第31第3期世界科技研完與發(fā)展Vol, 31 No. 32000年6月399-401頁(yè)WORLD SCI-TECH R&DJumn.2009p.399401干濕法聯(lián)合制備水煤漿技術(shù)的研究田達(dá)理付曉恒丁亞文王福順(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境廠程學(xué)院,北京100083)摘要:針對(duì)國(guó)內(nèi)當(dāng)前水煤漿生產(chǎn)和銷(xiāo)售實(shí)際情況,為給遠(yuǎn)離水煤漿廠且自身不具備建廠能力的眾多中小型水煤漿用戶群和原煤產(chǎn)地間提供一條切實(shí)可行的工藝途徑,提出將干濕法聯(lián)合制漿工藝應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的可行性。本文以內(nèi)蒙古鄂爾多斯煤(不粘煤)為原料,在此工藝方法下確立了合適于制漿用煤的級(jí)配比例和相應(yīng)的藥劑用量,大幅度降低了水媒漿的遠(yuǎn)輸成本,并得到了最佳煤粉級(jí)配比例。關(guān)鍵詞:千濕法聯(lián)合制備;水煤漿;中小型用戶中圖分類(lèi)號(hào):TQ536文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AStudy of Technology of Coal-water Slurry Preparation from Wet and Dry PowdersTIAN DaH FU Xiaoheng DING Yawen WANG Fushun( School of Chemical and Environment Engineering, China University of Mining and Technology Beijing), Beijing 100083)Abstract: In view of the current coal-water slurry production and marketing of the actual situation, and in order to supply a feasible approachfor numerous small and middie-gized consumers, which are far away from coal-water slurry factories and have no enough ability to constructnew factories, it is feasible to apply wet and dry powders mixing process into industrial production. Using Erdos coal( BN) in Inner Mongoliaas raw materials in the process, a suitable ratio with different particle distribution and reasonable additives are established. By this methodsport costs of the coal-water slurry could be reduced obviously and the best ratio of coal powders would appearKey words: wet and dry powders mixing process; coal-water slurry; small and middle-sized consumers引言專(zhuān)用罐車(chē)運(yùn)輸,且一般是單向運(yùn)輸(返回的是空車(chē));(2)添加劑費(fèi)用增加。成品水煤漿一般要長(zhǎng)距離運(yùn)輸,加上在制漿水煤漿是70年代石油危機(jī)中發(fā)展起來(lái)的一種新型煤基廠和終端用戶處都要采用儲(chǔ)罐較長(zhǎng)時(shí)間地儲(chǔ)存,所以對(duì)水煤流體潔凈燃料。它是由60-70%的煤粉、30~40%的水和少漿的穩(wěn)定性要求很高故必須添加穩(wěn)定劑;(3)在水煤漿儲(chǔ)罐量化學(xué)添加劑組成的混合體,約2t或2.5t普通水煤漿代替中一般都要設(shè)置攪拌機(jī)構(gòu)避免發(fā)生沉淀;(4)在嚴(yán)冬季節(jié),1t重油。