Pencuci Arang Batu Dan Zink Klorida: Gabungan Penting
Arang batu seperti yang dilombong bukanlah bahan yang layak untuk pembakaran moden, kerana kuantiti sebatian sulfur yang banyak antara lain. Apabila dibakar, ini melepaskan gas toksik. Mencuci arang batu mengurangkan jumlah gas ini yang dilepaskan semasa pembakaran - dengan membantu mengeluarkannya dari arang batu. Penambahan zink klorida kepada proses pewartaan arang batu boleh menyebabkan pengeluaran produk karbon diaktifkan.
Pengenalan Kepada Mencuci Arang Batu
Pencuci arang batu - juga dikenali sebagai pengusiran arang batu - adalah proses di mana arang batu dilombong dirawat dengan air untuk menghilangkan sulfur dan kekotoran lain sebelum ia dibakar sebagai bahan bakar. Mencuci arang batu adalah sebahagian daripada penyediaan arang batu, yang merangkumi langkah-langkah lain seperti menghancurkan dan penggredan. Kekotoran boleh termasuk tanah dan batuan lain, sebagai tambahan kepada sebatian sulfur. Setelah dibasuh,
arang batu
akan mempunyai kandungan abu yang lebih rendah secara keseluruhan, bermakna lebih mudah untuk diangkut dan merupakan bahan api berkualiti tinggi (1). Kandungan abu boleh dikurangkan dari sekitar 40 - 45% kepada serendah 30%. Sebagai sebahagian daripada proses itu, arang batu perlu ditenggelami air, yang biasanya dicapai melalui emparan, pemeriksaan buburan atau penapisan konvensional, bergantung kepada jenis arang batu.
Bahan api kandungan sulfur yang tinggi adalah pelaku alam sekitar yang lemah - melepaskan oksida sulfur ke atmosfera, yang membawa kepada pencemaran udara dan hujan asid.
Satu kebimbangan dengan mencuci arang batu adalah jumlah air yang digunakannya. Nilai sekitar 45 meter padu per tan arang batu adalah perkara biasa. Maksud saya, ia memerlukan 45 tan air untuk mencuci satu tan arang batu. Mencuci arang batu merujuk kepada keseluruhan spektrum proses penambahbaikan arang batu.
Kebolehbasuhan
Kebolehbasuhan merujuk kepada ujian bahan tertentu untuk menentukan keadaan ideal untuk menghilangkan kekotoran, yang dikira berdasarkan ketumpatan. Kaedah standard semasa untuk mengira ini, dalam kes arang batu, termasuk menjatuhkan sampel ke dalam cecair ketumpatan yang diketahui dan mengukur berapa lama masa yang diperlukan untuk tenggelam. Ini dirujuk sebagai ujian 'terapung dan tenggelam'. Arang batu mempunyai ketumpatan sekitar 1,300 kg m-3, manakala bahan mineral (iaitu kekotoran yang ada, 'abu') sering mempunyai ketumpatan melebihi 2,000 kg m-3(2). Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa sampel arang batu ketumpatan yang lebih tinggi akan mempunyai bahagian abu yang lebih tinggi - kerana abu lebih padat daripada arang batu (3). Piawaian untuk cecair ketumpatan yang diketahui cenderung bersifat organik - perchloroethylene, bromoform dan tetrabromoethane. Kelemahan ini adalah bahawa mereka semua toksik dan mereka semua tidak menentu, berbanding dengan air. Penyelesaian pekat atau tepu zink klorida dalam air menjadi alternatif popular kepada pelarut organik untuk ujian basuh(4). Perbezaan kandungan lembapan terkenal dan diambil kira, dengan kesan permukaan seperti kelarutan di sisi arang batu adalah minimum (5). Penyelesaian zink klorida cenderung digunakan untuk ujian terapung dan sinki dalam rejim 1,200 hingga 1,800 kg m-3 (6).
Pemisahan Media Berat
Berdasarkan prinsip-prinsip yang ditetapkan dalam ujian basuh, pemisahan media berat adalah kaedah yang digunakan untuk mengeluarkan sebatian tertentu dari campuran. Ia bergantung kepada graviti spesifik bahan yang lebih tinggi atau lebih rendah daripada cecair di mana ia telah diletakkan. Pemodulatan prinsip ini boleh menyebabkan sampel ditambah kepada cecair, dengan bahan ketumpatan tinggi tenggelam dan bahan ketumpatan rendah terapung(7). Lanjutan mudah proses yang digunakan untuk menentukan kebolehbasuhan adalah proses yang digunakan untuk memisahkan media berat dalam mencuci arang batu. Sulfur utama yang mengandungi mineral dalam arang batu adalah pirit, yang dalam pemisahan media berat, tenggelam.
