專利名稱：一種從含鍺煤中提取鍺的工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種從含鍺煤中提取鍺的工藝，屬于冶金化工領域。
從含鍺煤中提取鍺，通常有二種途徑，一是從燃煤后的飛灰中提鍺;一是從煉焦過程所產生的焦油水中提取鍺。前者如美國專利4678647，4643110;后者如美國專利2786750。另外，原蘇聯110688號專利，發明了一種在液態介質中從煤中提鍺的工藝方法。國內某地區六十年代開始從煤中試驗提鍺，方法是采用薄層煤低溫燃燒，使鍺進入燃燒后的煤灰中，然后將含鍺煤灰團礦后入鼓風爐二次揮發富集鍺;1980年左右，該地區冶煉廠用沸騰爐燃燒含鍺煤，然后將含鍺煤塵和煤灰團礦后入鼓風爐二次揮發富集鍺，最后用傳統的氯化蒸餾工藝從富鍺塵中進一步提鍺，現有技術的共同不足之處是未能經濟有效地從煤中直接提鍺，因而導致流程長、收率低、能耗大、成本高昂。例如某地區冶煉廠，含鍺煤燃燒后所得的煤塵和煤灰中鍺的品位低，特別是對于高灰份的含鍺褐煤更是如此，通常僅富集4～5倍，品位僅達0.1～0.7%，不能采用傳統氯化蒸餾工藝進一步提鍺，必須經團礦后入鼓風爐二次揮發富集鍺。經二次富集后，鍺塵含鍺為5～8%，同原煤相比通常富集100多倍。鼓風爐工序，金屬直收率低，通常僅60%，而操作成本卻非常高，耗能也高，僅適應于處理含鍺＞0.03%的鍺煤。
本發明的目的在于提供一種能克服現有技術共同缺點的工藝。用合理的燃燒方式，利用含Ge煤自身燃燒時所產生的溫度和氣氛，使Ge得到充分揮發和高度富集，從而省去收率低、成本高的二次富集工序，達到從煤中直接富集提鍺的目的。
本發明的目的通過以下措施來達到
煤的燃燒采用較高料層的塊煤或煤球或二者混合入爐燃燒方式，塊度10～120mm，煤層高度300～2000mm，燃燒揮發鍺的溫度為1000～1500℃，燃燒過程所產生的含鍺帶有焦油等揮發份的煤氣進行二次燃燒，二次燃燒的溫度只要求把焦油燒盡，然后將二次燃燒后的含鍺煙氣冷卻進入收塵器收塵。
本發明的目的還可以通過以下措施來達到1.塊煤或煤球采用煤氣化或半煤氣化燃燒，煤層高度最好是400～1800mm，燃燒高溫區最佳溫度為1100～1350℃。
2.二次燃燒在一次燃燒爐的上部進行或在另一獨立的燃燒爐內進行。
3.二次燃燒的煙氣冷卻至80～170℃進入布袋室收塵。
4.用含鍺粉煤制球或制成蜂窩煤時，粘合劑采用粘土，其加入量按粉煤重量的15～25%加入，具體可按最終煤球灰份35～40%配入。
本發明的工藝流程見
圖1。下面對本發明的具體工藝方法作進一步描述1.將含鍺煤篩分，塊度＞10mm的直接入爐，＞120mm的煤塊需稍加破碎。篩下的粉煤送制煤球，壓制煤球所用粘合劑可以是石灰，廢紙漿，但最經濟是用粘土，配入量為原煤的15～25%，具體視原煤灰份而定，以制成的煤球灰份為30～45%。但最好為35～40%。煤球大小為20～100克/個。也可將粉煤壓制成蜂窩煤。
2.含Ge塊煤和煤球可單獨入爐，也可按任意比例混合入爐。煤層厚度＞300mm，但最好400～1800mm，鼓風強度按床能力50～250公斤/米2小時計，燃燒揮發Ge的溫度1000～1500℃，最好1100～1400℃。塊煤和煤球發熱量＞12000KJ/kg，但最好塊煤＞13000KJ/kg，煤球＞14000KJ/kg。
