稀土改性半焦煤粉体材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种稀土改性半焦煤粉体材料及其制备方法，首先将原始煤粉进行超细粉碎化处理，得到超细煤粉，其粒径≤50微米；然后对超细煤粉进行半焦化处理，得到半焦超细煤粉；之后对所述半焦超细煤粉进行稀土改性处理，得到稀土改性半焦煤粉体材料。改性后的煤粉粉体材料以微孔为主，孔隙结构发达，吸附能力大大提升，吸附量显著。
【专利说明】稀土改性半焦煤粉体材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改性煤粉体材料，尤其涉及一种稀土改性半焦煤粉体材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国的煤炭资源非常丰富，其储量和消费量居各中能源资源的首位，在国民经济发展中发挥着非常重要的作用。但我国煤炭资源的利用方式比较单一，绝大部分煤都为民用被直接烧掉，造成了煤炭资源的严重浪费；有的煤则用于煤化工领域，例如制焦、制备气体燃料以及提炼石油化工制品等，使得煤炭的利用率得到了提高，但同时对环境造成了污染。煤炭资源的应用领域相对比较狭窄，因此探索和开发煤炭资源的新型发展领域对提高煤炭的利用率具有重大意义，发展前景广阔。
[0003]煤中含有大量的活性官能团，通过对煤进行物理、化学和生物改性处来改变煤的结构和官能团特性，提高煤的吸附性能，亲水性能及其他方面的性能，并将改性产品应用于新型的领域，是近年来众多科研人员和企业研究的一个新方向。但是，现有技术中通过煤粉制备的吸附材料的吸附性能都不够理想。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种吸附性能好、吸附量高、稳定性好、的稀土改性半焦煤粉体材料及其制备方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]本发明的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法，包括步骤:
[0007]首先，将原始煤粉进行超细粉碎化处理，得到超细煤粉，其粒径< 50微米；
[0008]然后，对超细煤粉进行半焦化处理，得到半焦超细煤粉；
[0009]之后，对所述半焦超细煤粉进行稀土改性处理，得到稀土改性半焦煤粉体材料。
[0010]本发明的稀土改性半焦煤粉体材料，该材料由上述的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法得到。
[0011]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的稀土改性半焦煤粉体材料及其制备方法，由于首先将原始煤粉进行超细粉碎化处理，得到超细煤粉，其粒径(50微米；然后对超细煤粉进行半焦化处理，得到半焦超细煤粉；之后对所述半焦超细煤粉进行稀土改性处理，得到稀土改性半焦煤粉体材料，改性后煤粉材料的孔隙结构发达，吸附能力大大提升，吸附量显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例中原始超细褐煤粉的表观形貌；
[0013]图2为本发明实施例中半焦超细褐煤粉的表观形貌；
[0014]图3为本发明实施例中稀土改性半焦超细褐煤粉的表观形貌；[0015]图4为本发明实施例中原始超细褐煤粉对甲烷气体的吸附量谱图；
[0016]图5为本发明实施例中半焦超细褐煤粉对甲烷气体的吸附量谱图；
[0017]图6为本发明实施例中稀土改性半焦褐煤粉对甲烷气体的吸附量谱图。
【具体实施方式】
[0018]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0019]本发明的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法，其较佳的【具体实施方式】是:
[0020]包括步骤:
[0021]首先，将原始煤粉进行超细粉碎化处理，得到超细煤粉，其粒径< 50微米；
[0022]然后，对超细煤粉进行半焦化处理，得到半焦超细煤粉；
[0023]之后，对所述半焦超细煤粉进行稀土改性处理，得到稀土改性半焦煤粉体材料。
[0024]对所述超细煤粉进行半焦化处理在真空条件下进行，温度范围500°C?1000°C。
[0025]对所述半焦超细煤粉进行稀土改性处理包括:
[0026]首先，配制质量浓度为0.1%?5%的稀土化合物溶液；
[0027]然后，将所述半焦超细煤粉浸溃到所述稀土化合物溶液中，搅拌一段时间后静置，直到煤粉和稀土化合物溶液充分反应完毕，达到浸溃平衡；
[0028]之后，将浸溃后的半焦超细煤粉经过真空干燥后，进行真空焙烧，得到稀土改性半焦煤粉体材料。
[0029]所述稀土混合物中含有铈、镧、钕、钐、铥元素中的任意一种或多种。