因水煤漿具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性,可以象油水煤漿儲(chǔ)罐要設(shè)置防凍設(shè)施避免儲(chǔ)罐和管道中的水煤漿凍一樣實(shí)現(xiàn)全密封儲(chǔ)運(yùn)和高效率的霧化燃燒。我國(guó)的實(shí)踐已結(jié):(5)成品水煤漿在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中很容易由于密封不嚴(yán)與空經(jīng)表明燃用水煤漿與燃煤相比,可提高燃燒效率,減少對(duì)環(huán)氣接觸,造成水煤漿的千燥結(jié)塊現(xiàn)象,堵塞過(guò)濾裝置甚至堵境的污染;與燃油相比,可取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益1塞噴槍。水煤漿制漿工藝主要有濕法制漿、干法制漿以及干濕法現(xiàn)有的水煤漿工業(yè)制備技術(shù)存在以上不足,限制了此項(xiàng)聯(lián)合制漿等工藝。另外還有我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的利用浮選精煤制漿技術(shù)的推廣和使用尤其是限制了其在中、小型用戶群中的或煤泥制漿等。目前國(guó)內(nèi)水煤漿廠的制漿工藝除北京制漿使用。廠和充日制漿廠外幾乎全部釆用濕式球磨制漿工藝?；?干濕聯(lián)合制水煤漿工藝本路線如圖1所示。2.1研究背景水添加劑由于水煤漿不宜大量長(zhǎng)距離運(yùn)輸(大于150km時(shí)價(jià)格高濃度磨礦不合算),一些確實(shí)需用水煤漿的單位在試燒成功后均會(huì)考慮就地制漿5。但是,相對(duì)于遠(yuǎn)離水煤漿廠且沒(méi)有自建水穩(wěn)定劑一煤漿廠能力的眾多星散中小型用戶而言,還沒(méi)有成本低、生產(chǎn)便利的技術(shù)滿足這一市場(chǎng)的大量需求。以我國(guó)現(xiàn)有的情濾漿→雜物況來(lái)看,這些單位多在南方或者沿海的一些大中城市為了達(dá)到環(huán)保要求城市嚴(yán)格限制燃煤,加上現(xiàn)有的設(shè)備和資金水煤漿產(chǎn)品條件等因素,這些用戶只能燃用水煤漿。但我國(guó)的煤炭產(chǎn)地圖1高濃度-磨機(jī)制漿工藝流程2大部分是在北方這使得這些用戶離水煤漿廠距離很遠(yuǎn),大Fig. 1 Process of CWM preparation by one wet ball mill in high con型水煤漿廠建廠時(shí)沒(méi)有考慮這些星散用戶的需求,遠(yuǎn)距離產(chǎn)centration (2生的高運(yùn)輸成本(往往占到到戶價(jià)格的一半甚至還多)使這目前廠家大都是將成品水煤漿先用泵送入儲(chǔ)罐再用專(zhuān)部分用戶的燃用成本大大提高。用罐車(chē)或輪船盛裝送往用戶,到達(dá)用戶處再卸入儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存2.2本試驗(yàn)工藝的路線、主要特點(diǎn)及適用范圍待用。其不足之處在于:(1)運(yùn)費(fèi)高。一方面水煤漿產(chǎn)品含本試驗(yàn)基于以上現(xiàn)狀而提出。此法以干濕法聯(lián)合制漿有30~40%左右的水分,運(yùn)輸重量增加;另一方面必須采用工藝為基礎(chǔ)以鄂爾多斯不粘煤為原料,先在原煤所在地www.globesci第399頁(yè)化學(xué)化工世界科技研完與發(fā)展200年6月生產(chǎn)出達(dá)到最佳級(jí)配比例并添加了匹配添加劑的半成品干最終燃用成本大大下降。本工藝采用的運(yùn)輸半成品(干態(tài)態(tài)煤粉將該半成品運(yùn)送到水煤漿用戶后,用戶只需添加粉)省去了相當(dāng)一部分水分(約10%-20%)的運(yùn)輸,只需要定量的水經(jīng)攪拌即可生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水煤漿產(chǎn)品。運(yùn)輸少量的水分,距離越遠(yuǎn)相對(duì)于運(yùn)輸成品水煤漿的價(jià)格具體工藝路線見(jiàn)圖2。優(yōu)勢(shì)越明顯;(3)運(yùn)輸、裝卸方便,無(wú)污染;(4)由半成品制漿原威碎分?jǐn)?shù)相只需加入適懶的水作簡(jiǎn)單快捷,用戶可現(xiàn)用現(xiàn)配,從向降低了對(duì)水煤漿穩(wěn)定性的要求。干態(tài)半成品可長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。