添加劑對煤電化學(xué)氧化工藝的影響

第36卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)Vol. 36 No. 82008年8月COAL SCIENCE AND TECHNOL0CYAug.2008， 煤炭加工與環(huán)保添加劑對煤電化學(xué)氧化工藝的影響邵群(安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，安徽淮南232001)摘要:研究了添加劑對煤的電化學(xué)氧化工藝的影響，通過(guò)對不同系列的添加劑進(jìn)行比較，根據相似相溶原理，最優(yōu)的添加劑為蔡系NF。并針對黃縣褐煤以萘系NF為添加劑，得出添加劑的最佳.用量為0.3g/L。.關(guān)鍵詞:煤;電化學(xué)氧化;添加劑中圖分類(lèi)號: TQ531文獻標志碼: A文章編號: 0253 -2336 (2008) 08 -0101 -02Additive influenced to coal electrochemical oxidized technologySHAO Qun(School of Chemical Enginering, Anhui University of Science and Tecnology, Huainan 232001 , China)Abstract: The paper studied the aditive influenced to the coal electrochemical oxidized technology. In comparison with the diferent世ries of the additives and based on the similar and phase dissolvable principle, a naphthalene sernes NF was the optimum additive. Accord-ing to the Huangian lignite taking the naphthalene series NF as the aditve, the best consumption of the addtive was0.3 g/L.Key words: coal; electrochemical oxidization; additive煤的電化學(xué)轉化是煤炭深加工I的新技術(shù)1-4)，少或阻止電解產(chǎn)物在電極及煤粒表面的附著(zhù),從而其操作條件溫和，一般在70C左右，常壓下進(jìn)行，大幅度提高煤的電化學(xué)轉化速率。工藝簡(jiǎn)單，設備投資少。但迄今為止，煤的電化學(xué)1驗氣化工藝存在的主要問(wèn)題是煤的轉化速率隨電解時(shí)間的延長(cháng)而下降，達穩態(tài)后轉化速率太低，難以滿(mǎn)1.1試驗煤樣及裝置足實(shí)際生產(chǎn)要求，限制了新氣化工藝的發(fā)展。煤樣采自反應活性較高且變質(zhì)程度較低的云南轉化速率下降的原因是電解產(chǎn)物在電解液中溶褐煤、黃縣褐煤(精)和新疆長(cháng)焰煤。原煤經(jīng)破解度小，附著(zhù)在電極和煤粒表面，妨礙煤的電化學(xué)碎、篩分、摻合和縮分，制備出粒度小于74 μm轉化。該研究是通過(guò)在電解液中分散- -定 量的有機的實(shí)驗室分析煤樣。該煤樣的工業(yè)分析和元素分析溶劑來(lái)增大電解液對電解產(chǎn)物的溶解分散能力，減數據見(jiàn)表1。.表1煤樣的工業(yè)分析和元素分析 (質(zhì)量分數)%工業(yè)分析元索分析(daf基)煤種M.AVadw(C)w(H)w(N)w(S)w(O)云南褐煤17. 342.9843. 6472. 825.321.800. 5619.50黃縣褐煤13. 4418. 33.42. 5174. 645.091. 860. 7917. 62新疆長(cháng)焰煤6.922.9239. 0778. 865.731. 080.4513. 88注: M為煤樣收到基水分; A。為煤樣十基灰分; Var 為煤樣「燥尤灰基揮發(fā)分。電解槽采用隔離式電解槽,為玻璃圓柱形裝解在中國煤化工極為簡(jiǎn)狀石墨電置，用由玻璃砂芯制作的多孔隔膜將陰極室與陽(yáng)極極，YHCNMHG徑為0.1mm的室隔開(kāi)，多孔隔膜阻止煤粉與陰極接觸,但允許溶鉑絲織成0.37 mm、面積為53.96 cm2的網(wǎng)。