煤泥水煤漿制備工藝研究

第6期選煤技術(shù)No 62011年12月CCOAL PREPARATION TECHNOLOGYDec. 201 1文章編號:1001-3571(2011)06-0007-04煤泥水煤漿制備工藝研究梁霏飛,吳國光,孟獻梁,苗真勇(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,江蘇徐州221116)摘要:選用四種不冋煤泥、采用三種不同制漿工藝制備了一系列煤泥水煤漿,以木質(zhì)素磺酸鹽作為分散劑,對煤泥水煤漿成漿性濃度、流動(dòng)性、穩定性等進(jìn)行了對比分析。結釆表明,煤泥的成漿性與制漿工芑的選擇和煤泥本身的性質(zhì)有關(guān),干法制漿時(shí)煤泥的成漿性、穩定性和流動(dòng)性最好;干法制漿最有利于提高煤泥的成漿性濃度,但浮選后精煤泥干法制漿最不利于提高成漿性濃度;在高灰條件下,影響定粘濃度的因素主要是灰分,在低灰條件下,影響定粘濃度的主要因素則是碳含量。關(guān)鍵詞:煤泥;煤泥水煤漿;制漿工藝;干法制漿;成漿特性中圖分類(lèi)號:TQ536文獻標志碼:A近年來(lái),隨著(zhù)煤炭開(kāi)采方式的改變,選煤生產(chǎn)響,因此系統地研究成漿工藝對不同變質(zhì)程度煤泥過(guò)程中的副產(chǎn)品煤泥的產(chǎn)量不斷上升'。煤泥存成漿性能的影響,并從理論上得出煤泥成分與成漿在銷(xiāo)售價(jià)格低廉、運輸不便、燃燒效率低、環(huán)境污工藝之間的關(guān)系顯得十分必要56。文章選用了四染嚴重等問(wèn)題,因此,合理利用煤泥對選煤企業(yè)意種不同變質(zhì)程度的煤泥,采取干法、濕法和浮選后義重大口2}。將煤泥制備成水煤漿,可以減少塊煤干法制漿三種不同制漿工藝進(jìn)行了制漿試驗,考察制漿技術(shù)中的濃縮、浮選以及真空過(guò)濾等環(huán)節,降了制漿工藝對煤泥水煤漿成漿性能的影響。低生產(chǎn)成本,因而是煤泥利用的有效途徑之并且煤泥水煤漿是一種環(huán)保、節能、經(jīng)濟的燃料,1試驗部分目前已成功地在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和窯爐上代1.1煤樣的選擇及煤質(zhì)分析煤、代油燃燒(。試驗選擇布爾臺、石圪臺、大柳塔、保德四種相比普通干粉煤制漿,煤泥中含有大量的灰分煤泥,分別對原煤煤泥和浮選后的精煤泥進(jìn)行煤質(zhì)和離子成分,由于這些組分會(huì )對成漿過(guò)程產(chǎn)生影分析,結果如表1和表2所示。表Ⅰ原煤煤泥煤質(zhì)分析結果煤樣工業(yè)分析元素分析M.AFCQv.m7·gC石圪臺3.6922.7144.5582.3312.2719818保德18.9227.5l1.0721.8814023布爾臺2.6535.6321.8939.840.7878334.430.7915.619317大柳塔2.9017.7325.3154.061.4780.824.760.7512.2025677表2精煤泥煤質(zhì)分析wg/%0工業(yè)分析煤樣元素分析石圪臺2.7812.1528.9656.110.3479.185.010