专利名称：一种细粒煤的超声电解脱水方法
技术领域：
本发明涉及一种细粒煤的超声电解脱水方法，属选煤、细粒煤脱水的技术领域。
背景技术：
煤是一种混合物，含有多种化学物质，例如碳、氢、氧、氮、硫、磷等，随着机械化采煤程度的提高，细粒煤的数量急剧增加，细粒煤水分大都偏高，给生产和应用带来一系列的负面效应，因此降低细粒煤的水分是选煤工艺中急需解决的问题。选煤常用过滤法和压滤法，由于细粒煤的粒度越来越小，水溶于煤粒中，这些方法很难满足细粒煤的质量及水分要求。随着表面化学研究的深入，通过加入表面活性剂，改变细粒煤表面的kta电位， 使电解脱水速率加快，对加速细粒煤的脱水净化起到了很好的作用，但仍然存在电化学效率不足，脱水率偏低的问题。声化学是一门新兴学科，超声频率位于20kHZ-100kHZ，具有很强动能量，并形成超声波，细粒煤在超声条件下，会使分子间进行化学反应，超声波应用于化学反应是一门新兴的交叉学科——声化学，并且是化学领域研究的前沿学科。
发明内容
发明目的本发明的目的是针对现有技术的不足，应用声化学原理，对细粒煤进行处理，用超声波+电解法进行细粒煤的脱水，以大幅度提高细粒煤的脱水质量和效率。技术方案
本发明使用的化学物质材料为细粒煤、硫酸铝、洁净水、石墨管，其配比用量如下以克、毫升为计量单位
细粒煤=C659H557O72NltlS5P3240000g士IOOg
硫酸铝=Al2(SO4)3200g士IOg
洁净水=H2O1200000ml士IOOml
石墨管=C6Φ 160mmX80mmX1000mm
细粒煤超声电解脱水方法如下
(1)精选化学物质材料
对超声电解脱水使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制；
细粒煤固态固体含碳量> 80%
硫酸铝固态固体99. 5%
洁净水液态液体85%
石墨管固态固体含碳量> 90%
⑵配制电解液
将硫酸铝200g置于不锈钢容器中，加入洁净水800ml，用搅拌器搅拌20min，使其溶解，成硫酸铝水溶液，为0. 73mol/L水溶液；(3)配制细粒煤煤浆-煤泥水将细粒煤MOOOOg置于不锈钢容器中，加入洁净水1200000ml，用搅拌器搅拌 30min，成细粒煤+水混合液，即煤泥水；煤泥水成分比细粒煤水=1 5 ；(4)细粒煤超声电解脱水细粒煤超声电解脱水是在超声槽、电解槽上连续进行的，先对煤泥水进行超声波处理，然后进行电解处理；①在超声槽上部插入加液漏斗、搅拌器；②在电解槽上部由左至右插入第一石墨管、加液管、搅拌器、第二石墨管；③超声槽与电解槽之间设置抽液泵、抽液管；④由超声槽上部的加液漏斗加入煤泥水1150000ml，煤泥水加入量为超声槽体积的 9/10 ；⑤开启超声波发生器，超声波发生器电压110V，功率1000W，超声波频率50kHz ；⑥开启超声搅拌机，进行搅拌，搅拌机转速为800r/min，搅拌时间30min ；⑦开启抽液泵，将超声处理的煤泥水抽至不锈钢电解槽内；⑧不锈钢电解槽为电解阴极，第一石墨管、第二石墨管为电解阳极；电解阴极、电解阳极均为直流电压36V，功率为36W，为双阳极设置，成直流电场；⑨开启电解搅拌机进行搅拌，搅拌机转速为800r/min，搅拌时间30min ；⑩由电解加液漏斗向电解槽内加入电解液800ml，边加入、边搅拌，时间为30min ； 煤泥水超声波作用后，在直流电场电解下，在电解液分散下，迅速分解分离，成 细粒煤+水混合液； 超声、电解后静置IOmin ；(5)过滤、微波加热干燥将超声、电解后的细粒煤+水混合液由电解槽上的出水口引入过滤、微波加热干燥床的进料槽、滤网、干燥管；煤泥水经滤网过滤、水分排出，细粒煤经传送带进入微波加热干燥床内，经微波加热干燥后进入细粒煤槽，并收集；干燥后得细粒煤产物(6)检测、化验、分析、表征对超声、电解、脱水干燥后的细粒煤的色泽、化学成分、化学物理性能进行检测、化验、分析、表征；用自动水分分析仪进行水分分析；用X-光电子能谱仪进行XPS测定，对固体表面进行定性、定量分析和结构分析；用孔结构测定仪和比表面积测定仪进行比表面积、容积、孔径变化分析；结论细粒煤产物为黑色、粉体颗粒状，颗粒直径< 0. 5mm，含碳量> 80% ；细粒煤脱水率> 98. 6% ；为制药、精细化工高附加值产物原料。
