專利名稱：一種細(xì)粒煤的超聲電解脫水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細(xì)粒煤的超聲電解脫水方法，屬選煤、細(xì)粒煤脫水的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤是一種混合物，含有多種化學(xué)物質(zhì)，例如碳、氫、氧、氮、硫、磷等，隨著機(jī)械化采煤程度的提高，細(xì)粒煤的數(shù)量急劇增加，細(xì)粒煤水分大都偏高，給生產(chǎn)和應(yīng)用帶來一系列的負(fù)面效應(yīng)，因此降低細(xì)粒煤的水分是選煤工藝中急需解決的問題。選煤常用過濾法和壓濾法，由于細(xì)粒煤的粒度越來越小，水溶于煤粒中，這些方法很難滿足細(xì)粒煤的質(zhì)量及水分要求。隨著表面化學(xué)研究的深入，通過加入表面活性劑，改變細(xì)粒煤表面的kta電位， 使電解脫水速率加快，對(duì)加速細(xì)粒煤的脫水凈化起到了很好的作用，但仍然存在電化學(xué)效率不足，脫水率偏低的問題。聲化學(xué)是一門新興學(xué)科，超聲頻率位于20kHZ-100kHZ，具有很強(qiáng)動(dòng)能量，并形成超聲波，細(xì)粒煤在超聲條件下，會(huì)使分子間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，超聲波應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)是一門新興的交叉學(xué)科——聲化學(xué)，并且是化學(xué)領(lǐng)域研究的前沿學(xué)科。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，應(yīng)用聲化學(xué)原理，對(duì)細(xì)粒煤進(jìn)行處理，用超聲波+電解法進(jìn)行細(xì)粒煤的脫水，以大幅度提高細(xì)粒煤的脫水質(zhì)量和效率。技術(shù)方案
本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)材料為細(xì)粒煤、硫酸鋁、潔凈水、石墨管，其配比用量如下以克、毫升為計(jì)量單位
細(xì)粒煤=C659H557O72NltlS5P3240000g士IOOg
硫酸鋁=Al2(SO4)3200g士IOg
潔凈水=H2O1200000ml士IOOml
石墨管=C6Φ 160mmX80mmX1000mm
細(xì)粒煤超聲電解脫水方法如下
(1)精選化學(xué)物質(zhì)材料
對(duì)超聲電解脫水使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制；
細(xì)粒煤固態(tài)固體含碳量> 80%
硫酸鋁固態(tài)固體99. 5%
潔凈水液態(tài)液體85%
石墨管固態(tài)固體含碳量> 90%
⑵配制電解液
將硫酸鋁200g置于不銹鋼容器中，加入潔凈水800ml，用攪拌器攪拌20min，使其溶解，成硫酸鋁水溶液，為0. 73mol/L水溶液；(3)配制細(xì)粒煤煤漿-煤泥水將細(xì)粒煤MOOOOg置于不銹鋼容器中，加入潔凈水1200000ml，用攪拌器攪拌 30min，成細(xì)粒煤+水混合液，即煤泥水；煤泥水成分比細(xì)粒煤水=1 5 ；(4)細(xì)粒煤超聲電解脫水細(xì)粒煤超聲電解脫水是在超聲槽、電解槽上連續(xù)進(jìn)行的，先對(duì)煤泥水進(jìn)行超聲波處理，然后進(jìn)行電解處理；①在超聲槽上部插入加液漏斗、攪拌器；②在電解槽上部由左至右插入第一石墨管、加液管、攪拌器、第二石墨管；③超聲槽與電解槽之間設(shè)置抽液泵、抽液管；④由超聲槽上部的加液漏斗加入煤泥水1150000ml，煤泥水加入量為超聲槽體積的 9/10 ；⑤開啟超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器電壓110V，功率1000W，超聲波頻率50kHz ；⑥開啟超聲攪拌機(jī)，進(jìn)行攪拌，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min，攪拌時(shí)間30min ；⑦開啟抽液泵，將超聲處理的煤泥水抽至不銹鋼電解槽內(nèi)；⑧不銹鋼電解槽為電解陰極，第一石墨管、第二石墨管為電解陽極；電解陰極、電解陽極均為直流電壓36V，功率為36W，為雙陽極設(shè)置，成直流電場(chǎng)；⑨開啟電解攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min，攪拌時(shí)間30min ；⑩由電解加液漏斗向電解槽內(nèi)加入電解液800ml，邊加入、邊攪拌，時(shí)間為30min ； 煤泥水超聲波作用后，在直流電場(chǎng)電解下，在電解液分散下，迅速分解分離，成 細(xì)粒煤+水混合液； 超聲、電解后靜置IOmin ；(5)過濾、微波加熱干燥將超聲、電解后的細(xì)粒煤+水混合液由電解槽上的出水口引入過濾、微波加熱干燥床的進(jìn)料槽、濾網(wǎng)、干燥管；煤泥水經(jīng)濾網(wǎng)過濾、水分排出，細(xì)粒煤經(jīng)傳送帶進(jìn)入微波加熱干燥床內(nèi)，經(jīng)微波加熱干燥后進(jìn)入細(xì)粒煤槽，并收集；干燥后得細(xì)粒煤產(chǎn)物(6)檢測(cè)、化驗(yàn)、分析、表征對(duì)超聲、電解、脫水干燥后的細(xì)粒煤的色澤、化學(xué)成分、化學(xué)物理性能進(jìn)行檢測(cè)、化驗(yàn)、分析、表征；用自動(dòng)水分分析儀進(jìn)行水分分析；用X-光電子能譜儀進(jìn)行XPS測(cè)定，對(duì)固體表面進(jìn)行定性、定量分析和結(jié)構(gòu)分析；用孔結(jié)構(gòu)測(cè)定儀和比表面積測(cè)定儀進(jìn)行比表面積、容積、孔徑變化分析；結(jié)論細(xì)粒煤產(chǎn)物為黑色、粉體顆粒狀，顆粒直徑< 0. 5mm，含碳量> 80% ；細(xì)粒煤脫水率> 98. 6% ；為制藥、精細(xì)化工高附加值產(chǎn)物原料。
有益效果本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有明顯的先進(jìn)性，細(xì)粒煤的脫水是在超聲電解狀態(tài)下完成的，先將細(xì)粒煤+潔凈水配制成煤泥水，然后加入超聲槽內(nèi)進(jìn)行超聲處理，超聲處理后進(jìn)入電解槽內(nèi)進(jìn)行電解，并加入電解液一硫酸鋁水溶液，進(jìn)行攪拌，成細(xì)粒煤+水混合液，再經(jīng)過濾、微波加熱干燥，成細(xì)粒煤產(chǎn)物，細(xì)粒煤產(chǎn)物為黑色粉體顆粒，顆粒直徑< 0. 5mm，脫水率達(dá)98. 6 %，含碳量> 80%，可在醫(yī)藥、精細(xì)化工高附加值工業(yè)領(lǐng)域做原料使用，是十分理想的細(xì)粒煤的脫水方法。


圖1為細(xì)粒煤超聲電解脫水狀態(tài)2為細(xì)粒煤+水過濾、微波加熱干燥狀態(tài)3為細(xì)粒煤超聲電解前后硫的XPS對(duì)比圖譜圖4為細(xì)粒煤超聲電解前后氧的XPS對(duì)比圖譜圖中所示，附圖標(biāo)記清單如下1、超聲槽，2、超聲波發(fā)生器，3、攪拌機(jī)，4、超聲加液漏斗，5、抽液泵，6、煤泥水，7、 超聲出水管，8、超聲絕緣座，9、電解絕緣座，10、電解槽，11、第一石墨管，12、第二石墨管， 13、電解攪拌機(jī)，14、電解加液漏斗，15、不銹鋼電解槽，16、電解出水管，17、電控箱，18、顯示屏，19、指示燈，20、超聲波控制器，21、超聲攪拌開關(guān)，22、電解陰極開關(guān)，23、第一陽極開關(guān)， M、第二陽極開關(guān)，25、電解攪拌開關(guān)，沈、抽液泵開關(guān)，27、導(dǎo)線，28、電解液硫酸鋁，30、微波加熱干燥床，31、床座，32、床蓋，33、上微波加熱器，34、下微波加熱器，35、進(jìn)料箱，36、進(jìn)料斗，37、廢水箱，38、濾網(wǎng)，39、出水管，40、干燥管，41、細(xì)粒煤槽，42、細(xì)粒煤，43、傳送帶，44、 傳送電機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明圖1所示，為細(xì)粒煤超聲電解脫水狀態(tài)圖，各部位置要正確，按量配比，按序操作。細(xì)粒煤超聲電解脫水使用的量值是按預(yù)先設(shè)置的范圍確定的，以克、毫升、分鐘為計(jì)量單位。超聲槽1為不銹鋼材料制作，體積為800 X 800 X 2000mm矩形槽，槽壁內(nèi)設(shè)有超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器由薄型矽鋼片材料制作，為交流110V，功率為1000W，在此電流作用下產(chǎn)生超聲波，超聲頻率為50kHz，并對(duì)煤泥水進(jìn)行超聲處理。電解槽10為不銹鋼材料制作，為電解陰極，其體積為1000X 1000X 1500mm為矩
