Tiếng Việt
Tạo vào 11.17
Nghiên cứu về quá trình tuyển nổi keo tụ chọn lọc hiệu quả cao của xỉ mịn khí hóa than bằng polyacrylamide anion.
Nghiên cứu này giải quyết thách thức về hiệu suất phân loại giảm và chất lượng sản phẩm bị ảnh hưởng do sự cuốn trôi của các hạt mịn trong quá trình tách nổi của xỉ mịn khí hóa than (CGFS). Chúng tôi đề xuất một phương pháp tách nổi bằng cách keo tụ chọn lọc sử dụng polyacrylamide anion (APAM) để đạt được sự tách biệt hiệu quả cao của carbon dư và khoáng chất vô cơ trong CGFS. Thông qua việc kiểm tra các đặc điểm phân bố hạt của carbon dư và khoáng chất, chúng tôi đã điều tra một cách hệ thống tác động của việc bổ sung APAM đến hiệu suất tách nổi. Ngoài ra, một phân tích chi tiết về các tính chất lý hóa của các sản phẩm tách nổi và các cơ chế tương tác giữa APAM và bề mặt khoáng chất đã được thực hiện để làm sáng tỏ các cơ chế keo tụ cơ bản. Kết quả cho thấy, so với các quy trình tách nổi truyền thống, tách nổi keo tụ chọn lọc dựa trên APAM đã nâng cao đáng kể tỷ lệ thu hồi carbon dư, lên tới 14,05 %. Các kỹ thuật đặc trưng bao gồm đo điện thế zeta, quang phổ điện tử tia X (XPS) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) đã chỉ ra rằng các nhóm amide và axit cacboxylic của APAM tương tác với bề mặt khoáng chất thông qua liên kết hydro, tạo điều kiện cho việc hình thành và ổn định keo. Những phát hiện này làm nổi bật những lợi thế đáng kể của APAM trong việc tách nổi carbon dư và khoáng chất trong CGFS, cung cấp một cơ sở khoa học vững chắc cho việc lựa chọn và tối ưu hóa các chất keo tụ trong các ứng dụng thực tiễn.
Trong những năm gần đây, việc sử dụng than sạch và hiệu quả ngày càng trở nên quan trọng dưới áp lực kép của việc chuyển đổi cấu trúc năng lượng và bảo vệ môi trường. Trung tâm của nỗ lực này là công nghệ khí hóa than, công nghệ này nâng cao đáng kể hiệu quả sử dụng than và mở đường cho nhiều ứng dụng mới đa dạng của than như sản xuất nhiên liệu khí và lỏng sạch và tổng hợp hóa chất tinh khiết. Trong số các phương pháp khí hóa than khác nhau, khí hóa dòng chảy lơ lửng đã trở nên nổi bật nhờ tỷ lệ chuyển đổi carbon cực kỳ cao, khả năng thích ứng nguyên liệu rộng rãi và lợi ích sản xuất hiệu quả. Công nghệ này cho phép chuyển đổi hiệu quả than thành khí tổng hợp thông qua phản ứng với các tác nhân khí hóa—chủ yếu là oxy và hơi nước—dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, từ đó cung cấp một nguồn khí ổn định cho tổng hợp sản phẩm hạ nguồn. Tuy nhiên, nhược điểm của quá trình này là sản xuất xỉ tinh khí hóa than (CGFS), một sản phẩm phụ bao gồm một hỗn hợp phức tạp của carbon dư không phản ứng và khoáng chất vô cơ. Hàm lượng carbon dư cao trong CGFS khiến việc đốt trực tiếp vừa không hiệu quả vừa gây hại cho môi trường. Thêm vào đó, các tính chất vật lý và hóa học của CGFS hạn chế việc sử dụng trực tiếp của nó trong các vật liệu xây dựng và các hoạt động lấp đầy, vì nó không đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia và công nghiệp về sử dụng tài nguyên chất thải và kiểm soát khí thải. Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp khí hóa than của Trung Quốc và sự gia tăng đồng thời công suất sản xuất của các đơn vị khí hóa lớn đã khiến sản xuất CGFS tăng vọt, đưa ra những thách thức cấp bách liên quan đến việc xử lý và tiêu hủy nó. Các phương pháp truyền thống như tích trữ và chôn lấp không chỉ tiêu tốn nhiều tài nguyên đất mà còn gây ra những rủi ro sinh thái lâu dài, chẳng hạn như ô nhiễm đất và nước ngầm.