Sering kali, gabungan larutan zink klorida tepu dengan pelarut lain digunakan untuk memastikan ketumpatan tertentu, dan oleh itu tingkah laku pemisahan tertentu. Contohnya adalah dalam pemisahan arang batu yang sangat bitumen dari lombong di Turki, di mana alkohol isopropil, larutan karbon tetraklorida dan zink klorida dengan graviti spesifik 1,400 kg m-3 digunakan (8). Arang batu - walaupun kualiti yang agak buruk - terapung dan dipisahkan sepenuhnya dari abu dan kandungan mineral lain, yang tenggelam.
Menggunakan pelbagai larutan zink klorida pada ketumpatan antara 1,100 hingga 1,750 kg m-3 digunakan untuk menyiasat kesan proses pengapungan buih pada lignite basuh. Proses pembuih adalah pembangunan proses pemisahan media berat konvensional, menggunakan minyak tanah untuk meningkatkan pengumpulan bahan organik yang dikehendaki - yang terapung. Pembuangan lebih daripada 90% sebatian sulfur dari lignite dilaporkan, walaupun dengan sedikit kesan yang timbul daripada ketumpatan zink klorida dalam larutan (9). Nampaknya tidak begitu penting berapa banyak ZnCl2 yang hadir dalam kajian ini.
Yang penting, kedua-dua contoh ini menunjukkan potensi peningkatan arang batu berkualiti rendah seperti lignite. Ini penting kerana lebih daripada 50% daripada deposit arang batu yang tinggal di dunia adalah contoh arang batu berkualiti rendah (10).
Zink Klorida Dan Karbon: Kereaktifan
Tidak ketinggalan dengan sifat-sifat dan kegunaan semata-mata berdasarkan teknik pemisahan fiziko-kimia, arang batu dan zink klorida adalah reaktif antara satu sama lain. Dehidrogenasi spesifik arang batu apabila terdedah kepada zink klorida menyumbang kira-kira 12% daripada hidrogen yang terkandung dalam arang batu itu sendiri (11). Ini amat menarik kerana dehidrogenasi seperti itu boleh berlaku pada suhu di bawah yang mana pirolisis biasanya akan berlaku (12). Tingkah laku reaktif inilah yang membawa, sebahagiannya, kepada pengeluaran sebatian karbon diaktifkan dari arang batu. Perlu diingatkan bahawa dalam pirolisis arang batu dengan kandungan sulfur yang lebih tinggi daripada purata, zink sulfida boleh dibentuk, yang berkesan mengurangkan penyahsulfuran (13).
Pengeluaran sebatian karbon diaktifkan
Karbon
diaktifkan (juga dikenali sebagai arang diaktifkan) adalah satu bentuk karbon yang telah diproses sedemikian rupa sehingga ia mempunyai banyak liang isipadu kecil dan rendah. Kehadiran liang-liang tersebut mewujudkan kawasan permukaan yang besar - yang kemudiannya tersedia untuk tindak balas kimia atau proses penjerapan. Ia biasanya berasal dari arang, tetapi terdapat kaedah untuk mengeluarkannya dari sumber karbon yang kurang berkualiti tinggi, seperti arang batu bitumen, menggunakan sebatian seperti zink oksida.
Zink klorida adalah kunci kepada pengaktifan arang batu, di mana ia terutamanya berkelakuan sebagai agen dehidrasi selepas pengkarbonan (pemanasan suhu yang agak rendah). Evolusi isipadu liang meningkat dengan jumlah pengaktifan zink klorida yang lebih banyak, menjadikan produk akhir yang lebih aktif (14). Prosesnya adalah untuk mencampurkan arang batu tanah atau bitumen dengan larutan pekat zink klorida sebelum meninggalkan buburan yang terhasil untuk kering pada suhu 110 °C selama 14 jam - dengan kaedah ini sangat disukai kerana menyediakan dehidrasi seragam (15). Karbon yang dihasilkan telah berkembang dengan baik dan - sangat penting - keliangan seragam di seluruh. Kandungan sulfur berkurangan dengan ketara - dengan larutan zink klorida memberikan kesan mencuci.
Untuk karbon diaktifkan, peningkatan saiz zarah pelopor arang batu membawa kepada pengurangan keliangan bahan karbon yang terhasil (16), walaupun dihasilkan di bawah suhu yang sangat memaksa. Oleh itu, adalah penting bahawa basuh yang mencukupi berlaku sebelum ini.
