CN106085546A - 一种对高钠原煤进行脱钠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对高钠原煤进行脱钠的方法，将高钠原煤破碎成直径在3‑300μm的碎原煤；在所述破碎好的原煤中加入洗涤溶液，所述的洗涤溶液和原煤的质量比为3~10:1，静置30‑120min，得到湿润的煤；将所述湿润的煤放置于一个容器内，然后将所述的容器放置于超声波装置内进行超声波处理，得到超声波处理后的煤；将所述超声波处理后的煤取出，在室温下进行搅拌冲洗，得到废液和提质煤；将所述的提质煤干燥处理，得到低钠煤。本发明的高钠煤脱钠提质方法，工艺流程简单，处理周期短，成本低，脱钠提质效果好，可较好的解决锅炉等设备燃用高钠煤时存在的沾污、结渣等问题，适合工业使用。

Description

一种对高钠原煤进行脱钠的方法
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种高钠煤，具体来说是一种对高钠原煤进行脱钠的方法。
背景技术
我国是世界上煤炭资源较丰富的国家，其储量位列世界第三。由于我国富煤、少油、少气以及新能源开发尚未完善的现状，在未来几十年内，煤炭将一直占据我国能源利用结构的领导地位。
新疆准东地区是煤炭储量非常丰富的区域，具有我国最大的整装煤田，已探明煤炭储量为2136亿t，预测煤储量达3900亿t。以我国目前煤炭年产量计算，准东煤田可供全国使用一百年。
准东煤中钠含量(以灰分计，下同)普遍高于2%，部分矿区产煤中钠含量甚至高达10%以上，远高于我国国内其他动力煤(中国国内动力煤中钠含量均在1%以下)。由于这些煤中较高的含钠量，通常将其称为高钠煤。
高钠煤在燃烧利用的过程中，由于钠的易挥发性及其易与其他元素组成低熔点化合物或共晶体，在高温环境下，这些物质会从煤中释放出来，并在换热面管道上冷凝并与烟气中的二氧化硫、三氧化硫反应形成致密的粘结层，该粘结层一方面对金属管道造成高温腐蚀，另一方面也会捕获烟气中的飞灰颗粒形成积灰；而高钠煤在燃烧过程中，低熔点的煤灰在高温下极易以熔融的形态在受热面或炉壁上造成结渣。由于高钠煤的沾污、结渣问题的存在，不仅使得燃用高钠煤的锅炉寿命缩短，还会造成严重的经济损失，并极大地限制了高钠煤的应用与推广。
目前针对准东地区高钠煤的利用，大多还是采用掺烧弱沾污性的煤种的方法。根据长期的调查研究发现，准东高钠煤的易沾污、结渣性与煤灰中碱金属含量高有着密切关系。对于如何降低高钠煤中碱金属含量，防止沾污、结渣和腐蚀的影响，保证锅炉安全经济的长期运行的研究仍待完善。因此，高钠煤脱钠提质研究对于解决其在燃烧过程中沾污、结渣、腐蚀的问题具有重要的显示意义和经济价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对高钠原煤进行脱钠的方法，所述的这种对高钠原煤进行脱钠的方法要解决现有技术中的高钠煤在燃烧过程中，容易在受热面或炉壁上造成结渣，使得燃用高钠煤的锅炉寿命缩短，造成严重的经济损失的技术问题。
本发明提供了一种对高钠原煤进行脱钠的方法，包括以下步骤：
1）将高钠原煤破碎成直径在3-300μm的碎原煤；
2）在所述破碎好的原煤中加入洗涤溶液，所述的洗涤溶液和原煤的质量比为3~10:1，静置30-120min，得到湿润的煤；
3）将所述湿润的煤放置于一个容器内，然后将所述的容器放置于超声波装置内进行超声波处理，得到超声波处理后的煤；
4）将所述超声波处理后的煤取出，在室温下进行搅拌冲洗，得到废液和提质煤；
5）将所述的提质煤干燥处理，得到低钠煤。
进一步的，所述的洗涤溶液为超纯水。
进一步的，所述的洗涤溶液为水。
进一步的，所述的洗涤溶液为不含钠离子的溶液。
进一步的，所述的洗涤溶液为钠离子浓度为1~1000ppm的溶液。
进一步的，步骤3）中，所述的超声波频率为20-40kHz和400-500kHz，两种频率交替作用，高钠原煤在超声波装置中停留时间为5-35min。
进一步的，两种频率的间隔时间为1~5min。
进一步的，所述的干燥处理为热风处理。
本发明的脱钠提质方法的原理为：高钠煤种的钠主要以水溶性钠为主。煤中孔隙结构越丰富，内水含量越高，则水溶性钠含量越多。将高钠煤浸泡在洗涤溶液中，可使得煤中更多的水溶性钠进入洗涤溶液中。超声波的空化作用和声冲流一方面可使洗涤溶剂流动进入煤中更深更小的孔隙中并在气泡破碎的瞬间产生高达上千个大气压的压力，可洗去嵌入更深的碱金属，另一方面，由于空化作用，大量气泡的生成、破碎，使得煤的孔隙结构得到扩张，提高洗涤溶液脱除高钠煤中钠的效率。经过超声波处理后的煤样，从容器中取出并水洗，去除残留在煤颗粒表面的水溶性钠。在搅拌的作用下，洗涤溶液和高钠煤可以得到更充分的混合与接触，增强冲洗效果。相比较传统的搅拌脱钠法，超声波脱钠法能脱除更多的碱金属。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明的高钠煤脱钠提质方法，工艺流程简单，处理周期短，成本低，脱钠提质效果好，可较好的解决锅炉等设备燃用高钠煤时存在的沾污、结渣等问题，适合工业使用。
具体实施方式
下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
实施例1
取准东煤原煤，将用破碎机破碎至3-300μm的原煤放入容器内，添加超纯水作为洗涤溶液，洗涤溶液与煤的质量比为5:1。将盛有煤样和溶液的容器放入超声波发射装置内，设置超声波频率分别为25kHz和420kHz，两种频率交替作用，间隔时间3min。容器在超声波装置内停留10min后取出，冷却至25℃后搅拌水洗10min，分离废液后对煤样进行热风干燥，得低钠煤。所得低钠煤用微波消解-电感耦合等离子原子发射光谱仪分析法(微波消解-ICP-AES分析法)测定处理后的低钠煤中钠离子含量。与原煤相比，钠离子脱除率为75%。
实施例2
取准东煤用破碎机破碎成直径为3-300μm的原煤，将原煤放入容器内，添加超纯水作为洗涤溶剂，洗涤溶剂与煤的质量比为5:1。将盛有煤样和溶液的容器放入超声波发射装置内，设置超声波频率分别为35kHz和430kHz，两种频率交替作用，间隔时间为3min。容器在超声波装置内停留20min后取出，冷却至25℃后搅拌水洗10min，分离废液后对煤样进行热风干燥，得低钠煤。所得低钠煤用微波消解-电感耦合等离子原子发射光谱仪分析法(微波消解-ICP-AES分析法)测定处理后的低钠煤中钠离子含量。与原煤相比，钠离子脱除率为80%。
实施例3
取准东煤用破碎机破碎成直径为3-300μm的原煤，将原煤放入容器内，添加超纯水作为洗涤溶液，洗涤溶液与煤的质量比为5:1。将盛有煤样和溶液的容器放入超声波发射装置内，设置超声波频率分别为40kHz和470kHz，两种频率交替作用，间隔时间为3min。容器在超声波装置内停留30min后取出，冷却至25℃后搅拌水洗10min，分离废液后对煤样进行热风干燥，得低钠煤。所得低钠煤用微波消解-电感耦合等离子原子发射光谱仪分析法(微波消解-ICP-AES分析法)测定处理后的低钠煤中钠离子含量。与原煤相比，钠离子脱除率为87%。
对比例1
取准东煤，用破碎机破碎成直径为3-300μm的原煤，将原煤放入容器中，添加超纯水作为洗涤溶剂，洗涤溶剂与煤的质量比为5:1。使用传统物理搅拌法搅拌20min后，分离废液，并对分离废液后的煤样进行热风干燥处理得低钠煤。用微波消解-电感耦合等离子原子发射光谱仪分析法(微波消解-ICP-AES分析法)测定处理后的低钠煤中钠离子含量。与原煤相比，钠离子脱除率为45%。
对比例2
取准东煤用破碎机破碎成直径为大于300μm的原煤，将原煤放入容器内，添加超纯水作为洗涤溶液，洗涤溶液与煤的质量比为5:1。将盛有煤样和溶液的容器放入超声波发射装置内，设置超声波频率分别为25kHz和420kHz，两种频率交替作用，间隔时间3min。容器在超声波装置内停留10min后取出，冷却至25℃后搅拌水洗10min，分离废液后对煤样进行热风干燥，得低钠煤。所得低钠煤用微波消解-电感耦合等离子原子发射光谱仪分析法(微波消解-ICP-AES分析法)测定处理后的低钠煤中钠离子含量。与原煤相比，钠离子脱除率为60%。
对比例3
取准东煤，用破碎机破碎成直径为3-300μm的原煤，将原煤放入容器中，添加超纯水作为洗涤溶剂，洗涤溶剂与煤的质量比为5:1。使用传统物理搅拌法搅拌40min后，分离废液，并对分离废液后的煤样进行热风干燥处理得低钠煤。用微波消解-电感耦合等离子原子发射光谱仪分析法(微波消解-ICP-AES分析法)测定处理后的低钠煤中钠离子含量。与原煤相比，钠离子脱除率为55%。

