Energiya ishlab chiqarish uchun ultratovushli ko'mir bilan ishlov berish

Ko'mir shlamlarini sonikatsiya qilish ko'mirdan energiya ishlab chiqarish jarayonida turli jarayonlarga yordam beradi. Ultratovush ko'mirni suyultirish jarayonida katalitik gidrogenatsiyaga yordam beradi. Bundan tashqari, sonikatsiya ko'mirning sirt maydoni va ekstraktsiyasini yaxshilashi mumkin. Kuldan tozalash va oltingugurtdan tozalash jarayonida kiruvchi kimyoviy nojo'ya reaktsiyalarning oldini olish mumkin – jarayonni ancha qisqa vaqt ichida bajarish. Ko'pikli flotatsiya orqali ajratish jarayonida ham, zarrachalarning nozik o'lchamdagi dispersiyasi sonikatsiya yordamida sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.

Ko'mirni suyultirish / Ko'mirdan suyuqlikka o'tish jarayoni

Suyuq yoqilg'ilarni sanoat yo'li bilan ko'mirdan ishlab chiqarish mumkin “ko'mirni suyultirish”. Ko'mirni suyultirish ikki yo'l orqali amalga oshirilishi mumkin – to'g'ridan-to'g'ri (DCL) va bilvosita suyultirish (ICL).
Bilvosita suyultirish odatda ko'mirni gazlashtirishni o'z ichiga olgan bo'lsa-da, to'g'ridan-to'g'ri suyultirish jarayoni ko'mirni to'g'ridan-to'g'ri suyuqlikka aylantiradi. Shuning uchun erituvchilar (masalan, tetralin) yoki katalizatorlar (masalan, MoS₂) ko'mirning organik tuzilishini buzish uchun yuqori bosim va harorat bilan birgalikda ishlatiladi. Suyuq uglevodorodlar odatda ko'mirga qaraganda yuqori vodorod-uglerodli molyar nisbatga ega bo'lganligi sababli, ICL va DCL texnologiyalarida gidrogenlash yoki uglerodni rad etish jarayoni talab qilinadi.

To'g'ridan-to'g'ri ko'mirni suyultirish

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ultratovush bilan oldindan tozalangan ko'mirlarni to'g'ridan-to'g'ri suyultirish sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin. Pastki darajali bitumli ko'mirning uch xil turi erituvchida sonikatsiyalangan. ultratovush sabab shish va Tarqatish suyuqlanish hosildorligining sezilarli darajada oshishiga olib keldi.

Bilvosita ko'mirni suyultirish

Ko'mirni gazlashtirish orqali bilvosita ko'mirni suyultirish (ICL) jarayonlari, so'ngra singazni toza uglevodorodlarga katalitik aylantirish va metanol, dimetil efir, Fischer-Tropsch dizel yoki benzinga o'xshash yoqilg'i kabi kislorodli transport yoqilg'ilariga aylantirish orqali suyuq yoqilg'iga aylantirilishi mumkin. Fisher-Tropsch sintezi temirga asoslangan katalizatorlar kabi katalizatorlardan foydalanishni talab qiladi. Ultratovush orqali zarrachalarning parchalanishi, katalizatorlarning samaradorligi sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.

Ultrasonik katalizatorni faollashtirish

Ultrasonik davolash orqali zarralar bo'lishi mumkin Tarqalgan, deaglomeratsiyalangan va parchalangan - natijada zarrachalar yuzasi yuqori bo'ladi. Katalizatorlar uchun bu yuqori faol sirtni bildiradi, bu esa zarralarni oshiradi’ katalitik reaktivlik.
Misol: Nano-miqyosdagi Fe katalizatori
Sonochemically prepared nanophase iron is an active catalyst for the Fischer–Tropsch hydrogenation of CO and for the hydrogenolysis and dehydrogenation of alkanes, mainly due to its high surface area (>120mg^-1). CO va H ni konversiyalash stavkalari₂ past molekulyar og'irlikdagi alkanlar 250°C da mayda zarrachali (diametri 5 mkm) tijorat temir kukuniga qaraganda bir gramm Fe ga nisbatan taxminan 20 baravar yuqori va 200°C da 100 baravar faolroq bo'lgan.

Ultratovushli tayyorlangan katalizatorlarga misollar:
masalan, MoS₂, nano-Fe

Katalizatorning meliorativ holati

Kimyoviy reaksiyalar jarayonida katalizatorlar iste'mol qilinmasa ham, ularning faolligi va samaradorligi aglomeratsiya va ifloslanish tufayli pasayishi mumkin. Shuning uchun katalizatorlar dastlab yuqori katalitik faollik va kislorodli selektivlikni namoyon etishini kuzatish mumkin. Biroq, reaksiya jarayonida katalizatorlarning agregatsiyasi tufayli parchalanishi mumkin. Ultrasonik nurlanish katalizatorlari sifatida qayta tiklanishi mumkin kavitatsion kuchlar tarqatish zarralarni olib tashlang va cho'kindilarni sirtdan olib tashlang.