[0030]所述原始煤粉选自褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤和气煤中的任一种或多种。
[0031]本发明的稀土改性半焦煤粉体材料，其较佳的【具体实施方式】是:
[0032]该材料由上述的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法得到。
[0033]应用本发明对超细煤粉进行半焦化处理后，再用稀土化合物溶液对其进行改性，得到稀土改性半焦煤粉体材料。
[0034]具体实施例:
[0035]首先，将原始煤粉进行超细粉碎化处理，得到超细煤粉，其粒径< 50微米。原始煤粉材料可选自褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤和气煤中的任一种。
[0036]超细煤粉的半焦化处理:
[0037]在真空条件下，对原始的超细煤粉可以进行不同温度的半焦化处理，温度范围500°C?1000°C，得到半焦化超细煤粉。经过半焦化处理，超细煤粉中逸出大量的焦油和热解煤气，使得煤粉的孔隙密度增加，比表面积也大大增加。通过改变半焦化温度，控制了超细煤粉中焦油和热解煤气的逸出量，从而有效调节煤粉吸附材料的孔容、孔隙结构及比表面积。
[0038]半焦超细煤粉的稀土改性处理:
[0039]采用浸溃法制备稀土改性半焦煤粉体材料。配制稀土化合物溶液，稀土化合物的质量分数0.1%?5%。稀土化合物中可含有铺、镧、钕、衫、钱兀素中的任意一种或多种。将半焦超细煤粉浸溃到稀土化合物的溶液中，在一定速度下搅拌一段时间后静置，直到煤粉和稀土化合物溶液充分反应完毕，达到浸溃平衡。将稀土改性后的煤粉经过真空干燥后，再在一定温度下进行真空焙烧，得到稀土改性半焦煤粉体材料。经稀土改性后的半焦超细煤粉颗粒结构疏松，孔结构更加发达，颗粒表面出现了白色斑点，表明稀土元素成功的负载到了煤粉表面。
[0040]以超细褐煤粉为例，原始褐煤粉、半焦褐煤粉和稀土改性半焦褐煤粉的表观形貌分别如图1、图2和图3所示。
[0041]图4至图6是原始褐煤粉、半焦褐煤粉和稀土改性褐煤粉对甲烷气体的吸附量谱图，可以看出稀土改性半焦煤粉的气体吸附能力大大提升，吸附量显著。这是由于稀土化合物与半焦煤粉发生了活化反应，增大了煤粉的活性比表面积，煤粉中的活性中心数量也随之增加，从而大大提高了稀土改性煤粉材料对甲烷气体的吸附性能。
[0042]原始煤粉、半焦煤粉和稀土改性半焦煤粉的比表面积、平均孔径和孔容积如表1所示
[0043]表1各煤粉的比表面积，孔容积及平均孔径
[0044]
【权利要求】
1.一种稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法，其特征在于，包括步骤: 首先，将原始煤粉进行超细粉碎化处理，得到超细煤粉，其粒径< 50微米； 然后，对超细煤粉进行半焦化处理，得到半焦超细煤粉； 之后，对所述半焦超细煤粉进行稀土改性处理，得到稀土改性半焦煤粉体材料。
2.根据权利要求1所述的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法，其特征在于，对所述超细煤粉的半焦化处理在真空条件下进行，温度范围500°C?1000°C。
3.根据权利要求2所述的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法，其特征在于，对所述半焦超细煤粉进行稀土改性处理包括: 首先，配制质量浓度为0.1%?5%的稀土化合物溶液； 然后，将所述半焦超细煤粉浸溃到所述稀土化合物溶液中，搅拌一段时间后静置，直到煤粉和稀土化合物溶液充分反应完毕，达到浸溃平衡； 之后，将浸溃后的半焦超细煤粉经过真空干燥后，进行真空焙烧，得到稀土改性半焦煤粉体材料。
4.根据权利要求3所述的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法，其特征在于，所述稀土化合物中含有铈、镧、钕、钐、铥元素中的任意一种或多种。
5.根据权利要求4所述的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法，其特征在于，所述原始煤粉选自褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤和气煤中的任一种或多种。
6.一种稀土改性半焦煤粉体材料，其特征在于，该材料由权利要求1至5任一项所述的稀土改性半焦煤粉体材料的制备方法得到。
【文档编号】B01J20/24GK103691410SQ201410010415
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】张增志, 杜红梅 申请人:中国矿业大学(北京)