淮南煤水煤漿高濃度磨礦制漿工藝

NONFERROUS METALS ENGINEERING有個(gè)屬工程do:10.3969/iss.2095-1744201304006淮南煤水煤漿高濃度磨礦制漿工藝囟曹激方瑩李鎮南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院南京210009摘要:通過(guò)正交試驗方法研究多峰連續級配技術(shù)對淮南煤水煤漿成漿性能的影響。結果表明,較好的粒度級配可使漿體在同等濃度下獲得更佳的流動(dòng)性和穩定性。關(guān)鍵詞:水煤漿;淮南煤;統計分析;粉磨;流變性;穩定性中圖分類(lèi)號:TQ536文獻標志碼:A文章編號:2095-1744(2013)4-0031-04用來(lái)制這環(huán)保、節能并可綜合利用的液體燃料來(lái)緩解緊1實(shí)驗方法張的石油供應。水煤漿通常包含62%70%的細煤顆粒,試驗采用高濃度磨礦工藝S,流程圖如圖1所示。采29%-37%的水分以及大約1%的添加劑影響水煤漿性能用行星式球磨機,設置行星磨轉速為200r/min,以不銹鋼的因素很多,主要有煤質(zhì)、煤顆粒大小以及粒度分布、添球作為研磨介質(zhì),三種球體的尺寸分別為大球(20mm)加劑種類(lèi)和用量以及制漿方法。中球(10mm)及小球(5mm),其級配為4:24:30。采用水煤漿最重要的流動(dòng)特性是黏度制備水煤漿要盡可能濕法粉磨,依據試驗中不同的球料比及煤粉的質(zhì)量分地提高漿體濃度同時(shí)降低黏度。工業(yè)上對水煤漿黏度的期望數,往磨罐中加入準確稱(chēng)量好的水和煤。根據試驗條件值是在100r/min下 Brookfield表觀(guān)黏度低于1000mPa濕磨不同時(shí)間后對所得漿體進(jìn)行過(guò)濾除渣,去除較為明粒度分布(級配)是水煤漿制備過(guò)程中的關(guān)鍵因素。顯的大顆粒得到煤粉漿體。隨后將準確稱(chēng)量好的聚苯種優(yōu)化的粒度分布能最大限度地降低水煤漿的黏乙烯磺酸納(PSS)作為添加劑6加入到煤粉漿體中,混度,進(jìn)一步黏度降低只能通過(guò)化學(xué)添加劑來(lái)實(shí)現。一般勻攪拌15min,所得漿體即為水煤漿樣品,密封保存并認為水煤漿制備中煤顆粒的粒度上限為250μm,粒度靜置一段時(shí)間。小于74pm的顆粒含量為70%80%然而,由于沉降以及漿體在霧化和燃燒過(guò)程中對顆粒尺寸的限制,通添加劑常需要更細的煤顆粒。水煤漿的黏度和煤額粒的堆積效率關(guān)系很大,當水媒水一[球靜}這除拌混一水煤繁煤漿的粒度分布具有較高的堆積效率時(shí),將擁有更好的流動(dòng)性和更低的表觀(guān)黏度。圖1高濃度磨礦工藝流程采用正交試驗法對制漿濃度、添加劑用量、粉磨球料比以及粉磨時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化網(wǎng),在優(yōu)化工藝參數的基礎上研究三級級配對成漿性能的影響。收稿日期:2012-11-11作者簡(jiǎn)介:曹激(1987-),男,江蘇泰州人,碩士,主要從事水煤漿制備等方面的研究?！赣袀€(gè)屬工役 NONFERROUS METALS ENGINEERING采用觀(guān)察法對水煤漿樣品的穩定性進(jìn)行評估記錄密封樣品表面出現析水的天數并觀(guān)察其沉淀情況。采用旋2試驗結果與討論轉式黏度計對水煤漿樣品的黏度進(jìn)行測量,采用3號轉子(×100),測量時(shí)通過(guò)恒溫槽使溫度保持在25℃。2.1粉磨時(shí)間對煤粉粒徑及形貌的影響試驗綜合考慮水煤漿濃度、粒度及其分布以及添表2所示為煤粉顆粒粒徑、比表面積與粉磨時(shí)間的加劑用量對水煤漿流動(dòng)特性的影響,采用統計學(xué)軟件關(guān)系。由表2可以看出,隨著(zhù)粉磨時(shí)間增加到30mim,顆設計正交試驗,以研究各因素對水煤漿性能的影響。正粒粒徑的變化已不明顯,但比表面積仍有較明顯的增加。