第21卷第3期潔凈煤技術Vol 21 No. 32015年5月Clean Coal Technology爆度轉(zhuǎn)世超細神府煤應用于水煤漿提濃技術的研究曲建林,宋成建,周安寧,宮銘,于偉(西安科技大學化學與化工學院,陜西西安710054)摘要:神府煤屬于低變質(zhì)的不黏結(jié)煤,低灰、低硫、髙內(nèi)水,煤質(zhì)特性致使其難以制備成高濃度、低黏度的水煤漿。為了提高神府煤水煤漿濃度,基于粒度級配理論,在神府煤水煤漿制備中加入超細煤粉,通過干法成漿篩選不冋粒徑煤粉的最佳配比以及2種添加劑的復配比例,探討了不同粒徑的超細神府煤粉對水煤漿黏度和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:添加劑TJ與們J!的質(zhì)量比為4:1時對水煤漿具有較好的分散效果,當3種粒徑煤粉的質(zhì)量分數(shù)比例為W1-2m0:(W0=1m:W6065m)=40(60:40)時,制備的神府煤水煤漿濃度接近70%,黏度低于1200mPa·s,穩(wěn)定性為B級,水煤漿可滿足工業(yè)使用要求。關鍵詞:神府煤;超細煤粉;水煤漿;提濃中圖分類號:TQ536;TD849文獻標志碼:A文章編號:1006-6772(2015)03-0065-04Influence of ultra-fine Shenfu coal fines on viscosity andstability of coal water slurryQU Jianlin, SONG Chengjian, ZHOU Anning, GONG Ming, YU Weollege of Chemistry and Chemical Engineering, Xi an University of Science and Technology, Xi'an 710054, ChinaAbstract: In order to improve Shenfu coal water slurry( Cws )concentration and overcome the preparation problems due to the bad coalproperties such as low ash and sulfur content, high internal water, the ultra-fine Shenfu coal fines was added to the Cws according to theparticle gradation theory. The optimum proportion of different particle size and ratio of two additives were optimized via dry Cws prepara-tion process. The influence of different size ultra-fine Shenfu coal fines on viscosity and stability of CWs was researched. The resultsat,when the mass ratio of T JI and TJ.J2 was 4: 1, the dispersity of Cws was the best, When theWaosl2um and Waso=6.sam was 40: 60: 40, the concentration of Cws was about 70%, the viscosity was belowmPa.s, the stabilitywas B which met the industrial requirementsKey words: Shenfu coal; ultral-fine coal fines; coal water slurry; upgrading力,提高企業(yè)經(jīng)濟效益至關重要11。神府煤品質(zhì)優(yōu)良,儲量豐富,達3000億t以上,已經(jīng)成為國內(nèi)外水水煤漿濃度高低會影響水煤漿氣化過程中的氧煤漿氣化的優(yōu)質(zhì)原料。從氣化和燃燒效率的角度耗、煤耗,而且高性能水煤漿對于氣化過程中的煤漿講,煤漿濃度越高越好,然而,在我國煤炭品種中,難貯存、輸送、噴嘴霧化也至關重要,提髙水煤漿濃度成漿的煤種占到總儲量的70%。