Việc tách carbon dư và khoáng chất vô cơ trong CGFS là rất quan trọng cho việc sử dụng an toàn và quy mô lớn của nó. Các phương pháp tách vật lý, bao gồm tách trọng lực, sàng lọc và nổi bọt, ngày càng được coi là những lựa chọn hấp dẫn do tính bền vững với môi trường và hiệu quả về chi phí. Tách trọng lực khai thác sự khác biệt về mật độ đáng kể giữa carbon dư và các hạt khoáng để đạt được sự tách biệt hiệu quả các thành phần. Những tiến bộ gần đây bao gồm việc Lv et al. làm giàu sơ bộ carbon dư trong CGFS bằng cách sử dụng giường lỏng-rắn lơ lửng nghiêng có thể bơm hơi, điều này đã nâng cao đáng kể độ tinh khiết của các sản phẩm carbon dư. Liu et al. phát hiện rằng các hạt carbon dư trong CGFS chủ yếu nằm trong khoảng kích thước hạt từ 75–180 μm. Nổi bọt, khai thác sự khác biệt về tính kỵ nước của bề mặt khoáng, đã chứng minh hiệu quả trong việc tách carbon dư và các hạt khoáng. Liu et al. đã chứng minh rằng trong điều kiện nổi tối ưu, carbon dư có thể được làm giàu đến độ tinh khiết 59.01 % và hàm lượng tro 37.64 %, phản ánh tính hữu ích của phương pháp này trong việc xử lý CGFS. Dong et al. đã phân tích sản phẩm nổi và xác định rằng các khoáng chất vô cơ trong CGFS chủ yếu là alumino-silicate có bề mặt nhẵn, dày đặc với một lượng nhỏ oxit chứa sắt, trong khi carbon dư chủ yếu xuất hiện dưới dạng các cụm xốp. Biến đổi kích thước hạt, một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả nổi, đã cho thấy tác động đáng kể đến tỷ lệ thu hồi. Cụ thể, một sự gia tăng tỷ lệ thu hồi từ 39.04 % lên 50.93 % đã đạt được bằng cách giảm kích thước hạt cặn mịn, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tối ưu hóa kích thước hạt. Hơn nữa, các hóa chất nổi đã nâng cao đáng kể độ chính xác của sự tách biệt, với Xuan et al. sáng tạo sử dụng các tác nhân thu gom composite được chuẩn bị từ axit naphthenic và dầu hỏa. Cách tiếp cận này không chỉ cải thiện hiệu quả nổi mà còn giảm liều lượng hóa chất cần thiết, loại bỏ rào cản năng lượng giữa các hạt carbon giàu nồng độ cao trong khi giữ lại nó trong các thành phần tro giàu. Do đó, nổi bọt đại diện cho một phương pháp tách vật lý hứa hẹn cho việc loại bỏ hiệu quả carbon chưa cháy từ xỉ khí hóa.
Công nghệ tối ưu hóa tuyển nổi bọt là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và giảm chi phí sản xuất. Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức cơ bản cần được giải quyết. Trong bối cảnh tuyển nổi CGFS, các vấn đề như sự bao phủ của bùn mịn, sự cuốn trôi nước và sự tuyển nổi không chọn lọc của các hạt liên tục ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả tuyển nổi và chất lượng sản phẩm. Ví dụ, các phân tử nước được hấp phụ trong các lỗ carbon còn lại hình thành các cụm, một hiện tượng thay đổi theo cấu trúc lỗ. Cụ thể, một cấu trúc lỗ phát triển hơn tương quan với độ khó tuyển nổi tăng lên và tiêu thụ hóa chất cao hơn. Xử lý trước nghiền, kết hợp với các quy trình tuyển nổi thứ cấp, cũng đã được chứng minh là nâng cao hiệu quả khử carbon của CGFS. Phương pháp này thúc đẩy hiệu quả sự phân tách của carbon còn lại và các hạt khoáng, từ đó làm lộ ra nhiều bề mặt kỵ nước hơn và giảm lượng hóa chất tuyển nổi cần thiết. Hơn nữa, việc áp dụng các tác nhân bắt giữ nhũ tương đã cho thấy triển vọng trong việc giải quyết vấn đề cuốn trôi hạt mịn tro cao và cải thiện tỷ lệ thu hồi các chất cháy. Phương pháp này có tác động tích cực đến quy trình tuyển nổi bằng cách giảm kích thước hạt phân tán của tác nhân và nâng cao góc tiếp xúc cũng như tính kỵ nước của bề mặt carbon còn lại. Công nghệ tiền xử lý siêu âm cung cấp một giải pháp mới cho các thách thức liên quan đến tuyển nổi các hạt carbon-tro liên kết chặt chẽ. Công nghệ này không chỉ tạo điều kiện cho việc tách biệt hiệu quả các hạt tro mịn khỏi CGFS mà còn cải thiện chất lượng của carbon giàu có được, mà có khả năng sinh nhiệt thấp cao và cấu trúc lỗ phát triển hơn. Mặc dù có những tiến bộ này, sự hiện diện của các nhóm chức chứa oxy trong CGFS làm giảm tính kỵ nước của nó. Điều này, kết hợp với cấu trúc lỗ phát triển tốt và diện tích bề mặt riêng cao, dẫn đến tiêu thụ hóa chất cao trong quá trình tuyển nổi, do đó làm cho quy trình trở nên tốn kém hơn.