3.將塊煤和煤球燃燒揮發鍺時所產生的含鍺帶有焦油等揮發份的煤氣進行二次燃燒，二次燃燒可在塊煤和煤球燃燒爐的上部進行，也可引入另一獨立的二次燃燒爐內進行。二次燃燒溫度不作嚴格限制，只要滿足明火燃燒，能把焦油燃燒干凈即可。
4.經二次燃燒后的含鍺煙氣，經冷卻器冷卻至80～170℃，進入布袋室收塵，也可采用其它收塵方式。
5.鍺塵用傳統的氯化蒸餾工藝進一步提鍺。
6.塊煤和煤球燃燒揮發鍺后所產生的爐渣，篩分出少量粒度小于1mm的富鍺細渣，返回至粉煤制球工序進一步回收其中的鍺。篩上粗渣含鍺極低，可棄去。
本發明與現有技術相比，有如下優點1.采用高料層操作，使空氣逐步得到預熱，從而提高了燃燒溫度，有利于鍺的揮發，也降低了對鍺煤發熱量的要求，高料層的燃燒，可在某一層面上形成能滿足鍺揮發的弱還原性氣氛。因此，利用含鍺煤自身燃燒時所達到的溫度和所產生的氣氛就使鍺得到充分揮發和富集無需增加能耗和輔助材料，使生產成本大幅度降低。
2.采用塊煤或煤球燃燒，增加了透氣性，使氣流均勻分布，溫度均勻，有利于整個爐料中鍺的全面揮發;同時，大幅度降低了煤塵量，因而塵率低，鍺富集比高達50～700倍，鍺塵含鍺可達6～10%，一步揮發即可達到二次富集的效果，使工藝流程大為簡化。
3.高料層燃燒，實質成了煤氣或半煤氣燃燒，過程有大量含焦油等揮發份的煤氣產生(含鍺褐煤更是如此)，引入二次燃燒，燒盡焦油成份，進一步提高了鍺的富集比，并使收塵系統得到正常運行。
4.低品位鍺煤燃燒揮發鍺時富集比更高，因而使得低品位含鍺煤的利用在經濟上和技術上都成為可能。
5.鍺的揮發回收率大大提高，對于含鍺＞0.015%的煤，回收率＞80%;對于含鍺＞0.02%的煤，回收率＞90%，同現有技術相比，回收率至少提高20%。
實施例1含Ge0.153%，發熱量12540KJ/kg，大小為10～120mm的塊煤410kg，在煤氣發生爐內揮發Ge。采用逐步加厚煤層操作方式，燃燒過程煤層在400～1600之間變化，燃燒強度為80kg/h·m2，高溫區燃燒揮發溫度1100～1300℃。所產含Ge的帶焦油等揮發份的煤氣引入一獨立的燃燒爐內進行二次燃燒，煙氣經冷卻至80～120℃后入布袋室收塵，獲含Ge11.44%的Ge塵5.1kg。Ge回收率93.01%。Ge塵含Ge同原煤相比富集了74.8倍。
實施例2含Ge0.0237%，發熱量13790KJ/kg，大小為10～120mm的塊煤500kg，在煤氣發生爐內揮發Ge，采用逐步加厚煤層的操作方式，燃燒過程煤層在400～1600之間變化，燃燒強度為85kg/h·m2，高溫區燃燒揮發溫度1200～1400℃，所產含Ge的帶焦油等揮發份的煤氣引入一獨立燃燒爐內進行二次燃燒，煙氣經冷卻至80～120℃，入布袋室收塵，獲含Ge6.23的Ge塵1.78kg，Ge的回收率93.58%，Ge塵含Ge同原煤相比富集了262.9倍。