交試驗方案及結果如表1所示,其中x是水煤漿中煤從圖3所示的煤粉SEM圖可以看出,隨著(zhù)粉磨時(shí)間的增的質(zhì)量百分比,x1是添加劑含量,x和x分別代表球加煤粉顆粒表面的孔隙率不斷增加,伴隨而來(lái)的是煤粉磨時(shí)的球料比和球磨時(shí)間,Y為水煤漿的黏度,S為表內在水分的增加,煤中氧碳比增大,親水官能團增多,因層開(kāi)始出現析水的天數。而影響煤的成漿性能。表1試驗方案及結果表2煤粉顆粒粒徑、比表面積與粉磨時(shí)間的關(guān)系試驗號X1X3 X4S一球靡時(shí)mmDm比血積2一0620.002304253.575193.6772.626820.620.00480000027.22981.1273.027317.371566773.48100.620.0087513.61444.02368351241438.0184.546450.6200101070290867505097045090640.008106402209110.660.002870130120660.00430110906791306600061040170>30140660.008650140960160>300.680.00240068000410501100>300.680.006605kU x3.088 Sum701300>300.680.010830810>30604200>30706701700>300.7000067240.7000088403200>300.700.01002800>30試驗在正交試驗所得結果的基礎上考察級配對水煤漿成漿性能的影響。采用高濃度磨礦工藝,由正交試驗選定出煤粉的質(zhì)量分數、添加劑用量以及球料比,對煤濕磨15kVX3, 800不同的時(shí)間(40,25和30min)獲得不同等級粒度分布的12 20 SEI煤粉漿體,通過(guò)調節三種不同等級粒度分布的煤粉漿體(c)60 min的配比來(lái)實(shí)現級配,加入添加劑攪拌混勻后得到不同煤粉粒度級配的水煤漿樣品,并測量其流動(dòng)性和穩定性。級配流程圖如圖2所示煤、水→球磨40min添加劑媒、水球磨25m過(guò)濾除渣}攪拌混勻→水煤漿煤、水→球磨15廢棄物15kV x5,80012289E1圖2高濃度磨礦三級級配工藝流程圖3煤粉顆粒不同粉磨時(shí)間的SEM圖像工程技術(shù)2.2正交試驗分析根據回歸系數可得回歸方程(),式中:Y為水煤漿的由表1可以很明顯地看出一個(gè)規律,即當水煤漿黏度;X是水煤漿中煤的質(zhì)量百分比;X是添加劑含量;中煤的質(zhì)量分數一定時(shí),該濃度下水煤漿樣品的黏度X為球料比:X為球磨時(shí)間。值相差不大。表3列出了相同濃度水煤漿樣品黏度平Y-29150X1+12730X2+13616X+6436X-19929260均值隨濃度的變化關(guān)系,說(shuō)明樣品的黏度隨著(zhù)水煤漿濃度的提高而迅速增大。表1中5號樣品和8號樣品對回歸方程的準確性進(jìn)行驗證,設計兩組試驗,比較分別在62%和64%濃度下樣品的黏度值最大,而這兩其預測值和試驗值。由表1可以看出第1至第4組試驗個(gè)樣品的粉磨時(shí)間均為70min。另由表2可知,當粉磨中,水煤漿黏度雖然很低,但穩定性也差,表層均有大量時(shí)間達到30min后,煤粉的粒徑變化已不明顯,但比析水且沉淀較多。當黏度大于100mPas時(shí),表層的析水表面積仍不斷增大,孔隙率也不斷增加,這也說(shuō)明煤粉較少且無(wú)沉淀,而當黏度大于1000mPa"s時(shí),水煤漿的孔隙率的提高會(huì )降低煤的成漿性能,但當濃度大于穩定性很好但流動(dòng)性太差。因此在Y為100至1000的4%后,該因素對成漿性能的影響變得不明顯。另外,范圍內選取兩組來(lái)進(jìn)行驗證,其配方、預測值及試驗值見(jiàn)當粉磨30min后顆粒粒徑的D2為8.127m,說(shuō)明表6由表6可見(jiàn),試驗值與預測值較吻合,且生成的漿體對于顆粒單峰連續分布堆積的水煤漿來(lái)說(shuō),當其大部穩定性和流動(dòng)性都較好,說(shuō)明該回歸方程有一定的預測分顆粒的尺寸小于82μm時(shí),其粒度的分布對其成漿能力性能影響不大。