在气流作用下进一步对粗渣进行干燥分级，以得到第二富炭渣和携带第二脱炭渣的气流；其中，携带第二脱炭渣的气流进一步在第二气固分离单元分离，得到第二脱炭渣。

[0057] 以下进一步结合实施例/对比例说明本发明。

[0058] 实施例1

[0059] 利用本发明如图1所示的系统分选榆林煤气化细渣(残炭含量38.19％)中的残炭，分选步骤如下：

[0060] (1)将煤气化渣晾晒，使其含水量约28％，然后进行粗破并控制至预处理粒径以下，所述预处理粒径为1mm；

[0061] (2)通过螺旋进料器将破碎料送入第一级气流分级机进行分选，控制其分选粒径为0.05mm；

[0062] (3)粒径小于0.05mm的细渣进入第二级气流分级机(型号为MQW03、频率10500rpm，下同)进行分选，在气流和分级轮的作用下被分级为第一富炭渣和第一脱炭渣，第一富炭渣被第一气固分离单元捕获；

[0063] (4)粒径大于0.05mm的粗渣进入GFX型分级机进行分级，所得第二富炭渣落入收集罐，第二脱炭渣被后续的第二气固分离单元捕获；

[0064] 经过分离得到的不同粒径的富炭渣和脱炭渣炭含量如表1所示，其中，＞0.05mm和＜0.05mm两个粒径级的富炭渣炭含量分别为90.61％和82.87％，脱炭渣的灰含量分别为91.62％和90.68％。

[0065] 表1榆林细渣分选残炭

[0066]

[0067] 实施例2

[0068] 利用本发明如图1所示的系统分选包头煤气化粗渣(残炭含量32.85％)中的残炭，分选步骤如下：

[0069] (1)将煤气化渣晾晒，使其含水量约20％，然后进行粗破并控制至预处理粒径以下，所述预处理粒径为1mm；

[0070] (2)通过螺旋进料器将破碎料送入第一级气流分级机进行分选，控制其分选粒径为0.07mm；

[0071] (3)粒径小于0.07mm的细渣进入第二级气流分级机进行分选，在气流和分级轮的作用下被分级为第一富炭渣和第一脱炭渣，第一富炭渣被第一气固分离单元捕获；

[0072] (4)粒径大于0.07mm的粗渣进入GFX型分级机进行分级，所得第二富炭渣落入收集罐，第二脱炭渣被后续的第二气固分离单元捕获；

[0073] 经过分离得到的不同粒径的富炭渣和脱炭渣炭含量如表2所示，＞0.07mm和＜0.07mm两个粒径级的富炭渣炭含量分别为86.89％和80.59％，脱炭渣的灰含量分别为
86.22％和90.15％。

[0074] 表2包头细渣分选残炭

[0075]

[0076] 实施例3

[0077] 与实施例1的区别在于，步骤(1)中干燥煤气化渣至含水率约为0.5％；其余同实施例1。

[0078] 经过分离得到的不同粒径的富炭渣和脱炭渣炭含量如表3所示，其中，＞0.05mm和＜0.05mm两个粒径级的富炭渣炭含量分别为88.96％和82.03％，脱炭渣的灰含量分别为91.62％和90.68％。

[0079] 表3榆林细渣分选残炭

[0080]

[0081] 对比例1

[0082] 与实施例1的区别在于，步骤(4)中，将所述GFX型分级机替换为立式气流分级机；其余同实施例1。

[0083] 经过分离得到的不同粒径的富炭渣和脱炭渣炭含量如表4所示，其中，＞0.05mm和＜0.05mm两个粒径级的富炭渣炭含量分别为92.68％和82.56％，脱炭渣的灰含量分别为92.56％和90.03％。

[0084] 表4榆林细渣分选残炭

[0085]

[0086] 由以上实施例/对比例可知，通过对比实施例1和实施例3可以发现，高含水率进料相比于干燥后的气化渣进料，不同粒径的富炭渣的炭含量基本相当，但第一、第二富炭渣炭含量仍＞80％，回收率≥50％；实施例1和对比例1将第一气流分级机分离后的粗渣继续使用气流分级机和替换使用GFX型分级机进行对比，发现GFX型分级机对于粗粒径具有更好的炭、灰分选效率，且GFX型分级机能耗更低，更加符合能源的资源化利用。