張繼龍(左)和他的隊員正在進(jìn)行實驗。張毅攝
地溝油和浮選劑,看似毫無關(guān)聯(lián)的兩個東西,在太原理工大學(xué)張繼龍博士團隊的努力下,讓二者產(chǎn)生了“化學(xué)反應(yīng)”。
張繼龍和他的團隊從2009年開始進(jìn)行“地溝油一步法連續(xù)生產(chǎn)煤浮選藥劑”研究,他們以地溝油為原料進(jìn)行有效化利用,開發(fā)研制出餐廚垃圾-地溝油制備礦用(煤、磷礦、稀土礦等)浮選劑新材料技術(shù)。
該浮選劑具有調(diào)節(jié)入選礦物和礦漿的表面物理化學(xué)性質(zhì)的功效,可以擴大精礦與脈石間親疏水性的差異,使之更好地分選,達(dá)到提高精礦回收率的目的。目前,該項目已經(jīng)進(jìn)入試生產(chǎn)階段,產(chǎn)品在實際應(yīng)用當(dāng)中得到了驗證,取得了良好效果,解決了我省選煤廠煤泥高效分選中節(jié)能工藝與環(huán)保藥劑的關(guān)鍵問題,使藥劑無毒無害、綠色環(huán)保,使設(shè)備節(jié)能提效、增加收益。
山西之重,在于能源。當(dāng)前,我省正加快推進(jìn)能源革命,打造全國能源革命排頭兵。積極引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù),推進(jìn)煤炭洗選和提質(zhì)加工,著力構(gòu)建能源多元供給體系,對于推進(jìn)煤炭清潔高效利用意義重大。
煤炭洗選——發(fā)揮源頭凈化作用提高綜合利用效率
眾所周知,我國能源的基本特點是富煤、貧油、少氣。煤炭作為我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性能源,在能源消費結(jié)構(gòu)中長期占主導(dǎo)地位??梢灶A(yù)見,在今后較長一段時期內(nèi),煤炭仍然是我國的主導(dǎo)能源。
當(dāng)前,我國面臨著以高碳能源為主的能源結(jié)構(gòu)與發(fā)展綠色、低碳經(jīng)濟的迫切需求之間的矛盾,生態(tài)、安全和溫室氣體排放等一系列嚴(yán)峻問題日益凸顯,迫切需要開辟出一條清潔、高效、可持續(xù)開發(fā)利用煤炭的新道路。
煤炭清潔高效利用需要技術(shù)支撐,需要以煤炭洗選為源頭、以煤炭高效潔凈燃燒為先導(dǎo)、以煤炭氣化為核心、以煤炭轉(zhuǎn)化和污染控制為重要內(nèi)容的技術(shù)體系。
煤炭經(jīng)洗選后,可充分發(fā)揮源頭凈化作用,實現(xiàn)潔凈利用,減少環(huán)境污染,提高綜合利用效率。
煤炭洗選是利用煤和雜質(zhì)(矸石)的物理、化學(xué)性質(zhì)的差異,通過物理、化學(xué)或微生物分選的方法使煤和雜質(zhì)有效分離,并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的煤炭產(chǎn)品的一種加工技術(shù)。按選煤方法的不同,可分為物理選煤、物理化學(xué)選煤、化學(xué)選煤及微生物選煤等。
根據(jù)中國煤炭加工利用協(xié)會的有關(guān)數(shù)據(jù),每洗選1億噸原煤,可排除灰分約1300萬噸、硫分近35萬噸,減少二氧化硫排放達(dá)49萬噸,排除1800多萬噸煤矸石。
同時,利用洗選煤為燃料,可提高燃煤效率10%—15%,每洗選1億噸原煤,可節(jié)約1000萬噸—1500萬噸煤炭。若我國煤炭全部洗選使用,每年則可節(jié)約3億多噸煤。
我省最新發(fā)布的“十三五”綜合能源發(fā)展規(guī)劃(修編版)提出,到2020年原煤入洗率目標(biāo)達(dá)到80%。
生物浮選劑——環(huán)保安全可降解提高質(zhì)量和效率
世界范圍內(nèi),大直徑重介質(zhì)旋流器分選設(shè)備及工藝成功開發(fā)和普及,逐漸取代了傳統(tǒng)的跳汰分選技術(shù),基本解決了選煤廠粗顆粒煤炭高精度分選問題。
然而細(xì)粒和超細(xì)粒粉煤(具體指粒度小于0.5mm的煤粉)尚存在分選精度不高的問題,也是當(dāng)前各國選煤生產(chǎn)工藝中薄弱和挖掘潛力最大的環(huán)節(jié)。入浮煤泥中高灰高含量難選細(xì)粒煤泥比例增大,分選難度加大,浮選精煤灰分普遍超標(biāo),是當(dāng)前各國選煤廠存在的共性技術(shù)難題,并已成為制約企業(yè)精煤質(zhì)量改善和經(jīng)濟效益提高的瓶頸。
