一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煤矸石中汞、硫、氮的脫除技術領域，具體涉及一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法。
【背景技術】
[0002]煤矸石在煤炭開采、洗選加工過程中產生，是我國各種工業廢渣中排放量最大、占地最多的固體廢物。據統計，目前全國煤矸石排放量達2億t/a。堆積如山的煤矸石帶來了一系列的社會和環境問題，如占用土地、污染水質和土壤以及矸石山崩塌等次生災害，因此，煤矸石資源化利用迫在眉睫。
[0003]目前煤矸石的綜合利用途徑主要有煤矸石發電、生產建筑材料及制品、煤矸石復墾及采空區回填等。在上述煤矸石利用途徑中，發電是煤矸石綜合利用的重要途徑，也是實現社會、環境、經濟效益相統一的最有效的途徑，其不僅解決了煤矸石堆放所帶來的環境問題，而且可以緩解我國能源緊張的局面。
[0004]煤矸石與煤炭相似，均由碳質有機成分和無機礦物組分組成，但其碳質含量低，無機組分含量高。除含有硫、氮元素外，二者均含有汞、硫、氮等有害元素。研究表明，汞、硫、氮等在煤矸石中富集，其含量高于地球豐度，且比煤中含量要高出5?20倍。對于富集在煤矸石中的汞、硫、氮來說，在煤矸石的燃燒發電過程中，將通過煙氣排入大氣。因此煤矸石電廠作為人為汞、硫、氮釋放源之一，其對環境的污染不容忽視。因此，去除或降低煤矸石中的汞、硫、氮元素成為環境污染治理領域中一項重要任務。
[0005]近年來，微波熱解在很多領域得到應用。與傳統熱解相比，微波熱解具有獨特的傳熱傳質規律和更好的加熱均勻性，而且溫度調控、熱解過程的控制變得容易，節省時間和能源，且設備熱慣性小。因此微波熱解技術具有廣闊的市場應用前景，如中國專利CN103059889B(—種微波預處理脫硫煉焦裝置)采用微波預處理裝置對煉焦原料煤進行脫硫，中國專利C N1 2 4 8 910 7 B ( —種微波間歇輻照活性炭脫硫脫硝的方法)、中國專利CN101693162B(—種利用微波輻射下的活性炭對鍋爐煙氣同時脫硫脫硝的方法)、中國專利CN102614776B(微波誘導催化聯合脫硫脫硝脫汞的裝置及其方法)均利用微波裝置進行脫硫、脫硝或脫汞，但上述方法主要用于去除煤及煙氣中的污染物，并非針對煤矸石中汞、硫、氮等污染物的脫除。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是為解決上述現有技術中煤矸石中的汞、硫、氮的脫除問題，而提供一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法。
[0007]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0008]—種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步驟:
[0009](I)將原料煤矸石粉碎成0.1?500mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的50 %?85 % ；
[0010](2)將微波熱解爐升溫至300?600°C，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于300?600°C下隔絕空氣，同時并加熱分解3?30分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。
[0011]進一步優選方式，所述步驟(2)中的隔絕空氣還可以采用通入惰性氣體代替。
[0012]所述的惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的任意一種或者任意幾種的混合氣。
[0013]所述步驟(2)中在微波熱解過程中被脫除煤矸石中汞的質量百分比為60?95%、硫和氮的質量百分比為40?85%。
[0014]與現有技術相比，本發明具有如下優點:1、本發明利用微波熱解的方法脫除煤矸石中的汞、硫、氮，可產生較強的環境效益;2、可降低煤矸石電廠汞、硫、氮污染物的排放量；
3、本發明方法簡單，工藝條件易控，具有環保、經濟等多重效益，是一種符合低碳綠色經濟模式的技術。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
[0016]本實施例一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步驟:
[0017](I)將原料煤矸石粉碎成0.1mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的85% ；
[0018](2)將微波熱解爐升溫至300°C，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于300°C下隔絕空氣，同時并加熱分解30分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。所述步驟(2)中在微波熱解過程中被脫除煤矸石中汞的質量百分比為60%、硫質量百分比為55%和氮的質量百分比為40%。
[0019]本發明微波熱解完畢后直接將熱解后的煤矸石作為電廠鍋爐原料投入使用。
[0020]實施例2
[0021]本實施例一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步驟:
[0022](I)將原料煤矸石粉碎成500mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的50% ；
[0023](2)將微波熱解爐升溫至600 °C，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于600°C下在氮氣氣體通入下，加熱分解3分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。所述步驟(2)中在微波熱解過程中被脫除煤矸石中汞的質量百分比為75%、硫和氮的質量百分比分別為55%和40 %。
[0024]本發明微波熱解完畢后直接將熱解后的煤矸石作為電廠鍋爐原料投入使用。
[0025]實施例3
[0026]本實施例一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步驟:
[0027](I)將原料煤矸石粉碎成1mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的60% ；
[0028](2)將微波熱解爐升溫至300 °C，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于300°C下氬氣氣體通入下，加熱分解10分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。所述步驟(2)中在微波熱解過程中被脫除煤矸石中汞的質量百分比為72%、硫和氮的質量百分比分別為53%和42 %。
[0029]本發明微波熱解完畢后直接將熱解后的煤矸石作為電廠鍋爐原料投入使用。
[0030]實施例4
[0031 ]本實施例一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步驟:
[0032](I)將原料煤矸石粉碎成30mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的70% ；
[0033](2)將微波熱解爐升溫至600 °C，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于600°C下在氦氣氣體通入下，加熱分解20分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。所述步驟(2)中在微波熱解過程中被脫除煤矸石中汞的質量百分比為95%、硫和氮的質量百分比分別為85%和65 %。
[0034]本發明微波熱解完畢后直接將熱解后的煤矸石作為電廠鍋爐原料投入使用。
[0035]實施例5
[0036]本實施例一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步驟:
[0037](I)將原料煤矸石粉碎成10mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的55% ；
[0038](2)將微波熱解爐升溫至500°C，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于500°C下隔絕空氣，同時并加熱分解30分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。所述步驟(2)中在微波熱解過程中被脫除煤矸石中汞的質量百分比為70%、硫和氮的質量百分比分別為40%和85 %。
[0039]本發明微波熱解完畢后直接將熱解后的煤矸石作為電廠鍋爐原料投入使用。
[0040]實施例6
[0041]本實施例一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步驟:
[0042](I)將原料煤矸石粉碎成200mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的65% ；
[0043](2)將微波熱解爐升溫至450 °C，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于450°C下在氮氣和氬氣的混合氣體(混合比例1:1)通入下，加熱分解25分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。所述步驟(2)中在微波熱解過程中被脫除煤矸石中汞的質量百分比為65%、硫和氮的質量百分比分別為53%和42%。
[0044]本發明微波熱解完畢后直接將熱解后的煤矸石作為電廠鍋爐原料投入使用。
【主權項】
1.一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，其特征在于包括下列步驟: (1)將原料煤矸石粉碎成0.1?500mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的50%?85% ； (2)將微波熱解爐升溫至300?600°C，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于300?600°C下隔絕空氣，同時并加熱分解3?30分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。2.根據權利要求1所述的一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的隔絕空氣還可以采用通入惰性氣體代替。3.根據權利要求2所述的一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，其特征在于:所述的惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的任意一種或者任意幾種的混合氣。4.根據權利要求1所述的一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，其特征在于:所述步驟(2)中在微波熱解過程中被脫除煤矸石中汞的質量百分比為60?95%、硫和氮的質量百分比為40?85%。
【專利摘要】本發明屬于煤矸石中汞、硫、氮的脫除技術領域，具體涉及一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法。本發明的技術方案是：一種利用微波熱解脫除煤矸石中汞、硫、氮的方法，包括下列步驟：(1)將原料煤矸石粉碎成0.1～500mm的顆粒物，置入微波熱解爐中，且所述煤矸石置入微波熱解爐中的體積量為微波熱解爐體積的50％～85％；(2)將微波熱解爐升溫至300～600℃，且使煤矸石顆粒物在微波熱解爐中于300～600℃下隔絕空氣，同時并加熱分解3～30分鐘，使煤矸石中的汞、硫、氮在微波熱解過程中被脫除。本發明可降低煤矸石電廠汞、硫、氮污染物的排放量；方法簡單，工藝條件易控，具有環保、經濟等多重效益，是一種符合低碳綠色經濟模式的技術。
【IPC分類】C10L9/08
【公開號】CN105623775
【申請號】CN201610033862
【發明人】郭少青, 曹艷芝, 高麗兵, 衛賢賢
【申請人】太原科技大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月19日