神府煤由于低灰將降低氣化過程中的消耗。因此,制備高濃度水煤低硫、高水、富含極性官能團、可溶性礦物含量高,導漿對于水煤漿氣化裝置實現(xiàn)節(jié)能降耗,擴大生產(chǎn)能致制漿困難。在水煤漿技術的應用與推廣過程中,收稿日期:2014-07-28;責任編輯:孫淑君DOI:10.13226/j.iss.1006-6772.2015.03.018作者簡介:曲建林(1966-),男,山東東阿人,高級工程師,從事礦物超絀粉碎及改性,非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用,煤化工技術及聚合物加工改性。E-mail:denghuo2017@163.com引用格式:曲建林宋成建周安寧,等超細神府煤應用于水煤漿提濃技術的硏究J].潔凈煤技術,2015.21(3):65-68QU Jianlin, SONG Chengjian, ZHOU Anning, et al. Influence of ultra-fine Shenfu coal fines on viscosity and stability of coal water slurry[ J]2015年第3期潔凈煤技術第21卷如何采用難制漿煤種制備高濃度、低黏度、流動性好劑與水,然后進行一定時間攪拌(速率為1000的水煤漿一直是關注的焦點2。高濃度水煤漿分r/min),制備100g水煤漿(圖1)。散體系在某種意義上可看作是由各種粒度煤粉構成的粒子床,其孔隙率為0.4左右,當這些孔隙被水完車分能劑全填充時,水煤漿濃度可達65%3。顆粒級配46“好→直是水煤漿制備研究的熱點與重點,有關研究表明,由于在制漿過程中采用合理的粒度級配實現(xiàn)合定性理的粒度分布不僅可以使煤粉順利達到較高的堆積效率,制得高濃度水煤漿,而且可以使制得的水煤漿圖1干法制備水煤漿工藝流程具有較好的流動性,并降低其表觀黏度,因此試3)測試方法。制備的水煤漿檢測其黏度以及驗通過使用超細神府煤粉采用合理的粒度級配制備穩(wěn)定性。水煤漿穩(wěn)定性采用試管靜置觀察法來檢高濃度水煤漿。測,將制備的水煤漿倒入試管中,用保鮮膜進行密1試驗部分封,靜置保存7d后觀察其析水程度和沉淀情況。A級:水煤漿的穩(wěn)定性最好,漿體均勻分布,無析水,無1)試劑與儀器。神府煤制備水煤漿所用煤粉沉淀;B級:水煤漿的穩(wěn)定性較好,無沉淀或少量軟粒徑:工業(yè)超細神府煤粉do=12μm、d0=6.5μm沉淀,有少許析水和輕微的密度分布不均勻;C級do=8μm,實驗室制備75~125、125~200μm粒徑水煤漿的穩(wěn)定性較差,有析水,漿體密度分布不均的煤粉。添加劑使用TJ-1與TJ-2復配分散劑勻,沉淀嚴重,但可被玻璃棒攪拌再生成均勻的漿們J-3,市售。儀器主要有NDJ-1B型旋轉(zhuǎn)黏度計體;D級:水煤漿的穩(wěn)定性最差,漿體密度明顯分布101-3AB型電熱鼓風干燥箱,BT-9300Z型激光粒不均勺,析水多,沉淀硬,不可再生。度分布儀,JM202T型電子天平,XPF-250圓盤粉碎4)煤質(zhì)分析。原料煤的工業(yè)分析和元素分析機,XPM-l00×4型行星四筒研磨機,XSB-88型頂見表1,由表1可知,神府煤屬于低灰、低硫的低變擊式標準振篩機,DsⅩ-120數(shù)顯攪拌機等。質(zhì)不黏結(jié)煤,煤質(zhì)優(yōu)良,但煤中氧含量高,含氧官能2)試驗方法。該試驗采用干法制漿8,取一定團豐富,OC比高,是影響神府煤難以制取高濃度質(zhì)量分數(shù)的不同粒徑的煤粉放入燒杯中,加入添加水煤漿的因素之表1原料煤的工業(yè)分析和元素分析工業(yè)分析/%元素分析/%可磨性指FCn( o) wd H) u C) u( NO/C數(shù)HG3.8912.2933.8549.974.8879.860.2863.302結(jié)果與討論可降低添加劑的使用成本。因此,本試驗采用TJJ-1與TJ-2的復配比例為4:1,使用量為1%。2.1復配添加劑配比對水煤漿的影響表2復配添加劑對水煤漿成漿性的影響使用TJ-1與們-2進行復配,按不同的比例(a):m(b)黏度/(mPa·s)復配制備濃度58%的水煤漿100g,使用量為1%,7d后觀察其穩(wěn)定性,所用的煤粉為d0=8um與do=4.5μm,煤粉質(zhì)量比為4:1。