Русский
Создано 11.17
Исследование высокоэффективной селективной флокуляции флотации тонкого шлака газификации угля с анионным полиакриламидамом
Это исследование рассматривает проблему снижения эффективности сортировки и ухудшения качества продукта из-за захвата мелких частиц во время флотационного разделения мелкого шлака газификации угля (CGFS). Мы предлагаем метод селективной флотации с флокуляцией, использующий анионный полиакриламид (APAM), для достижения высокоэффективного разделения остаточного углерода и неорганических минералов в CGFS. Изучив характеристики распределения частиц остаточного углерода и минералов, мы систематически исследовали влияние добавления APAM на эффективность флотации. Кроме того, был проведен детальный анализ физико-химических свойств флотационных продуктов и механизмов взаимодействия между APAM и поверхностями минералов, чтобы прояснить основные механизмы флокуляции. Результаты показывают, что по сравнению с традиционными флотационными процессами, селективная флотация с флокуляцией на основе APAM значительно увеличивает восстановление остаточного углерода на 14,05 %. Техники характеристики, включая измерения зета-потенциала, рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS) и атомно-силовую микроскопию (AFM), показали, что амидные и карбоксильные группы APAM взаимодействуют с поверхностями минералов через водородные связи, способствуя образованию и стабилизации флокул. Эти результаты подчеркивают значительные преимущества APAM для флотационного разделения остаточного углерода и минералов в CGFS, предлагая надежную научную основу для выбора и оптимизации флокулянтов в практических приложениях.
В последние годы чистое и эффективное использование угля стало все более важным в условиях двойных требований трансформации энергетической структуры и охраны окружающей среды. Центральным элементом этих усилий является технология газификации угля, которая значительно повышает эффективность использования угля и открывает новые возможности для разнообразных приложений угля, таких как производство чистых газообразных и жидких топлив и синтез тонких химикатов. Среди различных методов газификации угля, газификация с использованием взвешенного потока приобрела популярность благодаря исключительно высокому коэффициенту углеродного превращения, широкой адаптивности к сырью и эффективным производственным преимуществам. Эта технология позволяет эффективно преобразовывать уголь в синтетический газ через реакцию с агентами газификации — в первую очередь кислородом и паром — при высоких температурах и давлениях, тем самым обеспечивая стабильный газовый источник для синтеза downstream продуктов. Однако недостатком этого процесса является производство тонкого шлака газификации угля (CGFS), побочного продукта, состоящего из сложной смеси нереагировавшего остаточного углерода и неорганических минералов. Высокое содержание остаточного углерода в CGFS делает прямое сжигание как неэффективным, так и вредным для окружающей среды. Кроме того, физические и химические свойства CGFS ограничивают его прямое использование в строительных материалах и операциях по засыпке, так как он не соответствует национальным и отраслевым стандартам по использованию отходов и контролю выбросов. Быстрое развитие угольной газификационной промышленности Китая и сопутствующее увеличение производственных мощностей крупных газификационных установок привели к резкому росту производства CGFS, что поставило перед нами актуальные задачи, связанные с его обработкой и утилизацией. Традиционные методы, такие как складирование и захоронение, не только потребляют обширные земельные ресурсы, но и представляют собой долгосрочные экологические риски, такие как загрязнение почвы и подземных вод.
Разделение остаточного углерода и неорганических минералов в CGFS имеет решающее значение для его безопасного и масштабного использования. Физические методы разделения, включая гравитационное разделение, просеивание и флотацию, все чаще рассматриваются как привлекательные варианты благодаря своей экологической устойчивости и экономической эффективности. Гравитационное разделение использует значительную разницу в плотности между остаточным углеродом и минеральными частицами для достижения эффективного разделения компонентов. Недавние достижения включают предварительное обогащение остаточного углерода в CGFS с использованием надувной наклонной жидкостно-твердой флюидизированной кровати, что значительно повысило чистоту продуктов остаточного углерода. Лиу и др. обнаружили, что остаточные углеродные частицы в CGFS в основном находятся в диапазоне размеров частиц 75–180 мкм. Флотация, которая использует различия в гидрофобности минеральных поверхностей, оказалась эффективной для разделения остаточного углерода и минеральных частиц. Лиу и др. продемонстрировали, что при оптимальных условиях флотации остаточный углерод можно обогатить до чистоты 59,01 % и содержания золы 37,64 %, что отражает полезность метода в переработке CGFS. Дунг и др. проанализировали флотационные продукты и выявили, что неорганические минералы в CGFS в основном представляют собой гладкие, плотные алюмосиликаты с незначительным содержанием оксидов железа, в то время как остаточный углерод в основном встречается в виде пористых флоков. Изменение размера частиц, критически важный фактор, влияющий на эффективность флотации, значительно повлияло на восстановление. В частности, увеличение восстановления с 39,04 % до 50,93 % было достигнуто за счет уменьшения размера частиц мелкого остатка, что подчеркивает важность оптимизации размера частиц. Более того, флотационные реагенты значительно повысили точность разделения, при этом Сюань и др. инновационно использовали композитные захватывающие агенты, приготовленные из нафтеновой кислоты и керосина. Этот подход не только улучшил эффективность флотации, но и снизил необходимую дозу реагента, устранив энергетический барьер между частицами углерода с высоким содержанием и сохранив его в обогащенных зольных компонентах. Таким образом, флотация представляет собой многообещающий физический метод разделения для эффективного удаления несгоревшего углерода из шлака газификации.
