酸化处理对焦煤萃取性能的影响

摘要

为了研究煤中矿物质脱出对溶剂萃取行为的影响机制,采用不同浓度的四氢呋喃(THF)溶剂对盐酸(HCl)和氢氟酸(HF)酸化处理前后的焦煤进行萃取试验,借助于常规煤质分析和气相色谱-质谱(GC-MS)测试方法,分析了煤样脱矿物前后THF萃取率和萃取物成分的差异,探讨溶剂浓度、萃取时间、温度、矿物质对其影响机制。结果表明:①煤样经酸化处理后,灰分产率高达97.3%,含量显著降低,固定碳含量增加21%,挥发分含量相对增加,而水分含量基本不变;C、H元素含量下降,O、N、S元素含量增加,其中C、O元素含量变化较明显;②酸化处理后的煤样萃取率显著增大,但随着THF浓度的增加,萃取率增幅呈现不断减小的趋势;同一条件下达到同样的萃取效果,酸化煤萃取时间较原煤快1.25~5.00倍;酸化处理放大了温度对萃取率的影响效应,使得35℃的萃取优势更为显著。③原煤萃取物中杂原子化合物相对含量占比最高,而酸化煤萃取物中以脂肪烃为主,其中直链烃含量随着THF浓度的增大不断增加,最高可占总含量的91.92%,碳原子数主要集中于C_(15)~C_(22),但萃取物种类数显著少于原煤。总体而言,酸化处理可有效提高THF的萃取能力,大幅度缩短萃取时间,且提高了对煤中高碳烷烃的萃取能力。此外,尽管萃取过程中水不占据主导地位,但在一定程度上也会影响THF的萃取能力,使得低浓度的THF溶剂萃取能力优于THF纯溶剂。