稀土改性半焦煤粉體材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種稀土改性半焦煤粉體材料及其制備方法，首先將原始煤粉進(jìn)行超細(xì)粉碎化處理，得到超細(xì)煤粉，其粒徑≤50微米；然后對(duì)超細(xì)煤粉進(jìn)行半焦化處理，得到半焦超細(xì)煤粉；之后對(duì)所述半焦超細(xì)煤粉進(jìn)行稀土改性處理，得到稀土改性半焦煤粉體材料。改性后的煤粉粉體材料以微孔為主，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，吸附能力大大提升，吸附量顯著。
【專利說明】稀土改性半焦煤粉體材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改性煤粉體材料，尤其涉及一種稀土改性半焦煤粉體材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的煤炭資源非常豐富，其儲(chǔ)量和消費(fèi)量居各中能源資源的首位，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用。但我國(guó)煤炭資源的利用方式比較單一，絕大部分煤都為民用被直接燒掉，造成了煤炭資源的嚴(yán)重浪費(fèi)；有的煤則用于煤化工領(lǐng)域，例如制焦、制備氣體燃料以及提煉石油化工制品等，使得煤炭的利用率得到了提高，但同時(shí)對(duì)環(huán)境造成了污染。煤炭資源的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)比較狹窄，因此探索和開發(fā)煤炭資源的新型發(fā)展領(lǐng)域?qū)μ岣呙禾康睦寐示哂兄卮笠饬x，發(fā)展前景廣闊。
[0003]煤中含有大量的活性官能團(tuán)，通過對(duì)煤進(jìn)行物理、化學(xué)和生物改性處來改變煤的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)特性，提高煤的吸附性能，親水性能及其他方面的性能，并將改性產(chǎn)品應(yīng)用于新型的領(lǐng)域，是近年來眾多科研人員和企業(yè)研究的一個(gè)新方向。但是，現(xiàn)有技術(shù)中通過煤粉制備的吸附材料的吸附性能都不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種吸附性能好、吸附量高、穩(wěn)定性好、的稀土改性半焦煤粉體材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法，包括步驟:
[0007]首先，將原始煤粉進(jìn)行超細(xì)粉碎化處理，得到超細(xì)煤粉，其粒徑< 50微米；
[0008]然后，對(duì)超細(xì)煤粉進(jìn)行半焦化處理，得到半焦超細(xì)煤粉；
[0009]之后，對(duì)所述半焦超細(xì)煤粉進(jìn)行稀土改性處理，得到稀土改性半焦煤粉體材料。
[0010]本發(fā)明的稀土改性半焦煤粉體材料，該材料由上述的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法得到。
[0011]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的稀土改性半焦煤粉體材料及其制備方法，由于首先將原始煤粉進(jìn)行超細(xì)粉碎化處理，得到超細(xì)煤粉，其粒徑(50微米；然后對(duì)超細(xì)煤粉進(jìn)行半焦化處理，得到半焦超細(xì)煤粉；之后對(duì)所述半焦超細(xì)煤粉進(jìn)行稀土改性處理，得到稀土改性半焦煤粉體材料，改性后煤粉材料的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，吸附能力大大提升，吸附量顯著。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中原始超細(xì)褐煤粉的表觀形貌；
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中半焦超細(xì)褐煤粉的表觀形貌；
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中稀土改性半焦超細(xì)褐煤粉的表觀形貌；[0015]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中原始超細(xì)褐煤粉對(duì)甲烷氣體的吸附量譜圖；
[0016]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中半焦超細(xì)褐煤粉對(duì)甲烷氣體的吸附量譜圖；
[0017]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中稀土改性半焦褐煤粉對(duì)甲烷氣體的吸附量譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0019]本發(fā)明的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0020]包括步驟:
[0021]首先，將原始煤粉進(jìn)行超細(xì)粉碎化處理，得到超細(xì)煤粉，其粒徑< 50微米；
[0022]然后，對(duì)超細(xì)煤粉進(jìn)行半焦化處理，得到半焦超細(xì)煤粉；
[0023]之后，對(duì)所述半焦超細(xì)煤粉進(jìn)行稀土改性處理，得到稀土改性半焦煤粉體材料。
[0024]對(duì)所述超細(xì)煤粉進(jìn)行半焦化處理在真空條件下進(jìn)行，溫度范圍500°C?1000°C。
[0025]對(duì)所述半焦超細(xì)煤粉進(jìn)行稀土改性處理包括:
[0026]首先，配制質(zhì)量濃度為0.1%?5%的稀土化合物溶液；