Оптимизация технологии флотации с использованием пены имеет решающее значение для повышения эффективности использования ресурсов и снижения производственных затрат. Однако остаются несколько основных проблем, которые необходимо решить. В контексте флотации CGFS такие проблемы, как покрытие мелкой грязью, захват воды и невыборочная флотация непрерывных частиц, значительно влияют на эффективность флотации и качество продукта. Например, молекулы воды, адсорбированные в порах остаточного углерода, образуют кластеры, что является явлением, которое варьируется в зависимости от структуры пор. В частности, более развитая структура пор коррелирует с увеличением сложности флотации и более высоким потреблением реагентов. Предварительная обработка в процессе измельчения, в сочетании со вторичными процессами флотации, также продемонстрировала повышение эффективности декарбонизации CGFS. Этот подход эффективно способствует диссоциации остаточного углерода и минеральных частиц, тем самым открывая больше гидрофобных поверхностей и уменьшая количество необходимого реагента для флотации. Более того, применение эмульгированных захватных агентов показало перспективы в решении проблемы захвата мелких частиц с высоким содержанием золы и улучшении коэффициента восстановления горючих веществ. Этот метод положительно влияет на процесс флотации, уменьшая размер дисперсных частиц агента и увеличивая угол контакта и гидрофобность поверхности остаточного углерода. Технология ультразвуковой предварительной обработки предлагает новое решение для проблем, связанных с флотацией плотно связанных углеродно-зольных частиц. Эта технология не только облегчает эффективное разделение мелких зольных частиц от CGFS, но и улучшает качество полученного обогащенного углерода, который демонстрирует высокую низкотемпературную теплотворную способность и более развитую структуру пор. Несмотря на эти достижения, наличие кислородсодержащих функциональных групп в CGFS снижает его гидрофобность. Это, в сочетании с хорошо развитой структурой пор и высокой удельной поверхностью, приводит к высокому химическому потреблению во время флотации, что делает процесс более дорогим.
Чтобы решить эту проблему, Чжан и др. предложили инновационный метод герметизации пор, который эффективно предотвращает попадание агента захвата в поровые каналы за счет адгезии угольной пыли, одновременно увеличивая количество адсорбционных мест для агента захвата. Этот метод имеет потенциал для повышения восстановления остаточного углерода в процессе флотации. Кроме того, техника селективной дисперсионной флокуляции предоставляет альтернативную стратегию оптимизации, манипулируя взаимодействующими силами между адсорбированными частицами. Создавая гидрофильный слой на поверхности частиц золы, эта техника позволяет перейти от селективной агломерации уголь-зола к селективной агломерации уголь-уголь, что улучшает эффективность разделения и снижает потребление реагентов. Среди них высокомолекулярные флокулянты, такие как полиакриламид (ПАА), полимерный хлорид алюминия (ПХА), полиакрилавиниловый спирт (ПАВС) и натрий полиакрилат (ПААС), широко использовались благодаря своим отличным флокуляционным свойствам. Эти флокулянты обычно содержат высокую плотность гидрофильных групп (например, аминогрупп и гидроксильных групп) вдоль своих молекулярных цепей, что позволяет им способствовать флокуляции мелкозернистых минералов, одновременно подавляя флотацию нежелательных минеральных компонентов. Механистические исследования показали, что карбоксильные группы, образующиеся в результате гидролиза ПАА, могут селективно адсорбироваться на поверхности минералов, значительно влияя на флотационное поведение минералов. Ся и др. наблюдали, что в процессе флотационного разделения системы угольной суспензии-каолин ангионный полиакриламид (АПА) эффективно флокулировал фракцию каолина, тем самым подавляя его флотацию и увеличивая выход очищенных угольных продуктов. Более того, полиакриламид, обладая гидрофобными характеристиками, демонстрирует значительные преимущества в флокуляционной эффективности, позволяя селективную флокуляцию через гидрофобные взаимодействия. Это приводит к улучшению восстановления целевых минералов и общего качества продукта. Таким образом, включение флокулянтов, содержащих гидрофобные группы, может значительно повысить эффективность комбинированного процесса флокуляции-флотации, особенно при обработке микромелкозернистых минералов, таких как газификационный шлак.
Настоящее исследование направлено на изучение потенциального применения недорогого и широко используемого вещества анионного полиакриламида (APAM) в качестве флокулянта в процессе флотации, с особым акцентом на его эффективность в решении проблем захвата мелких частиц. Путем систематической оценки влияния добавления APAM на флотационные продукты и анализа их физико-химических свойств авторы стремятся прояснить механизмы действия APAM в рамках флотационной системы. Для достижения этой цели были использованы современные методы характеристики, включая измерения зета-потенциала, рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS) и атомно-силовую микроскопию (AFM), чтобы тщательно проанализировать механизмы взаимодействия между APAM и минеральными поверхностями. В конечном итоге, ожидается, что это исследование улучшит понимание поведения APAM в флотационных системах и предложит теоретическую основу для эффективного разделения мелкозернистых минералов.
ДОМ
Все продукты
Почему выбирают нас?
Преимущество сети продаж
наш партнер
ПРОДУКЦИЯ
О НАС
СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ
Катионный ПАВ
Хлорид полиалюминия высокой чистоты
Полимер для разрыва
Полимер для CEOR
Знай нас
Информация о предприятии
Линия производства
Связаться с нами
МАШИННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Цена указана в долларах США и не включает налоги и сборы за обработку.
© 2024 LingXi Ltd. Товарные знаки и бренды являются собственностью их владельцев.
PHONE
WhatsApp
EMAIL