低浓度铵盐高效精准脱除新疆准东煤中钠

新疆准东地区拥有丰富的高钠煤资源,它们是优质动力煤和化工原料用煤,但钠质量分数高会导致燃烧和气化过程中设备污染和积灰结渣严重,从而严重限制了准东煤的大规模高效利用,钠的高效经济绿色脱除对准东煤的清洁利用具有重要意义。详细研究了系列低浓度铵盐对准东低阶高钠煤中钠的脱除规律及机制,结果表明:去离子水仅能脱除约52%的煤中钠,当使用0.006mol/L的低浓度NH_(4)Ac、NH_(4)Cl、(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH_(4)NO_(3)、TMACl等各类铵盐时,总钠和有机钠脱除率可达90%~97%和80%~95%。煤灰中Na_(2)O质量分数从原煤的6.21%和水处理煤的2.77%显著降低至低浓度铵盐处理煤的0.27%~0.81%。在上述各类铵盐中,NH_(4)Ac脱钠效果最佳。脱钠药剂中阳离子对有机钠的脱除起着重要作用,其脱钠量顺序为H^(+)>NH^(4+)>TMA^(+),这归因于小的阳离子更有利于进入煤孔隙和有机质本体,与有机钠进行离子交换。铵盐能够脱除煤中各类羧酸钠是常规的离子交换机理,但酚钠的脱除机理可能涉及离子交换、酚铵盐的复分解及NH^(4+)的水解等反应。提高温度、延长时间和增加铵盐量均能显著提高煤中总钠、水溶性无机钠和有机钠等各类形态钠的脱除量。建立了不同铵盐添加量与煤中总钠和有机钠脱除量之间的正相关关系,如对于NH_(4)Ac为y(total Na)=12479x(ammonium amount)+2200,y(organic Na)=12394x(ammonium amount)+136。该准东煤满足国家燃煤标准(w(Na_(2)O)<2.0%,以灰分计质量分数),需脱除约70%的总钠,每吨准东煤需添加约4.26 kg NH_(4)Ac。