試驗1012008年第8期煤炭科學(xué)技術(shù)第36卷裝置如圖1所示。.色，由不加添加劑的淺棕褐色變成了深棕褐色?？梢?jiàn)由于添加劑的引入加深了煤的電解氧化強度,改1點(diǎn)7_善了電解氧化工藝狀況，提高了煤電化學(xué)轉化率。2.2不同添 加劑的比較試驗9為考察該工藝對不同添加劑的適應性，選擇了其他幾種添加劑進(jìn)行重復性試驗，添加劑的用量為0.6g/L,試驗結果見(jiàn)表3。.~10表3不同添 加劑的比較試驗1-氣體計量器; 2- -水槽; 3一氫氣輸出管; 4 -Pr電極;煤樣煤樣質(zhì)量/g添加劑 氧化時(shí)間/h 產(chǎn)氣量/ml5一電觸點(diǎn)溫度計; 6- -二氧化碳輸出管; 7-石墨電極;云南褐煤12. 001焦油10. 7333. 908-磁攪拌; 9一玻璃保溫橢; 10一電磁加熱云南褐煤12. 004NF11. 6440.60圖1煤氧化電解槽云南禍煤12. 002MG11.8934.801.2試驗方法黃縣褐煤11. 99913. 6941.70首先在電解槽中配制煤粉濃度為0.06 g/mL的黃縣櫛煤11. 998.14.61 .54.30黃縣禍煤12. 0004C6.7947. 40電解液體系，電解液質(zhì)量分數為30%的硫酸溶液200 mL,將電解槽置于恒溫槽中,加熱升溫，溫由表3可知，添加劑的種類(lèi)不同，電解氧化時(shí)度控制在70心，并進(jìn)行磁力攪拌,使煤的顆粒在間及產(chǎn)氣量都有一定的差別。煤的電解產(chǎn)物多為分電解液中處于懸浮狀態(tài)。當恒溫槽達到預定溫度且子量為600~800的有機物分子，根據相似相溶原陰極導出口不再冒氣泡時(shí)，將導出彎管插入集氣測理，電解產(chǎn)物較易溶解于分散著(zhù)添加劑的電解液量管，調節穩壓電源，控制電解電壓為1.0 V,電中。從而使電解產(chǎn)物具有較高的分散程度，進(jìn)而減解體系開(kāi)始工作，并記錄電流-時(shí)間曲線(xiàn)。當體系少了電解產(chǎn)物在電極、煤表面的吸附，減輕了對電不再產(chǎn)生氣泡，電流基本穩定時(shí)，停止電解，記錄化學(xué)反應的妨礙作用，一定程度上消除了鈍化現.產(chǎn)氣量。象。因此，采用萘系NF作為電解添加劑作用效果優(yōu)于焦油和木質(zhì)素MC系列。2試驗結果與分析2.3添加劑量的影響2.1有無(wú)添加劑的比較試驗為了更經(jīng)濟有效地優(yōu)化煤的電化學(xué)氧化工藝，在上述電解裝置中，用3種不同的煤樣分別進(jìn)使添加劑的用量既能最大限度地改善煤電化學(xué)氧化行有無(wú)添加劑的比較試驗，添加劑用量為0.6 g/L,的鈍化現象，又能盡量減少由于添加劑本身電解電試驗結果見(jiàn)表2。流的消耗，對添加劑的用量進(jìn)行了考察，電解系統表2有無(wú)添加劑的比較試驗仍與前面相同，選擇黃縣褐煤與NF添加劑作為研究對象，試驗結果見(jiàn)表4。煤樣質(zhì)量/g添加劑 氧化時(shí)間/h 產(chǎn)氣量/mlL云南褐煤12.0013.5616.40表4添加劑用量對黃縣褐煤的影響試驗結果云南褐煤12. 004媒樣質(zhì)量/g謚加劑用量/ (g.鬥)氧化時(shí)間/b產(chǎn)氣量/ mL黃縣褐煤1.99995.7830. 4012. 0050.213. 83 .50.2黃縣褐煤11. 99814.6154. 3012. 0070.316. 1962.1新疆長(cháng)焰煤12.0004.0620. 401.980.654. 3新疆長(cháng)焰煤11. 99710. 29.45.0012.0010.814. 6653.11.014. 42.52.3由表2可知，加入添加劑后，電解體系的工藝中國煤化工狀況發(fā)生了很大的變化，煤電解氧化時(shí)間分別增加;對煤電化學(xué)氧化工70%，60%和60%，產(chǎn)氣量分別增加60%，44%藝達. CNMHG面理論，加入一定和55%，電解過(guò)程結束后固液分離出的電解液顏(下轉第105頁(yè))102張偉林:煉焦煤與焦炭含硫轉化關(guān)系的研究2008年第8期在，有機硫又稱(chēng)可燃硫，在高溫時(shí)隨煤中揮發(fā)物排~1.14倍，這又是疆內煤除塑性、熱性能、灰成出，脫硫程度較高。新疆煤含硫大部分都很低，應.分等指標不同于疆外煤的又一個(gè)特殊煤質(zhì)特性。