氧化/低阶煤浮选药剂研究进展及还原浮选的可行性

随着我国优质煤炭资源储量日益减少,氧化/低阶煤的提质加工与综合利用势在必行.氧化/低阶煤难浮的主要原因是煤表面的氧化.氧化/低阶煤表面的含氧官能团极易与水分子形成氢键,使疏水有机质被水化层覆盖,降低煤泥的可浮性.通过改善药剂制度、选择浮选方式,或对煤样进行预处理等,可以改善氧化/低阶煤难浮的问题.合适的浮选药剂能明显改善煤表面疏水性,提高煤泥浮选效率.相较于传统药剂,还原剂能够将含氧官能团还原为烃类.使用还原剂还原氧化/低阶煤表面的含氧官能团,理论上能根本解决氧化层问题,有效地提高浮选效率,此方法具有很大的应用潜力和广阔的应用前景,值得深入研究.     

低阶煤浮选试验研究

为探索低阶煤浮选的可行性,以陕西旬邑和神木、山西朔州、黑龙江七台河、内蒙古鄂尔多斯地区的低阶煤煤泥为研究对象,根据煤泥表面特性选择捕收剂,对其进行浮选试验。试验结果表明:在试验条件下,灰分为24%~50%的低阶煤煤泥浮选后可获得灰分为13%~20%的精煤,精煤可燃体回收率在60%~85%之间,发热量提高3.35~10.04 MJ/kg,降灰提质效果显著。针对试验过程中药剂消耗量较高、浮选选择性较差等问题,提出了应加强低阶煤高选择性浮选工艺技术与高效浮选药剂研究的建议。     

低阶煤中含氧官能团含量对浮选吸附概率的影响规律

为了提高低阶煤的疏水性和可浮性,实现低阶煤的高效浮选提质,本研究用3种不同类别的表面活性剂(CTAB、SDS和Span-80)对平朔长焰煤和胜利褐煤煤样进行改性处理,采用离子交换法测定改性前后煤样中含氧官能团的含量,测定了各煤样在气泡上的吸附概率,并对表面活性剂改性低阶煤的规律和机理进行了分析,认为含氧官能团含量是影响煤的疏水性和可浮性的重要因素,通过表面活性剂改性可以对低阶煤表面的含氧官能团产生有效的掩蔽作用,提高低阶煤的疏水性,促进其在气泡上的吸附;氢键对表面活性剂在低阶煤表面的吸附起最主要的作用,表面活性剂极性端官能团的种类及其与煤中含氧官能团之间的氢键作用强弱对表面活性剂的改性效果起决定性作用。     

低阶煤的油泡浮选研究进展

针对低阶煤表面亲水性强、可浮性差及浮选过程中捕收剂消耗量高等问题,国内外研究者研究了低阶煤的汕泡浮选。本文对低阶煤-油泡浮选试验、矿化理论及分选装置进行了归纳总结。低阶煤的油泡浮选试验表明,油泡表面的强疏水性可以提高低阶煤浮选回收率,降低捕收剂消耗量。诱导时间测试结果表明,低阶煤颗粒-油泡间的诱导时间要远短于低阶煤颗粒-气泡间的诱导时间。目前研究颗粒-气/油泡间水化膜薄化理论的模型主要有Stefan-Reynolds模型、Taylor方程、Stokes-Reynolds-Young-Laplace模型以及Stokes-Reynolds模型。油泡的制备方法主要有高温气化法和常温零调浆法。     

低阶煤浮选的试验研究

低阶煤由于表面含氧官能团多,传统的浮选药剂浮选效果差,因此,低阶煤的浮选比较困难.文章介绍了目前国内外低阶煤浮选的研究现状,并通过对低阶煤煤样性质的详细分析,提出了在低阶煤浮选时,在矿浆中添加阳离子表面活性剂十二胺来提高低阶煤浮选效果的措施.浮选试验结果表明,十二胺能显著地提高低阶煤的浮选效率.     