有益效果本发明与背景技术相比具有明显的先进性，细粒煤的脱水是在超声电解状态下完成的，先将细粒煤+洁净水配制成煤泥水，然后加入超声槽内进行超声处理，超声处理后进入电解槽内进行电解，并加入电解液一硫酸铝水溶液，进行搅拌，成细粒煤+水混合液，再经过滤、微波加热干燥，成细粒煤产物，细粒煤产物为黑色粉体颗粒，颗粒直径< 0. 5mm，脱水率达98. 6 %，含碳量> 80%，可在医药、精细化工高附加值工业领域做原料使用，是十分理想的细粒煤的脱水方法。
图1为细粒煤超声电解脱水状态2为细粒煤+水过滤、微波加热干燥状态3为细粒煤超声电解前后硫的XPS对比图谱图4为细粒煤超声电解前后氧的XPS对比图谱图中所示，附图标记清单如下1、超声槽，2、超声波发生器，3、搅拌机，4、超声加液漏斗，5、抽液泵，6、煤泥水，7、 超声出水管，8、超声绝缘座，9、电解绝缘座，10、电解槽，11、第一石墨管，12、第二石墨管， 13、电解搅拌机，14、电解加液漏斗，15、不锈钢电解槽，16、电解出水管，17、电控箱，18、显示屏，19、指示灯，20、超声波控制器，21、超声搅拌开关，22、电解阴极开关，23、第一阳极开关， M、第二阳极开关，25、电解搅拌开关，沈、抽液泵开关，27、导线，28、电解液硫酸铝，30、微波加热干燥床，31、床座，32、床盖，33、上微波加热器，34、下微波加热器，35、进料箱，36、进料斗，37、废水箱，38、滤网，39、出水管，40、干燥管，41、细粒煤槽，42、细粒煤，43、传送带，44、 传送电机。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步说明图1所示，为细粒煤超声电解脱水状态图，各部位置要正确，按量配比，按序操作。细粒煤超声电解脱水使用的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升、分钟为计量单位。超声槽1为不锈钢材料制作，体积为800 X 800 X 2000mm矩形槽，槽壁内设有超声波发生器，超声波发生器由薄型矽钢片材料制作，为交流110V，功率为1000W，在此电流作用下产生超声波，超声频率为50kHz，并对煤泥水进行超声处理。电解槽10为不锈钢材料制作，为电解阴极，其体积为1000X 1000X 1500mm为矩
形槽，中间设有第一、第二石墨管11、12，为电解阳极，阴极、阳极均为直流电压36V，功率为 36W,形成直流电场，对煤泥水进行直流电解，加上电解剂硫酸铝的作用，使煤泥水中的细粒煤的脱水率得到进一步提高。形成超声电场+直流电场+电解液电解状态。图2所示，为过滤、微波加热干燥床干燥细粒煤状态图，采用滤网过滤、微波加热方式进行，先将煤泥水用100目滤网进行过滤，然后将细粒煤传送进入微波干燥床内干燥， 干燥后进入煤槽，废水由出水管排出，干燥后，成细粒煤产物。
图3所示，为细粒煤超声电解前后硫的XPS对比图谱，图中所示，原煤硫的含量高， 超声电解处理后，硫的含量明显降低。图4所示，为细粒煤超声电解前后氧的XPS对比图谱，图中所示，原煤氧的含量较高，超声电解后氧的含量中等。