[发明专利]一种煤颗粒表面处理的紫外光照反应实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤颗粒表面紫外光照反应装置，尤其是一种包括反应釜、冷却水循环系统、真空系统以及供氧系统的煤颗粒表面处理的紫外光照反应实验装置。

背景技术

我国低阶煤和氧化煤资源储存丰富，低阶煤和氧化煤的合理高效利用对于缓解我国日益紧张的能源压力、降低能耗、保护环境具有重要意义。目前低阶煤和氧化煤分选大多采用粗粒重选-煤泥直接做电煤出售或废弃处理，与常规烟煤、无烟煤相比，低阶煤和氧化煤因其大的孔隙度和高的表面含氧官能团，浮选分离时药剂消耗大、效率低，开辟低成本低阶煤和氧化煤浮选技术迫在眉睫，由于煤是天然可浮性较好的物质，所以在浮选工艺中，调节煤表面性质，改变其亲疏水性，是提高其浮选效率的有效途径。

国内外大多采用浮选前进行矿浆预处理的方法来提高浮选效率，矿浆预处理手段包括物理调节法和化学调节法等，这些辅助手段可以作用于煤粒，加大矿物颗粒表面的性质差异，从而提高浮选效率。其中以化学调节法居多，化学调节法所加的药剂是首先进入矿浆中，间接与矿物作用，药剂量过大时，会恶化浮选效果，而且总有一部分药剂停留在矿浆中，不仅不起作用造成浪费，也可能对煤的质量造成影响；物理调节法不会在矿浆中造成药物存留，它直接作用于矿物表面，改善整个矿粒体系的性质，相对化学调节法来说，安全环保，可以避免浪费。常见的物理改善方法如下：

利用脱水法对低阶煤进行提质，在脱水过程中，脱水的物理作用使得低阶煤的凝胶结构和孔隙系统产生不可逆的破坏作用，从本质上改变煤样的煤质，从而提高煤样的煤化程度，改善浮选效率；利用超声波技术改变煤与水相面的角度，从而改变煤表面的接触角大小来改变煤在水中的表征；利用人为操作增大矿物颗粒尺寸来增加煤与水的接触面积，从而增加煤表面的润湿性也是常见方法，其中较为常见的方法就是载体浮选，而这些方法大多需要特殊的仪器，增加浮选的成本。因此，需求一种简单、干净、方便的煤炭预处理方法就成为了一种迫切需要的研究。

相关研究发现紫外线对于碳氢大分子有着极强的破坏力，利用紫外线来破坏煤表面的大分子，诱使煤中的自由基反应结合成新的多环芳香烃从而改变煤的表面性质，从而可以对高氧化程度煤样实施反浮选，这样既节省药剂消耗同时也增加生产效率；且紫外光催化氧化技术具有选择性好、操作条件温和、无毒、高效等优点，因此各种紫外光催化氧化反应装置已被应用到实验室。

然而，在使用紫外光催化氧化反应装置的过程中，发现现有的紫外光催化氧化反应装置存在一些问题，杨志远等人神府煤光催化氧化降解过程的FTIR研究过程中采用的是自制的光化学反应试验装置；郭浩等人超声波紫外线一体化推流式反应器中试装置用于污水消毒；陈平等人在光催化技术降解室内甲醛的研究以及谢菡关于紫外线灯相关专利简介一文中都表明现阶段大部分的紫外灯装置都是集中在水处理、空气净化、消毒等方面，而煤炭催化的研究都是自制的紫外灯装置，没有统一的标准和参数，给后续的研究带来一定的障碍。目前尚无一种用于催化反应的紫外灯装置，这给实验带来一定的局限性，从反应器、光照强度等方面存在不足，制约了煤炭光催化领域的发展。

目前装置存在不足：一是设备体积较大，所占实验室空间大，实验用料较多，在光催化技术还没有大规模现场应用的情况下，实验室应以机理探索为主，故用料过多对后续测试并无益处，且给样品制备、前期改性带来大量的工作，浪费原料和科研人员时间；二是装置均是其他领域的衍生装置，没有针对煤催化反应的特定装置，且操作繁琐，价格昂贵；同时对于实验过程中煤催化反应所需要的光照强度、时间、温度、压力、空气流量等相关变量没有适宜的量程区间，对于煤催化过程中微量调节不易操作，对机理研究会产生阻碍。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供功能多样、实验环境可调、占用空间小、经济实用的一种煤颗粒表面处理的紫外光照反应实验装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种煤颗粒表面处理的紫外光照反应实验装置，包括反应釜、冷却水循环系统、真空系统以及供氧系统，其特征在于：

所述反应釜是由上釜体与下釜体构成，所述上釜体是由反应本体及其夹套层构成，所述反应本体的下端设置有砂芯板、顶端设置有两个紫外灯，在上釜体的正侧面设置有门板及其观察窗；所述下釜体的上端设置有多孔板；

所述冷却水循环系统是由进水管、盘管以及出水管构成，其中：进水管上安装有入口节流阀设置于反应釜上部；出水管设置在反应釜的下部；盘管呈蛇形设置于夹套层内与进水管和出水管相连通；