異煤種的精細水煤漿制備及其成漿性研究

異煤種的精細水煤漿制備及其成漿性研究任蘭柱2,崔鳳祿3,王毅1,孫遠敬2,張強2,王祖納1(1中國礦業(yè)大學(xué),北京100083;2.遼寧工程技術(shù)大學(xué),遼寧阜新123000;3開(kāi)灤錢(qián)加營(yíng)礦業(yè)分公司,河北唐山063018)摘要:在對不同煤種進(jìn)行工業(yè)分析和元素分析基礎上,針對不同煤種特點(diǎn)找岀制漿規律,通過(guò)分析水煤漿的性能,發(fā)現影響各煤種制漿的關(guān)鍵因素是煤質(zhì)、添加劑、煤粉粒度。發(fā)展以煤代油技術(shù)為應對石油資源危機,緩解石油進(jìn)口壓力具有重大意義關(guān)鍵詞:精細水煤漿;成漿性;添加劑;粒度中圖法分類(lèi)號:TQ536文獻標識碼:A文章編號:1006-6772(200)01-0049-04中國是一個(gè)煤炭資源豐富而石油資源相對精細煤漿是在普通水煤漿的基礎上發(fā)展起來(lái)短缺的國家,在中國全部能源的總消耗中,煤炭的,它是一種超細和超低灰煤漿,由精細煤粉、水占75%以上,石油占17%左右。多年來(lái)石油產(chǎn)量和一定量的添加劑組成。一般精細水煤漿灰分為直保持在約1.6億t的水平,每年大約進(jìn)囗石1%~2%,濃度為50%~55%,粘度小于0.3Pa·s,粒油1億t。目前國際油價(jià)依然在高位徘徊,中國石度小于10μm,可作為內燃機、燃氣透平燃料油進(jìn)囗壓力逐年增大。同時(shí)中國煤炭的加工利用水平和國外相比有很大差距,幾乎80%的煤炭未2精細水煤漿的制備與燃燒技術(shù)經(jīng)洗選用于直接燃燒。大氣中飄塵SO2、NOx、CO2中國研制水煤漿始于1982年,由國家科委等污染物的80%以上來(lái)自煤炭的燃燒,80%的燃攻關(guān)局組織進(jìn)行,1983年1月國家科委將“水煤燒設備是低效率的。因此,煤炭在能源結構中的漿制備和燃燒技術(shù)”正式列為國家“六五”攻關(guān)項基礎地位在短期內不會(huì )改變,為應對石油資源危目,其制備技術(shù)的開(kāi)發(fā)由中國礦業(yè)大學(xué)北京研究機和提高石油戰略安全,發(fā)展以煤代油技術(shù),以生部承擔,為此,學(xué)校專(zhuān)門(mén)成立了水煤漿制備與減少對石油的依賴(lài)具有現實(shí)意義。燃燒實(shí)驗室。通過(guò)幾十年的技術(shù)攻關(guān),開(kāi)發(fā)和掌握了一系列的水煤漿制備與燃燒技術(shù),主要包1水煤漿簡(jiǎn)介括水煤漿(CWM是近年來(lái)興起的以煤代油為目(1)制漿用煤的選擇與煤炭成漿性的判別標的新型燃料。它是把煤加工研磨成微細煤粉般要求制漿用煤的揮發(fā)分大于28%,對于大多按煤質(zhì)量分數約70%、水質(zhì)量分數約30%的比數采用固態(tài)排渣的爐子,要求煤炭的灰熔點(diǎn)(T2)例和適量的化學(xué)添加劑配制而成的煤水混合物。高于1250℃。煤種和煤質(zhì)是影響水煤漿性質(zhì)的主由于它既能保持煤的物理化學(xué)性能,又能像石油要因素。其主要衡量參數有:含硫量、灰分、揮發(fā)一樣具有良好的流動(dòng)性和穩定性;既可泵送、霧分、熱值、水分、固定炭FC與揮發(fā)分之比、燃燒指化,又易儲存和運輸;屬低污染、燃燒效率高的潔標、穩定燃燒溫度、變形溫度、流動(dòng)溫度、SiO2、Na凈燃料,有著(zhù)代油、節能、環(huán)保和綜合利用等多種等。煤炭的成漿性與煤炭的物理化學(xué)性質(zhì)有著(zhù)效益,因此水煤漿(CWM)成為煤炭加工利用方面密切的關(guān)系。的一項重要技術(shù)。