煤气化细渣(CGFS)具有较高的利用价值,但残炭回收率低极大地制约了其资源化利用。油团聚分选法在CGFS分选过程中具有明显优势,但炭灰共生结构严重限制了油团聚分选效率。为突破油团聚法分离富集残炭技术的瓶颈问题,考察了超声时间、超声功率、流体剪切时间及其交互作用对油团聚分选效果的影响,并结合BET、粒度分布、FT-IR、XPS以及SEM-EDS等分析手段,揭示了超声空化-流体剪切(UC-FS)协同预处理对油团聚分选效果的强化机理。结果表明:当超声功率为270 W、超声处理时间29 min,流体剪切时间23 min时,能分选得到灰分为9.55%的精矿,灰分为91.51%的尾矿,可燃体回收率可提高至90.54%。超声空化作用使原本致密的炭灰结构逐渐松散,与流体剪切的冲刷作用协同促进CGFS的孔隙结构的发展,使炭灰颗粒解离度增加,从而降低了精矿灰分。UC-FS协同预处理能够有效增加残炭表面C-C、C=C以及C-H等疏水基团的比例,使其接触角由110.34°增加到121.16°,扩大了炭和灰颗粒表面疏水性差异,提高了油团聚分选的效果。UC-FS协同预处理使炭灰颗粒高效分离的强化作用主要归因于超声空化气泡与细粒微球耦合产生的微磨料效应。研究可为实现CGFS分质资源化利用提供理论基础和技术指导。
1 材料性质
1.1 材料来源
1.2 CGFS性质
1.3 WSO性质
2 实验方法
2.1油团聚分选实验
2.1.1 常规油团聚分选实验
2.1.2 UC-FS协同强化油团聚法分选
2.2 表征方法
2.2.1 孔结构分析
2.2.2 粒度分布和SEM分析
2.2.3 XRD和接触角分析
2.2.4 FT-IR和XPS分析
3 结果与讨论
3.1 常规油团聚法分选实验结果
3.2 UC-FS协同强化油团聚分选实验结果
3.2.1 单因素实验
3.2.2 曲面响应实验
3.3 UC-FS对CGFS孔隙结构的影响
3.4 UC-FS对CGFS粒度组成的影响
3.5 UC-FS对CGFS表面润湿性的影响
3.6 UC-FS对CGFS表面化学性质的影响
4 UC-FS对油团聚分选的强化机理
5 结 论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会