低阶煤载体浮选试验研究

以内蒙古麻黄梁地区某选煤厂低阶煤为研究对象,采用山西某炼焦煤选煤厂重选精煤作为载体原料,开展了低阶煤载体浮选试验研究。对低阶煤进行了工业分析和XRD分析,结果表明:煤样挥发分高,煤中黏土矿物主要有高岭石和蒙脱石。低阶煤载体浮选试验结果表明:0. 5～0. 25mm粒级的载体可大幅提高低阶煤的浮选效果,随着载体粒度减小,低阶煤浮选回收率逐渐减弱。0. 5～0. 25mm粒级载体的回收率可达到98. 92%。最后对载体强化低阶煤浮选的机理进行了探讨。     

分级研磨低阶煤高浓度水煤浆制备技术与应用

为了提高低阶煤气化水煤浆浓度和气化炉效率,降低合成气煤耗和氧耗,增加气化炉烧嘴使用寿命,针对低阶煤煤质特点,开发了分级研磨低阶煤高浓度水煤浆制备技术和装备,通过优化煤浆堆积效率来提高水煤浆浓度和质量。实践证明,该工艺技术与传统单磨机制浆工艺相比,煤浆浓度可提高3%～5%,磨机产量提高30%以上。     

我国低阶煤转化利用的技术进展与发展方向

阐述了我国低阶煤资源的主要煤质特点,从低阶煤提质、以低阶煤为主原料的新型煤气化、低阶煤制清洁燃料及化学品、煤基转化多联产技术系统等方面详细介绍了低阶煤转化利用的主要技术及其工程化示范进展,并探讨了煤转化技术存在的主要问题及今后重点的突破方向。新型煤转化技术的研发和推广可提高我国低阶煤资源的利用效率,保障我国紧缺的液体燃料和化学品的生产,起到优化我国能源结构、保障国家能源战略安全的重要作用。     

低阶煤微波辅助热提质研究进展

微波热处理技术具有快速均匀、选择性加热和操作灵活、安全环保的优势,为实现低阶煤的清洁高效利用提供了新途径。从低阶煤的微波辅助干燥提质和热解提质出发,综述了低阶煤对微波的介电响应特性,梳理了影响低阶煤微波干燥提质过程的因素,阐述了微波干燥提质对低阶煤品质和理化性质的作用规律,不同工艺条件对低阶煤微波热解提质的影响以及引入吸波剂和催化剂对强化低阶煤微波热解提质的作用特性。结果表明:低阶煤中的水分和矿物含量是影响其介电损耗能力的主要因素,内在水分对微波的快速响应有利于实现微波对低阶煤的快速干燥提质。微波加热干燥有效提升了低阶煤固定碳含量和燃烧热值,内在水分被优先加热发生快速迁移可促进孔隙结构形成进而增强了其可磨性,极性含氧官能团在微波诱导下易发生分解有助于抑制低阶煤的自燃倾向。相比常规热解,微波辅助低阶煤热解提质表现出加热速率快、热解效率高、焦油轻质组分丰富以及合成气产量高的优势。微波功率、辐射时间、热解终温和反应气氛是影响低阶煤微波热解提质的主要因素,基于目标导向的热解工艺参数优化是实现低阶煤高效分级分质利用的核心。利用吸波剂和催化剂充分强化低阶煤微波热解提质,有利于提高微波能利用率、加深煤热解程度、定向调控产物分布以及改善热解产物品质。此外,微波辅助低阶煤和生物质、油页岩和废塑料等富氢物质进行共热解,能够增强焦油向轻质化的转变以及提升有效气体收率,是实现低阶煤清洁高效梯级利用的重要发展方向。     

低阶煤浮选研究现状及分析

低阶煤在我国的储量较大、煤质差。随着石化能源的日益减少,加强低阶煤的开发利用,如实现低阶细粒煤的有效分选,扩大利用途径和提高利用效率,对解决能源危机意义深远。针对低阶煤泥分选难题,阐述了低阶煤的分子结构,表面性质与可浮性,浮选方法及理论的研究现状,得知低阶煤变质程度低,表面含有大量的含氧官能团,疏水性差,浮选困难,目前主要从浮选前预处理、新型浮选药剂、电化学和吸附特性等方面研究来改善浮选效果,取得了一定的进展,要真正实现工业化的生产还需要深入地研究。     

