配煤對水煤漿性能影響研究

周鴻宇，張?zhí)鹛?/p>

(隴東學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 慶陽 745000)

水煤漿(Coal Water-slurry，簡稱cws)是由煤漿燃料派生而來的，是一種煤基潔凈燃料，是把煤粉碎與添加劑水溶液進行混合制備成的漿體。水煤漿是一種復(fù)雜的分散體系，影響煤的成漿性、漿體流變性及穩(wěn)定性的因素眾多。以往的工作[1]對制約水煤漿性能的因素進行了研究，但由于受到多種因素的影響，得出的結(jié)論和看法各不相同[2-5]。如空氣平衡水分與最高內(nèi)在水分對煤漿性能的影響程度；煤中礦物質(zhì)及礦物質(zhì)在煤漿中的溶出特性對水煤漿性能的影響；煤的表面電化學(xué)性質(zhì)對煤漿的影響及煤的孔隙結(jié)構(gòu)與煤的比表面積對水煤漿性能的影響等均有不同觀點。

配煤制漿是一種能夠擴大制漿煤種而又簡易經(jīng)濟的方法[6-7]。在水煤漿技術(shù)應(yīng)用與推廣的過程中，如何用難制漿的的煤種制得高濃度、低黏度、流動性好的水煤漿一直是人們關(guān)注的問題。配煤制漿技術(shù)可以提高煤漿性能，降低生產(chǎn)成本，而且原料煤適用范圍大，對原料多樣化及合理利用資源具有重大意義[8-11]。本文通過對甘肅華亭、甘肅張掖和陜西神府三個地方的煤進行單煤制漿、不同質(zhì)量比的兩種煤和三種煤配煤制漿實驗，研究配煤對水煤漿性能的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗原料及試劑

華亭煤、張掖煤、神府煤、十二烷基苯磺酸鈉，聚丙烯酰胺10000以上原料規(guī)格均為工業(yè)用品。

1.2 實驗方法

1.2.1 煤漿制備

將3種原料煤先用顎式破碎機破碎至直徑20mm以下，再在密封式化驗制樣粉碎機中磨細。磨細后利用振蕩篩進行篩分，選取120目的煤樣，干燥貯存待用。

本實驗采用干法制漿，雖然干法制漿的能耗比濕法的高，但是干法制漿能使煤漿獲得最高的堆積效率，提高煤漿的濃度。稱取1.0g的十二烷基苯磺酸鈉，倒入蒸餾水中，用攪拌器充分攪拌使其溶解，溶解后，調(diào)慢攪拌器的轉(zhuǎn)速，快速加入已稱取的煤樣。保持攪拌器的轉(zhuǎn)速為800～1000r/min，攪拌時間為15min。即可成漿。在配煤制漿中，2種煤的質(zhì)量比選為1:1、1:5、5:1，3種煤的質(zhì)量比選為1:1:1、1:2:3。實驗煤和添加物的比例為6:4與7:3之間。

1.2.2 性能測定

1.2.2.1 黏度測定

使用NDJ-8S旋轉(zhuǎn)粘度計測量，選擇適當?shù)霓D(zhuǎn)子，開啟旋轉(zhuǎn)粘度計，計時，從第五分鐘開始讀數(shù)，每過一分鐘讀取一次并做記錄，共記10次，計算取其平均值作為最終黏度。

1.2.2.2 靜態(tài)穩(wěn)定性[12]

① 攪拌水煤漿試樣使之均勻，將其倒入已知質(zhì)量的瓶中，記錄水煤漿總質(zhì)量mz，放置7天。

② 7天后，將瓶內(nèi)水煤漿倒入預(yù)先精確稱量并干燥清潔的接收瓶中，將接收瓶倒置與裝有水煤漿的試樣瓶口對正，后將其顛倒過來傾倒，10min后停止傾倒，帶上接收瓶和試樣瓶瓶蓋。

③ 稱量接收瓶總質(zhì)量，計算接收瓶中水煤漿的質(zhì)量mb＇；稱量試樣瓶總質(zhì)量，計算試樣瓶中殘留物的質(zhì)量mb。

④ 穩(wěn)定性計算公式：

式中：SBsta為水煤漿靜態(tài)穩(wěn)定性，%；mb為水煤漿靜置7天后試樣瓶中殘留物的質(zhì)量，g。

1.3 結(jié)果與討論

1.3.1 單煤制漿實驗

一般要求水煤漿的黏度小于1200mPa·s，而工業(yè)應(yīng)用的水煤漿黏度通常為1000mPa·s。不同煤種水煤漿成漿性能比較見表1。

由表1可知：對于給定的水煤漿添加劑，由于煤質(zhì)的差異，3種單煤成漿性能屬張掖煤最差，其黏度為1162mPa·s，穩(wěn)定性為13.11%。由華亭煤制得的水煤漿黏度為996.8mPa·s，穩(wěn)定性稍差，為15.34%。由神府煤制得的水煤漿黏度為987.6mPa·s，穩(wěn)定性為13.26%。比較來說，神府煤成漿性能最好，符合國家標準，即是如此，還需通過配煤提高煤的成漿性能。

表1 3種煤的成漿特性數(shù)據(jù)Tab1 Maximum solid concentration and stability of three coals

1.3.2 配煤制漿實驗

在配煤制漿中，將華亭煤和張掖煤的組合記為組合1，張掖煤和神府煤的組合記為組合2，華亭煤和神府煤的組合記為組合3，華亭煤、張掖煤和神府煤的組合記為組合4。4種組合中分別以不同的比例配制水煤漿，實驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 配煤制漿的組分、比例黏度以及穩(wěn)定性Tab1 Maximum solid concentration and stability of blending coals

由表2可知： (1) 配煤組合制得的水煤漿的穩(wěn)定性差別較大，且所有配煤水煤漿的黏度分布在591.8～1394.0mPa·s，符合國家標準。其中黏度最低為華亭煤和神府煤的組合，黏度最高的為張掖煤和神府煤的組合。

(2) 配煤所得的水煤漿的成漿性能不一定比單煤的好，有些配煤所得到的水煤漿的穩(wěn)定性較單煤的成漿穩(wěn)定性好，而有的比兩種單煤的成漿穩(wěn)定性都要差。

(3) 同一配煤組合中，不同質(zhì)量比所得到的水煤漿的穩(wěn)定性相差較大，而且配煤的成漿穩(wěn)定性和配煤比呈非線性關(guān)系。如：華亭煤和張掖煤在1:1的質(zhì)量配比下得到的水煤漿的穩(wěn)定性為20.28%，張掖煤的比重越大，配煤成漿的穩(wěn)定性越好。

(4) 配煤的穩(wěn)定性和粘度相差較大可能與三種煤的煤質(zhì)因素和煤種間相互作用的效果不同有關(guān)。配煤煤種的選擇以及配比的不同，會影響配煤的水煤漿性能。

2 結(jié)論

根據(jù)對甘肅華亭，甘肅張掖，陜西神府3種煤進行單煤和不同質(zhì)量比配煤的成漿性能的研究，獲得如下結(jié)論：

(1) 用十二烷基苯磺酸鈉作為分散劑制備的水煤漿其性能較好且經(jīng)濟性好。在煤水質(zhì)量比為6:4時黏度和穩(wěn)定性最佳分別為1162.0 mPa·s和13.11%。

(2) 煤質(zhì)因素是影響煤炭成漿性能的主要因素，高內(nèi)在水分、高含氧量是難成漿煤種的特點。

(3) 由于煤種間相互作用的效果不同，配煤煤種的選擇以及配比的不同，都影響配煤的水煤漿性能。

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