實施例3含Ge0.0457%，發熱量13590KJ/kg，大小為10～120mm的塊煤500kg，在煤氣發生爐內揮發Ge，采用逐步加厚煤層的操作方式，燃燒過程煤層在400～1600mm之間變化，燃燒強度為130kg/h·m2，高溫區燃燒溫度1300～1500℃，含Ge的帶有焦油等揮發份的煤氣引入一獨立的燃燒室內進行二次燃燒，含Ge煙氣經冷卻至80～140℃入布袋室收塵。獲含Ge4.37%的Ge塵5kg，Ge回收率95.62%，Ge塵含Ge同原煤相比富集了95.6倍。
實施例4含Ge粉煤配入20%的粘土，壓制成～20克/個的煤球，煤球含Ge0.044%，發熱量15350KJ/kg，200kg一次性加入煤氣發生爐內，煤層始高度1800mm，燃燒強度75kg/h·m2，高溫區燃燒溫度1200～1350mm，含Ge的帶焦油等揮發份的煤氣引入一獨立的燃燒室內進行二次燃燒，煙氣經冷卻至80～120℃入布袋室收塵。獲含Ge6.28的Ge塵1.28kg，Ge回收率91.34%，Ge塵含Ge同原煤相比富集了142.7倍。
實施例5含Ge0.015%，發熱量15470KJ/kg，大小為15～70mm的塊煤，入半煤氣化爐燃燒揮發Ge、煤層高度400mm，燃燒強度為120kg/h·m2，高溫區燃燒溫度1200～1300℃，含Ge的帶焦油等揮發份的煤氣在半煤氣化爐的上部進行二次燃燒。Ge的揮發回收率為86.1%。
權利要求
1.一種從含鍺煤中提取鍺的工藝，它包括煤的燃燒，煙氣冷卻、收塵、氯化蒸餾工序，其特征是采用較高料層的塊煤或粉煤制成的煤球或二者混合入爐燃燒方式，塊度10～120mm，煤層高度300～2000mm，燃燒揮發鍺的溫度為1000～1500℃，燃燒過程所產生的含鍺帶有焦油等揮發份的煤氣進行二次燃燒，二次燃燒的溫度只要求把焦油燒盡，然后將二次燃燒后的含鍺煙氣冷卻進入收塵器收塵。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征是塊煤或煤球采用煤氣化或半煤氣化燃燒，煤層高度最好是400～1800mm，燃燒高溫區最佳溫度為1100～1350℃。
3.如權利要求1所述的工藝，其特征是二次燃燒在一次燃燒爐的上部進行或在另一獨立的燃燒爐內進行。
4.如權利要求1或3所述的工藝，其特征是二次燃燒的煙氣冷卻至80～170℃進入布袋室收塵。
5.如權利要求1所述的工藝，其特征是用含鍺粉煤制球或制成蜂窩煤時，粘合劑采用粘土，其加入量按粉煤重量的15～25%加入，具體可按最終煤球灰份35～40%配入。
全文摘要
一種從含鍺煤中提鍺的新工藝，屬于冶金化工領域。本發明是利用含鍺煤本身燃燒時產生的溫度和氣氛，使煤中鍺在燃燒過程中得到充分揮發并在經二次燃燒后的冷卻煙氣中得到高度富集的工藝。本發明同現有技術相比，原材料消耗大幅度下降，流程大為簡化，鍺回收率大幅度提高。對于含Ge＞0.02％的煤，鍺揮發率＞90％，鍺塵含Ge＞6％，本工藝適應于從含Ge＞0.005％，發熱量＞12000KJ/kg的煤中提鍺。
文檔編號C22B7/02GK1070430SQ92105988
公開日1993年3月31日 申請日期1992年7月15日 優先權日1992年7月15日
發明者林奮生, 楊風祥, 張榮昆, 周令治, 鄒家炎, 周蓉 申請人:廣州有色金屬研究院