Обогащение угля и хлористый цинк: важная комбинация
Добываемый уголь не является достойным материалом для современного сжигания, в том числе из-за большого количества соединений серы. При сжигании они выделяют токсичные газы. Промывка угля уменьшает количество этих газов, выделяемых при горении - помогая удалить их из угля. Добавление хлорида цинка в процесс обогащения угля может привести к производству продуктов активированного угля.
Введение в обогащение угля
Обогащение угля - также известное как обогащение угля - это процесс, с помощью которого добытый уголь обрабатывается водой для удаления серы и других примесей, прежде чем он будет сожжен в качестве топлива. Обогащение угля является частью подготовки угля, которая включает в себя другие этапы, такие как дробление и сортировка. Примеси могут включать почву и другие горные породы, в дополнение к соединениям серы. После промывки
уголь
будет иметь общую более низкую зольность, что означает, что его легче транспортировать и он является топливом более высокого качества (1). Зольность может быть снижена примерно с 40 - 45% до 30%. В рамках этого процесса уголь необходимо обезвоживать, что обычно достигается путем центрифугирования, скрининга шлама или обычной фильтрации, в зависимости от типа угля.
Топливо с высоким содержанием серы является плохим экологическим показателем - высвобождением оксидов серы в атмосферу, что приводит к загрязнению воздуха и кислотным дождям.
Одной из проблем с промывкой угля является количество воды, которую она использует. Значения около 45 кубических метров на тонну угля являются обычным явлением. То есть для промывки одной тонны угля требуется 45 тонн воды. Обогащение угля относится ко всему спектру процессов улучшения угля.
Обогатимость
Моющаяся способность относится к испытанию конкретного вещества с целью определения идеальных условий для удаления примесей, которое рассчитывается на основе плотности. Современные стандартные методы расчета этого, в случае угля, включают сбрасывание образца в жидкость известной плотности и измерение того, сколько времени требуется для погружения. Они называются испытаниями «поплавка и раковины». Уголь имеет плотность около 1 300 кг м-3, тогда как минеральное вещество (т.е. присутствующие примеси, «зола») часто имеет плотность, превышающую 2 000 кг м-3(2). Таким образом, можно сделать вывод, что образец угля более высокой плотности будет иметь более высокую долю золы, поскольку зола более плотная, чем уголь (3). Стандарт для известных жидкостей плотности, как правило, является органическим по своей природе - перхлорэтилен, бромоформ и тетрабромэтан. Недостатком этого является то, что все они токсичны и все они летучи, по сравнению с водой. Концентрированные или насыщенные растворы хлорида цинка в воде становятся популярными альтернативами органическим растворителям для испытания на моющуюся способность (4). Разница в содержании влаги хорошо известна и учитывается, при этом поверхностные эффекты, такие как растворимость на стороне угля, минимальны (5). Растворы хлорида цинка, как правило, используются для испытаний поплавка и раковины в режиме м-3 весом от 1 200 до 1 800 кг (6).
Разделение тяжелых сред
Основываясь на принципах, установленных при испытаниях на моющуюся способность, разделение тяжелых сред является методом, используемым для удаления определенных соединений из смеси. Он полагается на удельный вес материала, который выше или ниже, чем у жидкости, в которую он был помещен. Модуляция этого принципа может привести к тому, что образец будет добавлен в жидкость с погружением материала высокой плотности и плавающим материалом низкой плотности (7). Простым продолжением самого процесса, используемого для определения промывочности, является процесс, используемый для разделения тяжелых сред при обогащении угля. Основным серосодержащим минералом в угле является пирит, который при разделении тяжелых сред тонет.
Часто комбинация насыщенного раствора хлорида цинка с другим растворителем используется для обеспечения определенной плотности и, следовательно, специфического поведения разделения. Таким примером является отделение высокобитуминозного угля от шахты в Турции, где использовался изопропиловый спирт, раствор тетрахлорметана и хлорида цинка с удельным весом 1 400 кг м-3 (8). Уголь - хотя и относительно низкого качества - плавал и был полностью отделен от золы и другого минерального содержания, которое затонуло.
Использование ряда растворов хлорида цинка при плотности от 1 100 до 1 750 кг м-3 было использовано для изучения влияния процесса флотации пены на промывочный лигнит. Процесс вспенивания является развитием обычного процесса разделения тяжелых сред с использованием керосина для улучшения сбора желаемого органического материала, который плавает. Сообщалось об удалении более 90% соединений серы из бурого угля, хотя и с небольшим эффектом, возникающим из-за плотности хлорида цинка в растворе (9). Казалось, не имело большого значения, сколько ZnCl2 присутствовало в этом исследовании.
Важно отметить, что оба этих примера показывают потенциал для улучшения углей более низкого качества, таких как бурый уголь. Это важно, поскольку более 50% оставшихся в мире угольных месторождений являются примерами угля более низкого качества (10).
Хлорид цинка и углерод: реакционная способность
Чтобы не быть превзойденными по свойствам и использованию, основанным исключительно на физико-химических методах разделения, уголь и хлорид цинка реагируют друг с другом. Удельное дегидрирование угля при воздействии хлорида цинка составляет около 12% водорода, содержащегося в самом угле (11). Это особенно интересно, поскольку такое дегидрирование может происходить при температурах ниже тех, при которых обычно происходит пиролиз (12). Именно это реакционноспособное поведение приводит, в частности, к производству соединений активированного угля из угля. Следует отметить, что при пиролизе углей с содержанием серы выше среднего может образовываться сульфид цинка, что эффективно снижает десульфуризацию (13).