形槽，中間設(shè)有第一、第二石墨管11、12，為電解陽極，陰極、陽極均為直流電壓36V，功率為 36W,形成直流電場(chǎng)，對(duì)煤泥水進(jìn)行直流電解，加上電解劑硫酸鋁的作用，使煤泥水中的細(xì)粒煤的脫水率得到進(jìn)一步提高。形成超聲電場(chǎng)+直流電場(chǎng)+電解液電解狀態(tài)。圖2所示，為過濾、微波加熱干燥床干燥細(xì)粒煤狀態(tài)圖，采用濾網(wǎng)過濾、微波加熱方式進(jìn)行，先將煤泥水用100目濾網(wǎng)進(jìn)行過濾，然后將細(xì)粒煤傳送進(jìn)入微波干燥床內(nèi)干燥， 干燥后進(jìn)入煤槽，廢水由出水管排出，干燥后，成細(xì)粒煤產(chǎn)物。
圖3所示，為細(xì)粒煤超聲電解前后硫的XPS對(duì)比圖譜，圖中所示，原煤硫的含量高， 超聲電解處理后，硫的含量明顯降低。圖4所示，為細(xì)粒煤超聲電解前后氧的XPS對(duì)比圖譜，圖中所示，原煤氧的含量較高，超聲電解后氧的含量中等。實(shí)施例1細(xì)粒煤的超聲電解脫水是在超聲槽+電解槽上進(jìn)行的，超聲槽1為矩形槽狀，四周邊槽壁上裝有4個(gè)超聲波發(fā)生器2，下部為絕緣座8，上部設(shè)有超聲攪拌機(jī)3、超聲加液漏斗 4，超聲槽1右部為電解槽10，在電解槽10上由左至右依次設(shè)置第一石墨管11、攪拌機(jī)13、 加液漏斗14、第二石墨管12 ；由超聲加液漏斗14向超聲槽1內(nèi)加入煤泥水6，超聲攪拌機(jī)3 攪拌后，由抽液泵5、超聲出液管7將煤泥水6抽入電解槽10內(nèi)，然后由電解加液管14加入電解液硫酸鋁觀；電解槽10為不銹鋼材料制作，為電解槽陰極，第一、第二石墨管11、12為電解陽極，陰極電解槽10與陽極第一、第二石墨管11、12組成直流電解電場(chǎng)；電解槽10右下部設(shè)有煤泥水出水閥16 ；超聲槽1左部設(shè)有電控箱17，電控箱17上設(shè)有顯示屏18、指示燈19、超聲控制器 20、超聲攪拌開關(guān)21、電解陰極開關(guān)22、第一陽極開關(guān)23、第二陽極開關(guān)24、電解攪拌開關(guān) 25、抽液泵開關(guān)沈，并由導(dǎo)線27與超聲攪拌機(jī)3、超聲發(fā)生器2、抽液泵5、電解攪拌機(jī)13、陰極電解槽10、陽極第一、第二石墨管11、12聯(lián)接；在超聲槽1、電解槽10內(nèi)進(jìn)行煤泥水超聲電解處理。實(shí)施例2細(xì)粒煤超聲電解脫水后的過濾、干燥是在微波加熱干燥床上進(jìn)行的，微波加熱干燥床30為臥式床體，下部為床座31，上部為床蓋32，中間為干燥管40，在干燥管40上部設(shè)有上微波加熱器33，下部設(shè)有下微波加熱器34，干燥管40內(nèi)下部為傳送帶43，傳送帶43聯(lián)接傳送電機(jī)44 ；干燥管40左部聯(lián)接進(jìn)料箱35，進(jìn)料箱35上部為進(jìn)料斗36，下部為濾網(wǎng)38， 并聯(lián)接廢水箱37，廢水箱37左部設(shè)有出水管39 ；干燥管40右下部設(shè)有細(xì)粒煤槽41，細(xì)粒煤槽41內(nèi)為細(xì)粒煤42 ；超聲電解脫水后的煤泥水6由進(jìn)料斗36進(jìn)入進(jìn)料箱35，由濾網(wǎng)38 過濾，細(xì)粒煤42進(jìn)入干燥管40，由上下微波加熱器33、34進(jìn)行干燥，干燥后進(jìn)入細(xì)粒煤槽 41，細(xì)粒煤槽41內(nèi)為細(xì)粒煤產(chǎn)物42 ；煤泥水6由過濾網(wǎng)38過濾后，廢水進(jìn)入廢水箱37，并由出水管39排出；通過過濾、干燥，細(xì)粒煤產(chǎn)物42為終產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1. 