m(a)代表TJ-1BBBBB的質(zhì)量,m(b)代表TJ-2的質(zhì)量,試驗結(jié)果見表2。343由表2可知,TJ-1與T-2的復配比例在41時黏度最低,T-2既可單獨作為分散劑,又具有2.2雙峰級配試驗增強穩(wěn)定性的效果,在復配中加入一定比例的TJJ從d30=12μm、do=6.5μm,do=8μm三種粒曲建林等:超細神府煤應用于水煤漿提濃技術的研究2015年第3期數(shù)w(a),do=6.5μm的質(zhì)量分數(shù)為v(b),do=8相比最低,說明在該比例下,2種粒徑煤粉的堆積效μm的質(zhì)量分數(shù)為u(c)制備濃度為58%的水煤漿率較好;12與8μm的煤粉在質(zhì)量比為60:40時成試驗結(jié)果見表3漿黏度與其他比例相比最低,說明在該比例下,2種粒度級配是控制水煤漿性能指標重要的參數(shù)之粒徑煤粉的堆積效率較好;粗顆粒和細顆粒含量要硏究粒度級配對提高水煤漿性能具有重要意夠量,不僅提高了堆積效率,而且粗顆粒間縫隙多被義90。由表3中的數(shù)據(jù)可以看到,12與6.5μm細顆粒填充,從而阻止液相的上升、粗顆粒的沉降的煤粉在質(zhì)量比為60:40時配比成漿與其他比例形成一種穩(wěn)定的結(jié)構11表32種不同粒徑制備水煤漿u(b): u( c)項目80:2060:4040:6020:8080:2060:4040:6020:8080:2060:4040:6020:80黏度/mPa·s)620816穩(wěn)定性CCD2.3水煤漿提濃試驗不同質(zhì)量比成漿黏度相差不大,但是由于大顆粒含2.3.1雙峰級配提濃試驗量的增多,會導致穩(wěn)定性變差。在質(zhì)量比為20:80該部分試驗使用的煤粉粒徑為12與6.5μm、時,漿體具有較好的穩(wěn)定性,因此,選用該比例進行12與8μm,其質(zhì)量比均為60:40,提濃的水煤漿濃煤粉配比成漿。度依次為60%、62%、64%,直到成漿黏度過高或不表53種粒徑的煤粉級配成漿試驗成漿,結(jié)果見表4u(d):a(e)黏度/(mPa·s)穩(wěn)定性表4不同濃度下2種粒徑煤粉制備的水煤漿的黏度煤粉的粒黏度(mPa·s)穩(wěn)定性158.7徑/μn62%64%60%62%4%162DDDB12與6.5268250612與8287523不成漿B2)選用75~125與12和6.5m的質(zhì)量比由表4可以看到,12與6.5μm、12與8m制20:80,其中12和6.5μm的質(zhì)量比為60:40,添備的水煤漿的黏度隨著濃度的增大而增加,這是由加劑使用復配添加劑,使用量為1%,從60%開始提于隨著濃度的增大,漿體中起流動介質(zhì)的水分減少濃制備水煤漿,試驗結(jié)果見表6。導致流動性變差甚至難以成漿。12與6.5μm的最表63種粒徑煤粉的提濃試驗結(jié)果高可以提濃到64%,說明12與6.5μm的煤粉在質(zhì)成漿濃度/%黏度/(mPa·s)量比60:40下的堆積效率相對較好,因此選用12與6.5μm的煤粉進行三峰成漿提濃試驗。2.3.2三峰級配提濃試驗1)從前面的2種粒徑提濃試驗中,可以得出BBBBB僅使用超細煤粉制備水煤漿是難以制得高濃度的水1533.3煤漿,因此,使用75~125和12與6.5μm進行配比制備水煤漿,其中12與6.5μm作為整體,其質(zhì)量比從表6可以看到,加入75~125μm的煤粉后為60:40,設75~125μm的質(zhì)量分數(shù)為w(d),12明顯提高了煤粉的成漿濃度,并且漿體穩(wěn)定性都較與6.5μm的質(zhì)量分數(shù)為w(e),使用TJJ-3,使用量好,達到B級,對于漿體儲存是有利的。為1%,制備濃度為58%的水煤漿,確定w(d)與3)優(yōu)化試驗因素,提高成漿濃度。為進一步提(e)的最佳值,試驗結(jié)果見表5。高神府煤水煤漿的濃度,125~200μm代替75~1252015年第3期潔凈煤技術第21卷的質(zhì)量分數(shù)為(e),以下試驗通過改變添加劑使用2)雙峰級配試驗中,2種粒徑的煤粉在不同的量、煤粉的質(zhì)量比進行小范圍調(diào)整,試驗結(jié)果見表質(zhì)量分數(shù)比例時,對水煤漿的黏度與穩(wěn)定性具有明7。