煤氣化細(xì)渣炭灰分離研究進(jìn)展

張寧寧,趙富強(qiáng),韓 瑞,李 振,周安寧,龐 甜

(1.西安科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院,陜西 西安 710054;2.自然資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710021)

0 引 言

煤炭資源在我國(guó)一次能源中占有重要地位,煤氣化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工發(fā)展的龍頭技術(shù),是實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用的重要途徑。煤氣化是將煤、焦炭或半焦等固體燃料在高溫常壓或高溫加壓條件下與氣化劑反應(yīng),轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物的過(guò)程,由于氣化不完全,此過(guò)程會(huì)產(chǎn)生灰渣[1]。其中大多數(shù)灰渣從氣化爐底部排出,稱為氣化粗渣;而其余的則以飛灰的形式隨氣流從氣化爐頂部排出,稱為氣化細(xì)渣。隨煤氣化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,氣化渣的排放量逐年增多,目前我國(guó)氣化渣年產(chǎn)量已超3 300萬(wàn)t[2-3]。然而,目前煤氣化渣的利用率低,大部分以充填、堆存的方式處理,不僅占用大量土地,還會(huì)污染周圍的水土環(huán)境[4]。因此,提高煤氣化渣的綜合利用率是保證當(dāng)前煤化工可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)。

對(duì)于煤氣化粗渣,其含碳量較低,因此可直接用于制備陶瓷、磚材、水泥和混凝土等,也可直接用于鋪路[5]。而對(duì)于煤氣化細(xì)渣,其含碳量普遍較高(一般大于25%[6]),若不對(duì)殘?zhí)窟M(jìn)行脫除,其所制備材料的性能則會(huì)大打折扣,從而限制了其在上述行業(yè)中的直接應(yīng)用;此外,若不對(duì)殘?zhí)窟M(jìn)行分選回收,還會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。因此,炭灰分離是提高煤氣化細(xì)渣綜合利用率的基礎(chǔ)。

近年來(lái),煤氣化細(xì)渣的分選受廣泛關(guān)注和研究,對(duì)現(xiàn)有方法的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)分析,可對(duì)煤氣化細(xì)渣炭灰分離新方法的發(fā)展起指導(dǎo)作用。因此,筆者在分析總結(jié)煤氣化細(xì)渣特性的基礎(chǔ)上,綜述了當(dāng)前煤氣化細(xì)渣炭灰分離的研究進(jìn)展,總結(jié)各分選技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及其存在的主要問(wèn)題,并分析未來(lái)煤氣化細(xì)渣分選的重點(diǎn)研究方向,為提高煤氣化細(xì)渣綜合利用率提供借鑒。

1 煤氣化細(xì)渣的組成與結(jié)構(gòu)特性

煤氣化細(xì)渣的組成與結(jié)構(gòu)特性是其炭灰分離分選方法選擇的主要決定因素,也是其資源化、高附加值利用的理論基礎(chǔ)。

1.1 組成特性

煤氣化細(xì)渣主要由灰和殘?zhí)拷M成,二者在不同粒級(jí)氣化細(xì)渣中的分配比例不同。原料煤煤種及氣化工藝等均會(huì)影響氣化細(xì)渣的粒度及灰分分布。表1總結(jié)了不同地區(qū)氣化細(xì)渣的粒度與灰分分布,可知各粒級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)率和灰分分布不均,為通過(guò)粒度調(diào)控實(shí)現(xiàn)氣化細(xì)渣的炭灰分離提供了可能;氣化細(xì)渣的粒度較細(xì),各地氣化細(xì)渣均以<0.045 mm為主導(dǎo)粒級(jí),增大炭灰分離難度;不同粒級(jí)產(chǎn)品灰分差異明顯,<0.074 mm產(chǎn)品灰分普遍較高,因此在分選前進(jìn)行預(yù)先分級(jí)脫泥是提高炭灰分離效率的有效途徑。

表1 不同地區(qū)煤氣化細(xì)渣粒度與灰分分析Table 1 Analysis of particle size and ash content of coal gasification fine slag from different regions