Để giải quyết vấn đề này, Zhang và cộng sự đã đề xuất một phương pháp niêm phong lỗ chân lông sáng tạo, hiệu quả trong việc ngăn chặn tác nhân giữ lại xâm nhập vào các kênh lỗ chân lông thông qua sự bám dính của bụi than, đồng thời tăng cường các vị trí hấp thụ cho tác nhân giữ lại. Phương pháp này hứa hẹn sẽ cải thiện việc thu hồi carbon dư thừa trong quá trình tuyển nổi. Thêm vào đó, kỹ thuật keo tụ phân tán chọn lọc cung cấp một chiến lược tối ưu hóa thay thế bằng cách điều chỉnh các lực tương tác giữa các hạt đã hấp thụ. Bằng cách xây dựng một lớp ưa nước trên bề mặt các hạt tro, kỹ thuật này cho phép chuyển đổi từ sự keo tụ chọn lọc carbon-tro sang keo tụ chọn lọc carbon-carbon, điều này cải thiện hiệu quả tách và giảm tiêu thụ hóa chất. Trong số đó, các chất keo tụ có trọng lượng phân tử cao như polyacrylamide (PAM), polymeric aluminum chloride (PAC), polyacrylovinyl alcohol (PVA) và sodium polyacrylate (PAAS) đã được sử dụng rộng rãi nhờ vào các tính chất keo tụ xuất sắc của chúng. Những chất keo tụ này thường chứa một mật độ cao các nhóm ưa nước (ví dụ, nhóm amino và hydroxyl) dọc theo chuỗi phân tử của chúng, cho phép chúng hỗ trợ quá trình keo tụ của các khoáng sản mịn trong khi ức chế quá trình nổi của các thành phần khoáng sản không mong muốn. Các nghiên cứu cơ chế đã chứng minh rằng các nhóm carboxyl hình thành từ sự thủy phân của PAM có thể hấp thụ chọn lọc lên bề mặt khoáng sản, ảnh hưởng đáng kể đến hành vi nổi của các khoáng sản. Xia và cộng sự đã quan sát rằng trong quá trình tách nổi của hệ bùn than-kaolin, polyacrylamide anion (APAM) đã keo tụ hiệu quả phần kaolin, do đó ức chế quá trình nổi của nó và nâng cao sản lượng sản phẩm than tinh chế. Hơn nữa, polyacrylamide, với các đặc tính kỵ nước của nó, thể hiện những lợi thế đáng kể trong hiệu suất keo tụ bằng cách cho phép keo tụ chọn lọc thông qua các tương tác kỵ nước. Điều này dẫn đến việc cải thiện việc thu hồi các khoáng sản mục tiêu và chất lượng sản phẩm tổng thể. Do đó, việc kết hợp các chất keo tụ chứa các nhóm kỵ nước có thể nâng cao đáng kể hiệu quả của quá trình keo tụ-tuyển nổi kết hợp, đặc biệt trong việc xử lý các khoáng sản mịn như xỉ khí hóa.
Nghiên cứu hiện tại nhằm điều tra ứng dụng tiềm năng của chất anionic polyacrylamide (APAM) có chi phí thấp và được sử dụng rộng rãi như một chất keo tụ trong quá trình tuyển nổi, với trọng tâm đặc biệt vào hiệu quả của nó trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến sự cuốn trôi của các hạt mịn. Thông qua việc đánh giá có hệ thống tác động của việc bổ sung APAM lên các sản phẩm tuyển nổi và phân tích các tính chất lý hóa của chúng, các tác giả mong muốn làm sáng tỏ các cơ chế tác động của APAM trong hệ thống tuyển nổi. Để đạt được điều này, các kỹ thuật đặc trưng hóa tiên tiến—bao gồm đo điện thế zeta, quang phổ điện tử tia X (XPS) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) đã được sử dụng để phân tích kỹ lưỡng các cơ chế tương tác giữa APAM và bề mặt khoáng sản. Cuối cùng, nghiên cứu này dự kiến sẽ nâng cao hiểu biết về hành vi của APAM trong các hệ thống tuyển nổi và cung cấp một nền tảng lý thuyết cho việc tách biệt hiệu quả các khoáng sản hạt mịn.
TRANG CHỦ
Tất cả sản phẩm
Tại sao chọn chúng tôi
Lợi thế của mạng lưới bán hàng
Đối tác của chúng tôi
CÁC SẢN PHẨM
VỀ CHÚNG TÔI
LIÊN HỆ VỚI CHÚNG TÔI
PAM cationic
Chloride polyaluminium tinh khiết cao
Polymer cho Nứt gãy
Polymer cho CEOR
Biết chúng tôi
Thông tin doanh nghiệp
Dây chuyền sản xuất
Liên hệ với chúng tôi
MÁY LÀM
Giá tính bằng đô la Mỹ và chưa bao gồm thuế và phí xử lý
© 2024 LingXi Ltd. Nhãn hiệu và thương hiệu là tài sản của chủ sở hữu tương ứng.
PHONE
WhatsApp
EMAIL