高濃度細(xì)磨(5)采用不粘煤或褐煤等變質(zhì)程度低的煤種作為原料,可以分散劑使得水煤漿運(yùn)輸成本降低得更加明顯。長(zhǎng)距離輸一攪拌水煤漿本工藝特別適合于分散的中小型水煤漿用戶群(如印送到用戶染、陶瓷、食品、大型賓館和寫(xiě)字樓、工業(yè)采暖和制冷等行業(yè)水煤漿產(chǎn)品及單位)。圖2干濕聯(lián)合制水煤漿工藝流程主要設(shè)備要求:對(duì)半成品生產(chǎn)廠家而言,主要需要常規(guī)Fig 2 Process of CWM preparation from semi-products大型球磨機(jī)(型號(hào)尺寸視產(chǎn)量而定,其中包括千、濕球磨設(shè)備各至少一臺(tái))以及藥劑添加和攪拌設(shè)備;這些都是水煤漿制本工藝的特點(diǎn)主要有:(1)采用干濕法結(jié)合,一方面可以漿常規(guī)設(shè)備,造價(jià)相對(duì)不高將兩組不同粒度分布的顆粒進(jìn)行很好的級(jí)配,另一方面可以使得半成品中含有一定的水分可以避免兩組顆粒都是干3制漿用煤的煤質(zhì)分析煤粉時(shí)的揚(yáng)塵等危害;(2)運(yùn)輸成本大大下降使得水煤漿的試驗(yàn)用煤樣為內(nèi)蒙古鄂爾多斯煤。相關(guān)分析見(jiàn)表1。1制漿用煤的煤質(zhì)分析Table 1 Analysis of coal for coal-water slurry preperation工業(yè)分析素分析舞W888k焦渣型號(hào)72.835.8426.2527.594.19灰熔融性:DT>126℃,ST>1301℃,HT>1311℃,FT>3細(xì)顆粒產(chǎn)品的粒度分布參數(shù)1360℃;可磨性指數(shù)(HGI):53。由煤炭成漿性判別指標(biāo)公式2:D=7.5+0.5M累積分布粒度/μm比表面積最大粒度平均粒度0. 0SHGI算得:本試驗(yàn)中的D=7.21。由煤炭成漿性分類(lèi)2可17481723.500.980856.0910.7知,此煤種屬于難制漿煤。4.2半成品的制備、性能及儲(chǔ)運(yùn)4水煤漿的制備將上述干態(tài)的粗顆粒和濕態(tài)的細(xì)顆粒進(jìn)行粒度級(jí)配。加入2024號(hào)添加劑后,捏混適當(dāng)時(shí)間制成半成品。半成品的制備采用雙峰級(jí)配技術(shù)。技術(shù)路線是先用水煤漿半成品含有10-20%左右的水分,不揚(yáng)塵,不粘球磨機(jī)干法磨制煤粉粒度上限控制在03mm,再按不同的袋。遇到應(yīng)力后會(huì)成團(tuán),加水后可完全打散并恢復(fù)原有粒比例從干煤粉中分出一部分濕法超細(xì)磨然后再把超細(xì)磨的度。將半成品儲(chǔ)存四個(gè)月后制漿,其濃度仍然可以保持在儲(chǔ)煤漿摻回干煤粉中,添加水煤漿添加劑后捏混成含有一定水存前的水平。分的半成品將制得的半成品裝入帶塑料內(nèi)袋的編織袋,采用普通4.1粗細(xì)煤粉的粒度分布交通工具運(yùn)輸,無(wú)需專(zhuān)用罐車(chē)等,裝卸方便,可長(zhǎng)期儲(chǔ)存。煤粉的粒度分布采用 winner2.005型激光粒度測(cè)定。不半成品運(yùn)輸?shù)接脩艉?只需加入適量的水經(jīng)攪拌一定時(shí)同磨煤時(shí)間對(duì)應(yīng)的干磨所得煤粉的粒度分布見(jiàn)表2間后即可制得水煤漿。表2磨制不同時(shí)向得到的粗顆粒產(chǎn)品的粒度分布參數(shù)4.3水煤漿的制備able 2 Distribution of coarse granule particle sizes in different ground分別取上述制得的半成品各1kg向其中添加適量的水(在剪切率為1008時(shí),盡量使其黏度在900~1300mPa·s磨煤時(shí)間累積分布粒度/Pm最大粒度比表面積平均粒度/min10%50%附近),在轉(zhuǎn)速為30~80r/min條件下攪拌一定時(shí)間制成水49.58.8678.58243.31404.210.2044104.72煤漿60.07.2262.26204.83331.770.248686.48由表4的制漿結(jié)果可以得出其中兩組最佳級(jí)配比例,62.07.9662.05169.82331.770.230178.3365.07.