内蒙半焦的脱灰工艺研究.pdf

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1、煤炭加工与综合利用NO．4，20l4COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATION67内蒙半焦的脱灰工艺研究杨巧文，任艳娇，赵璐炜，陈思，杨金华，赵昕伟(中国矿业大学化学与环境工程学院，北京100083)摘要：选用内蒙褐煤制得的半焦，用酸碱法进行脱灰实验。考察了硝酸浓度和KOH溶液对脱灰效果的影响。结果表明，热的KOH溶液比常温KOH溶液的脱灰效果好；KOH溶液的脱灰能力比HNO溶液的脱灰能力强；先进行热KOH溶液处理再进行硝酸处理有利于半焦更好地脱灰。对比脱灰前后半焦孔隙结构的变化，发现灰分从23．76％降到9．83％，比表面积由2．10m／g增加到27

2、．69m／g。关键词：半焦；孔隙结构；脱灰；活化中图分类号：TD984文献标识码：A文章编号：1005．8397(2014)04．0067．03活性炭是一种优良的多孔性吸附材料，具有行脱灰实验，以提高其利用价值[6-9]。发达的孔隙结构和巨大的比表面积，广泛应用于1实验电子、化工、农业、国防、医疗、环保、食品加工等众多领域，成为国民经济和国防建设以及人1．1原料们日常生活中必不可少的产品。目前，全世界活实验用煤是内蒙褐煤，工业分析和元素分析性炭年消耗总量已经超过100万t[1。】。然而，随数据见表1。着能源资源的日趋紧张和人们对于环境、能源保护的重视，以废弃物为原料制备活性炭已经成为表1

3、内蒙褐煤的工业分析和元素分析结果％活性炭制备的发展趋势。项目分析结果工业分析半焦是煤在隔绝空气的情况下，加热到Mad500～700℃时的干馏产物，通常直接送往发电厂Ad75082665467683吣96嘶或做气化原料，附加值较低，造成了一定的能源Vhd浪费和环境破坏。但是，由于其氢氧含量高，化VC学性质活泼，具有一定的孔隙结构和机械强度，FCd因此可以用来制备活性焦，作为吸附剂[2】。与元素组成C传统的活性炭的制备原料相比，半焦具有资源丰H富、价格低廉、抗磨等优点，因此以半焦作为活N性炭的制备原料发展前景非常广阔。S本文选择的半焦从宝日褐煤在马弗炉干馏得O到，研究了这种半焦的孔隙结构特点

4、，并对其进收稿日期：2013，07—151．2方法基金项目：国家“十一五”支撑项目资助。半焦采用内蒙褐煤在管式炉中干馏得到。批准号：2006BAF02A15-08．03实验仪器主要包括SK2．2．5．10型高温管式炉，作者简介：杨巧文(1963一)，女，浙江黄岩人，1999年毕业于DRZ．4．11型马弗炉，坩埚等。中国矿业大学(北京)矿物加工工程专业，工学博士，中国矿业大学(北取原料褐煤平铺于坩埚中，放入管式炉中，京)教授、博士生导师。68煤炭加工与综合利用2014年第4期在N的气氛下，以5℃／min的升温速率分别升表2不同处理液处理前后样品的灰分到500℃、600℃、700℃、800℃

5、，得到不同干馏温度下的半焦。1．2．1研究硝酸浓度对原料半焦脱灰的影响选取不同温度下干馏得到的半焦进行灰分的测定，配制质量分数为8％、17％、34％、65％的硝酸溶液，然后分别取5g样品放入不同浓度的硝酸溶液，充分搅拌至5h后，过滤，用蒸馏水调至中性，取样充分烘干后进行灰分的测定；然后继续在20％KOH溶液中浸泡5h，过滤，用蒸馏水调节至中性；取样充分烘干后进行灰分的测2．2KOH对原料半焦脱灰的影响定。由表3可以看出，半焦经过2O％的KOH溶1．2．2研究KOH对原料半焦脱灰的影响液处理后灰分下降了5％左右；对半焦进行热选取不同温度下干馏得到的半焦进行灰分的KOH溶液脱灰，效果十分明显

6、，灰分下降的测定，然后分别取5g样品分别放入常温的了10％左右。这说明高温更利于灰分类氧化物20％KOH溶液中，加热到80℃的20％KOH溶与KOH的反应，再经过硝酸酸洗灰分可以降至液中，以及先在80℃的20％KOH溶液中浸泡，10％以下。由大量文献可知，灰分中多数无机质然后再放入硝酸溶液三种不同方案的溶液中进行对活化过程中的造孔有不利影响，灰分高，会促浸泡，过滤。用蒸馏水调节至中性，取样烘干后使比表面积下降和吸附性能变差，先进行脱灰有进行灰分的测定。利于样品下一步进行水蒸气活化开孔。2实验结果和讨论表3KOH处理前后样品灰分含量2．1硝酸浓度对原料半焦灰分脱除的影响由表2可以看出，不同

7、温度下干馏得到的半焦灰分大概在21％～25％左右，并且随着干馏温度的升高，灰分逐渐升高；煤在500℃下低温煤焦油已经基本生成，升温至800℃挥发分已经开始大量析出，在800℃干馏温度以上，煤样中碳一碳骨架开始缩聚，无定型碳和氢氧元素以CO、H的成分挥发出来，煤中剩下大部分的固定碳2．3原料半焦经HNO和KOH处理后的比表面和灰分类氧化物，半焦的灰分都已经达到了20％积、孔容、孔径变化以上。半焦经过不同浓度的硝酸处理后，灰分均取600