【摘要】：煤炭分質(zhì)利用是潔凈煤技術(shù)的重要發(fā)展方向,具有廣闊的前景,但是會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物——半焦和廢水。如何簡(jiǎn)單高效地處理半焦和廢水是煤炭分質(zhì)利用領(lǐng)域亟待解決的問題。本論文利用水煤漿技術(shù)將半焦制成漿體燃料和化工原料,可以實(shí)現(xiàn)半焦的大規(guī)模資源化利用。但是由于半焦堆積密度低、粒度分布窄,制備高濃度水-半焦?jié){的難度較大。分別將煤粉和半焦?jié){作為粗粉和細(xì)漿通過優(yōu)化級(jí)配制備水-煤-半焦?jié){,可以顯著提高漿體濃度等性能,使其能夠滿足氣化用水煤漿的要求。采用萘磺酸甲醛共聚物鈉鹽作為制備水-煤-半焦?jié){的添加劑,隨著添加量的增加,漿體定粘濃度逐漸升高;當(dāng)添加量在0.6wt%左右時(shí),添加劑在煤和半焦顆粒表面的吸附達(dá)到飽和,再增加添加量濃度基本不變。對(duì)粗粉細(xì)漿的最優(yōu)干基質(zhì)量比進(jìn)行探究后發(fā)現(xiàn),煤/半焦干基質(zhì)量比越大,制得的水-煤-半焦?jié){定粘濃度越高,但是流動(dòng)性和穩(wěn)定性隨之變差;在確保良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性的前提下,煤/半焦最佳干基質(zhì)量比約為7:3,此時(shí)定粘濃度可以達(dá)到64.11wt%。對(duì)粗粉細(xì)漿的最優(yōu)粒徑比進(jìn)行探究后發(fā)現(xiàn),半焦?jié){磨制時(shí)間越長,與煤粉級(jí)配后的定粘濃度先升高后略有下降,半焦和煤的平均粒徑之比在0.07左右時(shí)成漿濃度最高。此外,煤粉粒度分布越寬,制得的水-煤-半焦?jié){定粘濃度越高,顆粒分形維數(shù)越大,因此級(jí)配效果越好。與非級(jí)配制漿的性能進(jìn)行比較,結(jié)果表明:優(yōu)化級(jí)配制漿相對(duì)濃度可以提高10%以上;級(jí)配制漿的Zeta電位絕對(duì)值有了顯著提高,意味著顆粒之間的靜電斥力更大,再加上流動(dòng)屈服應(yīng)力增大,因此靜態(tài)穩(wěn)定性更好。濕磨制漿實(shí)驗(yàn)表明,粗顆粒煤粉可以起到支撐漿體的作用,阻礙細(xì)顆粒半焦的團(tuán)聚和沉降,因此漿體中的粗顆粒對(duì)漿體靜態(tài)穩(wěn)定性有重要的影響。實(shí)驗(yàn)制得的水-煤-半焦?jié){表現(xiàn)出偽塑性流體的流變特性,表觀粘度隨剪切率的升高而降低,便于儲(chǔ)存和管道運(yùn)輸。煤炭分質(zhì)利用的另一個(gè)副產(chǎn)物——煤化工廢水,由于成分復(fù)雜、對(duì)環(huán)境危害大,因此處理起來工藝復(fù)雜、成本高。如果直接用作制備水煤漿的原料,會(huì)導(dǎo)致制漿濃度降低。本論文以煤化工廢水為制漿原料,利用半焦的吸附作用,有效緩解了廢水對(duì)制漿濃度的不良影響,同時(shí)減少了廢水的有害氣體對(duì)周圍大氣環(huán)境的污染。采用萘磺酸甲醛共聚物鈉鹽、磺化丙酮-甲醛縮合物、木質(zhì)素磺酸鈉以及由萘磺酸甲醛共聚物鈉鹽與甲基丙烯酸-丙烯磺酸鈉共聚物復(fù)配的添加劑分別制備廢水-半焦?jié){和廢水-煤-半焦?jié){,復(fù)配型添加劑制得的漿料定粘濃度最高,穩(wěn)定性最好。分別選取煤和半焦的粗粉和細(xì)漿作為原料混合制漿,結(jié)果表明,將粒度分布差異較大的煤粗粉與半焦細(xì)漿混合制漿級(jí)配效果最好,定粘濃度可以達(dá)到62 wt%以上。用小型球磨機(jī)模擬工業(yè)制漿實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),煤和半焦的可磨性差異越大,實(shí)際制漿濃度比預(yù)計(jì)濃度相對(duì)提高得越多,粒度分布也越寬。廢水的加入會(huì)降低水煤漿的定粘濃度,但是對(duì)水-煤-半焦?jié){的定粘濃度幾乎沒有影響。經(jīng)半焦吸附后的廢水(半焦和廢水的質(zhì)量比為1:5),其紫外-可見吸收光譜的吸光度下降了70%以上。對(duì)充分吸附廢水后的半焦進(jìn)行熱重分析,結(jié)果表明,半焦能夠吸附自身質(zhì)量0.6%的有機(jī)物。本論文有助于實(shí)現(xiàn)半焦和煤化工廢水的高效處理和資源化清潔利用,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)高性能水-煤-半焦?jié){和廢水-煤-半焦?jié){具有較大的參考價(jià)值。
【圖文】：

