本發(fā)明屬于煤炭技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高鈉煤脫除鈉的方法。
背景技術(shù)：
高鈉煤是指煤中鈉含量大于2％的一類特殊煤炭，主要分布在我國新疆準(zhǔn)東地區(qū)。新疆準(zhǔn)東的煤炭儲(chǔ)量巨大，開采成本低，煤的燃燒特性好，原煤有害物質(zhì)含量少。但是，由于成煤的歷史原因和該地區(qū)獨(dú)特的自然地理環(huán)境，導(dǎo)致煤中堿金屬Na2O的含量總體都在2％以上，部分礦區(qū)甚至高達(dá)10％以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它地區(qū)動(dòng)力煤中鈉含量(國內(nèi)動(dòng)力煤Na2O的含量都在1％以下)。高鈉煤燃燒時(shí)煤灰中的含鈉組分會(huì)在設(shè)備的換熱面上凝結(jié)，并與煙氣中的SO2和SO3等反應(yīng)生成硫酸鈉等物質(zhì)形成密實(shí)的粘結(jié)層。這種粘結(jié)層不僅與金屬管壁反應(yīng)造成高溫腐蝕，還可以捕獲煙氣中的煤灰顆粒造成高溫粘結(jié)性積灰，導(dǎo)致設(shè)備使用周期大大縮短，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。這些問題的存在，極大的限制了高鈉煤的利用率，也直接影響了煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展。
目前，對高鈉煤的利用主要是摻配鈉含量低的煤種用于燃燒，同時(shí)高鈉煤的摻配比例還不能過高，但這種方法只能延緩設(shè)備沾污，無法從根本上解決問題，且摻配優(yōu)質(zhì)煤種提高了生產(chǎn)成本，也不利于高鈉煤的大規(guī)模利用。因此，脫除煤中的鈉是解決高鈉煤利用問題的重要方式之一。中國專利CN201310460315.X，公開了一種新疆高鈉煤脫鈉方法，利用高溫和飽和蒸氣壓對煤中鈉進(jìn)行水洗脫除，雖然對鈉脫除有一定效果，但是脫鈉效率低；中國專利CN104371788A，公開了高鈉煤脫鈉方法，在微波條件下實(shí)現(xiàn)煤中鈉脫除，鈉脫除效果好、效率高，但是該方法對設(shè)備要求較高，不利于大規(guī)模推廣使用；現(xiàn)有研究表明，采用鹽酸、硝酸等無機(jī)酸進(jìn)行酸洗脫鈉，鈉脫除效果很好，但是酸洗極易腐蝕設(shè)備，且酸洗后還需要徹底脫除煤中的殘留酸液，成本很高，無法應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有鈉脫除技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種高鈉煤脫除鈉的方法，該方法是一種工藝簡單、成本低、高效的脫除高鈉煤中鈉的方法。
本發(fā)明的高鈉煤脫除鈉的方法，包括以下步驟：
步驟1，配置煤水混合液：
(1)將高鈉煤破碎至粒度為1～20mm；
(2)將破碎后的高鈉煤加入到水中，充分混合后，配制成煤水混合液；其中，按質(zhì)量比，高鈉煤∶水＝1∶(10～20)；
步驟2，間隔通入CO2氣體：
將煤水混合液，置于溫度為25～40℃的恒溫水浴中，攪拌條件下，向煤水混合液間隔通入CO2氣體150～300min；
步驟3，將煤水混合液分離，獲得提質(zhì)煤；
步驟4，烘干：
將提質(zhì)煤烘干后，冷卻至室溫，獲得低鈉煤。
上述的高鈉煤脫除鈉的方法中：
所述步驟1中，充分混合的方法為：以40～60r/min的攪拌速度，持續(xù)攪拌5～10min。
所述步驟2，在三口燒瓶中進(jìn)行。
所述步驟2中，攪拌速度為60～100r/min。
所述步驟2中，間隔通入CO2氣體的方法為：通入CO2氣體15～25min，停止通入CO2氣體3～5min，繼續(xù)通入CO2氣體15～25min，停止通入CO2氣體3～5min，如此反復(fù)，如果最后一次氣體量不足15min，則最后一次通入余量CO2氣體。
所述步驟2中，通入CO2氣體的總的時(shí)間為150～300min。
所述步驟3中，將煤水混合液分離的方法為二次分離，即：首先分離煤水混合液，將分離后的固體水洗攪拌10～20min后，再次分離煤水混合液，得到提質(zhì)煤；
所述步驟4，烘干在鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行。