超声预处理对低阶煤浮选的影响

低阶煤亲水性强,天然可浮性差,使用传统的浮选方法很难达到满意的效果。为提高低阶煤的浮选效果,对低阶煤浮选矿浆进行超声预处理,采用粒度分析、接触角分析和红外光谱分析来表征煤样在超声处理前后性质的变化。试验结果表明:当超声波频率为20k Hz,功率为135W时,矿浆经过超声预处理5min之后,浮选精煤产率提高了5.41%,灰分基本保持不变;超声处理使煤样中的粒度组成发生明显变化、煤样的接触角增大、含氧官能团数量减少。因此,超声预处理增强了低阶煤的疏水性,明显地提高了浮选效果。     

低阶煤浮选捕收剂及其作用机理研究进展

低阶煤约占我国主体能源煤炭的57%,其洁净高效加工利用对煤炭行业落实国家“双碳”目标具有重要意义。浮选是处理细粒(-0.5 mm)低阶煤最为有效的方法。但因低阶煤天然可浮性差、浮选捕收剂消耗量大等难题,其工业化至今未能实现。为了降低低阶煤浮选捕收剂消耗量,提高其浮选性能,综述了非离子型、离子型和复配型表面活性剂类捕收剂,探讨并总结了其与煤表面的作用机理。表面活性剂类捕收剂主要通过氢键作用、静电吸附等与煤粒表面作用。非离子表面活性剂类捕收剂中苯环的存在有助于其极性基团中极性氧原子在低阶煤表面的吸附;离子表面活性剂类捕收剂对煤表面酚羟基的掩蔽作用强于羧基;复配表面活性剂类捕收剂的吸附是由表面活性剂与煤表面之间的静电与氢键作用、药剂长链对煤表面极性基团的覆盖作用、不同捕收剂之间的协同作用共同实现的。捕收剂的乳化有助于提高药剂的分散效果,复配表面活性剂形成的活性油泡可作用于煤表面的特定部位(疏水和亲水位点),明显提高药剂的选择性和黏附强度,降低低阶煤浮选药剂消耗量。     

低阶煤干燥技术的发展

我国低阶煤储量大,与高变质程度的煤炭相比,低阶煤含水量和挥发分含量高,灰分相对较低。当低阶煤含水量较高时,发热量低,脱水是提高其利用价值的重要手段。分析了蒸发干燥与非蒸发干燥工艺,比较了各工艺的操作流程及特点。最后对我国低阶煤干燥技术的未来发展进行探讨,以期实现低阶煤的高效利用。     

正十二酸对朔州低阶煤泥浮选的促进作用研究

低阶煤表面含氧官能团多、疏水性差,常规烃类油捕收剂很难吸附到低阶煤表面,导致浮选效果差。以正十二酸和柴油按照一定比例配制复配药剂,以其作为捕收剂,对朔州某选煤厂低阶煤进行浮选试验,并探究了复配药剂的作用机理。研究结果表明,正十二酸和柴油复配,可改善柴油在矿浆中的分散性、提高煤泥颗粒的疏水性,对低阶煤浮选有显著的促进作用。复配药剂中正十二酸质量分数为25%时,精煤产率从柴油单独作用时的22.80%增加到61.66%,可燃体回收率和浮选完善度大幅度增加,浮选效果明显改善。     

低阶煤煤泥油泡浮选技术研究

采用烃类油蒸发制造油气,将油气通入浮选柱气泡发生器的吸气口,生成油泡。对低阶煤煤泥进行油泡柱浮选试验,试验结果表明:油泡对低阶煤煤泥具有强捕收能力与高选择性,分选指标较好。将油泡浮选技术用于工业浮选柱分选,可有效降低浮选捕收剂用量,浮选泡沫层稳定,分选指标好。油泡浮选技术在低阶煤煤泥浮选提质中的应用,为低阶煤煤泥的资源化利用探索出一条新的途径。     

新型复合捕收剂强化细粒低阶煤浮选机理研究

低阶煤表面含有丰富的含氧官能团且孔隙发达,用传统非极性烃类油浮选低阶煤时药剂耗量大、可燃体回收率低,针对此问题,将柴油、脂肪酸及其酯类化合物按照一定比例复配,制备了一种新型复合药剂(DK１),并考察了其对低阶煤浮选的效果.通过接触角测量、诱导时间分析以及颗粒 气泡间临界脱附力测量等方法,揭示了新型复合捕收剂强化低阶煤浮选机理.结果表明:同等药剂用量下,DK１可燃体收率是柴油的２~４倍,同时精煤灰分普遍低于柴油１~４个百分点.新型复合捕收剂处理过后的煤样接触角更大,诱导时间明显缩短至１０ms以内,颗粒 气泡间跳入黏附力、临界脱 附 力 的 作 用 程 及 其 大 小 均 有 不 同 程 度 增 加.DK１的柴油与活性物质产生协同作用,有效覆盖低阶煤表面,显著提高了低阶煤的可浮性,降低了药耗,DK１药剂用量仅为柴油的１/８.     