一種細(xì)粒煤的超聲電解脫水方法，其特征在于使用的化學(xué)物質(zhì)材料為細(xì)粒煤、硫酸鋁、潔凈水、石墨管，其配比用量如下以克、毫升為計(jì)量單位細(xì)粒煤=C659H557O72NltlS5P3MOOOOg士 IOOg硫酸招=Al2(SO4) 3200g士 IOg潔凈水H201200000ml 士 IOOml石墨管C6(t 160mmX 80mmX 1000mm細(xì)粒煤超聲電解脫水方法如下(1)精選化學(xué)物質(zhì)材料對(duì)超聲電解脫水使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制； 細(xì)粒煤固態(tài)固體含碳量> 80%硫酸鋁固態(tài)固體99.5%潔凈水液態(tài)液體85%石墨管固態(tài)固體含碳量>90%(2)配制電解液將硫酸鋁200g置于不銹鋼容器中，加入潔凈水800ml，用攪拌器攪拌20min，使其溶解， 成硫酸鋁水溶液，為0. 73mol/L水溶液；(3)配制細(xì)粒煤煤漿-煤泥水將細(xì)粒煤240000g置于不銹鋼容器中，加入潔凈水1200000ml，用攪拌器攪拌30min， 成細(xì)粒煤+水混合液，即煤泥水；煤泥水成分比細(xì)粒煤水=1 5；(4)細(xì)粒煤超聲電解脫水細(xì)粒煤超聲電解脫水是在超聲槽、電解槽上連續(xù)進(jìn)行的，先對(duì)煤泥水進(jìn)行超聲波處理， 然后進(jìn)行電解處理；①在超聲槽上部插入加液漏斗、攪拌器；②在電解槽上部由左至右插入第一石墨管、加液管、攪拌器、第二石墨管；③超聲槽與電解槽之間設(shè)置抽液泵、抽液管；④由超聲槽上部的加液漏斗加入煤泥水1150000ml，煤泥水加入量為超聲槽體積的 9/10 ；⑤開啟超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器電壓110V，功率1000W，超聲波頻率50kHz；⑥開啟超聲攪拌機(jī)，進(jìn)行攪拌，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min，攪拌時(shí)間30min；⑦開啟抽液泵，將超聲處理的煤泥水抽至不銹鋼電解槽內(nèi)；⑧不銹鋼電解槽為電解陰極，第一石墨管、第二石墨管為電解陽極；電解陰極、電解陽極均為直流電壓36V，功率為36W，為雙陽極設(shè)置，成直流電場(chǎng)；⑨開啟電解攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min，攪拌時(shí)間30min；⑩由電解加液漏斗向電解槽內(nèi)加入電解液800ml，邊加入、邊攪拌，時(shí)間為30min； 煤泥水超聲波作用后，在直流電場(chǎng)電解下，在電解液分散下，迅速分解分離，成細(xì)粒煤+水混合液；Θ超聲、電解后靜置IOmin ；(5)過濾、微波加熱干燥將超聲、電解后的細(xì)粒煤+水混合液由電解槽上的出水口引入過濾、微波加熱干燥床的進(jìn)料槽、濾網(wǎng)、干燥管；煤泥水經(jīng)濾網(wǎng)過濾、水分排出，細(xì)粒煤經(jīng)傳送帶進(jìn)入微波加熱干燥床內(nèi)，經(jīng)微波加熱干燥后進(jìn)入細(xì)粒煤槽，并收集； 干燥后得細(xì)粒煤產(chǎn)物 (6)檢測(cè)、化驗(yàn)、分析、表征對(duì)超聲、電解、脫水干燥后的細(xì)粒煤的色澤、化學(xué)成分、化學(xué)物理性能進(jìn)行檢測(cè)、化驗(yàn)、 分析、表征；用自動(dòng)水分分析儀進(jìn)行水分分析；用X-光電子能譜儀進(jìn)行XPS測(cè)定，對(duì)固體表面進(jìn)行定性、定量分析和結(jié)構(gòu)分析； 用孔結(jié)構(gòu)測(cè)定儀和比表面積測(cè)定儀進(jìn)行比表面積、容積、孔徑變化分析； 結(jié)論細(xì)粒煤產(chǎn)物為黑色、粉體顆粒狀，顆粒直徑< 0. 