所述步驟4中，烘干的溫度為85～105℃。
本發(fā)明的高鈉煤脫除鈉的方法，其脫鈉率≥80％。
本發(fā)明的高鈉煤脫除鈉的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：
(1)本發(fā)明的一種高鈉煤脫除鈉的方法鈉脫除效果好、效率高，脫鈉率可達(dá)到80％及以上；
(2)本發(fā)明的一種高鈉煤脫除鈉的方法在常溫常壓下即可進(jìn)行，工藝條件容易達(dá)到，對設(shè)備要求不高；
(3)本發(fā)明的一種高鈉煤脫除鈉的方法采用CO2氣體脫除煤中的鈉，無有害的廢氣、廢液產(chǎn)生，是一種安全、綠色、環(huán)保的方法；
(4)本發(fā)明的一種高鈉煤脫除鈉的方法對生產(chǎn)設(shè)備沒有腐蝕性，可以延長設(shè)備的使用周期；
(5)本發(fā)明的一種高鈉煤脫除鈉的方法工藝簡單、無長時(shí)間水洗過程、降低能耗、節(jié)約成本，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例采用的高鈉煤為開采自新疆準(zhǔn)東的高鈉煤；煤灰成分分析按質(zhì)量百分比為：Na2O：4.02％，MgO：5.66％，Al2O3：17.15％，SiO2：26.17％，P2O5：0.16％，SO3：16.88％，K2O：0.38％，CaO：20.96％，TiO2：2.45％，F(xiàn)e2O3：5.46％，其中Na含量(以Na2O計(jì))大于2％，為典型的高鈉煤。脫鈉處理后的高鈉煤樣品，根據(jù)GB/T 1574-2007煤灰成分分析方法，采用火焰原子吸收法對鈉進(jìn)行測定。
實(shí)施例1
一種高鈉煤脫除鈉的方法，包括以下步驟：
步驟1，配置煤水混合液：
(1)將高鈉煤破碎至粒度為1～20mm；
(2)將破碎后的高鈉煤加入到水中，以60r/min的攪拌速度，持續(xù)攪拌5min，充分混合后，配制成煤水混合液；其中，按質(zhì)量比，高鈉煤∶水＝1∶20；
步驟2，間隔通入CO2氣體：
將煤水混合液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，置于溫度為40℃的恒溫水浴中，以100r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)均勻攪拌，向煤水混合液通入CO2氣體總時(shí)間為300min；間隔通入CO2氣體的方法為：通入CO2氣體15min，停止通入CO2氣體5min，繼續(xù)通入CO2氣體15min，停止通入CO2氣體5min，如此反復(fù)；
步驟3，將煤水混合液二次分離，即：首先分離煤水混合液，將分離后的固體水洗攪拌10min后，再次分離煤水混合液，得到提質(zhì)煤；
步驟4，烘干：
將提質(zhì)煤在105℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干，干燥后的產(chǎn)物冷卻至室溫，獲得低鈉煤。
實(shí)施例的高鈉煤脫除鈉的方法，其脫鈉率為86.1％。
實(shí)施例2
一種高鈉煤脫除鈉的方法，包括以下步驟：
步驟1，配置煤水混合液：
(1)將高鈉煤破碎至粒度為1～20mm；
(2)將破碎后的高鈉煤加入到水中，以50r/min的攪拌速度，持續(xù)攪拌10min，充分混合后，配制成煤水混合液；其中，按質(zhì)量比，高鈉煤∶水＝1∶10；
步驟2，間隔通入CO2氣體：
將煤水混合液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，置于溫度為35℃的水浴中，以80r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)均勻攪拌，向煤水混合液通入CO2氣體總時(shí)間為200min；間隔通入CO2氣體的方法為：通入CO2氣體25min，停止通入CO2氣體3min，繼續(xù)通入CO2氣體25min，停止通入CO2氣體3min，如此反復(fù)；
步驟3，將煤水混合液二次分離，即：首先分離煤水混合液，將分離后的固體水洗攪拌15min后，再次分離煤水混合液，得到提質(zhì)煤；
步驟4，烘干：
將提質(zhì)煤在100℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干，干燥后的產(chǎn)物冷卻至室溫，獲得低鈉煤。
