一种微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法

本发明涉及一种微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，属于石油焦脱硫。

背景技术：

1、石油焦是原油经过蒸馏和热裂等过程的副产品，凭借碳含量高、挥发分较低、热值高等特点，被广泛的应用于各个领域。作为燃料的高硫石油焦在燃烧过程中会产生大量的温室气体sox和nox，影响环境和人体健康。使用高硫石油焦作为预焙阳极材料，由于过量硫化物的存在，会导致设备腐蚀加速，阳极电阻率升高，电解设备耗电量增加，阳极消耗异常。在电解过程中，硫以so2的形式排放，增加了环保处理的成本，降低了真焦密度，增加了锻造后的烧损率，从而导致预焙阳极开裂。在以高硫石油焦为基材的锂负极材料中，焦炭中硫的质量分数过高会导致锂负极材料出现缺陷，从而影响其初始库仑效率。在石墨化过程中，硫的质量分数过高会破坏石墨化装置的顺利运行，特别是在严重的情况下，可能导致高炉的生产。

2、高温煅烧是石油焦脱硫的常用手段，当煅烧温度低于1000℃时，石油焦中只有部分无机硫会脱除而有机硫基本不会发生脱除，即使石油焦煅烧温度达到1400℃，石油焦的脱硫率也只能达到70%左右，随着煅烧温度升高，脱硫率在增加，但这样的脱硫技术不仅需要在能源上投入极大，而且还不能将硫含量脱除到低于0.1%的程度。因此，为解决高硫石油焦的过剩问题，急需开发一种环保、简单、廉价的高硫石油焦脱硫技术至关重要。

技术实现思路

1、针对现有石油焦硫含量过高，脱硫难度大的问题，本发明提出一种微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，本发明考虑到石油焦中有机硫难以在常温下进行有效脱除，将石油焦与还原铁粉混合后经微波强化焙烧，石油焦中主要以硫醇(硫醚)以及噻吩硫的有机硫形式存在，因此脱除石油焦中的硫主要是破坏其中的c-s键，微波可以促进石油焦内部硫的裂解，从而使杂质与添加剂在较低温度下进行充分反应，还原铁粉的加入可以促进石油焦中有机硫的碳硫键热解断裂，与破坏生成的硫自由基形成硫化铁，防止其形成更稳定的硫化物，从而有效地提高石油焦的脱硫率；而磁选的加入不但可以有效回收未发生反应的还原铁粉，还可以提高脱硫率以及减少后续中酸的消耗量。

2、一种微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，具体步骤如下：

3、（1）将石油焦破碎至粒度小于75um得到石油焦颗粒，将石油焦颗粒和还原铁粉混合均匀得到混合物料；

4、（2）将混合物料置于微波焙烧炉内，匀速通入氩气并在温度600~1000℃下微波焙烧60~120 min得到混合焙烧产物；

5、（3）将混合焙烧产物加入到磁选机内进行磁选，分离出未反应铁粉和中间石油焦产品；

6、（4）将中间石油焦产品加入到酸溶液中进行酸洗，然后加入到去离子水中并在搅拌条件下水浸处理，固液分离，固体干燥得到脱硫石油焦产品。

7、所述步骤（1）石油焦的硫含量为3~15wt.%，固定碳含量不低于80wt.%。

8、所述步骤（1）还原铁粉的粒度不大于75 um。

9、所述步骤（1）混合物料中还原铁粉的质量占10~50%。

10、所述步骤（2）微波焙烧温度为600~1000℃，时间为60~120min,，微波功率为2-6kw。

11、所述步骤（3）磁选的磁场强度为4000~10000g(高斯)，时间为10~30min。

12、所述步骤（4）酸溶液为浓度为1~3mol/l的盐酸，盐酸与中间石油焦产品的液固比ml:g为4~8:1，酸洗温度为30~80℃，时间为30~60min。

13、所述步骤（4）去离子水与酸浸产物的液固比ml:g为5~10:1，水浸处理温度为20~60℃，水浸时间10~30min。

14、本发明的有益效果是：

15、（1）本发明石油焦在微波加热、加入还原铁粉下进行焙烧，微波可以促进石油焦内部硫的裂解，从而使杂质与添加剂在较低温度下进行充分反应，降低生产能耗；还原铁粉的加入，可以促进有机硫中c-s键的断裂，并与断裂的硫自由基生成硫化铁，防止其生成更稳定的硫化物；从而有效地提高石油焦的脱硫率；

16、（2）本发明对混合焙烧产物进行磁选，不但可以回收未反应的还原铁粉，还可以有效减少下一步酸洗过程中酸的消耗量，从而提高经济效益；

17、（3）本发明方法可得到硫含量极低的石油焦产品，有效解决了硫含量高过高导致的产品密度、气孔率和电阻率等指标的下降等问题，得到的石油焦产品可以满足众多碳材料的要求。

技术特征：

1.一种微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，其特征在于：步骤（1）石油焦的硫含量为3~15wt.%，固定碳含量不低于80wt.%。

3.根据权利要求1所述微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，其特征在于：步骤（1）还原铁粉的粒度不大于75um。

4.根据权利要求1所述微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，其特征在于，步骤（1）混合物料中还原铁粉的质量占10~50%。

5.根据权利要求1所述微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，其特征在于：步骤（2）微波焙烧温度为600~1000℃，时间为60~120min,，微波功率为2-6kw。

6.根据权利要求1所述微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，其特征在于：步骤（3）磁选的磁场强度为4000~10000g，时间为10~30min。

7.根据权利要求1所述微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，其特征在于：步骤（4）酸溶液为浓度为1~3mol/l的盐酸，盐酸与中间石油焦产品的液固比ml:g为4~8:1，酸洗温度为30~80℃，时间为30~60min。

8.根据权利要求1所述微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，其特征在于：步骤（4）去离子水与酸浸产物的液固比ml:g为5~10:1，水浸处理温度为20~60℃,水浸时间10~30min。

技术总结本发明涉及一种微波强化还原铁粉焙烧耦合磁选对石油焦脱硫的方法，属于石油焦脱硫技术领域。本发明将石油焦破碎至粒度小于75um得到石油焦颗粒，将石油焦颗粒10~50%的还原铁粉混合均匀得到混合物料；将混合物料置于氩气氛围中，在温度600~1000℃，微波功率2~6KW下微波焙烧60~120min得到混合焙烧产物；将混合焙烧产物加入到磁选机内在4000~10000G磁场强度下磁选10~30min，分离出未反应铁粉和中间石油焦产品；将中间石油焦产品加入到酸溶液中进行酸洗，然后加入到去离子水中并在搅拌条件下水浸处理，固液分离，固体干燥得到脱硫石油焦产品。本发明可将石油焦中硫含量降低至0.1wt.%以下、脱硫率达到99%以上，且铁粉回收率达到80%左右。本发明具有工艺简单、效率高、能耗低、产物易于收集、对环境友好等优点。技术研发人员：陈正杰,罗喷,马文会受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5