.7414.73保德2.4221.9324.6051.060.47834.790.8710.5823840布爾臺3.5413.2927.0756.100.3374.705.220.6919.0626658大柳塔2.057.4229.4161.120.4381.5712.229473由表1可以看出,原煤煤泥揮發(fā)份含量由高到收稿日期:2011-07-29作者簡(jiǎn)介:梁霏飛(1985-),女,山西忻州人,中國礦業(yè)大學(xué)化低依次為大柳塔、石圪臺、布爾臺、保德;煤的變工程與技術(shù)專(zhuān)業(yè)在讀碩士研究生,主要從事潔凈煤技術(shù)和煤化工質(zhì)程度由低到高依次為大柳塔、石圪臺、布爾臺、面的研究,E-mal:ke163.com,聯(lián)系電話(huà):15094356505。保德;灰分含量由高到低依次為保德、布爾臺、石第6期201l年12月25日圪臺、大柳塔;碳含量由高到低依次為石圪臺、大方法》第2部分“水煤漿濃度測定方法”進(jìn)行柳塔、布爾臺、保德。即:稱(chēng)取一定量的水煤漿試樣,于105~110℃下浮選可高效分離出灰分較高的礦物質(zhì)并且脫除干燥至恒定,將干燥后的試樣質(zhì)量占原樣質(zhì)量的百硫,提高煤的質(zhì)量。由表2可以看出,與原煤泥相分數作為水媒漿濃度。比,浮選后四種精煤泥灰分降低、揮發(fā)份升高、固(2)水煤漿粘度的測定。本試驗中水煤漿粘定碳含量升高,硫含量降低,發(fā)熱量增大;精煤泥度用NXS-4C型水煤漿粘度計進(jìn)行測定,每次水的碳含量由高到低依次為為保德、大柳塔、石圪煤漿用量約為25mL,測量溫度為25℃,以剪切速臺、布爾臺。率為1009時(shí)的粘度為準。1.2煤泥水煤漿制備工藝(3)成漿性濃度的測定。成漿性濃度為水煤選擇了干法、濕法和浮選后干法制漿三種不同漿在25℃下,剪切速率為100s-1,表觀(guān)粘度達到制漿工藝。三種制漿工藝過(guò)程如下1000mPa·s時(shí)的固體濃度。(1)煤泥干法制漿是將煤泥烘干、過(guò)篩,稱(chēng)取(4)穩定性。穩定性釆用試管靜置觀(guān)察法來(lái)質(zhì)量比為1:100的木質(zhì)素鹽與干煤粉,然后制漿。檢測。將煤泥水煤漿置于試管中密閉靜置保存,分(2)煤泥濕法制漿是直接將煤泥用水調制,別于3d和50d后用棒測法觀(guān)測漿體的沉淀情況,根據煤泥質(zhì)量分數計算所需煤泥的質(zhì)量,準確稱(chēng)取并觀(guān)察其析水程度。木質(zhì)素磺酸鹽與干基煤質(zhì)量比為1:100的添加劑和(5)流動(dòng)性。采取目測法測定水煤漿流動(dòng)性,煤泥制漿。方法為:將制得的水煤漿倒入試管中,按試驗的要(3)精煤泥干法制漿是將煤泥浮選并烘干后,求,進(jìn)行靜置,觀(guān)察靜置狀態(tài)并做記錄。根據其流稱(chēng)取質(zhì)量比為1:100的木質(zhì)素磺酸鹽和精煤粉制動(dòng)性狀,分為A、B、C三個(gè)等級,劃分標準如下漿。連續流動(dòng)記為A,間斷流動(dòng)記為B,不流動(dòng)記為制漿時(shí),添加劑用一定量的水溶解,在攪拌的C,并以+、-號表示更細微的區別。