预处理在低阶煤制备无灰煤中的应用

发布时间：2020-04-05 01:52

【摘要】：煤炭的脱灰研究已经发展了将近半个世纪,学者们提出了多种有效的脱灰手段,其中最近几年由日本学者提出的无灰煤的制备工艺获得了较为显著的脱灰效果。无灰煤制备工艺要求较高的萃取温度且收率不是很高,因此高投入、高成本限制了它的工业化发展。为了提高收率、降低成本,多种处理手段被应用到无灰煤制备工艺中,原煤萃取前进行预处理就是一种有效提高萃取效率的方法。实验对褐煤进行了预处理及预处理煤的溶剂萃取制备无灰煤,研究了不同的预处理手段对无灰煤制备工艺的影响,确定了最佳的预处理工艺条件。预处理手段分别为酸预处理、碱预处理和微波预处理。考察了不同酸预处理条件(浓度、温度、时间)、碱预处理条件(浓度、温度、时间)和微波预处理条件(温度、时间)下无灰煤的制备效果,对不同预处理煤、不同预处理下所得的无灰煤及残渣的进行了分析,分析了不同预处理手段对无灰煤制备工艺的影响机理。实验结果表明,酸预处理的效果最好,最佳酸处理条件为1.0mol/L、90℃、2h、固液比1:10(g:ml)。酸预处理前后无灰煤的萃取率在300℃萃取温度下由25%提高至39%,同时灰分由1.2%降低至0.4%,而且无灰煤的孔隙结构得到发展,比表面积得到了提高。碱预处理同时增加了无灰煤的萃取率和灰分,提高了金属钠的含量。微波预处理的优点主要在于脱除了部分硫化物,降低了无灰煤的硫含量,对无灰煤的性质和萃取效果改变较小。基于此可针对不同的产品需求制定合理的预处理工艺,制备出具有不同特点的无灰煤,在提高萃取效率的同时拓宽了无灰煤的应用空间,为无灰煤的进一步工业化发展提供了可靠的理论支撑。
【图文】：

3.1 酸预处理结果酸处理过程中，主要考察的影响因素为浓度、温度、反应时间。最终结果以脱灰率和 XRD 分析为评价指标。1）酸浓度保持酸处理固液比为 1：15，用不同浓度盐酸在室温下反应 24 h，反应完成后经多次过滤、水洗得到酸处理煤。实验结果如图 4 所示。由图 4 可知，随着浓度升高，脱灰率不断增大，在浓度为 1.0 mol/L 后改变趋势较小。图 5 为灰分的 XRD 分析结果。原煤的灰分中至少含有 40 种成分，主要以石英和生石灰为主，，其次为石膏，其他化合物的含量较少。酸处理煤样的矿物种类大大减少，灰成分主要为石英。0.1 mol/L 酸处理后为 11 种成分，而 0.5 mol/L 和 1.0 mol/L 的酸处理后仅为 5 种成分，1.5 mol/L 的酸处理结果显示灰分中仅有石英、硫化硅、磷酸铝和结晶碳 4 种，由此可见，酸浓度的提高有利于灰分的脱除。在此条件下酸处理最佳浓度为 1.0 mol/L。

3.1 酸预处理结果酸处理过程中，主要考察的影响因素为浓度、温度、反应时间。最终结果以脱灰率和 XRD 分析为评价指标。1）酸浓度保持酸处理固液比为 1：15，用不同浓度盐酸在室温下反应 24 h，反应完成后经多次过滤、水洗得到酸处理煤。实验结果如图 4 所示。由图 4 可知，随着浓度升高，脱灰率不断增大，在浓度为 1.0 mol/L 后改变趋势较小。图 5 为灰分的 XRD 分析结果。原煤的灰分中至少含有 40 种成分，主要以石英和生石灰为主，其次为石膏，其他化合物的含量较少。酸处理煤样的矿物种类大大减少，灰成分主要为石英。0.1 mol/L 酸处理后为 11 种成分，而 0.5 mol/L 和 1.0 mol/L 的酸处理后仅为 5 种成分，1.5 mol/L 的酸处理结果显示灰分中仅有石英、硫化硅、磷酸铝和结晶碳 4 种，由此可见，酸浓度的提高有利于灰分的脱除。在此条件下酸处理最佳浓度为 1.0 mol/L。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ536

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本文编号：2614366