Производство соединений активированного угля
Активированный уголь
(также известный как активированный уголь) представляет собой форму углерода, которая была обработана таким образом, что она имеет много небольших пор малого объема. Наличие таких пор создает массивную площадь поверхности, которая затем доступна для химических реакций или процессов адсорбции. Его обычно получают из древесного угля, но существуют методы его производства из менее высококачественных источников углерода, таких как битуминозный уголь, с использованием таких соединений, как оксид цинка.
Хлорид цинка является ключом к активации угля, где он в первую очередь ведет себя как обезвоживающий агент после карбонизации (относительно низкотемпературный нагрев). Эволюция объема пор увеличивается с большим количеством активации хлорида цинка, что делает конечный продукт более активным (14). Процесс состоит в смешивании молотого или битуминозного угля с концентрированным раствором хлорида цинка перед тем, как оставить полученную суспензию для высыхания при 110 °C в течение 14 часов - причем этот метод особенно нравится из-за обеспечения равномерного обезвоживания (15). Производимый углерод имел хорошую развитость и, что особенно важно, равномерную пористость во всем. Содержание серы значительно снизилось - с раствором хлорида цинка, обеспечивающим промывочный эффект.
Для активированных углей увеличение размера частиц предшественника угля приводит к снижению пористости полученного углеродного материала (16), даже если он производится при невероятно высоких температурах. Поэтому крайне важно, чтобы достаточное количество стирки происходило до этого.
При получении активированных углей из гуминовых кислот на основе угля (т.е. из почв) было показано, что соотношение 2:1 хлорида цинка к гуминовой кислоте является наиболее эффективным для получения активированных углей, обогащенных кислородом (17), при температуре 500 °C для использования в качестве электродов. Было установлено, что обработка угля хлоридом цинка имеет решающее значение для обеспечения требуемой пористости. Использование соединений активированного угля, полученных с хлоридом цинка, указывает на удаление элементарной ртути из дымовых газов, где углерод с высокой площадью поверхности удаляет 91,4% ртути из газового потока, причем хлорид цинка отвечает за обеспечение эффективной адсорбции (18).
После обогащения угля
Как уже упоминалось, в обогащении угля используется огромное количество воды, и процесс не гарантирует, что ни один «хороший» угольный материал не выщелачивается в сточные воды. Сточные воды промывки угля, как и многие другие потоки промышленных отходов, могут предоставить возможность повысить общую эффективность установки за счет процесса очистки. Большую часть взвешенного или растворенного состава сточных вод составляет летучая зола. Разработаны коагулянты на основе летучей золы и нетоксичных солей кальция(19), которые способны удалять более 99% взвешенных твердых веществ и остаточных ионов металлов из сточных вод промывки угля. Извлеченная летучая зола из угля может быть использована для улучшения процессов анаэробного реактора (20). Очистка сточных вод означает, что они могут быть выпущены в обычную канализацию.
Консультирование по оксиду марганца
- Обогащение угля - это общий процесс обработки угля для удаления примесей и повышения стоимости
- Сера, часто в виде пирита, является наиболее важным загрязнителем для удаления, поскольку горение приводит к серьезному загрязнению воздуха.
- Растворы хлорида цинка используются для испытаний на моющуюся способность, чтобы определить, как лучше всего отделить угольные материалы друг от друга, и заменяют токсичные и / или органические растворители.
- Разделение тяжелых сред является преобладающим методом разделения содержания угля, опираясь на плотность. В качестве среды используется раствор хлорида цинка
- Хлорид цинка и углерод являются реакционноспособными при определенных условиях, и ZnCl2 широко используется в производстве активированных углей, даже из низкокачественных углей, таких как бурый уголь.
Ссылки
1 А. Бахрами и др., Int. J. Уголь Sci. Технологий., 2018, 5, 374
2 К.. Гэвин, Int. J. Подготовка угля Утилизация, 2006, 4, 209
3 G. H. Luttrell et al., Optimum Cut Points for Heavy Medium Separations, in: R. Q. Honaker and W. R. Forrest, eds., Advances in Gravity Concentration, SME, Colorado, 2003
4 B. van Emden et al., ACARP Report, 1999, C7047
5 J. A. Luppens and A. P. Hoeft, J. Coal Quality, 1991, 10, 133
6 С. Прадхан и С. Моханта, IOPSci Notes, 2020, 1, 24403
7 Э. Карами и др., Разделение Sci. Технологий., 2020, 55, 386
8 З. Акташ и др., Топливный процесс. Технологий., 1998, 55, 235
9 К. Цейлан и М. З. Кючюк, Энергия. Консерв. Управление, 2004, 45, 1407
10 W. Xia et al., Powder Tech., 2015, 277, 206
11 Б. Син и др., Курр. Наноски., 2015, 11, 439
12 Г. Гош и др., Energy Fuels, 1988, 2, 224
13 А. Линарес-Солано и др., Energy Fuels, 1996, 10, 1108
14 Х. М. Паласиос и др., Топливо, 1991, 70, 727
15 А. Ахмадпур и Д. Д. До, Карбон, 1996, 34, 471
16 М. М. Дубинин и др., Карбон, 1989, 27, 457
17 Х. Тенг и Т.-С. Ага, Ind. Англ. Хим. Res., 1998, 37, 58
18 С.-Г. Yuan et al., Fuel, 2019, 239 830
19 L. Yan et al., J. Hazardous Mater., 2012, 203, 221
20 К. Уилингир и др., Дж.Энвирон. Хим. Англ., 2021, 9, 106422
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.