剪切作用對大同水煤漿表觀(guān)粘度的影響

煤炭加工與綜合利用No.2,2013COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION切作用對大同水爆漿表觀(guān)詁度的影響李敏(天地科技股份有限公司,北京100013)摘要:試驗研究了大同水煤漿表觀(guān)粘度在不同剪切速率、不同剪切時(shí)間下的變化情況,結果表明,在剪切率100sˉ、剪切時(shí)間45min時(shí)表觀(guān)粘度最低,流變特性最好。關(guān)鍵詞:水煤漿;剪切率;剪切時(shí)間;表觀(guān)粘度中圖分類(lèi)號:TQ536文獻標識碼:A文章編號:10058397(2013)02005703水煤漿是一種煤水混合物,由70%左右的1試驗用煤煤、30%左右的水和1%左右的添加劑混合而成,1.1試驗用煤性質(zhì)屬于非牛頓流體,在受到剪切作用時(shí),會(huì )轉變成試驗選用大同水煤漿廠(chǎng)制漿用煤,煤樣的工賓漢流體、假塑性流體、脹塑性流體。水煤漿作業(yè)分析指標如表1所示。為一種燃料,應該具有所需要的流變特性。由于流變性影響到貯存時(shí)的穩定性、輸送時(shí)的流動(dòng)由表1可以看出,該煤樣灰分較低,硫分末超過(guò)1%,揮發(fā)分在30%以上,發(fā)熱量大于28性、霧化燃燒過(guò)程的可霧化性和可燃性等,因此MJ/kg,可磨性指數中等,說(shuō)明大同煤是良好的在制漿工程中應盡量避免出現不需要的流型,例制漿用煤,符合制備高濃度水煤漿的要求。如脹塑性流體。筆者試驗研究了大同水煤漿在不1.2煤樣制備同剪切率、不同剪切時(shí)間下的流變特性,總結出本試驗要求煤樣中小于0.074mm粒級占80%最合適的剪切率和剪切時(shí)間,用于指導生產(chǎn)。以上。將大同選煤廠(chǎng)精煤破碎到小于13mm后,每次取1kg煤樣用小球磨機分別磨2h和19min,得收稿日期:20130228作者簡(jiǎn)介:李敔(1977-),女,江蘇徐州人,2005年畢到細粒級和粗粒級產(chǎn)品,然后將兩種煤樣混合,并業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)(北京)礦物加工工程專(zhuān)業(yè),工學(xué)碩士,天地通過(guò)計算機擬合得出在粗粒和細粒各占50%時(shí),堆科技殷份有限公司工程師。積效率最高,煤樣的成漿效果最好。參考文獻烯和丙烯可行性分析[J].工業(yè)催化,2008,16(8):[1 Kimberly Russell. 2004 World Light Olefins Analysis8]劉中民,齊越.甲醇制取低碳烯烴(DMTO)技術(shù)的研TX: Chemical Market Associates. Inc究開(kāi)發(fā)及工業(yè)性試驗[J].成果與項目,2006,21(5)(CMAI),2003[2]齊國禎,謝在庫,等.煤或天然氣經(jīng)甲醇制低碳烯烴工9]邢淑建,于海斌.甲醇制烯烴工藝及催化劑的研究藝研究新進(jìn)展[J}.現代化工,2005,25(2):9-13[門(mén)].工業(yè)催化,2010(18):53-57[3]陳臘山.MTO/MTP技術(shù)的研發(fā)現狀及應用前景[J[101白爾錚.甲醇制烯烴用SAPO-34催化劑新進(jìn)展[J]化肥設計,2008,46(1):3-6工業(yè)催化,2001,9(4):3-8[4」任光.煤制甲醇過(guò)程中煤氣化技術(shù)的選取[J.同煤[1]朱偉平,薛云鵬,李藝,等,甲醇制烯烴研究進(jìn)展科技,2010(2):39-40.J].神華科技,200,7(3):72-76[5]郭照明.液相甲醇合成工藝技術(shù)簡(jiǎn)介[J].油氣田地面[12]王茜,李增喜,王蕾,等.甲醇制低碳烯烴技術(shù)研工程,2009,28(6):81究進(jìn)展[冂].工程研究——跨學(xué)科視野中的工程[6]白爾錚,金國林.甲醇制烯烴(MTO)和MTP工藝[J2010,2(3):191-199化學(xué)世界,2003(12):674-676[13]柯麗,馮靜,張明森。甲醇轉化制烯烴技術(shù)的新進(jìn)[7]張飛,張明森,柯麗.甲醇與C4烯烴偶合制取乙展[門(mén)].石油化工,2006,35(3):205-211煤炭加工與綜合利用2013年第2期表1大同水煤漿廠(chǎng)制漿煤樣的工業(yè)分析分析擋標水分灰分/%揮發(fā)分/%固定碳/%全硫/%高位發(fā)熱量/MJ·k哈氏可AQ磨指數分析值4.504.6630.8933.5361.2566.470.70200.726428.958.741.3試驗步驟30min、45min、60min、90min、120min。(1)稱(chēng)取粗粒煤樣和細粒煤樣各58.47g,加(3)用NXS-11型旋轉粘度計迅速測得水煤漿入水和0.6%(占干煤量)的萘磺酸鹽添加劑,在的表觀(guān)粘度,記錄有關(guān)數據,并繪制流變曲線(xiàn)。攪拌器中攪拌10min,使之均勻成漿。制成后水2結果與討論煤漿重量為180g,濃度為63%~65%,表觀(guān)粘度為1000mPa·s左右。不同剪切率條件下,表觀(guān)粘度隨剪切時(shí)間的(2)迅速用變頻攪拌器分別在剪切率為變化情況如表2~7所示,表觀(guān)粘度的變化趨勢35.31s-1、61.49s-1、79.2s-1、104.72s見(jiàn)圖1。