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表面活性剂在煤炭工业中的应用是什么?

表面活性剂

随着人们对低碳经济和全球气候的关注,煤炭能源的合理利用和节能减排措施越来越显得重要,介绍有关将是非常必要和适时的。表面活性剂已在煤加工技术中应用了很长一段时期,但是对于一些基本现象的基础研究才刚刚开始。目前,由于能源问题日益紧张,因而促进了表面活性剂在煤加工技术中应用的广泛研究。

  1. 煤表面的润湿:低品位煤比高品位煤吸水性大,从而进入的极性质点也多。矿物质与极性液体如水的作用很强烈。因而释放出较高的浸渍热。煤用碱腐蚀后,结构显著松散,硫化试剂浸入的机会大大增加。

煤在液体中的润湿热可认为是煤转化过程中对该试剂亲和性大小的量度。煤润湿后建立平衡状态的速率能用微型量热计示踪测定。

  • 煤除尘:利用表面活性剂水溶液改善煤粒的浸润性对于煤粉尘的控制具有重要的现实意义。非离子表面活性剂,如邻二甲苯烷基磺酸钠等在这方面已得到使用。结果证明:用Walket润湿速率实验测定的润湿速率主要受温度煤尘的尺寸组成、以及所用特殊表面活性剂的浓度和分子结构的影响。在10℃–40℃的温度范围内。润湿速率随温度的升高而增加大致呈线性关系。同样,在特定温度下,润湿速率随煤尘平均粒度的增加也呈线性关系。
  • 浮选:采矿过程中得到的煤,混有各种不同颗粒度的粘土。这些粘土很容易从颗粒度大的煤粒表面洗掉,但煤泥中存在一定量的小颗粒煤。泥渣中的这部分煤通常是由泡沫浮选工艺加以回收。这种工艺在很大程度上 依赖于煤中有机或无机化合物的不同表面特性。在煤的泡沫浮选工艺中,泡沫是把空气通入到煤泥浆中形成的,这样煤泥浆中含有不纯净的、被除去的极细煤粒和水。从泥渣或矿石中把煤浮选出来靠的是其表面的可润湿性和接触角,该接触角是固体与气泡内表面接触产生的夹角。 在浮选工艺中通常使用三种试剂,它们是:(a)浮选促集剂或促进剂,(b)改性剂,(c)发泡剂。浮选促集剂或促进剂的作用是促进煤粒与气泡的接触,即在被浮选的煤粒表面形成一层薄膜,使得煤粒呈疏水性。与此同时,它必须具有选择性,在不被浮选的煤粒表面不形成薄膜。浮选促集剂或促进剂通常是煤油和燃料油。
  • 水煤浆:运输问题已成为煤应用中的主要困难之一。固含量大于55﹪的微细煤的含量泥浆,在通常使用的排浆泵运输时会很困难,因为当体系固含量超过5﹪时,水和固体趋向于分离,因而在泵运送系统的各个区域产生煤的聚集。并且,泥浆的脱水性使泵运送系统堵塞和产生滞留。由于水是运输和加工操作过程中成本费用的主要贡献者,同时在煤气化时,蒸发装置需要大量的热量。因此,减少水泥浆中水的重量百分数是设想中的理想方案。
  • 煤的脱矿质:表面活性剂也被用于煤的预处理以除去无机成分,并改性煤使得它更适合于再处理,如在低温下液化等等。在煤/水泥浆中,消除灰份可以减少能量损耗和损失。用碳氢化合物的乳胶液进行煤的浮选,可以减少煤的灰份含量。这种方法采用一种由烃油与疏水的W/0乳化剂和亲水的表面活性剂制备的乳胶液。该工艺没有使用大量的聚合物而产生出高产量的低灰份煤。

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