實(shí)施例的高鈉煤脫除鈉的方法，其脫鈉率≥83.5％。
實(shí)施例3
一種高鈉煤脫除鈉的方法，包括以下步驟：
步驟1，配置煤水混合液：
(1)將高鈉煤破碎至粒度為1～20mm；
(2)將破碎后的高鈉煤加入到水中，以40r/min的攪拌速度，持續(xù)攪拌8min，充分混合后，配制成煤水混合液；其中，按質(zhì)量比，高鈉煤∶水＝1∶15；
步驟2，間隔通入CO2氣體：
將煤水混合液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，置于溫度為30℃的水浴中，以60r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)均勻攪拌，向煤水混合液通入CO2氣體總時(shí)間為250min；間隔通入CO2氣體的方法為：通入CO2氣體16min，停止通入CO2氣體4min，繼續(xù)通入CO2氣體16min，停止通入CO2氣體4min，如此反復(fù)，最后一次通入CO2氣體10min；
步驟3，將煤水混合液二次分離，即：首先分離煤水混合液，將分離后的固體水洗攪拌20min后，再次分離煤水混合液，得到提質(zhì)煤；
步驟4，烘干：
將提質(zhì)煤在85℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干，干燥后的產(chǎn)物冷卻至室溫，獲得低鈉煤。
實(shí)施例的高鈉煤脫除鈉的方法，其脫鈉率≥84.0％。
實(shí)施例4
一種高鈉煤脫除鈉的方法，包括以下步驟：
步驟1，配置煤水混合液：
(1)將高鈉煤破碎至粒度為1～20mm；
(2)將破碎后的高鈉煤加入到水中，以55r/min的攪拌速度，持續(xù)攪拌10min，充分混合后，配制成煤水混合液；其中，按質(zhì)量比，高鈉煤∶水＝1∶18；
步驟2，間隔通入CO2氣體：
將煤水混合液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，置于溫度為40℃的水浴中，以80r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)均勻攪拌，向煤水混合液通入CO2氣體總時(shí)間為150min；間隔通入CO2氣體的方法為：通入CO2氣體18min，停止通入CO2氣體3min，繼續(xù)通入CO2氣體18min，停止通入CO2氣體3min，如此反復(fù)，最后一次通入CO2氣體6min；
步驟3，將煤水混合液二次分離，即：首先分離煤水混合液，將分離后的固體水洗攪拌10min后，再次分離煤水混合液，得到提質(zhì)煤；
步驟4，烘干：
將提質(zhì)煤在90℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干，干燥后的產(chǎn)物冷卻至室溫，獲得低鈉煤。
實(shí)施例的高鈉煤脫除鈉的方法，其脫鈉率≥85.3％。
實(shí)施例5
一種高鈉煤脫除鈉的方法，包括以下步驟：
步驟1，配置煤水混合液：
(1)將高鈉煤破碎至粒度為1～20mm；
(2)將破碎后的高鈉煤加入到水中，以45r/min的攪拌速度，持續(xù)攪拌5min，充分混合后，配制成煤水混合液；其中，按質(zhì)量比，高鈉煤∶水＝1∶12；
步驟2，間隔通入CO2氣體：
將煤水混合液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，置于溫度為25℃的水浴中，以100r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)均勻攪拌，向煤水混合液通入CO2氣體總時(shí)間為300min；間隔通入CO2氣體的方法為：通入CO2氣體25min，停止通入CO2氣體3min，繼續(xù)通入CO2氣體25min，停止通入CO2氣體3min，如此反復(fù)；
步驟3，將煤水混合液二次分離，即：首先分離煤水混合液，將分離后的固體水洗攪拌15min后，再次分離煤水混合液，得到提質(zhì)煤；
步驟4，烘干：
將提質(zhì)煤在95℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干，干燥后的產(chǎn)物冷卻至室溫，獲得低鈉煤。
實(shí)施例的高鈉煤脫除鈉的方法，其脫鈉率≥81.6％。