由表可以看出132.55s-、151.691的條件下,剪切15min、表2剪切率S=3531s時(shí)表觀(guān)粘度隨剪切時(shí)間的變化剪切時(shí)間/ruin180300表觀(guān)粘度/mPa·s1055.581042.391130.53111l5974.501145.421215.031364.621505.28溫度/℃濃度/%62.7662.763.0563.l63.25注:流型均為屈服脹塑性表3剪切率SM=6149s時(shí)表觀(guān)粘度隨剪切時(shí)間的變化剪切時(shí)間/mn120表觀(guān)粘度/mPa·s1058.961004.231141.621162.841285.97溫度℃濃度/%63.875164.51注:流型均為屈服脹塑性表4剪切率S=792s時(shí)表觀(guān)粘度隨剪切時(shí)間的變化剪切時(shí)間/mn表觀(guān)粘度/mPa1003.731005.43951.971037.89112921l169.77溫度℃濃度/%64.3564.70注:流型均為屈服脹塑性表5剪切率S=10472s時(shí)表觀(guān)粘度隨剪切時(shí)間的變化剪切時(shí)間/min表觀(guān)粘度/mPa·s993.61l123.28839.88940.011470.321766.87溫度/℃F63.8764.3064.23645164.6565注:流型均為屈服脹塑性表6剪切率S,=132.55s-時(shí)表觀(guān)粘度隨剪切時(shí)間的變化30表觀(guān)粘度/mPa·s1067.56886.69862.27924.4949.921487.97屈服脹塑性溫度/℃2163.8763.964.1964.665.302013年第2期敏:剪切作用對大同水煤漿表觀(guān)粘度的影響59表7剪切率SM=151.69s時(shí)表觀(guān)粘度隨剪切時(shí)間的變化剪切時(shí)間/mn0153045609010表觀(guān)粘度/mPa·s1070.73940.23928.583150.86測不出流型屈服脹塑性賓漢流體溫度/℃濃度/%64.0864.4165.1365.71(1)大同水煤漿剪切后的流型為屈服脹塑性,同,添加劑不同,得到的流變曲線(xiàn)也不同,大同這種流型在水煤漿生產(chǎn)應用中是應該避免的流水煤漿之所以出現兩次表觀(guān)粘度下降的情況,可型,說(shuō)明此水煤漿在高剪切率下或者長(cháng)時(shí)間攪拌能與大同的煤質(zhì)有關(guān),也可能與現場(chǎng)所用添加劑下極易出現老化現象,所以現場(chǎng)應避免在高剪切有關(guān)。從上述各流變曲線(xiàn)可以看出,大同水煤漿率下長(cháng)時(shí)間攪拌。與添加劑作用的時(shí)間較慢,在低剪切率或短時(shí)間(2)在剪切率為10472s1、剪切時(shí)間45~內,剪切作用使添加劑與煤粒充分接觸。加強藥60min時(shí),水煤漿達到了均質(zhì)、熟化階段,表觀(guān)劑與煤粒表面間的作用,加強水煤漿的熟化,改粘度達到了熟化后的最低值變漿體流動(dòng)性能,可使煤漿表觀(guān)粘度下降。隨著(zhù)(3)大同水煤漿流變性總體變化規律與其他剪切時(shí)間的延長(cháng),煤漿的流動(dòng)性會(huì )被顯著(zhù)破壞甚水煤漿的粘度變化一致,即在剛開(kāi)始時(shí)略有下至完全不能流動(dòng)。這是因為剪切作用使煤漿中的降,隨著(zhù)剪切強度的增大,超過(guò)臨界剪切時(shí)間后顆粒碰撞幾率及碰撞強度大大增強。由DLVO理表觀(guān)粘度呈現增高的趨勢,直至失去流動(dòng)性,粘論可知,當顆粒在外力作用下相互靠攏并獲得較度計無(wú)法測量其表觀(guān)粘度為止。高的動(dòng)能時(shí),它可以克服阻礙顆粒接近的能峰而(4)大同水煤漿與其他水煤漿的不同之處在進(jìn)入吸引區,在吸引力的作用下,顆粒之間緊密于,表觀(guān)粘度在經(jīng)過(guò)略微下降再升高后,并未像相連構成空間結構物,這種作用形成的空間結構其他的水煤漿一樣隨著(zhù)剪切時(shí)間的延長(cháng)和剪切強物強度比由穩定劑形成的結構物要牢固得多,因度的加大繼續增高,而是有所降低后,再大幅度而具有很強大的屈服應力,使煤漿的流動(dòng)性破壞增加。直至不能流動(dòng)。而大同水煤漿在出現這種現象之(5)剪切強度不同,表觀(guān)粘度出現最大值和前有表觀(guān)粘度下降的過(guò)程,即出現兩次表觀(guān)粘度最小值的時(shí)間不同。下降的現象,這與常規水煤漿的變化規律有所2000不同。3結論1600一S=132.55s11)大同水煤漿是屈服脹塑性流體,所以生產(chǎn)現場(chǎng)要避免高剪切率下長(cháng)時(shí)間攪拌。(2)受到剪切作用后,在漿體出現老化現象之前,水煤漿表觀(guān)粘度有兩次下降的情況,而且第二次下降后的粘度值比第一次粘度值更低,所0306090120150180210240剪切時(shí)間/min以生產(chǎn)現場(chǎng)要充分考慮這一點(diǎn),選取合適的攪拌圖1不同剪切率條件下表觀(guān)粘度流變曲線(xiàn)時(shí)間。(3)試驗得出此水煤漿最合適的攪拌條件為水煤漿的流變性受多種因素的影響,煤質(zhì)不剪切率100s1、剪切時(shí)間45min