情況下逐漸加入到配制好的定量煤樣中制備系列水煤漿,并在1200r/min的轉速下攪拌15min,靜置2試驗結果及分析片刻后取出,進(jìn)行性能測定2.1煤泥水煤漿成漿性能分析1.3煤泥水煤漿性質(zhì)測定圖1所示為原煤泥干法、濕法和浮選后精煤泥(1)水煤漿濃度的測定。水煤漿濃度的測定干法制漿三種工藝下水煤漿濃度與粘度之間的關(guān)系方法參照GB/T18856.2-2002《水煤漿質(zhì)量試驗曲線(xiàn)自1過(guò)做哥慨濃度/%濃度/%濃度/%(a)原煤泥干法制漿(b)原煤泥濕法制漿(c)精煤泥干法制漿圖1三種制漿工藝條件下制漿濃度與粘度之間的關(guān)系2.1.1原煤泥干法制漿(62.61%)、大柳塔(60.06%)、石圪臺由圖1(a)可以看出(5921%)的順序依次降低?？梢?jiàn),保德原煤泥(1)原煤泥干法制漿條件下,煤泥水煤漿的干法制漿時(shí),成漿效果最好,可制得高濃度的水煤粘度隨濃度的增大而增大。定粘濃度(常溫下剪漿,而其他三種煤泥的成漿性以布爾臺、大柳塔切速率為100s-、表觀(guān)粘度為1000mPa·s'時(shí)的石圪臺的順序依次變差,無(wú)法制得高濃度水煤漿。水煤漿固體濃度)以保德(75.26%)、布爾臺保德原煤泥干法制漿時(shí)粘度隨濃度變化幅度最大8梁霏飛等:煤泥水渫漿制備工藝研究2011年12月25日其他三種粘度隨濃度變化的幅度相近。四種煤的成漿性濃度均比原煤煤泥的低。定粘濃度(2)大柳塔煤泥的灰分明顯低于其他三種煤以保德(72.48%)、大柳塔(56.72%)、石圪臺泥,灰分對大柳塔煤泥的影響不大,但灰分對其他(54.47%)、布爾臺(54.26%)的順序依次降低,三種煤泥的定粘濃度影響較大。在高灰分條件下,預期成漿效果好的保德精煤泥干法制漿的成漿效果影響定粘濃度的主要因素是灰分。由煤質(zhì)分析數據仍然最好,可制得高濃度的水煤漿,粘度隨濃度變可知,灰分由高到低為保德、布爾臺、石圪臺、大化幅度較大。而其他三種煤泥均無(wú)法制得高濃度水柳塔,結合圖1(a)的數據可見(jiàn),煤漿濃度相同煤漿。精煤泥制漿時(shí)的定粘濃度均小于原煤泥濕法時(shí),灰分越高,粘度越低。制漿和干法制漿,定粘濃度與精煤泥的碳含量變化(3)煤的變質(zhì)程度最高的為保德煤泥,所以規律一致?？梢?jiàn),低灰條件下,影響成漿性濃度的保德煤泥干法制漿條件下成漿性最好的試驗結果符主要因素不再是灰分,而是碳含量。合預期推測。煤的變質(zhì)程度反映了煤粒表面被分散分析認為,由于浮選時(shí)加入了一種提高煤表面劑改性的難易程度。一方面,有分散劑時(shí),變質(zhì)程疏水性的處理劑,用以改善煤的表面疏水性以提高度高的煤較強的疏水表面很容易和分散劑發(fā)生親水煤的分選效果,所以浮選后得到的是疏水性好的精改性;另一方面,一定范圍內煤的孔隙率隨變質(zhì)程煤,而未添加水煤漿分散劑的情況下疏水性好是不度增加而降低,由于被吸附于孔內表面的分散劑的易于成漿的,所以浮選處理劑的效果是使成漿性變親水基團所束縛的水或因毛細管凝聚而被束縛的水差。但根據前人的經(jīng)驗,分散劑可通過(guò)疏水基與煤也是逐漸降低的,因此,煤的成漿性隨煤變質(zhì)程度結合后,親水基朝向水,變煤的疏水性為親水性并的增加而提高?？