5mm，含碳量> 80% ；細(xì)粒煤脫水率> 98.6% ；為制藥、精細(xì)化工高附加值產(chǎn)物原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)粒煤的超聲電解脫水方法，其特征在于所述的細(xì)粒煤的超聲電解脫水是在超聲+電解槽上進(jìn)行的，超聲槽(1)為矩形槽狀，四周邊槽壁上裝有 4個(gè)超聲波發(fā)生器O)，下部為絕緣座(8)，上部設(shè)有超聲攪拌機(jī)(3)、超聲加液管，超聲槽右部為電解槽(10)，在電解槽(10)上由左向右依次設(shè)置第一石墨管(11)，攪拌機(jī)(13)， 加液管(14)，第二石墨管(1 ；由超聲加液管(14)向超聲槽(1)內(nèi)加入煤泥水(6)，超聲攪拌機(jī)攪拌后，由抽液泵(5)、超聲出液管(7)將煤泥水(6)輸入電解槽(10)內(nèi)，然后由電解加液管(14)加入電解液硫酸鋁08)，電解槽(10)為不銹鋼材料制作，為電解槽陰極，第一、第二石墨管為電解陽極，陰極電解槽(10)、陽極第一、第二石墨管(11、1幻組成直流電解電場(chǎng)；電解槽(10)右下部設(shè)有煤泥水出水閥(16)；超聲槽(1)左部設(shè)有電控箱(17)、電控箱(17)上設(shè)有顯示屏(18)、指示燈(19)、超聲控制器(20)、超聲攪拌開關(guān)01)、電解陰極開關(guān)(22)、第一陽極開關(guān)(23)、第二陽極開關(guān) (M)、電解攪拌開關(guān)(25)、抽液泵開關(guān)( )，并由導(dǎo)線(XT)與超聲攪拌機(jī)(3)、超聲發(fā)生器 (2)、抽液泵(5)、電解攪拌機(jī)(13)、陰極電解槽(10)、陽極第一、第二石墨管(11,12)聯(lián)接； 在超聲槽(1)、電解槽(10)內(nèi)進(jìn)行煤泥水超聲電解處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)粒煤的超聲電解脫水方法，其特征在于細(xì)粒煤的過濾、干燥是在微波加熱干燥床上進(jìn)行的，微波加熱干燥床(30)為臥式床體，下部為床座 (31)，上部為床蓋(32)，中間為干燥管(40)，在干燥管00)上部設(shè)有上微波加熱器(33)， 下部設(shè)有下微波加熱器(34)，干燥管00)內(nèi)下部為傳送帶(43)，傳送帶聯(lián)接傳送電機(jī)G4)；干燥管00)左部聯(lián)接進(jìn)料箱(35)，進(jìn)料箱(3 上部為進(jìn)料斗(36)，下部為濾網(wǎng) (38)，并聯(lián)接廢水箱(37)，廢水箱(37)左部設(shè)有出水管(39)；干燥管00)右下部設(shè)有細(xì)粒煤槽(41)，細(xì)粒煤槽Gl)內(nèi)為細(xì)粒煤G2)；超聲電解脫水后的煤泥水(6)由進(jìn)料斗(36)進(jìn)入進(jìn)料箱(35)，由濾網(wǎng)(38)過濾，細(xì)粒煤0 進(jìn)入干燥管(40)，由上下微波加熱器(33)、 (34)進(jìn)行干燥，干燥后進(jìn)入細(xì)粒煤槽(41)，即為細(xì)粒煤產(chǎn)物；煤泥水(6)由濾網(wǎng)(38)過濾后進(jìn)入廢水箱(37)，并由出水管(39)排出；通過以上過濾、干燥，細(xì)粒煤產(chǎn)物0 為終產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)粒煤的超聲電解脫水方法，細(xì)粒煤的超聲電解脫水是在超聲波作用下、在直流電場(chǎng)電解下、在電解液分散下、在攪拌狀態(tài)下完成的，先將細(xì)粒煤+潔凈水配制成煤泥水，然后進(jìn)行超聲處理，然后進(jìn)行電解，再加入電解液硫酸鋁分散，成細(xì)粒煤+水混合液，再經(jīng)過濾、微波加熱干燥，成細(xì)粒煤產(chǎn)物，細(xì)粒煤產(chǎn)物為黑色顆粒，顆粒直徑≤0.5mm，脫水率達(dá)98.6％，含碳量＞80％，是制藥、精細(xì)化工高附加值工業(yè)原料，此制備方法工藝先進(jìn)合理，脫水率高，不污染環(huán)境，是十分理想的細(xì)粒煤的脫水方法。
文檔編號(hào)B01J19/10GK102172509SQ20111003205
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者姚素玲, 孫冬, 牛東方, 董憲姝 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)