在礦物組成上,不同氣化工藝氣化細(xì)渣的灰成分存在差異,如氣流床氣化細(xì)渣中主要礦物成分為石英和莫來(lái)石,固定床氣化細(xì)渣中主要礦物成分為石英、莫來(lái)石和白云母,流化床氣化細(xì)渣中主要礦物成分為石英、鈣長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石[11],但各工藝氣化細(xì)渣的灰成分中均含大量由礦物高溫熔融而形成的玻璃態(tài)非晶質(zhì)。一方面,無(wú)機(jī)組分較殘?zhí)康拿芏却?為重選法用于氣化細(xì)渣的炭灰分離提供了可能;另一方面,上述各類礦物及非晶質(zhì)玻璃體均具有親水疏油的性質(zhì),而殘?zhí)烤哂幸欢ㄓH油疏水特性,這為浮選法用于氣化細(xì)渣的炭灰分離提供了基礎(chǔ)。

在元素組成上,煤氣化細(xì)渣主要由C、O、Si和Al等組成,其中C元素主要來(lái)源于殘?zhí)?而Si和Al等元素主要來(lái)源于灰分[12]。表2總結(jié)了不同爐型、不同地區(qū)煤氣化細(xì)渣的無(wú)機(jī)化學(xué)組成,可知各氣化細(xì)渣中元素種類及含量有所差異,這與原煤中礦物組成有關(guān)[17];各氣化細(xì)渣中無(wú)機(jī)物均以SiO2、Al2O3、CaO為主,若通過(guò)分選調(diào)控實(shí)現(xiàn)這些元素的分離與相對(duì)富集,則對(duì)煤氣化細(xì)渣的精細(xì)化分質(zhì)高值利用具有重要意義。

在表面官能團(tuán)組成上,煤氣化細(xì)渣中的C主要以C—C、C—H、C—O以及C—O—M(M為無(wú)機(jī)元素)等形式存在[14]。經(jīng)煤的高溫氣化反應(yīng)后,氣化細(xì)渣中殘?zhí)勘砻骐m仍以疏水性官能團(tuán)為主,但其表面的含氧官能團(tuán)明顯增多,導(dǎo)致其疏水性較原料煤顯著降低,從而對(duì)其與灰的浮選分離產(chǎn)生不利影響[18]。

1.2 結(jié)構(gòu)特性

典型煤氣化細(xì)渣的掃描電鏡(SEM)圖[19]如圖1所示,可知煤氣化細(xì)渣的結(jié)構(gòu)形貌主要表現(xiàn)為孔隙發(fā)達(dá)的基體大顆粒及嵌布在其表面及孔隙內(nèi)部的小顆粒。其中多孔不規(guī)則狀基體大顆粒主要由部分氣化炭和未反應(yīng)的熱解炭等組成的殘?zhí)縖14](紅色框內(nèi)部分);而嵌布黏連的小顆粒通常比較密實(shí),且大多呈圓球狀,主要由氣化過(guò)程原料煤中硅鋁氧化物等熔融形成的表面相對(duì)光滑的無(wú)機(jī)組分(灰分)[20-21]。殘?zhí)渴菑拿簹饣?xì)渣中進(jìn)行分選回收的主要對(duì)象,在宏觀上,殘?zhí)恐饕噪x散的炭顆粒形式存在;而在微觀上,殘?zhí)恐饕幸韵?種存在形式:① 分布于無(wú)定形絮狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)中,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)90%;② 以化學(xué)或物理方式與氣化細(xì)渣基質(zhì)內(nèi)的無(wú)機(jī)物質(zhì)關(guān)聯(lián),其質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅占10%[22-23]。以單獨(dú)炭顆粒形式存在的殘?zhí)恳着c氣化細(xì)渣中的灰分進(jìn)行物理分離;但殘?zhí)?灰分連生體中的殘?zhí)縿t不利于高純度回收,需在分選前對(duì)這部分原料進(jìn)行磨礦促使炭和灰單體解離。

由于殘?zhí)康目紫督Y(jié)構(gòu)完整、孔隙率發(fā)達(dá)、孔隙形狀多樣,使其成為制備高性能吸附材料的優(yōu)質(zhì)原料[24]。但其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)極易吸附浮選藥劑,從而大幅增加氣化細(xì)渣浮選中的藥劑消耗,對(duì)殘?zhí)康母∵x回收造成困難;此外,其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致氣化細(xì)渣的持水性能較強(qiáng),這也不利于氣化細(xì)渣及其分選產(chǎn)品的脫水。