(2)“級配”技術(shù):制備高濃度的水煤漿時(shí),不收稿日期:2005-12-06中國煤化工基金項目:國家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng )新項目“煤基柴油代用燃料的制備與燃用”;中國CNMHG重點(diǎn)項目作者簡(jiǎn)介:任蘭柱(1966-),男,黑龍江齊齊哈爾人,副教授,目前中國礦業(yè)大學(xué)在讀.c事水煤漿燃燒與環(huán)保機械研究異煤種的精細水煤漿制備及其成漿性研究?jì)H需要把煤炭磨至一定的細度,更重要的是它同,所適宜的表面活性劑及加入量不同。但對大的粒度分布情況,應能使大小顆?；ハ喑涮?以多數煤來(lái)說(shuō),通常以陰離子型表面活性劑效果減少顆粒間的空隙;空隙率越小,顆粒的堆積率較好,特別是磺酸鹽及木質(zhì)素磺酸鹽性能優(yōu)良,越高,用少量的水就能使漿體流動(dòng);使顆粒堆積這是由于絕大多數煤粒表面呈現正電性的緣率高的技術(shù)稱(chēng)“級配”。煤粉旳堆積效率直接影故。為了改善煤的成漿性,提高煤漿的質(zhì)量分數響懸浮體系的流體力學(xué)特征,在粒度分布中雙使煤漿既具有良好的流動(dòng)性,又具有良好的穩定模粒度(2個(gè)粒級分布)是提高煤漿濃度的有效性除添加劑的應用是在成漿工藝中最重要的措方法施之外,采用配煤成漿、壓力處理和熱力處理(3)磨礦技術(shù):是指通過(guò)磨機使其產(chǎn)品既能等達到一定的細度,又有較高的堆積效率的磨礦技術(shù)。中國礦業(yè)大學(xué)研究了磨介運動(dòng)規律、曆介對3精細水煤漿的制備及其成漿性分析不同粒級煤的破碎作用及磨礦過(guò)程中粒度減少中國礦業(yè)大學(xué)世界合作實(shí)驗室經(jīng)過(guò)多年堅過(guò)程的連鎖變化規律持不懈的研究,已有大量的自主知識產(chǎn)權和技(4)化學(xué)添加劑技術(shù):添加劑是保證水煤漿術(shù)裝備,精細水煤漿的制備與燃燒已通過(guò)小試具有良好液態(tài)性能比不可少的成分,性能優(yōu)良和中試。本文利用實(shí)驗室的技術(shù)和設備對6種的添加劑對高濃度煤漿制備有著(zhù)重要作用,它不同的煤種(各有代表性)進(jìn)行制漿實(shí)驗,6種不改善了煤粒表面親水性,增大煤水表面動(dòng)電位,同的煤種分別為HB(瘦煤)、LL(焦煤)、DT(不使煤易于分散,形成均勻穩定的低粘度煤漿,以粘煤)、ST(石臺煤)、SM(神木煤晉城煤)。利用輸送與應用,其中最重要的是分散劑。添加制漿時(shí)對各種煤樣的工業(yè)分析和元素分析劑還包括有穩定和助燃等功能的劑性型,主要見(jiàn)表1和表2。是不同性能的單一或復合表面活性劑。煤質(zhì)不通過(guò)實(shí)驗探索不同煤種的磨礦時(shí)間與磨礦表1實(shí)驗煤工業(yè)分析煤種14.1216.1010.3210.3574450.42760.43893.3031451.10231.10183480550.16191111.3110.4519.720.66470.6表2實(shí)驗煤元素分析煤種NO80.24.5613.053.961.504.13JC73.1793.130.9712420粒度的關(guān)系,按照不同煤種符合制漿粒度要求的度要求的煤樣。在優(yōu)化不同煤種的制漿工藝的條磨礦時(shí)間制備樣品。將制漿所用的煤樣先破碎到件下制備水煤漿,并對樣品質(zhì)量、成分、結構和粒0.419lmm以下,然后用于磨礦的入料,采用不銹度特性進(jìn)行分析。各種制漿用煤粒度分析是采用鋼滾筒球蘑機進(jìn)行破碎,毎個(gè)煤樣都通過(guò)磨礦實(shí)英國MalⅤ中國煤化工r激光粒度分驗得到粒度與時(shí)間的變化曲線(xiàn),然后再根據制漿析儀來(lái)進(jìn)aYHCNMHG析見(jiàn)表3。用煤的粒度要求,控制磨礦時(shí)間得到符合制漿?！