由此可見(jiàn),水煤漿濃度對其成漿性能的影響最大,而添加劑用量、粒度單峰連續分布狀況等因表6回歸方程結果驗證素對成漿性能影響不大試驗號工藝參數黏度/mPas9d后漿體狀態(tài)X4計算值試驗值表3同濃度水煤漿樣品黏度平均值10.6460.008640142180少量析水,無(wú)沉淀與煤漿濃度的關(guān)系20668008640718820無(wú)析水,無(wú)沉淀煤的質(zhì)量百分數%62646687023高濃度磨礦的三級粒度配比平均黏度/mPas1032221427782740將濕磨中粉磨時(shí)間為40,25和15min所得的煤粉采用SPSS軟件對試驗數據進(jìn)行分析供聞。表4為各漿體按一定比例混合,保持煤粉的質(zhì)量分數為68%變量間的相關(guān)分析系數表,濃度與黏度的相關(guān)系數為球料比為6:1添加劑用量為08%,對不同配比的水煤074,對應的P值為000,小于01,具有顯著(zhù)的統計學(xué)菜的成漿性能進(jìn)行測試,結果如表7所示意義。因為相關(guān)系數為正數因此認為濃度與黏度具有顯著(zhù)的正相關(guān)性,即濃度越高,黏度也越高。添加劑含量、球表7三級級配試驗及結果料比、粉磨時(shí)間與黏度的相關(guān)系數對應的P值均大于25min):w(15min)黏度加Pas析水天數005,不具有統計學(xué)意義,因此認為添加劑含量、球料比5:4:1粉磨時(shí)間與黏度相關(guān)性較小。對試驗數據進(jìn)行回歸分析5:3:25:2:315結果如表5所示。5:1:43:1520>15表4變量間的相關(guān)分析6:2:2550>156:1:3>15變量黏度濃度添加劑含量球料比粉磨時(shí)間7:2:1430>150.17500837:1:2450215濃度0.74800000.0000.000由表7可知,相比于回歸方程驗證試驗中粒度單峰連添加劑含量0.033000010.0000000續分布的水煤漿樣品,在其他條件相同的情況下,多峰粒度球料比0.175000000000.00C的水煤漿能獲得更好的流動(dòng)性和穩定性,表現為黏度降低粉磨時(shí)間0.083000000000.0001較明顯,且基本沒(méi)有出現表層析水和沉淀現象。在三峰級配中,當小顆粒的含量在50%時(shí),水煤漿的流動(dòng)性較好,當增加漿體中小顆粒的含量時(shí),反而會(huì )降低水煤漿的流動(dòng)性。當表5回歸分析結果w(40min):wQ25min):w15min)的比例為5:1:4時(shí),樣模型參數B標準誤差相關(guān)系數品在保證高濃度和穩定性的前提下流動(dòng)性最佳常量199292603811.2973結論濃度29150.0005526.5210.748添加劑含量1273000055265210)采用顆粒尺寸單峰連續分布的煤粉制備水煤漿,球料比l10530煤粉顆粒Do小于82μm時(shí),粒度分布對漿體性能的影粉磨時(shí)間6436l10530083響不大,對漿體性能影響較大的主要是漿體濃度2)經(jīng)驗證正交試驗數據得出的回歸方程有一定預測(下轉第36頁(yè)有金個(gè)屬工役 NONFERROUS METALS ENGINEERING表2中的數據是在2012年5月23日A跨第4排,電流18000A、電壓466V時(shí)每槽壓降的實(shí)測值。由表2可知,第4排36槽的直流壓降合計2908V,損耗直流功率為180002908-52344(kW),每年損耗直流電耗52344×24365=458533kWh)24改造方案依據設計資料電解T2銅排電流安全載流量為11A通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗證電流安全載流量達到13A。選用銅排規格為T(mén)2銅排20mm×100mm,每塊截面積是2000m2,共八塊,總截面積為16000m2。接13Am2計算,可承受20800A電流。在雙邊聯(lián)結處專(zhuān)門(mén)定做一母排夾子,見(jiàn)圖4,圖4改造后的鎖槽方式銅排聯(lián)接圖材料選用不銹鋼并在銅排與銅排之間涂上高級導電膏,3結語(yǔ)接圖見(jiàn)圖4。在傳統始極片電解法生產(chǎn)未達到滿(mǎn)負荷時(shí),使用銅排短接的鎖槽方法代替陽(yáng)極鎖槽,鎖槽原料占用費用及2.5改造效果鎖槽排電耗均大為降低,拆裝簡(jiǎn)便,易于施工,投資小,具改造后在電流為17000A時(shí),鎖槽銅排的溫度為90℃有良好的經(jīng)濟效果。