2 煤氣化細(xì)渣炭灰分離技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 浮選法

煤氣化細(xì)渣中的灰分與殘?zhí)看嬖跐?rùn)濕性差異,因此浮選法是實(shí)現(xiàn)氣化細(xì)渣炭灰分離的重要途徑。

何國(guó)鋒等[25]通過(guò)常規(guī)浮選法回收水煤漿氣化細(xì)渣中的殘?zhí)?發(fā)現(xiàn)當(dāng)常規(guī)捕收劑用量為16 kg/t時(shí)效果較好,但浮選精礦灰分卻高達(dá)45.53%,而其產(chǎn)率則僅為14.95%。葉軍建等[26]采用常規(guī)浮選法回收大同某氣化細(xì)渣中的殘?zhí)?所得精礦灰分低至22.70%、精礦產(chǎn)率高至83.61%,且所得尾礦的灰分可達(dá)97.41%,但捕收劑柴油和起泡劑仲辛醇用量卻分別高達(dá)30和5 kg/t。綜合來(lái)看,常規(guī)浮選回收煤氣化細(xì)渣中殘?zhí)恐饕嬖诨厥章实颓宜巹┫牧看蟮膯?wèn)題,未能實(shí)現(xiàn)炭灰的高效分離。因此,大量學(xué)者也從新型浮選藥劑的開(kāi)發(fā)、多種浮選藥劑的復(fù)配、調(diào)整劑的添加、浮選設(shè)備類型與工藝流程的優(yōu)化等方面提高氣化細(xì)渣的炭灰分離效果。

在浮選藥劑的改性復(fù)配方面,李恒等[30]將不同類型表面活性劑與常規(guī)浮選藥劑進(jìn)行復(fù)配用于氣化細(xì)渣中殘?zhí)康母∵x回收,發(fā)現(xiàn)添加陰離子表面活性劑復(fù)配后的藥劑能增強(qiáng)浮選泡沫的穩(wěn)定性,殘?zhí)康幕厥章曙@著提高;添加陽(yáng)離子表面活性劑會(huì)抑制捕收劑在炭粒表面的吸附,這將導(dǎo)致殘?zhí)炕厥章式档?。XUE等[31]探究了不同比例的環(huán)烷強(qiáng)酸和煤油混合復(fù)配捕收劑對(duì)氣化細(xì)渣中殘?zhí)康幕厥招Ч?發(fā)現(xiàn)當(dāng)環(huán)烷酸與煤油比例為4∶6的復(fù)合捕收劑用量為14 kg/t、起泡劑DL-2-辛醇用量為10 kg/t時(shí),精礦中殘?zhí)炕厥章矢哌_(dá)95%,尾礦灰分高達(dá)98%;同時(shí),與煤油相比,復(fù)合捕收劑浮選時(shí)可節(jié)約50%的起泡劑用量。XUE等[32]探究了不同復(fù)合捕收劑對(duì)煤氣化細(xì)渣炭灰分離效果的影響,發(fā)現(xiàn)十二胺聚氧乙烯醚與煤油的復(fù)合捕收劑具有較好的分選效果,所得浮選精礦灰分為60%、尾礦灰分高達(dá)95%。復(fù)配改性捕收劑性能的提升主要是因其在礦漿體系中更易分散,界面張力更小,使其選擇性更好。

在添加調(diào)整劑方面,ZHANG等[33]向浮選礦漿中加入不同濃度的鹽溶液(MgCl2、AlCl3、NaCl)來(lái)探究對(duì)氣化細(xì)渣中殘?zhí)扛∵x回收的影響,發(fā)現(xiàn)Al3+物質(zhì)的量濃度0.4 mol/L、起泡劑用量7.5 kg/t時(shí),尾礦中脫碳率可高達(dá)95%以上。這是由于鹽離子降低了浮選礦漿體系的表面張力,從而使浮選氣泡更小更穩(wěn)定,從而有利于殘?zhí)款w粒的浮選脫除。

