第25卷增刊遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報2006年6月Vol25 SupplJournal of Liaoning Technical UniversitJu2006文章編號:1008-0562(2006)增刊1-0293-0精細(xì)水煤漿制備及其流變性研究任蘭柱2,崔風(fēng)祿3,趙金元2,陳艷新3,王祖納1(1中國礦業(yè)大學(xué)化環(huán)學(xué)院,北京100083:2遼寧工程技術(shù)大學(xué)機楲工程學(xué)院,遼寧阜新12300033.開灤集團錢家營礦業(yè)公司,河北唐山063000摘要:針對發(fā)展以煤代油技術(shù)中燃料制備存在的問題,運用水煤漿制備與燃燒理論,根據(jù)每個煤種特點分別進(jìn)行了磨礦和制備精細(xì)水煤漿實驗,通過分析所制得的各煤種水煤漿的流變性能,找岀了影響煤漿表觀粘度的因素,得出了煤質(zhì)、添加劑、煤粉粒度是制備精細(xì)水煤漿過程中的關(guān)鍵因素。掌握了各煤種制備煤漿的規(guī)律,對發(fā)展以煤代油技術(shù)和緩解石油資源日益緊缺問題有重要意義。關(guān)鍵詞:精細(xì)水煤漿;表觀粘度;添加劑;粒度中圖分類號:TQ5344文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AResearch on fine coal water slurry preparation and its rheological propertyREN Lan-zhu"2, CUI Fenglu, ZHAO Jin-yuan, CHEN Yan-xin, WANG ZU-na(l College of Chemistry and Environment, China university of Mining and Technology, Beijing100083, China; 2. College of Mechanical engineering Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China3.Qianjiaying Mining Company of Kailuan Group Tangshan 063000, China)Abstract: According to the existing problems of fuel preparation in developing coal-replacing-oil technology andeach coal property, physical alterations of each coal have been done by applying coal water slurry(cwspreparation and combustion theory. Tests about the grinding and the Cws preparation have been donrespectively, because of Cws of different coals needing various sizes. By analysing rheological properties ofCwS of different coals, the factors of influencing the apparent viscosity have been found out. Coal property\additive, and granularity are the key elements. Grasping the rules of the Cws preparation is remarkablysignificant for coal replacing oil to release the problem of the increasing oil shortageKey words: fine coal water slurry; apparent viscosity; additive; granularity0引言實驗室的技術(shù)和設(shè)備對6種不同的煤種HB(瘦煤)LL(焦煤)、DT(不粘煤)、ST(石臺煤)、SM(神近年來由于石油價格不斷上漲,石油進(jìn)口壓力木煤)、JC(晉城煤),進(jìn)行制漿實驗。先對各種煤逐年增大,其可獲得性變得不確定。價格便宜的煤樣進(jìn)行工業(yè)分析和元素分析,結(jié)果如表1、表2炭燃燒產(chǎn)生能量,至今易于得到。發(fā)展以煤代油技表1實驗煤工業(yè)分析術(shù)或者改變?nèi)紵到y(tǒng),或者改變煤本身。精細(xì)水煤Tab.I industrial analysis of coal samples漿制備技術(shù)是以煤代油技術(shù)的一個重要方面。精細(xì)煤種 Mad Vad Adf Aad Ad Fcad Fodaf St,d StdfHB10914.1216.1010.3210.3574458401042760.4389由精細(xì)煤粉、水和一定量的添加劑組成。一般精細(xì)LL1.5927.1029807.938.3463.327001023530.2365水煤漿灰分為1%-2%,濃度為50%-60%,粘度小DT33028.1331457537.8761.3568.741.10231.1018ST93729583480562620554365200.14670.1619于0.3pas,粒度小于10μm,可作為內(nèi)燃機、燃?xì)釹M0.7820.3723.1511.2211.3167.6376850431304347透平燃料。由于它既能保持煤的物理化學(xué)性能,又能JC1.158921045194519.72710789550.66470.6742表2實驗煤元素分析像石油一樣具有良好的流動性和穩(wěn)定性;低污染、Tab 2 ulitimate analysis of coal sa燃燒效率高,因此,成為應(yīng)對石油資源危機,減少_煤種 Cad Cadf Had Hdaf Nad Ndaf對石油依賴的重要對策之一。