第一章緒論逡逑能源狀況逡逑富煤、貧油、少氣的發(fā)展中大國。根據(jù)英國石油公司在２０１８Ｐ世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》我國石油探明儲(chǔ)量約為３５億噸，占；天然氣探明儲(chǔ)量約為５．５萬億立方米，占世界總量的２．８％；為１３８８億噸，占世界總量的１３．４％。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)國能源生產(chǎn)總量約為３５．９億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其構(gòu)成如圖１－１所示；．９億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其構(gòu)成如圖１－２所示。從這些數(shù)據(jù)可以看出，“現(xiàn)階段能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)�；谶@一現(xiàn)狀，在未來相當(dāng)長的一段時(shí)間國能源中的主體地位不太可能發(fā)生變化。逡逑

圖１－４半焦的表面形貌逡逑１．３．２半焦的用途逡逑半焦的用途非常廣泛，除了圖１－３所示的幾種方式，還可以利用半焦比表面逡逑大、化學(xué)活性好等優(yōu)點(diǎn)，用它作為某些反應(yīng)的催化劑和熱載體。Ｘｉａｏ－ＨｃｍｇＬｉ等逡逑［３４］研宄了作為熱載體的半焦在神東長焰煤（ＳＤ）熱解煤焦油裂解中的催化作用，逡逑選擇從四種不同的煤熱解產(chǎn)生的半焦作為調(diào)查樣品，并以石英砂作為參考，結(jié)果逡逑表明，四種半焦具有較好的催化裂解作用。與石英砂相比，半焦裂解的產(chǎn)率較低，逡逑但是焦油中的氣體產(chǎn)率和輕油餾分較高。半焦的催化裂化效果與其物理性質(zhì)和無逡逑機(jī)物種類打關(guān)，而且后荇比前者具有更大的影響。循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明半焦的產(chǎn)物分布、逡逑氣體組成和Ｈ化反應(yīng)性在ＳＤ半焦循環(huán)過程中變化不大，這意味著ＳＤ半焦催化逡逑性能比較穩(wěn)定。選擇ＳＤ半焦作為熱載體研究其與實(shí)際操作類似的快速傳熱過程逡逑中的催化活性。結(jié)果表明，與石英砂相比，，ＳＤ半焦催化裂解的產(chǎn)率較高，正己逡逑燒可溶性較低。Ｓｏｎｇ邋Ｄｉｎｇ等［３；＞］為降低基于碳基材料的煙氣凈化技術(shù)的運(yùn)行成本
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ536;X784

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本文編號(hào)：2664590