在浮選設(shè)備類型與工藝流程優(yōu)化方面,XU等[34]探究了新型旋流靜態(tài)微泡浮選柱對(duì)煤氣化細(xì)渣炭灰分離的性能,發(fā)現(xiàn)在最佳浮選條件下殘?zhí)炕厥章矢哌_(dá)89.69%,相比浮選機(jī)提高了6.5%;尾礦燒失量?jī)H為1.99%,相比浮選機(jī)降低了1.1%。吳陽(yáng)[35]通過(guò)對(duì)煤氣化細(xì)渣的正浮選和反浮選進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)采用反浮選法回收殘?zhí)康男Ч麅?yōu)于正浮選法,在最佳反浮選條件下所得精礦灰分83.62%,尾礦(殘?zhí)?灰分55.27%、產(chǎn)率可達(dá)82.92%。王曉波等[8]通過(guò)在浮選礦漿中添加粗顆粒中煤來(lái)改善氣化細(xì)渣的炭灰分離效果,結(jié)果表明當(dāng)中煤加入量90 g、復(fù)合捕收劑用量10 kg/t時(shí),所得精礦灰分24.62%、碳回收率高達(dá)94.61%,尾礦灰分高達(dá)96.43%;這一方面歸因于粗顆粒中煤在氣化細(xì)渣浮選體系中起到負(fù)載殘?zhí)款w粒的作用(即載體浮選),另一方面粗顆粒中煤又起到充分?jǐn)嚢枧c分散礦漿的作用,從而提高氣化細(xì)渣的炭灰分離效果。

浮選法是目前氣化細(xì)渣炭灰分離中研究最為廣泛的方法,其優(yōu)勢(shì)主要為對(duì)細(xì)粒級(jí)分選效果好、分選效率高、前期設(shè)備投入成本低等;此外,因煤氣化細(xì)渣孔隙發(fā)達(dá)使其含水量大且脫水困難,而浮選過(guò)程對(duì)入料的含水量無(wú)嚴(yán)格要求,原料可不經(jīng)脫水直接給入浮選機(jī)進(jìn)行分選。但由于氣化細(xì)渣中殘?zhí)康目紫督Y(jié)構(gòu)過(guò)于發(fā)達(dá),使得氣化細(xì)渣的浮選存在藥劑用量過(guò)大等突出問(wèn)題,雖然近年來(lái)大量學(xué)者在浮選藥劑及浮選流程等方面開(kāi)展了大量的研究,但浮選藥耗大的問(wèn)題并未得到徹底改觀,限制了其工業(yè)化進(jìn)程。

2.2 重選法

從煤氣化細(xì)渣組成特性的總結(jié)中得出殘?zhí)亢突医M分存在密度差異,這為重選法分離煤氣化細(xì)渣中的炭灰組分提供了可能。根據(jù)目前已有報(bào)道,氣化細(xì)渣重力分選常用的設(shè)備有水介旋流器、螺旋分選機(jī)以及流化床分選機(jī)等。

任振玚等[36]利用水介質(zhì)旋流器重力分選富集氣化細(xì)渣中的殘?zhí)?通過(guò)一次分選可使碳的回收率達(dá)87.31%,且富灰產(chǎn)品的灰分高達(dá)95.68%。李慧澤等[37]利用水介質(zhì)旋流器對(duì)大于0.074 mm粒級(jí)的氣化細(xì)渣進(jìn)行分選試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)溢流管直徑51 mm、插入深度90 mm、底流口直徑22 mm、傾斜角60°時(shí)炭灰分離效果最好,所得底流和溢流產(chǎn)品灰分分別為95%和25%,綜合分選效率可達(dá)70%以上。YU等[38]通過(guò)螺旋分選機(jī)對(duì)氣化細(xì)渣進(jìn)行炭灰分離,所得精礦碳含量為80%、碳回收率為45%,尾礦灰分高達(dá)90%。王治帥等[39]采用LXA1200型螺旋分選機(jī)回收氣化細(xì)渣中的殘?zhí)?得到了灰分僅為12%～14%的精礦,且尾礦的灰分高達(dá)90%,但精礦產(chǎn)率較低,僅為8%～12%。王磊等[40]通過(guò)FBS流化床分選機(jī)對(duì)氣化細(xì)渣進(jìn)行炭灰分離,所得精礦和尾礦灰分分別為29.93%和86.21%,分選效率高達(dá)91.12%。此外,李慧澤等[37]采用2.2 g/cm3的重液對(duì)寶豐煤氣化細(xì)渣進(jìn)行浮沉試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其浮物中碳含量為66.05%,比原樣提高了26%左右,而沉物灰分高達(dá)95.98%,這為將來(lái)高密度重介質(zhì)分選氣化細(xì)渣的發(fā)展提供了參考。