該以有機硫存在形態(tài)為主，但在焦炭中的殘留程度2)試驗得出了6組八一鋼鐵公司焦爐常用煉遠高于疆外高硫煤，與一 .般轉化規律不符。若主要焦煤與焦炭含硫轉化的線(xiàn)性關(guān)系式。試驗表明,煤以無(wú)機硫中硫酸鹽硫形態(tài)存在，洗選后硫含量應明的脫硫程度受不同煉焦加熱制度的影響較小，主要顯降低，而實(shí)際上目前八一鋼鐵公司焦爐所用的疆取決于煤中硫的存在形態(tài)和含量。內煉煤洗選前后煤料含硫變化很小，有時(shí)反而比原3)提出了利用單種煤、焦含硫轉化關(guān)系，預煤稍有增高，也與一般規律不相符。測煉焦生產(chǎn)中焦炭含硫的新方法。驗證試驗表明，通過(guò)對煤灰成分研究，疆內煤殘留在煤灰中的該方法能夠比較精確地預測焦炭含硫量，更為科學(xué)硫分比疆外煤平均高出5倍，各種煤基本上隨著(zhù)煤地指導煉焦生產(chǎn)?；抑衅鹫呋饔玫膲A性氧化物的增高(綜合表.4)理論上疆內煉焦煤含硫形態(tài)與實(shí)際生產(chǎn)中達為修止堿度指數MBI)而增高(圖lb)"。出現的現象不相--致，初步研究焦炭中硫的殘留程根據寶鋼比較成熟的灰催化指數數學(xué)模型分析度與煤灰成分關(guān)系密切，也是影響焦炭熱性能的不認為，煤灰中起正催化作用的堿性氧化物的含量越可忽略的因素之一?；诖藛?wèn)題，在今后的試驗工高，則生成焦炭的熱性能越差，通過(guò)以往對疆內、作中有必要對煤中硫存在的形態(tài)進(jìn)行深人研究。外煉焦煤焦炭熱性能的試驗測定比較，初步結果也參考文獻:基本符合寶鋼集團這一論點(diǎn)。由此可以看出，疆內煤脫硫程度低與煤慶成分有很大關(guān)系，而且較高比[1] 胡德生?；页煞謱π芴繜嵝阅苡绊懙难芯縖J]. 鋼鐵，例殘留在煤灰中的硫，也必是影響焦炭熱性能的一2002 (8).[2] 鐘蘊英，煤化學(xué)[M]. 徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社杜, .個(gè)不可忽略的因素。1989..4結論作者簡(jiǎn)介:張偉林(1976-). 男,新疆奇臺人，工程師，現1)八一鋼鐵公司所用煉焦煤中，疆外煤符合在寶鋼集團八一鋼鐵有限公司技術(shù)開(kāi)發(fā)中心從事配煤煉焦技術(shù)研究焦炭硫分為配煤硫分85% ~87%的一般規律，而工作。Tel: 0991 - 3891476, E - mail: zhangw1@ bygL. com cn疆內煤煉焦過(guò)程中脫硫程度低，殘留在焦炭中的硫分高，煤種不同殘留程度也不同, -般為煤的1.0收稿日期: 2008-04-18;責任編輯:劉軍娥(. 上接第102頁(yè))料化學(xué)學(xué)報，2002 (2).量的添加劑后,在兩相間的界面上產(chǎn)生正吸附，改[2] 劉旭光，李靜,鞏志堅，等.孝義煤電化學(xué)脫硫研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報，1997 (3).變界面張力大小。當添加劑量太少時(shí)，界面張力降[3] Kye C, Kochanek W. Kineir iveligation of the primary step of低不明顯，系統的分散度和穩定性都不是很好;當electrochemical roal oxidation [J]. Journal of the Electrochemi-添加劑用量太多時(shí)，其在溶液中的濃度大于其臨界eal Soriety, 1985 (10).膠束濃度，反而更不利于煤的電化學(xué)氧化。對于黃4]. Dhooge P M. Park s M. Electochemisty of coul suries u縣褐煤，更好地發(fā)生電解氧化時(shí)，添加劑的最佳用Sudies on various experimental parameler arrting oxidation ofcoal surries [J]. Joumal of the Electrochemical Society, 1983量為0.3 g/L。(9).因此，添加劑能夠大幅度改善煤的電解體系的鈍化現象，萘系NF系列對煤電解氧化作用較好，作者簡(jiǎn)介:邵群(1957-)， 女.安徽壽縣人，高級工程添加劑的用量對煤電解氧化體系影響較顯著(zhù)。師。中國煤化工藝教學(xué)與研究工作。Te:132YHC NMH G°[1] 劉歡，王志忠。煤電解氧化的伏安特性的研究[J]燃收稿日期: 2008-03-15;責任編輯:劉軍娥105