[0027]然后，將所述半焦超細(xì)煤粉浸潰到所述稀土化合物溶液中，攪拌一段時(shí)間后靜置，直到煤粉和稀土化合物溶液充分反應(yīng)完畢，達(dá)到浸潰平衡；
[0028]之后，將浸潰后的半焦超細(xì)煤粉經(jīng)過真空干燥后，進(jìn)行真空焙燒，得到稀土改性半焦煤粉體材料。
[0029]所述稀土混合物中含有鈰、鑭、釹、釤、銩元素中的任意一種或多種。
[0030]所述原始煤粉選自褐煤、長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤和氣煤中的任一種或多種。
[0031]本發(fā)明的稀土改性半焦煤粉體材料，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0032]該材料由上述的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法得到。
[0033]應(yīng)用本發(fā)明對(duì)超細(xì)煤粉進(jìn)行半焦化處理后，再用稀土化合物溶液對(duì)其進(jìn)行改性，得到稀土改性半焦煤粉體材料。
[0034]具體實(shí)施例:
[0035]首先，將原始煤粉進(jìn)行超細(xì)粉碎化處理，得到超細(xì)煤粉，其粒徑< 50微米。原始煤粉材料可選自褐煤、長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤和氣煤中的任一種。
[0036]超細(xì)煤粉的半焦化處理:
[0037]在真空條件下，對(duì)原始的超細(xì)煤粉可以進(jìn)行不同溫度的半焦化處理，溫度范圍500°C?1000°C，得到半焦化超細(xì)煤粉。經(jīng)過半焦化處理，超細(xì)煤粉中逸出大量的焦油和熱解煤氣，使得煤粉的孔隙密度增加，比表面積也大大增加。通過改變半焦化溫度，控制了超細(xì)煤粉中焦油和熱解煤氣的逸出量，從而有效調(diào)節(jié)煤粉吸附材料的孔容、孔隙結(jié)構(gòu)及比表面積。
[0038]半焦超細(xì)煤粉的稀土改性處理:
[0039]采用浸潰法制備稀土改性半焦煤粉體材料。配制稀土化合物溶液，稀土化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%?5%。稀土化合物中可含有鋪、鑭、釹、衫、錢兀素中的任意一種或多種。將半焦超細(xì)煤粉浸潰到稀土化合物的溶液中，在一定速度下攪拌一段時(shí)間后靜置，直到煤粉和稀土化合物溶液充分反應(yīng)完畢，達(dá)到浸潰平衡。將稀土改性后的煤粉經(jīng)過真空干燥后，再在一定溫度下進(jìn)行真空焙燒，得到稀土改性半焦煤粉體材料。經(jīng)稀土改性后的半焦超細(xì)煤粉顆粒結(jié)構(gòu)疏松，孔結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)，顆粒表面出現(xiàn)了白色斑點(diǎn)，表明稀土元素成功的負(fù)載到了煤粉表面。
[0040]以超細(xì)褐煤粉為例，原始褐煤粉、半焦褐煤粉和稀土改性半焦褐煤粉的表觀形貌分別如圖1、圖2和圖3所示。
[0041]圖4至圖6是原始褐煤粉、半焦褐煤粉和稀土改性褐煤粉對(duì)甲烷氣體的吸附量譜圖，可以看出稀土改性半焦煤粉的氣體吸附能力大大提升，吸附量顯著。這是由于稀土化合物與半焦煤粉發(fā)生了活化反應(yīng)，增大了煤粉的活性比表面積，煤粉中的活性中心數(shù)量也隨之增加，從而大大提高了稀土改性煤粉材料對(duì)甲烷氣體的吸附性能。
[0042]原始煤粉、半焦煤粉和稀土改性半焦煤粉的比表面積、平均孔徑和孔容積如表1所示
[0043]表1各煤粉的比表面積，孔容積及平均孔徑
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法，其特征在于，包括步驟: 首先，將原始煤粉進(jìn)行超細(xì)粉碎化處理，得到超細(xì)煤粉，其粒徑< 50微米； 然后，對(duì)超細(xì)煤粉進(jìn)行半焦化處理，得到半焦超細(xì)煤粉； 之后，對(duì)所述半焦超細(xì)煤粉進(jìn)行稀土改性處理，得到稀土改性半焦煤粉體材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法，其特征在于，對(duì)所述超細(xì)煤粉的半焦化處理在真空條件下進(jìn)行，溫度范圍500°C?1000°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法，其特征在于，對(duì)所述半焦超細(xì)煤粉進(jìn)行稀土改性處理包括: 首先，配制質(zhì)量濃度為0.1%?5%的稀土化合物溶液； 然后，將所述半焦超細(xì)煤粉浸潰到所述稀土化合物溶液中，攪拌一段時(shí)間后靜置，直到煤粉和稀土化合物溶液充分反應(yīng)完畢，達(dá)到浸潰平衡； 之后，將浸潰后的半焦超細(xì)煤粉經(jīng)過真空干燥后，進(jìn)行真空焙燒，得到稀土改性半焦煤粉體材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法，其特征在于，所述稀土化合物中含有鈰、鑭、釹、釤、銩元素中的任意一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法，其特征在于，所述原始煤粉選自褐煤、長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤和氣煤中的任一種或多種。
6.一種稀土改性半焦煤粉體材料，其特征在于，該材料由權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的稀土改性半焦煤粉體材料的制備方法得到。
【文檔編號(hào)】B01J20/24GK103691410SQ201410010415
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】張?jiān)鲋? 杜紅梅 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)