Dalam penyediaan karbon diaktifkan dari asid humik berasaskan arang batu (iaitu dari tanah), telah ditunjukkan bahawa nisbah 2:1 zink klorida kepada asid humik adalah yang paling berkesan untuk menghasilkan karbon aktif yang diperkaya oksigen (17), pada suhu 500 °C, untuk digunakan sebagai elektrod. Rawatan zink klorida arang batu didapati penting untuk memastikan keliangan yang diperlukan. Penggunaan sebatian karbon diaktifkan yang dihasilkan dengan zink klorida menunjukkan penyingkiran unsur merkuri daripada gas selesema, di mana kawasan permukaan tinggi karbon mengeluarkan 91.4% merkuri daripada aliran gas - dengan zink klorida bertanggungjawab untuk memastikan penjerapan yang berkesan (18).
Selepas mencuci arang batu
Seperti yang dinyatakan, basuh arang batu menggunakan kuantiti air yang banyak - dan proses itu tidak memastikan bahawa tiada bahan arang batu yang 'baik' tidak larut ke dalam air sisa. Air sisa pencuci arang batu, seperti banyak aliran sisa industri lain, boleh memberi peluang untuk meningkatkan kecekapan keseluruhan loji melalui proses rawatan. Kebanyakan komposisi air sisa yang digantung atau dibubarkan adalah abu terbang. Koagulan berasaskan abu terbang dan garam kalsium bukan toksik (19) telah dibangunkan yang mampu mengeluarkan lebih daripada 99% pepejal terampai dan ion logam sisa dari air sisa basuh arang batu. Abu terbang pulih dari arang batu boleh digunakan untuk meningkatkan proses pencernaan anaerobik (20). Rawatan air sisa bermakna ia boleh dilepaskan ke pembetung konvensional.
Ringkasan
- Mencuci arang batu adalah proses keseluruhan merawat arang batu untuk menghilangkan kekotoran dan menambah nilai
- Sulfur, selalunya sebagai pirit, adalah bahan cemar yang paling penting untuk dibuang kerana pembakaran ia membawa kepada pencemaran udara yang teruk
- Penyelesaian zink klorida digunakan untuk ujian basuh, untuk menentukan cara terbaik untuk memisahkan bahan arang batu antara satu sama lain, dan menggantikan pelarut toksik dan / atau organik
- Pemisahan media berat adalah kaedah utama untuk memisahkan kandungan arang batu, bergantung kepada ketumpatan. Larutan zink klorida digunakan sebagai medium
- Zink klorida dan karbon reaktif di bawah keadaan tertentu dan ZnCl2 digunakan secara meluas dalam pengeluaran karbon diaktifkan, walaupun dari arang batu berkualiti rendah seperti lignite
Rujukan
1 A. Bahrami et al., Int. J. Tech., 2018, 5, 374
2 K. P. Gavin, Int. J. Coal Prep. Penggunaan, 2006, 4, 209
3 G. H. Luttrell et al., Titik Pemotongan Optimum untuk Pemisahan Sederhana Berat, dalam: R. Q. Honaker dan W. R. Forrest, eds., Kemajuan dalam Konsentrasi Graviti, SME, Colorado, 2003
4 B. van Emden et al., ACARP Report, 1999, C7047
5 J. A. Luppens dan A. P. Hoeft, J. Kualiti Arang Batu, 1991, 10, 133
6 S. Pradhan dan S. Mohanta, Nota IOPSci, 2020, 1, 24403
7 E. Karami et al., Pemisahan Sci. Tech., 2020, 55, 386
8 Z. Aktaś et al., Proses bahan api. Tech., 1998, 55, 235
9 K. Ceylan dan M. Z. Küçük, Mengira. Memelihara. Pengurusan, 2004, 45, 1407
10 W. Xia et al., Powder Tech., 2015, 277, 206
11 B. Xing et al., Wakil curr. Nanosci., 2015, 11, 439
12 G. Ghosh et al., Bahan Api Tenaga, 1988, 2, 224
13 A. Linares-Solano et al., Bahan Api Tenaga, 1996, 10, 1108
14 J. M. Palacios et al., Bahan api, 1991, 70, 727
15 A. Ahmadpour dan D. D. Lakukan, Karbon, 1996, 34, 471
16 M. M. Dubinin et al., Karbon, 1989, 27, 457
17 H. Teng dan T.-S. Yeh Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37, 58
18 SM-G. Yuan et al., Bahan api, 2019, 239 830
19 L. Yan et al., J. Mater Berbahaya., 2012, 203, 221
20 C. Huiliñir et al., J. Environ. Chem. Eng., 2021, 9, 106422
You must be logged in to post a comment.