稘崈裘杭夹g(shù)》2006年第12卷第1期表3各種實(shí)驗煤的粒度分析3000)D14.3D3.21濃度66.08%240018.936.54063922.7413.227.3637.25758菜120050.1924.5910.52.545.78將以上各制漿煤樣分別加入一定量的水,再剪切率/s1加入一定比例的添加劑,攪拌數分鐘后既制得水圖2LL浮選精煤所制得水煤漿的粘度煤漿,制漿完畢后用旋轉粘度計測其流體粘度。用D'、LL、HB3種煤樣進(jìn)行添加劑和灰分實(shí)驗濃度61.95%制漿用煤樣的產(chǎn)率及其灰分見(jiàn)表4。1600表4制漿用煤樣的產(chǎn)率及其灰分1200也煤樣名稱(chēng)y/%14.59379460120150剪切率/s1由表4可以看出只有D煤樣的浮選精煤灰圖3HB浮選精煤所制得水煤漿的粘度分是小于2%,而且產(chǎn)率也較高,LL煤樣在產(chǎn)率很低的情況下也可以制得超低灰精煤,但是在保的芳香核結構中所含的羥基、羧基官能團具有強證一定意義的產(chǎn)率前提下,灰分有所升高,達到親水性。對含氧量較小的煤種來(lái)說(shuō),添加劑作用了3.17%,HB煤樣的產(chǎn)率最高,灰分也最高,3個(gè)明顯;而對含氧量較多的煤種,添加劑作用不明煤樣的浮選尾煤可以制成中煤水煤漿。對上述3顯;對含氧量4%以上的各煤種加入添加劑后雖種煤樣用旋轉粘度計測試岀的數據輸入計算機有一定的增濃作用,但使煤漿疏松結構破壞,產(chǎn)擬合得到的曲線(xiàn)可知在剪切速率由低至高時(shí)的生硬沉淀。因此,要使這些煤能制得合格的煤漿流體類(lèi)型,在剪切速率為100s-時(shí)的表觀(guān)粘度圖必須加入分散劑的同時(shí)再增添穩定劑,以保持煤為圖1至圖3所示。漿疏松、穩定的結構3000(2)灰分對穩定性的影響:灰分較高(在11%~濃度56.51%20%)的煤種本身煤漿結構疏松、穩定,加入添加2400劑都對原煤漿結構影響較小;而灰分較低灰分(在自184%~7%)的煤種,加入添加劑后不能保持原煤漿結構性能,產(chǎn)生了硬沉淀,必須加入穩定劑以改變煤漿結構性能。因此,選擇灰分適中的煤種制漿有利于保持煤漿結構性能,不產(chǎn)生硬沉淀4結論剪切率/s圖1D浮選精煤所制得水煤漿的粘度(1)灰分高的煤樣容易制得固體濃度較高的水煤漿,灰分中等的煤成漿性能較好,灰分低的根據實(shí)驗結果可以看出,影響水煤漿成漿性煤,應在加入分散劑的同時(shí)加入穩定劑,才能保的主要因素有持煤漿疏中國煤化工(1)添加劑的作用:實(shí)驗所用添加劑為磺酸CNMHG某漿的質(zhì)量分鹽分散劑,加入量分別為煤漿量的0.5%。由于煤數、流變性、穩定性及燃燒特性。如果煤粒的顆粒異煤種的精細水煤漿制備及其成漿性研究過(guò)大則雖然易成漿,但穩定性較差。如果過(guò)細,由21顧全榮,胡宏紋,王詛訥,等.金屬離子在煤界面吸附對于比表面積增大成漿性則會(huì )變差。煤成漿性的影響[J]·燃料化學(xué)學(xué)報,1995,23(4):435.(3)煤質(zhì)的好壞是制備高質(zhì)量分數水煤漿的3]孫成功,李保慶。水煤漿技術(shù)研究開(kāi)發(fā)現狀及面臨的問(wèn)題J].煤炭轉化,1995,18(3):1重要因素。原煤因產(chǎn)地不同而其成分有很大的差4]孫成功,吳家珊,李保慶,等.水煤漿應用基礎研究現狀異,如灰分、水分、硫和氮等含量以及煤粒表面的及發(fā)展趨勢[].煤炭轉化,1993,16(1)性質(zhì)對漿體的各性能都具有很大的影響。5]孫成功,謝亞雄,李保慶,等.分散劑分子結構特征對煤(4)水煤比高的漿體雖然成漿性較好,但由于流變特性的影響卩].燃料化學(xué)學(xué)報,1997,25(3)煤粉的質(zhì)量分數低而使漿體的穩定性不好,而且[6]壽崇崎.水煤漿添加劑及水煤漿穩定性研究J.日用化學(xué)作為燃料其燃燒值也會(huì )下降。