調整電解生產(chǎn)負荷也很方便左右運行穩定。在以6排組織生產(chǎn)時(shí),改造后的原料流程占用大大降低,年節約費用110萬(wàn)元/跨。改造后的電耗大大降參考文獻低年節約電耗458533kWh/跨。當電解工序需要調整生1陸志方尉克儉廣東清遠云銅有色金屬有限公司10萬(wàn)ta再產(chǎn)負荷時(shí),例如改為7排生產(chǎn)、8排生產(chǎn)時(shí),只需拆除鎖槽生銅電解及配套工程可行性研究報告[R]廣東清遠:廣東清銅排即可,而且拆除鎖槽銅排時(shí)間大約需要0.5h,拆除工遠云銅有色金屬有限公司,2008:43作簡(jiǎn)單,對生產(chǎn)幾乎無(wú)影響[2]朱祖澤,賀家齊現代銅冶金學(xué)M北京:科學(xué)出版社,2003533-53改造前鎖槽占用原料2808t,改造后鎖槽不占用原3李衛民現代銅電解精煉的電流分布門(mén)]中國有色冶金,200料,年降低費用110萬(wàn)元。改造前鎖槽排電耗484153kwha,改造后鎖槽排電耗4380kWha,年降低電耗[4]梁文林銅電解過(guò)程中的節能措施與效益有色冶金節能,458533kW·ha跨。2004,21(3):45.如。。(上接第33頁(yè))能力,水煤漿濃度在65%67%時(shí)可獲得較好的流動(dòng)性和穩定性。[4] Ahmet Gurses, Metin Acikyildiz, cetin dogar, et al. An investiga3)多峰級配技術(shù)可提高水煤漿的成漿性能,通過(guò)三ion on effects of various of coal-water mixture prepared with峰級配制漿,平均粒徑在20μm左右的煤粉漿體在配比Erzurum-Askale lignite coal []. Fuel Processing Technology,中的分量為50%時(shí),制得的水煤漿具有較優(yōu)的黏度和穩2006,87:821-827定性,小顆粒煤粉含量高于50%時(shí),水煤漿的成漿性能下S] Funk JE.Coal- water slurry and methods for its preparation:Us-A,4282006,1981208204{P]1981-08-04.降,在w(40mn):w(25min):wl5min)為5:1:4的級配下6] Atesok G, Dincer H, Ozer M,ta. The effects of dispersants水煤漿的黏度和穩定性最佳。(PSS- NSF) used in coal-water slurries on the grindability ofcoals of different structures [ J]. Fuel, 2005, 84: 801-808參考文獻[門(mén)丁永杰,高峰,李永昕聚對苯乙烯磺酸鈉添加劑的分子量[1] Laskowski JS. Does it matter how coals are cleaned for Cws對水煤漿漿體性質(zhì)的影響燃料化學(xué)學(xué)報,2006(3)[ Coal Prep,1999,2l:105-123228-302.2]張榮曾中國水煤漿制漿技術(shù)的進(jìn)展M北京:中國礦業(yè)大8]支獻華水煤漿穩定性的影響因素及評定方法門(mén)煤炭加工學(xué)(北京)出版社,199943-56與綜合利用,2000)38-393] Kefa C, Guoquang H, Mingjiang N. Pipeline conveyance and flu.[9]中國科學(xué)院數學(xué)研究所數理統計組回歸分析方法[M]北京科學(xué)出版社,1974:19-24.idized bed combustion of coal water mixture with highn(C)// European Conference on Coal Liquid Mixtures,[10]朱星宇,陳勇強SPSS多元統計分析方法及應用M]北京:ering Symposium Series, vol. 9清華大學(xué)出版社,2011:78