梢?jiàn),試驗結果與煤質(zhì)分析數據相形成可隔開(kāi)煤粒的水化膜,減小煤粒間阻力,有明符合。顯降粘作用,所以表面疏水性越好的煤加入分散劑2.1.2原煤泥濕法制漿后越容易制漿。綜合以上原因和試驗結果,可見(jiàn)在由圖1(b)可知:木質(zhì)素磺酸鈉與浮選處理劑的交互作用下,木質(zhì)素(1)原煤泥濕法制漿時(shí),煤泥水煤漿的粘度磺酸鈉的改性效果遠遠小于浮選處理劑的改性效果,是隨著(zhù)濃度的增大而逐漸增大的。定粘濃度以保德并沒(méi)有改善成漿效果,以至于精煤泥干法制漿時(shí)定(7342%)、布爾臺(62.35%)、大柳塔粘濃度小于原煤泥干法制漿和濕法制漿的定粘濃度。(5983%)、石圪臺(5797%)的順序依次降低;對比三種制漿方式可知,采用千法制漿有利于成漿性濃度與干法制漿時(shí)變化規律一致,仍然符合提高煤泥的成漿性濃度,較易制得高濃度水煤漿,在高灰分條件下,影響定粘濃度的主要因素是灰在實(shí)際使用過(guò)程中有利于得到剪切攪拌作用下容易分,并且灰分越高粘度越低的規律;保德煤泥濕法變稀的水煤漿,對水煤漿的泵送及燃燒過(guò)程都有制漿時(shí),成漿效果最好,可制得高濃度的水煤漿利,但干法制漿會(huì )提高制漿成本。并且粘度隨濃度變化幅度大;其他三種煤泥的成漿2.2煤泥水煤漿流動(dòng)性能分析性濃度以布爾臺、大柳塔、石圪臺的順序依次變使用木質(zhì)素磺酸鹽作為分散劑制漿,較難制得差,無(wú)法制得高濃度水煤漿。在高濃度時(shí)流動(dòng)性好的水煤漿。由表3結果可知(2)與原煤泥干法制漿相比,原煤泥濕法制在干法制漿的條件下,煤泥的流動(dòng)性都不好;在濕漿使各煤泥水煤漿的定粘濃度均有不同程度的降法制漿的條件下,大柳塔和保德的流動(dòng)性有所改低,尤其降低了保德煤泥的定粘濃度。因此可見(jiàn),善,保德的流動(dòng)性最好;浮選后精煤干法制漿大大改用濕法制漿對保德煤泥的定粘濃度影響最大,使改善了煤漿的流動(dòng)性,保德的流動(dòng)性非常好,石圪其定粘濃度降低幅度最大。(3)保德煤泥無(wú)論在原煤泥干法制漿還是原臺和大柳塔的流動(dòng)性也有所提高,這有利于運輸和煤泥濕法制漿的條件下,成漿效果都是最好,其他燃燒。表3定粘濃度下流動(dòng)性情況三種煤泥無(wú)法制得高濃度水煤漿,成漿性濃度以布制漿工藝煤泥種類(lèi)爾臺、大柳塔、石圪臺的順序依次變差。布爾臺石圪臺大柳塔保德2.1.3精煤泥干法制漿干法制漿CC由圖1(e)可知,在低灰條件下,影響成漿濕法制漿B性濃度的因素主要是碳含量,精煤泥干法制漿時(shí),浮選后精煤泥干法制漿C′BˉBˉA第6期選煤技201l年12月25日煤泥經(jīng)浮選后,與原煤相比灰分有所降低,水2.3煤泥水煤漿穩定性能分析煤漿的流動(dòng)性有明顯改善,在相似濃度下,精煤水由表4結果可知煤漿穩定性較好,但也有例外。說(shuō)明煤漿流動(dòng)性與(1)煤泥干法制漿3d觀(guān)察時(shí),保德和大柳塔煤質(zhì)特性中的灰分有關(guān),灰分低時(shí)成漿性較好,且的煤漿均未析水,穩定性很好;布爾臺和石圪臺的粘度低、易流動(dòng),灰分越高制成高濃度的煤泥水煤煤漿有少量析水,穩定性較好;大柳塔的煤漿大量漿就越困難,這與前面的工業(yè)分析和元素分析結論析水,穩定性較差。