工業(yè),2003,4參考文獻郭延紅煤漿燃燒技術(shù)J延安大學(xué)學(xué)報,1996,6「8]吉登高,水煤漿燃燒特性的研究中國礦業(yè)大學(xué),2005,4I]李永晰,李保慶,陳誦英,等,添加劑分子結構特性與靈9}萬(wàn)玲娟·煤的超細粉碎及超凈煤的制備D]中國礦業(yè)大武煤水煤漿漿體各性質(zhì)間匹配規律研究卩J].燃料化學(xué)學(xué),2004,5Study on the Preparation and Formed slurry Character of Ultra - CleanedCoal Water Mixture by using Different CoalsREN Lan-zhu 2, CUI Feng-Lu', WANG Yi, SUN Yuan-jing?ZHANG Oiang. WANg Zu-na(1. China University of Mining Technology. Beijing, 100083 China; 2. Liaoning Technology University. Fuxin 123000, China3. Qian ja ying mining filiale, Kairuan Group. Tangshan 063018, ChinaAbstract: The slurry preparation rule was find based on the different kind coal characters and its proximateanalysis and ultimate analysis. The result is indicated that, the main influence factors including coal qualitydditives, and fine coal size are gained through coal water mixture properties analysis. To develop the coalwater mixture as an institute has great role for use it as a substitute for oil and decreasing petroleum importKeywords: ultra -cleaned coal water mixture; formed slurry character; additives; size《中國無(wú)煙煤利用技術(shù)》書(shū)訊由永城煤電集團公司董事長(cháng)陳雪楓主編的《中國無(wú)煙煤利用技術(shù)》-書(shū),系統地介紹了中國無(wú)煙煤資源、性質(zhì)和洗選。在此基礎上又詳細地闡述了無(wú)煙煤作為氣化、間接液化、髙爐噴吹、小高爐直接煉鐵、燒結礦、制造炭電極、活性炭、濾料等多種炭素材料、型煤(焦)、甲醇、二甲醚、合成氨、電石、立窯燒水泥燒石灰、冾煉有色金屬、配煤煉焦、動(dòng)力配煤、制造超低灰燃料和年老無(wú)煙煤直接發(fā)電等多種廣泛的用途及其有關(guān)原理和工藝技術(shù)路線(xiàn)等內容。本書(shū)可供有關(guān)無(wú)煙煤的生產(chǎn)、利用、研究、設計、教學(xué)和環(huán)保等方面的廠(chǎng)礦企業(yè)、科研單位、高等院校、設計院所、管理機構的工程技術(shù)、科研、教學(xué)人員以及管理和營(yíng)銷(xiāo)人員參考使用《中國無(wú)煙煤利用技術(shù)》一書(shū),由化學(xué)工業(yè)出版社出版,全書(shū)共41萬(wàn)字,大16開(kāi),260頁(yè)。有意購買(mǎi)本書(shū)者,請與《潔凈煤技術(shù)》編輯部聯(lián)系編輯部地址:北京市和平里煤科院內《潔凈煤技術(shù)》編輯部中國煤化工電話(huà):(010)84262927傳真:(010)84262340CNMHG聯(lián)系人:武英剛電子信箱:jmjs@263《潔凈煤技術(shù)》2006年第12卷第1期