LL781387,124384.791.341.436.026.60T76.2385.594.344.830.941.046.567.321精細(xì)水煤漿的制備及其流變性分析sr68198021-456536102-120-19-13078.163.96中國礦業(yè)大學(xué)世界合作實驗室經(jīng)過多年研究,93.132.332970.971.241.612.05精細(xì)水煤漿的制備與燃燒已通過小試和中試。利用將制漿所用的煤樣先破碎到40目以下,然后用于磨礦的中國煤化工蘑機進(jìn)行破日期:200603-14基金項目:國家重點技術(shù)創(chuàng)新項目"煤基柴油代用燃料的制備與燃用”;中國礦業(yè)大學(xué)"21I"工程HCNMHG作者簡介:任蘭柱(1966-),男,黑龍江人,副教授,博士硏究生,主要從事水煤漿燃燒與環(huán)保機械硏究,Email:!rlz5056@163.com本文編校:焦麗294遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報增刊碎,每個煤樣都通過磨礦實驗得到粒度與時間的變化曲線,然后再根據(jù)制漿用煤的粒度要求,控制磨E1200礦時間得到符合制漿粒度要求的煤樣。在優(yōu)化不同出800煤種的制漿工藝的條件下制備水煤漿,并對樣品質(zhì)量、成分、結(jié)構(gòu)和粒度特性進(jìn)行分析。各種制漿用煤粒度分析是采用英國 Malvern公司生產(chǎn)的圖3DT浮選精煤所制得水煤漿粘度圖Mastersizer激光粒度分析儀來進(jìn)行。Fig 3 viscosity of coal water slurry made by將以上各制漿煤樣分別加入一定量的水,再加實驗所用添加劑為磺酸鹽分散劑,加入量分別入一定比例的添加劑,攪拌20min后制得水煤漿,為煤漿量的0.5%。由于煤的芳香核結(jié)構(gòu)中所含的羥制漿完畢后用旋轉(zhuǎn)粘度計測其流體粘度。用DT、基、羧基官能團具有強親水性。對含氧量較小的煤LL、HB三種煤樣進(jìn)行添加劑和灰分實驗種來說,添加劑作用明顯;而對含氧量較多的煤種表3各種實驗煤的粒度分析添加劑作用不明顯;對含氧量4%以上的各煤種加Tab3 size analysis of different coal samples煤種DO.ymD(0.5)mDo9ymD4.3]umD[3,2lum入添加劑后雖有一定的增濃作用,但使煤漿疏松結(jié)HB3.0123.4818.93構(gòu)破壞,產(chǎn)生硬沉淀。因此,要使這些煤能制得合DT2.6393411.265.44LL13.2233.9816.287格的煤漿必須加入分散劑的同時再增添穩(wěn)定劑,以17.57保持煤漿疏松、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。24.59灰分對穩(wěn)定性的影響,灰分較高(在11%20%)表4制漿用煤樣的產(chǎn)率及其灰分的煤種本身煤漿結(jié)構(gòu)疏松、穩(wěn)定,加入添加劑都對Tab4: yield and ash of CwS coal samples煤樣名稱V%Ag%Tw%Agw%原煤漿結(jié)構(gòu)影響較小;而灰分較低(在4%-7%)DT46.241.3353.7613.59的煤種,加入添加劑后不能保持原煤漿結(jié)構(gòu)性能55.684.32產(chǎn)生了硬沉淀,必須加入穩(wěn)定劑以改變煤漿結(jié)構(gòu)性379421.7能。因此,選擇灰分適中的煤種制漿,有利于保持由表4可見只有DT煤樣的浮選精煤灰分<2%煤漿結(jié)構(gòu)性能,不產(chǎn)生硬沉淀。且產(chǎn)率較高,LL煤樣在產(chǎn)率很低的情況下也可以制得超低灰精煤,但是在保證一定意義的產(chǎn)率前提4結(jié)論下,灰分有所升高,達(dá)到了3.17%,HB煤樣的產(chǎn)由上述分析得到如下結(jié)論:①添加劑影響煤漿率最髙,灰分也最髙,三個煤樣的浮選尾煤可以制的流變特性和表觀粘度,表觀粘度隨剪切速率的增成中煤水煤漿。對上述三種煤樣用旋轉(zhuǎn)粘度計測試加而降低。②灰分高的煤樣容易制得固體濃度較高出的數(shù)據(jù)輸入計算機擬合得到的曲線可知在剪切的水煤漿,灰分中等的煤成漿性能較好,灰分低的速率由低至高時的流體類型,在剪切速率為100/s煤,應(yīng)在加入分散劑的同時加入穩(wěn)定劑,才能保持時的表觀粘度圖為圖1、圖2、圖3煤漿疏松結(jié)構(gòu)。③煤粉的粒度分布關(guān)系到煤漿的質(zhì)2400量分?jǐn)?shù)、流變性、穩(wěn)定性及燃燒特性。如果煤粒的顆粒過大則雖然易成漿,但穩(wěn)定性較差。如果過細(xì),由于比表面積增大,成漿性則會變差。④煤漿的粘度隨溫度的升高而降低,選擇適宜溫度對于煤漿的儲90120150存和應(yīng)用是一個重要問題。⑤水煤比高的漿體雖然圖DT浮選精煤所制得水煤漿粘度成漿性較好,但由于煤粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低而使?jié){體的Fig. I viscosity of coal water slurry made byfloatation clean coal穩(wěn)定性不好,而且作為燃料其燃燒值也會下降。參考文獻(xiàn):18001200]孫成功李保慶水煤漿技術(shù)研究開發(fā)現(xiàn)狀及面臨的問題[]煤炭轉(zhuǎn)七,1995,18(3)1600[2]吉登高水煤漿燃燒特性的研究[D北京:中國礦業(yè)大學(xué),2005,[3]萬玲娟煤的超細(xì)粉碎及超凈煤的制備[D].北京:中國礦業(yè)大[4]顧全榮胡宏紋H中國煤化工煤成漿性的影響圖2DT浮選精煤所制得水煤漿粘度圖[].燃料化學(xué)Fig 2 viscosity of coal water slurry made by[5]壽崇崎水煤漿CNMHG化學(xué)工業(yè)200floatation clean coal