四種煤漿產(chǎn)生的沉淀均為可以相一致。煤泥浮選后,在低灰條件下,影響流動(dòng)性恢復的軟沉淀,使用時(shí)沉淀物經(jīng)攪拌即可恢復原的因素主要是碳含量。態(tài),這對儲存和運輸過(guò)程有利。表4定粘濃度下沉淀和析水情況大柳塔制漿工藝穩定性布爾臺石圪臺保德50d干法制漿沉淀情況軟沉淀硬沉淀軟沉淀硬沉淀軟沉淀硬沉淀軟沉淀軟沉淀析水情況少量未析少量大量末析未析沉淀情況軟沉淀軟沉淀軟沉淀軟沉淀軟沉淀硬沉淀軟沉淀軟沉淀濕法制漿析水情況少量未析少量未析大量未析未析未析精煤干法沉淀情況軟沉淀軟沉淀軟沉淀硬沉淀軟沉淀硬沉淀軟沉淀軟沉淀制漿析水情況少量大量未析未析(2)煤泥濕法制漿3d觀(guān)察時(shí),保德和大柳好,最適用于煤泥制漿。塔的煤漿均未析水,穩定性很好;布爾臺和石圪臺2)原煤泥干法制漿的成漿性濃度比原煤泥的煤漿有少量析水,穩定性較好;大柳塔的煤漿大濕法制漿和浮選后精煤干法制漿的均高。原煤泥干量析水,穩定性較差。四種煤漿產(chǎn)生的沉淀均為可法制漿有利于提高煤泥的制漿濃度,浮選后精煤的以恢復的軟沉淀。干法制漿最不利于提高成漿性濃度。(3)浮選后的精煤干法制漿3d觀(guān)察時(shí),在穩(3)在高灰條件下,影響定粘濃度的因素主定性方面,保德煤漿最好,未析水,沉淀為可再生要是灰分。在低灰條件下,影響定粘濃度的因素主的軟沉淀;大柳塔和布爾臺煤漿均大量析水,穩定要是碳含量。性很差。(4)煤泥的成漿性濃度、穩定性和流動(dòng)性與(4)制漿50d觀(guān)察時(shí),保德煤漿在三種制漿煤泥本身的性質(zhì)有關(guān)。煤化程度不同或產(chǎn)地不同的工藝下都為可再生的軟沉淀,穩定性最好;而大柳煤泥,其成漿性能有差別。保德煤灰分最高、變質(zhì)塔煤漿在三種制漿工藝下都產(chǎn)生了不可再生的硬沉程度最高,因而成漿性最好。淀參考文獻(5)在穩定性方面,煤泥干法制漿和濕法制1]盧安民,煤泥水煤漿的制備與燃燒技術(shù)[J]·選煤漿比浮選后精煤制漿效果好技術(shù),2008(4):20-23綜合考慮成漿性、流動(dòng)性和穩定性,對比三種2]趙鳴,劉炯天,煤泥水煤漿的制備和應用[J].能制漿工藝,我們可以發(fā)現,干法制漿的成漿性濃源環(huán)境保護,2003(03):54-56.度、穩定性和流動(dòng)性較好。對比四種煤泥的成漿特[3]尉永波,江愛(ài)偉,秦興中,煤泥與綜合利用[J節能與環(huán)保,2006(11):43-44.性可知,保德煤適用性較廣泛,適用于三種不同的4】閏愛(ài)珍,鄭化安.煤泥水煤漿制漿工藝研究[J」制漿工藝。煤化工,1992(04):8-12.3結論[5]王勇衛,邢學(xué)法,王成杰,煤泥制漿工藝的改進(jìn)及分析[J].煤炭技術(shù),2008(06):114-115(1)煤泥的成漿性濃度、穩定性和流動(dòng)性與[6]王敦曾·煤泥燃燒的現狀及發(fā)展建議[冂·中國煤制漿工藝的選擇有關(guān)。在三種制漿工藝中,干法制炭漿工藝條件下煤泥的成漿性、穩定性和流動(dòng)性最