Claims (7)

1.一种对高钠原煤进行脱钠的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将高钠原煤破碎成直径在3-300μm的碎原煤；
2）在所述破碎好的原煤中加入洗涤溶液，所述的洗涤溶液和原煤的质量比为3~10:1，静置30-120min，得到湿润的煤；
3）将所述湿润的煤放置于一个容器内，然后将所述的容器放置于超声波装置内进行超声波处理，得到超声波处理后的煤；
4）将所述超声波处理后的煤取出，在室温下进行搅拌冲洗，得到废液和提质煤；
5）将所述的提质煤干燥处理，得到低钠煤。
2.如权利要求1所述的一种对高钠原煤进行脱钠的方法，其特征在于：所述的洗涤溶液为水。
3.如权利要求1所述的一种对高钠原煤进行脱钠的方法，其特征在于：所述的洗涤溶液为不含钠离子的溶液。
4.如权利要求1所述的一种对高钠原煤进行脱钠的方法，其特征在于：所述的洗涤溶液为钠离子浓度为1~1000ppm的溶液。
5.如权利要求1所述的一种对高钠原煤进行脱钠的方法，其特征在于：步骤3）中，所述的超声波频率为20-40kHz和400-500kHz，两种频率交替作用，高钠原煤在超声波装置中停留时间为5-35min。
6.如权利要求1所述的一种对高钠原煤进行脱钠的方法，其特征在于：两种频率的间隔时间为1~5min。
7.如权利要求1所述的一种对高钠原煤进行脱钠的方法，其特征在于：所述的干燥处理为热风处理。
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