從表7可知,添加劑使用量降低后,對煤粉的分顯影響,水煤漿濃度一定時,當2種粒徑的煤粉達到散效果反而提高了,這個可能是大顆粒煤粉的增多較好的堆積效率時,可降低漿體黏度,改善漿體的穩(wěn)降低了水煤漿體系中煤粉的總比表面積,從而降低定性了分散劑的使用量。如果添加劑使用量過多,反而3)使用125~200、12和6.5μm的煤粉,12對煤粉表面的分散性起到了反作用,影響煤粉的分200與12和6.5μm煤粉的質(zhì)量比為40:60,其中散性,并且添加劑使用量的減少,也降低了制漿成12與6.5μm的質(zhì)量比為60:40,添加劑使用復配本。由于原料水煤漿中的細顆粒含量對氣化效率有添加劑,使用量為0.8%,制備濃度接近70%的很大影響,一般要求小于0.074mm細顆粒含量要水煤漿。在40%以上,才有利于氣化,因此考慮到穩(wěn)定性及氣化效率,選擇粗顆粒的質(zhì)量分數(shù)為20%~40%。參考文隨著大顆粒煤粉質(zhì)量分數(shù)的提高,漿體黏度降低,因[1]袁善錄,戴愛軍制備高濃度水煤漿的影響因素探討J].應用此選用較好的質(zhì)量比為40:60進行再提濃?；?2007,3612):1242-1244[2]朱全書.煤的性質(zhì)對其成漿性影響的研究綜述J].煤炭加工表7優(yōu)化成漿(68%的水煤漿濃度)試驗因素與綜合利用,1996(2):5-8水煤漿漿體添加劑的使用量u(f):ud e)3]吉文欣,王麗瓊改善粒度級配提高寧東水煤漿的研究J].化性能指標%0.8%20:8030:7040:60學工程師,2010(11):57-5黏度(mPa·s)15231489.31489.3894.3528.34]黃柏宗.緊密堆積模型的微觀機理及模型設計[J].石油鉆探技術,2007,35(1):5-1穩(wěn)定性B[5]周建新.水煤漿顆粒級配的研究[J].煤炭學報,2001.26(5):主:*改變煤粉的質(zhì)量比(添加劑使用量為0.8%)。4)70%濃度的水煤漿漿體特性。使用125~[6]葉向榮,劉定平,陳其中,等.粒度級配對水煤漿濃度與黏度200、12和6.5μm的煤粉,125~200與12和6.5影響J].煤炭轉(zhuǎn)化,2008,31(2):28-307]陳松,李寒旭,王群英,粒度級配對淮南煤成漿性能影響的μm煤粉的質(zhì)量比為40:60,其中12與6.5m的質(zhì)量比為60:40,添加劑使用復配添加劑,使用量研究[J].安徽理工大學學報:自然科學報,2003,13(3):58為0.8%,制備濃度為70%的水煤漿,其漿體黏度見[8]張榮曾.水煤漿制備技術M].北京:科學出版社,1996表8。從表8的試驗結(jié)果可看出,制備的漿體黏度9]張省現(xiàn),夏德宏,吳祥宇.水煤漿粒度分布的分形學研究[J]低于1200mPa·s,穩(wěn)定性為B級,并且漿體流變特熱科學與技術,2004,3(4):348-349性呈假塑性流體,隨著剪切速率的增大,黏度降低。[10 Son S Y, Kihm K D. Effect of coal particle size on coal-water該漿體無論從黏度還是穩(wěn)定性上,都滿足工業(yè)使用slurry( CWS )atomization, atomization and sprays J I.Journal ofthe International Institutions for Liquid Atomization and要求Spray Systems,1998,8(5):515-516表8濃度為70%的神府煤水煤漿黏度11]田青運,胡發(fā)亭,樊學彬.水煤漿的藥劑、粒度級配的試驗與研究J].煤炭科學技術,2005,331):44-47轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r·min-1)黏度/mPa·s)穩(wěn)定性(上接第59頁)[8]褚良銀,羅茜.磁力水力旋流器[J].中國礦業(yè),1993,2(4)B[9]褚良銀.磁力水力旋流器J].中國礦業(yè),1993,2(4):72-74[10] Richer a g.磁力水力旋流器J.國外金屬礦選礦,1987,25(3):32-383結(jié)語11]申G,芬奇JA,吳文達.多極磁力水力旋流器的理論分析J].國外金屬礦山,1991(3):53-571)TJ-1與們-2質(zhì)量比為4:1時對神府煤[12]劉世超,三產(chǎn)品重介旋流器二段密度在線調(diào)控機理研究與初