(a)組:當(dāng)粗顆粒磨制495min以及粗細(xì)顆粒比按1:1時(shí),在33l.770.2361粘度允許的條件下制得濃度為60.51%的水煤漿;(b)組:當(dāng)超細(xì)粒度濕磨時(shí)煤漿的重量濃度為70.00%,其粒度分粗顆粒磨制60.0min以及粗細(xì)顆粒比按2:1時(shí),在粘度允許布見(jiàn)表3。的條件下制得濃度為60.60%的水煤漿。2009年6月界科研完與發(fā)展化學(xué)化工將上述最佳級(jí)配比例下制得的水煤漿進(jìn)行篩分,可知其W。添加劑的添加量(占干煤量),%。粒度規(guī)格符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)注:約1%的添加劑中只含有微量水分,可忽略不計(jì)。表4不同粗顆粒產(chǎn)品與相應(yīng)濃度的細(xì)顆粒按不同級(jí)配比例制得水在本試驗(yàn)工藝中,干態(tài)粗顆粒的含水量為9.20%,細(xì)顆煤漿的性能粒的濕磨濃度為70.00%,添加劑的量為10%。利用以上Table 4 Capabilities of CWM made from diferent coarse particle公式,計(jì)算得出;由(a)組制得的半成品含水量為26.37%由(b)組制得的半成品含水量為20.97%可以看出,與成品水煤漿相比,(a)(b)兩組中半成品的粗顆粒奔制時(shí)間粗細(xì)級(jí)配比例濃度剪切率含水量分別降低13.12%、18.43%,其中(b)組的效果更加49.510:1.060.51。100明顯。降低的這一部分水分相應(yīng)的運(yùn)費(fèi)就可節(jié)省下來(lái)。這0:1.0對(duì)于需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸水煤漿的用戶來(lái)說(shuō),其成本大幅降低20:1.060.6013004.0:1.059,05100效益可觀。10:1.058.7310011806結(jié)論1.5:1.059,(1)采用干濕法聯(lián)合制漿技術(shù),通過(guò)粗細(xì)煤粉的合適的3,0:1.059.621005.0:1.058.15100粒度分布和級(jí)配試驗(yàn)等制備出了合格的水煤漿產(chǎn)品;1.1:1.058.57(2)采用本試驗(yàn)技術(shù)工藝,以鄂爾多斯不粘煤為原料制2.0:1.058.621001086備出的半成品含水量為20.97%,相對(duì)于采用高濃度-磨機(jī)5.0:工藝而言,節(jié)省了18.43%水分的運(yùn)輸,直接降低了運(yùn)費(fèi);1.0:0.059.551001279(3)干濕法聯(lián)合制漿技術(shù)適用于分散的中小型水煤漿用5半成品的含水量戶群(如印染、陶瓷、食品大型賓館和寫(xiě)字樓、工業(yè)采暖和制冷等行業(yè)及單位)由于半成品的含水量直接影響到工業(yè)運(yùn)輸?shù)某杀竞退疂{的到戶價(jià)格,因此需要對(duì)其特別關(guān)注參考文獻(xiàn)半成品的含水量多少取決于:制得的干態(tài)粗顆粒的含水[1]李安水煤漿技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其新進(jìn)展[J煤炭科學(xué)技術(shù),量細(xì)顆粒的濕磨濃度粗細(xì)顆粒的級(jí)配比例以及添加劑的007,35(5):97-100量。計(jì)算公式如下:[2]張榮曾水煤漿制漿技術(shù)[M]北京科學(xué)出版社,1996:121-139[3]付曉恒,王祖訥柴保明等精細(xì)水煤漿制備與應(yīng)用技術(shù)的研究[玎].煤炭學(xué)報(bào),2004,29(2):226-229[4]王風(fēng)寅等當(dāng)前水煤漿推廣應(yīng)用中存在的問(wèn)題冂]能源環(huán)境保護(hù),2004,18(4):46-47式中T——制成的半成品的含水量%;[5]祝平不要走入水煤漿誤風(fēng)[刀].中國(guó)能源,2002,4:8-9r:1—粗細(xì)顆粒的級(jí)配比例[6]GBT1886-2002.水煤漿質(zhì)量試驗(yàn)方法[S].北京中華人民共W干態(tài)粗顆粒的含水量%;和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,2002C.濕態(tài)粗顆粒的濕磨濃度,(責(zé)任編輯:房俊民(上接第398頁(yè))[45]Yong-Jin 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