低阶煤催化加氢转化研究进展

低阶煤有机质缩合程度低,富含桥键和侧链,氢碳原子比和挥发分高,具有较高的化学反应性。催化加氢转化是从低阶煤中获取液体燃料和化学品的有效途径之一。然而,低阶煤氧含量和水含量高,在加氢转化过程中会增加氢耗和能耗,不利于油类的生成,且给产物分离带来困难。此外,催化加氢转化通常在高温高压条件下进行,产品组成复杂且重质化程度高,导致成本高但收益低。如何优化反应体系,进而提高低阶煤转化率和液体产物收率,是低阶煤催化加氢转化亟待解决的问题。催化剂是低阶煤催化加氢转化的核心,发挥着活化氢气、促进加氢转化和脱除杂原子的作用,直接决定反应体系苛刻程度和产物品质。反应条件作为反应体系另一组成要素,既可控制煤中共价键断裂速率及活性氢生成与转移,又能抑制自由基发生缩聚反应,进而影响催化剂性能和产物组成分布。此外,预处理可以改变煤物理结构与化学活性,从而影响低阶煤催化加氢转化特性。综述了反应条件(温度、溶剂、气氛和压力)与预处理方法(热预处理、溶胀预处理、萃取预处理以及水热预处理)对低阶煤催化加氢转化或直接液化影响的研究进展,以及主要的低阶煤加氢转化催化剂,提出了下一步低阶煤加氢转化的研究方向。     

深部低煤阶煤层高值化学品与天然气共采技术构想

温和氧化解聚作用下,低阶煤(褐煤、长焰煤)可高效生成高值化学品,同时煤体多尺度流动能力显著改善。针对我国低阶煤资源丰富与煤层中赋存巨量天然气的地质背景,结合低阶煤化学性质特点,提出了基于原位氧化改性的深部低煤阶煤层高值化学品与天然气共采技术构想,从氧化解聚制备羧基化学品方法、氧化改性提高煤层气采收率机理、共采技术模式、地质及工程有利条件等4方面论证了该技术可行性。调研总结发现：低阶煤具有丰富的含氧官能团(如羧基—COOH和酚羟基—OH)和侧链,为氧化解聚制备高值化学品(如羧酸)提供了关键前体结构;过氧化氢、次氯酸钠等氧化剂,在低温(<100℃)、常压条件下,温和氧化解聚低阶煤可高效、低成本制备羧基化学品,实现低阶煤非能源化高值利用;氧化解聚反应对低阶煤具有明显的氧化改性作用,主要表现为煤表面对甲烷的吸附能力减弱、水的疏水性增强、形成溶蚀孔与微裂缝,并可原位生成CO₂,从而增加了煤层气解吸-渗流能力。围绕深部低煤阶煤层气井高效增产改造需求与枯竭煤层气井二次利用,设计了单井压裂-溶浸开采(采气为主)与群井压裂-溶浸开采(采高值化学品为主)2种技术模式。前者通过注...     

新疆首个低阶煤开发项目开工

日前,新疆华阳科工矿业有限公司低阶煤制特种型煤及循环综合利用项目奠基仪式在奇台县芨芨湖工业园区举行,该项目是新疆首个低阶煤循环综合利用项目。低阶煤属于有烟煤,可用作炼焦、炼油、气化、低温干馏及化学工业等的原料,在奇台     

改善神华低阶煤成浆性的试验研究

针对低阶煤内在水分含量高、含氧官能团多、难以制备高浓度水煤浆的特点,根据煤炭成浆性数学模型及评定煤成浆性指标,对神华2种低阶煤进行了成浆性分析,并进行了热力改性及成浆性试验研究.结果表明,随着改性温度的提高(200～350℃),2种低阶煤的内在水分含量、挥发分产率大幅度降低,氢含量和氧碳比也明显下降,热力改性不仅可以显著改善低阶煤的煤质特性,而且其成浆浓度随着改性温度的升高而提高.