实施例1细粒煤的超声电解脱水是在超声槽+电解槽上进行的，超声槽1为矩形槽状，四周边槽壁上装有4个超声波发生器2，下部为绝缘座8，上部设有超声搅拌机3、超声加液漏斗 4，超声槽1右部为电解槽10，在电解槽10上由左至右依次设置第一石墨管11、搅拌机13、 加液漏斗14、第二石墨管12 ；由超声加液漏斗14向超声槽1内加入煤泥水6，超声搅拌机3 搅拌后，由抽液泵5、超声出液管7将煤泥水6抽入电解槽10内，然后由电解加液管14加入电解液硫酸铝观；电解槽10为不锈钢材料制作，为电解槽阴极，第一、第二石墨管11、12为电解阳极，阴极电解槽10与阳极第一、第二石墨管11、12组成直流电解电场；电解槽10右下部设有煤泥水出水阀16 ；超声槽1左部设有电控箱17，电控箱17上设有显示屏18、指示灯19、超声控制器 20、超声搅拌开关21、电解阴极开关22、第一阳极开关23、第二阳极开关24、电解搅拌开关 25、抽液泵开关沈，并由导线27与超声搅拌机3、超声发生器2、抽液泵5、电解搅拌机13、阴极电解槽10、阳极第一、第二石墨管11、12联接；在超声槽1、电解槽10内进行煤泥水超声电解处理。实施例2细粒煤超声电解脱水后的过滤、干燥是在微波加热干燥床上进行的，微波加热干燥床30为卧式床体，下部为床座31，上部为床盖32，中间为干燥管40，在干燥管40上部设有上微波加热器33，下部设有下微波加热器34，干燥管40内下部为传送带43，传送带43联接传送电机44 ；干燥管40左部联接进料箱35，进料箱35上部为进料斗36，下部为滤网38， 并联接废水箱37，废水箱37左部设有出水管39 ；干燥管40右下部设有细粒煤槽41，细粒煤槽41内为细粒煤42 ；超声电解脱水后的煤泥水6由进料斗36进入进料箱35，由滤网38 过滤，细粒煤42进入干燥管40，由上下微波加热器33、34进行干燥，干燥后进入细粒煤槽 41，细粒煤槽41内为细粒煤产物42 ；煤泥水6由过滤网38过滤后，废水进入废水箱37，并由出水管39排出；通过过滤、干燥，细粒煤产物42为终产物。
权利要求
1. 一种细粒煤的超声电解脱水方法，其特征在于使用的化学物质材料为细粒煤、硫酸铝、洁净水、石墨管，其配比用量如下以克、毫升为计量单位细粒煤=C659H557O72NltlS5P3MOOOOg士 IOOg硫酸招=Al2(SO4) 3200g士 IOg洁净水H201200000ml 士 IOOml石墨管C6(t 160mmX 80mmX 1000mm细粒煤超声电解脱水方法如下(1)精选化学物质材料对超声电解脱水使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制； 细粒煤固态固体含碳量> 80%硫酸铝固态固体99.5%洁净水液态液体85%石墨管固态固体含碳量>90%(2)配制电解液将硫酸铝200g置于不锈钢容器中，加入洁净水800ml，用搅拌器搅拌20min，使其溶解， 成硫酸铝水溶液，为0. 73mol/L水溶液；(3)配制细粒煤煤浆-煤泥水将细粒煤240000g置于不锈钢容器中，加入洁净水1200000ml，用搅拌器搅拌30min， 成细粒煤+水混合液，即煤泥水；煤泥水成分比细粒煤水=1 5；(4)细粒煤超声电解脱水细粒煤超声电解脱水是在超声槽、电解槽上连续进行的，先对煤泥水进行超声波处理， 然后进行电解处理；①在超声槽上部插入加液漏斗、搅拌器；②在电解槽上部由左至右插入第一石墨管、加液管、搅拌器、第二石墨管；③超声槽与电解槽之间设置抽液泵、抽液管；④由超声槽上部的加液漏斗加入煤泥水1150000ml，煤泥水加入量为超声槽体积的 9/10 ；⑤开启超声波发生器，超声波发生器电压110V，功率1000W，超声波频率50kHz；⑥开启超声搅拌机，进行搅拌，搅拌机转速为800r/min，搅拌时间30min；⑦开启抽液泵，将超声处理的煤泥水抽至不锈钢电解槽内；⑧不锈钢电解槽为电解阴极，第一石墨管、第二石墨管为电解阳极；电解阴极、电解阳极均为直流电压36V，功率为36W，为双阳极设置，成直流电场；⑨开启电解搅拌机进行搅拌，搅拌机转速为800r/min，搅拌时间30min；⑩由电解加液漏斗向电解槽内加入电解液800ml，边加入、边搅拌，时间为30min； 煤泥水超声波作用后，在直流电场电解下，在电解液分散下，迅速分解分离，成细粒煤+水混合液；Θ超声、电解后静置IOmin ；(5)过滤、微波加热干燥将超声、电解后的细粒煤+水混合液由电解槽上的出水口引入过滤、微波加热干燥床的进料槽、滤网、干燥管；煤泥水经滤网过滤、水分排出，细粒煤经传送带进入微波加热干燥床内，经微波加热干燥后进入细粒煤槽，并收集； 干燥后得细粒煤产物 (6)检测、化验、分析、表征对超声、电解、脱水干燥后的细粒煤的色泽、化学成分、化学物理性能进行检测、化验、 分析、表征；用自动水分分析仪进行水分分析；用X-光电子能谱仪进行XPS测定，对固体表面进行定性、定量分析和结构分析； 用孔结构测定仪和比表面积测定仪进行比表面积、容积、孔径变化分析； 结论细粒煤产物为黑色、粉体颗粒状，颗粒直径< 0. 