以上結(jié)果表明,重選法可在一定程度上實(shí)現(xiàn)氣化細(xì)渣的炭灰分離,但所得精礦產(chǎn)品的灰分仍普遍較高。這主要是因?yàn)闅饣?xì)渣的粒度過(guò)細(xì)(如前所述,<0.045 mm為主導(dǎo)粒級(jí)),灰顆粒和炭顆粒在單一重力場(chǎng)中的受力差異較小,使得其運(yùn)動(dòng)軌跡相近,從而對(duì)炭灰分離效果產(chǎn)生不利影響。

2.3 電選法

煤氣化細(xì)渣中殘?zhí)亢突曳珠g存在介電性質(zhì)差異,因此可利用電選法對(duì)二者進(jìn)行分離。目前利用電選法分選氣化細(xì)渣的研究較少,基于氣化細(xì)渣與粉煤灰的相似性,可參照粉煤灰的電選進(jìn)行炭灰分離[41]。

TAO等[42]通過(guò)旋轉(zhuǎn)摩擦靜電分離試驗(yàn)探究影響氣化細(xì)渣分選的關(guān)鍵因素,發(fā)現(xiàn)極板電壓和風(fēng)速對(duì)脫碳效率影響較大,二者分別為45 kV和2.0 m/s時(shí)炭灰分離效果最佳。葉世旺等[43]通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型與顆粒軌道模型探究灰渣粒度對(duì)旋轉(zhuǎn)摩擦電選效果的影響,發(fā)現(xiàn)粒度越小顆粒與摩擦輪碰撞概率越小,導(dǎo)致顆粒帶電效果越差,不利于炭灰分離;當(dāng)粒度大于30 μm時(shí),顆粒與摩擦輪碰撞概率增大,顆粒摩擦帶電效果好,有利于炭灰分離。陳玉坤等[44]探究了電壓及濕度等對(duì)粉煤灰電選效果的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)外加電壓越大、濕度越低時(shí),越有利于炭灰分離。

目前利用電選法對(duì)煤氣化細(xì)渣進(jìn)行炭灰分離仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段且推進(jìn)緩慢,這主要由于電選是在干燥環(huán)境中進(jìn)行分選法,而氣化細(xì)渣發(fā)達(dá)的孔隙使其含水量很高且脫水十分困難。因此,選用電選法分離炭灰首先需要解決氣化細(xì)渣脫水的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.4 其他分選法

氣流分級(jí)和空氣重介流化床等干法技術(shù)在煤氣化細(xì)渣的炭灰分離研究中也有報(bào)道。GAO等[45]采用氣流粉碎與氣流分級(jí)相結(jié)合的方法對(duì)氣化細(xì)渣進(jìn)行分選試驗(yàn),所得精礦產(chǎn)品的燒失量高達(dá)93.76%、碳回收率29.60%;與傳統(tǒng)的破碎分級(jí)工藝相比,氣流破碎可有效提高殘?zhí)康膯误w解離程度,且氣流分級(jí)對(duì)細(xì)顆粒的處理效果較好,從而得到了良好的炭灰分離效果。楊玉芬等[46]利用流態(tài)化干法技術(shù)進(jìn)行煤氣化細(xì)渣的炭灰分離試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該方法對(duì)>0.074 mm粒級(jí)氣化渣的分選效果較好,當(dāng)流化氣速和風(fēng)壓分別為0.15 m/s和0.018 MPa時(shí),所得精礦產(chǎn)率為86.55%、尾礦燒失量為4%。雖然干法分選能夠取得較好的氣化細(xì)渣炭灰分離效果,但干法分選也需先對(duì)原料進(jìn)行脫水處理,因此其工業(yè)化進(jìn)程也受氣化細(xì)渣脫水困難的制約。

以煤氣化細(xì)渣中殘?zhí)颗c灰分存在潤(rùn)濕性差異為依據(jù),薛中華等[47]通過(guò)疏水-親水雙液分離技術(shù)開(kāi)展氣化細(xì)渣的炭灰分離試驗(yàn),將氣化細(xì)渣加入水與正庚烷的混合溶液中充分?jǐn)嚢?而后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中靜止5 min并進(jìn)行油水兩相分離,其中有機(jī)溶劑相中的富碳產(chǎn)品灰分小于30%,水相中的富灰產(chǎn)品灰分高達(dá)97%。與浮選法相比,該方法的炭灰分離效果更優(yōu)越;但該方法所用有機(jī)溶劑的量大,而其價(jià)格昂貴且對(duì)人體有害,需對(duì)可替代有機(jī)溶劑進(jìn)行深入探索。

