昭通褐煤的CS2/NMP混合溶剂萃取

孙　睿　蒋　雨　谭景棚　石开仪

(六盘水师范学院 化学与化学工程系，贵州 六盘水 553004)



昭通褐煤的CS2/NMP混合溶剂萃取

孙睿蒋雨谭景棚石开仪*

(六盘水师范学院 化学与化学工程系，贵州 六盘水 553004)

摘要：在常温下用CS2/NMP对昭通褐煤进行萃取研究，根据利用正交试验设计方法考察煤炭粒度，转速和萃取剂比例对萃取的影响。结果发现，当煤炭粒度为小于400目、转速为250rpm、CS2/NMP比例为1∶1时，昭通褐煤萃取率最高。

关键词：萃取；反萃取；CS2/NMP；褐煤

我国“富煤、贫油、少气”的能源结构突显出煤炭在我国的地位，分别占一次能源生产和消费总量的76%和69%[1]。然而，煤炭主要用其有机物质燃烧所释放的热量，对环境产生巨大的污染，所以煤炭的结构组成就成为了我们必须研究的课题。

自Iino等[2]发现CS2/NMP混合溶剂在常温常压下对某些烟煤可达到60%的萃取率以来，在室温下对煤进行溶剂抽提成为研究煤结构的重要手段之一[3]。

1实验部分

1.1实验材料

设备:磨矿机、振动筛、套筛、摇床、离心机、马弗炉、鼓风式恒温干燥箱。

试剂: CS2、NMP、丙酮。

1.2工业分析

将昭通褐煤煤样破碎至200以下，通过工业分析发现其灰分、水分和挥发分分别为30.03%、12.03%和47.91%。

1.3萃取实验

考察褐煤粒度、萃取时摇床转速和混合溶剂体积比对萃取的影响，如表1所示[4]。

称量10g煤样置于锥形瓶中，加入50ml混合溶液(CS2/NMP混合液) 置于振荡器上抽提45min， 将煤样和溶液离心(16 000rpm)30min。将上清液抽离出来装入密封容器中保存，下层煤样用混合萃取剂冲洗入锥形瓶中重复上述实验直至离心液的上清液为无色或淡黄色为止，用丙酮洗涤剩余残煤[5]。将所得残煤进行干燥并称重。

取5ml萃取所得的上清液置于量筒中，加入5ml丙酮溶液进行反萃取。

表1

试验因素与水平

1.4CS2/NMP吸附实验

取10g煤样置于烧杯中，加入CS2/NMP混合液浸泡5min后迅速过滤，再用丙酮洗涤、过滤，最后干燥、称重。

2实验结果与分析

2.1萃取率影响因素分析

通过吸附实验得出各个粒度煤样在各个混合比例萃取剂的吸附率，折算后进行正交直观分析。由表2可知，转速对萃取率的影响最大，粒度次之，萃取剂比例影响最小。粒度取-400目，转速取最大值(250rpm)，CS2/NMP的比值取1∶1时效果最佳。

表2

正交试验直观分析

2.2反萃取中精煤组分含量的分析

对各个实验中的精煤含量进行正交直观分析，如表3所列。由表3可知， 转速对精煤组分含量的影响最大， 粒度次之，萃取剂比例最小。混合粒度实验的精煤含量比其他粒度多，低转速50rpm的精煤含量大，而混合萃取剂的比例为1∶1时其精煤含量最大。

表3

反萃取精煤含量的正交直观分析

3实验结论

(1)当粒度为-400目、转速为250rpm、CS2/NMP比例为1∶1，昭通褐煤萃取率最高。

(2)通过反萃取实验，当粒度为-400目、转速为50rpm、CS2/NMP比例为1∶1时，精煤组分含量最高。

参考文献：

[1]张双全,吴国光.煤化学(第2版)[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009.

[2]Iino M, Takanohashi T, Obara H, et al. Characterization of the extracts and residues from CS2-N-methyl-2-2pyrrolidinone mixed solvent[J].Fuel,1989,(68):15—88.

[3]秦志宏.煤有机质溶出行为与煤嵌布结构模型[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.

[4]刘炯天,樊民强.试验研究方法(第2版)[M].徐州:中国矿业大学出版社，2011.

[5]张蒙，胡德生，魏宝忠，等.两种肥煤的黏结性研究[J].燃料与化工，2009，(6).

责任编辑：史永纯

中图分类号：TQ53

文献标志码：A

文章编号：1674-6341(2016)01-0030-02

作者简介：孙睿(1993—)，男，贵州大方人，在读本科生。*通讯作者：石开仪(1983—)，博士，副教授。研究方向：煤炭清洁利用。

收稿日期：2015-12-27

doi:10.3969/j.issn.1674-6341.2016.01.012