5mm，含碳量> 80% ；细粒煤脱水率> 98.6% ；为制药、精细化工高附加值产物原料。
2.根据权利要求1所述的一种细粒煤的超声电解脱水方法，其特征在于所述的细粒煤的超声电解脱水是在超声+电解槽上进行的，超声槽(1)为矩形槽状，四周边槽壁上装有 4个超声波发生器O)，下部为绝缘座(8)，上部设有超声搅拌机(3)、超声加液管，超声槽右部为电解槽(10)，在电解槽(10)上由左向右依次设置第一石墨管(11)，搅拌机(13)， 加液管(14)，第二石墨管(1 ；由超声加液管(14)向超声槽(1)内加入煤泥水(6)，超声搅拌机搅拌后，由抽液泵(5)、超声出液管(7)将煤泥水(6)输入电解槽(10)内，然后由电解加液管(14)加入电解液硫酸铝08)，电解槽(10)为不锈钢材料制作，为电解槽阴极，第一、第二石墨管为电解阳极，阴极电解槽(10)、阳极第一、第二石墨管(11、1幻组成直流电解电场；电解槽(10)右下部设有煤泥水出水阀(16)；超声槽(1)左部设有电控箱(17)、电控箱(17)上设有显示屏(18)、指示灯(19)、超声控制器(20)、超声搅拌开关01)、电解阴极开关(22)、第一阳极开关(23)、第二阳极开关 (M)、电解搅拌开关(25)、抽液泵开关( )，并由导线(XT)与超声搅拌机(3)、超声发生器 (2)、抽液泵(5)、电解搅拌机(13)、阴极电解槽(10)、阳极第一、第二石墨管(11,12)联接； 在超声槽(1)、电解槽(10)内进行煤泥水超声电解处理。
3.根据权利要求1所述的一种细粒煤的超声电解脱水方法，其特征在于细粒煤的过滤、干燥是在微波加热干燥床上进行的，微波加热干燥床(30)为卧式床体，下部为床座 (31)，上部为床盖(32)，中间为干燥管(40)，在干燥管00)上部设有上微波加热器(33)， 下部设有下微波加热器(34)，干燥管00)内下部为传送带(43)，传送带联接传送电机G4)；干燥管00)左部联接进料箱(35)，进料箱(3 上部为进料斗(36)，下部为滤网 (38)，并联接废水箱(37)，废水箱(37)左部设有出水管(39)；干燥管00)右下部设有细粒煤槽(41)，细粒煤槽Gl)内为细粒煤G2)；超声电解脱水后的煤泥水(6)由进料斗(36)进入进料箱(35)，由滤网(38)过滤，细粒煤0 进入干燥管(40)，由上下微波加热器(33)、 (34)进行干燥，干燥后进入细粒煤槽(41)，即为细粒煤产物；煤泥水(6)由滤网(38)过滤后进入废水箱(37)，并由出水管(39)排出；通过以上过滤、干燥，细粒煤产物0 为终产物。
全文摘要
本发明涉及一种细粒煤的超声电解脱水方法，细粒煤的超声电解脱水是在超声波作用下、在直流电场电解下、在电解液分散下、在搅拌状态下完成的，先将细粒煤+洁净水配制成煤泥水，然后进行超声处理，然后进行电解，再加入电解液硫酸铝分散，成细粒煤+水混合液，再经过滤、微波加热干燥，成细粒煤产物，细粒煤产物为黑色颗粒，颗粒直径≤0.5mm，脱水率达98.6％，含碳量＞80％，是制药、精细化工高附加值工业原料，此制备方法工艺先进合理，脱水率高，不污染环境，是十分理想的细粒煤的脱水方法。
文档编号B01J19/10GK102172509SQ20111003205
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者姚素玲, 孙冬, 牛东方, 董宪姝 申请人:太原理工大学