3 結(jié)語(yǔ)及展望

3.1 結(jié)語(yǔ)

煤氣化細(xì)渣主要由硅酸鹽、鋁硅酸鹽、玻璃微珠等無(wú)機(jī)灰組分以及殘?zhí)拷M成,炭灰分離是實(shí)現(xiàn)氣化細(xì)渣分質(zhì)高值利用的基礎(chǔ),物理分選是實(shí)現(xiàn)氣化細(xì)渣中炭灰分離的重要途徑。筆者在總結(jié)氣化細(xì)渣組成特性及結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上,對(duì)浮選、重選、電選及其他分選方法在氣化細(xì)渣炭灰分離中的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述和對(duì)比?？傮w來(lái)看,各方法都在一定程度上實(shí)現(xiàn)了炭和灰的分離。具體地,浮選法對(duì)細(xì)粒級(jí)物料的分選效果較好,其在氣化細(xì)渣炭灰分離中的應(yīng)用最為廣泛,但存在藥劑消耗量大、新型浮選藥劑成本高等缺點(diǎn);重選法的處理量大、分選成本低、分選效率高,但對(duì)細(xì)粒級(jí)氣化細(xì)渣的分選效果較差;電選法技術(shù)不夠成熟,目前仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,且對(duì)煤氣化細(xì)渣樣品含水率要求苛刻;氣流分級(jí)和空氣重介流化床等干法分選技術(shù)對(duì)氣化細(xì)渣的炭灰分離效果較好,但對(duì)樣品粒度等有一定要求,且其也受制于氣化細(xì)渣脫水困難而未能推廣;疏水-親水雙液分離方法的分選效果優(yōu)于浮選,但其分選成本高,且所用有機(jī)溶液對(duì)環(huán)境及人體具有危害性。

3.2 展望

雖然當(dāng)前對(duì)煤氣化細(xì)渣中炭灰分離的研究取得了一些進(jìn)展,但其工業(yè)化進(jìn)程仍任重道遠(yuǎn),未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作:

1)加強(qiáng)煤氣化細(xì)渣的基礎(chǔ)研究,探究不同原料煤煤種及氣化工藝所產(chǎn)生氣化細(xì)渣的理化性質(zhì)差異,探究氣化渣中碳的賦存狀態(tài)、大分子模型等,為其高效分選分離提供理論基礎(chǔ)。

2)浮選方面,加強(qiáng)綠色、高效、低成本及高穩(wěn)定性新型浮選藥劑的研發(fā),同時(shí)開(kāi)發(fā)基于孔隙調(diào)控(破孔、封孔等)的氣化細(xì)渣浮選新技術(shù)(可參考粉煤灰、難浮煤等在該方面的相關(guān)浮選技術(shù)[48-49]);重選方面,在重力場(chǎng)基礎(chǔ)上引入離心場(chǎng)等,通過(guò)多場(chǎng)耦合提高炭灰分離效率;干法分選方面,重點(diǎn)突破氣化細(xì)渣難以高效低耗脫水的技術(shù)瓶頸。

3)加強(qiáng)多種方法聯(lián)合的分選工藝研究,基于粒度-密度-界面性質(zhì)的聯(lián)合調(diào)控,開(kāi)發(fā)分級(jí)-重選、分級(jí)-浮選以及分級(jí)-重選-浮選等多種分選工藝耦合的氣化細(xì)渣炭灰組分高效精準(zhǔn)分離新方法。

4)構(gòu)建煤氣化細(xì)渣分選產(chǎn)品的新型分類標(biāo)準(zhǔn),豐富其分選產(chǎn)品的種類及用途,除追求高碳產(chǎn)品的碳含量,還可考慮不同產(chǎn)品中各元素的相對(duì)富集程度及其分離富集調(diào)控方法,對(duì)中碳(中灰)及低碳(高灰)產(chǎn)品進(jìn)行合理化應(yīng)用,擴(kuò)大氣化細(xì)渣的綜合利用率,為氣化細(xì)渣的精細(xì)化分質(zhì)高值利用提供借鑒。