我省隨著采煤機械化程度的提高,細(xì)粒和超細(xì)粒粉煤在原煤中所占的比例逐年增加,達(dá)到20%-30%。市場要求精煤灰分愈來愈低,對精煤的質(zhì)量要求越來越苛刻,導(dǎo)致難選和極難選煤的比例增大,分選越來越困難。
張繼龍認(rèn)為,就目前國內(nèi)外選煤技術(shù)發(fā)展水平而言,浮選是分選細(xì)粒和超細(xì)粒粉煤最成熟、有效的方法,并已實現(xiàn)了工業(yè)化。傳統(tǒng)的浮選劑主要選用煤油、柴油、化工廠廢產(chǎn)物等,多數(shù)易燃易爆和有毒有害。由于選煤廠技術(shù)重心在設(shè)備的更新維護上,忽略了浮選劑的安全性和環(huán)保性,浮選劑的研究與應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于社會發(fā)展的需求,環(huán)保、安全、可降解的浮選劑的研發(fā)越來越迫切。
11月28日,太原理工大學(xué)地學(xué)樓內(nèi),張繼龍正與他的團隊進(jìn)行實驗,粉煤潤濕、加入浮選劑、刮泡、抽濾、干燥……針對不同的煤種,這樣的實驗每天要進(jìn)行10多次。10年來,近3萬次的實驗,讓張繼龍在成功的道路上越走越遠(yuǎn)。目前,他研發(fā)出的生物浮選劑技術(shù)已在山西恒通機械設(shè)備有限公司、山西凱祥洗煤有限公司進(jìn)行初期的合作,實現(xiàn)生產(chǎn)、試用,解決了難選高灰細(xì)粒粉煤浮選效率低、精煤灰分高、重選背灰的突出問題,進(jìn)一步提高洗煤產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。
加快推進(jìn)——政策保障機制加強科研投入力度加大
眼前的浮選劑清亮透明,無毒無害無腐蝕,可自然降解。
讓記者大吃一驚,這種生物浮選劑的原料居然是地溝油。更為贊嘆的是,地溝油轉(zhuǎn)化浮選劑是太原理工大學(xué)獨有的技術(shù),在全國是唯一的。
地溝油一般包括潲水油、煎炸廢油、食品及相關(guān)企業(yè)產(chǎn)生的廢棄油脂等,不法分子將其過濾分離,脫色后變?yōu)榍辶恋摹笆秤糜汀?,并通過低價銷售謀取暴利,重返餐桌,帶來的危害巨大。如何將地溝油“變廢為寶”?太原理工大學(xué)的地溝油轉(zhuǎn)化生物浮選劑,為地溝油回收利用提供了一條新途徑。這種浮選劑不僅可以使精礦產(chǎn)率提高,最高可達(dá)到94%的產(chǎn)率,而且更加綠色環(huán)保。用量比傳統(tǒng)的煤油 起泡劑用量降低30%—50%,矸石(灰分)與煤分離顯著,成本比傳統(tǒng)材料降低50%左右。
張繼龍介紹,他們利用“地溝油”制作礦用浮選劑的全過程無三廢產(chǎn)生,而且催化劑可重復(fù)利用,真正實現(xiàn)了有害的餐廚垃圾地溝油綠色無害轉(zhuǎn)化。
10年來,項目負(fù)責(zé)人張繼龍帶領(lǐng)的研究團隊自主攻克了鋯硅分子篩催化劑制備的關(guān)鍵技術(shù)以及一步連續(xù)反應(yīng)的催化工藝,并且成功攻克生物浮選劑在煤泥浮選中浮選機理的關(guān)鍵理論,在全國達(dá)到領(lǐng)先水平,圍繞該技術(shù)已經(jīng)申請相關(guān)發(fā)明專利8項,并全部授權(quán)。
在太原理工大學(xué)張繼龍的實驗室內(nèi),山西省地溝油產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院(培育)的大型展板格外醒目。張繼龍?zhí)寡?,煤炭洗選加工提質(zhì)和潔凈化,對我國節(jié)能減排具有重要的影響,轉(zhuǎn)變煤矸石、洗矸、煤泥等低熱值固體廢棄物綜合利用現(xiàn)狀,還需政策保障機制的加強,優(yōu)惠扶持政策的落實,環(huán)保和食藥監(jiān)等部門的推動,科研投入力度的加大,充分調(diào)動企業(yè)的積極性,建立和完善以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的科技創(chuàng)新體系,推進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研、用聯(lián)合攻關(guān)。
“相信經(jīng)過上下的共同努力,煤炭清潔高效利用和低碳發(fā)展定能加快推進(jìn)?!睆埨^龍說。
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