Ko'mirni yuvish: ultratovushli kuldan tozalash va oltingugurtdan tozalash

Ultrasonik konditsioner ko'mirni flotatsiyalash usullarining ish faoliyatini yaxshilashi mumkin, ular oltingugurtdan tozalash va deasing uchun ishlatiladi. Ultrasonik usulning eng katta afzalligi kul va oltingugurtni bir vaqtda olib tashlashdir.[1] Ultratovush va uning akustik oqimi zarrachalarga ta'siri bilan mashhur. Quvvatli ultratovush ko'mir zarralarini deaglomeratsiya qiladi va tarqatadi va ularning yuzasini jilolaydi. Bundan tashqari, ultratovush ko'mir matritsasini oltingugurt va kuldan tozalaydi.
Pulpa oqimini konditsioner qilish orqali pulpaning kulini tozalash va oltingugurtdan tozalashni yaxshilash uchun yuqori quvvatli ultratovush qo'llaniladi. Sonikatsiya pH qiymatini va haroratni oshirib, kislorod miqdorini va interfaal kuchlanishni kamaytirish orqali pulpa tabiatiga ta'sir qiladi. Shunday qilib, yuqori oltingugurtli ko'mirni ultratovush bilan davolash desulfurizatsiyani yaxshilaydi.

Piritning gidrofobikligini ultratovush yordamida kamaytirish

Ultrasonik ravishda hosil bo'lgan kislorod radikallari pirit yuzasini haddan tashqari oksidlaydi va pulpada mavjud bo'lgan oltingugurtni sulfoksid birliklari shaklida ko'rsatadi. Bu piritning hidrofobikligini pasaytirdi.

Ultrasonik hosil bo'lgan qulash paytida kuchli sharoitlar kavitatsiya suyuqlikdagi pufakchalar erkin radikallarni yaratishga qodir. Bu shuni anglatadiki, suvning sonikatsiyasi •OH va •OH erkin radikallarini hosil qiluvchi molekula aloqalarini buzadi.

H₂O → •H + •OH
Hosil bo‘lgan •OH va •H erkin radikallari ikkilamchi reaksiyaga kirishishi mumkin:
•H + O₂ → •HO₂
•OH + •OH → H₂O₂
•HO₂ + •HO₂ → H2O₂ + O₂
Ishlab chiqarilgan H2O2 beqaror va yangi paydo bo'lgan kislorodni tezda chiqaradi. Shunday qilib, ultratovushli konditsionerdan keyin suvdagi kislorod miqdori ortadi. Yangi paydo bo'lgan kislorod juda faol bo'lib, pulpada mavjud bo'lgan mineral zarralar bilan reaksiyaga kirishishi va pulpadagi kislorod miqdorini kamaytirishi mumkin.
Piritning oksidlanishi (FeS₂) O ning reaksiyasi tufayli yuzaga keladi₂ FeS bilan₂.
2FeS + 3O₂ + 4H₂O = 2Fe(OH)₂ + 2H₂SO₃
FeS + 2O₂ + 2H₂O = Fe (OH)₂ + H₂SO₄
2FeS + 2O₂ + 2H+ = 2Fe²⁺ + S₂O^2- + H₂O

ko'mir qazib olish

Ko'mirni qazib olish uchun tanlangan ekstraktsiya sharoitida ko'mirni gidrogenlash uchun vodorodni chiqaradigan erituvchilar qo'llaniladi. Tetralin - isbotlangan erituvchi bo'lib, u ekstraksiya paytida naftalingacha oksidlanadi. Naftalinni yana tetralinda gidrogenlash orqali ajratish va aylantirish mumkin. Jarayon ko'mir turiga va taxminan uch soatlik yashash vaqtlariga qarab ma'lum haroratlarda bosim ostida amalga oshiriladi.

Oksidlangan ko'mir zarralarini ultratovushli qayta faollashtirish

Ko'pikli floatatsiya - bu ko'mirni hidrofobikligidagi farqlardan foydalangan holda tozalash va boyitish uchun ishlatiladigan ajratish jarayoni.
Oksidlangan ko'mirlarni suzish qiyin, chunki ko'mir sirtining gidrofilligi ortadi. Ko'mir yuzasida biriktirilgan kislorod qutbli fenol (-OH), karbonil (-C = O) va karboksil (-COOH) guruhlarini hosil qiladi, ular ko'mir yuzasining hidratsiyasini kuchaytiradi va shu bilan uning gidrofilligini oshiradi, flotatsiya reagentlarini oldini oladi. adsorbsiyalanadi.
Ultrasonik zarrachalarni davolash oksidlangan ko'mir zarralari yuzasi qayta faollashishi uchun ko'mir zarralaridan oksidlanish qatlamlarini olib tashlash uchun ishlatilishi mumkin.

Ko'mir-suv-neft va ko'mir-suv yoqilg'ilari

ultratovush silliqlash va Tarqatish suvda yoki yog'da ko'mir zarralarining nozik o'lchamdagi shlamlarini hosil qilish uchun ishlatiladi. Ultrasonikatsiya orqali nozik o'lchamdagi zarracha dispersiyasi va shu bilan barqaror suspenziya hosil bo'ladi. (Uzoq muddatli barqarorlik uchun stabilizator qo'shilishi kerak bo'lishi mumkin.) Bu ko'mir-suv va ko'mir-suv-neft yoqilg'ilarida suvning mavjudligi to'liq yonishni keltirib chiqaradi va zararli chiqindilarni kamaytiradi. Bundan tashqari, suvda tarqalgan ko'mir portlashga qarshi bo'lib, ishlov berishni osonlashtiradi.

Ma'lumotnoma / Adabiyot

1. Ambedkar, B. (2012): Kuldan tozalash va oltingugurtdan tozalash uchun ultratovushli ko'mir yuvish: Eksperimental tekshirish va mexanik modellashtirish. Springer, 2012 yil.
2. Kang, V.; Xun, X.; Kong, X.; Li, M. (2009): Yuqori oltingugurtli ko'mir floatatsiyasiga ultratovushli konditsionerdan keyin pulpa tabiatidagi o'zgarishlarning ta'siri. Kon fanlari va texnologiyasi 19, 2009. 498-502.