雙峰級(jí)配制備高濃度水焦?jié){的實(shí)驗(yàn)研究

孟茁越 楊志遠(yuǎn) 李智華 尹智強(qiáng)

摘 要：水焦?jié){是以半焦粉為原料的新型清潔高效液體燃料，通過(guò)破碎磨礦和不同物料粒度配比得到合理的粒度分布，是提高水焦?jié){濃度的重要措施。采用控制棒磨機(jī)磨礦時(shí)間的方法，對(duì)陜北檸條塔半焦樣品平均粒徑進(jìn)行調(diào)控，制備出2種不同粒徑半焦顆粒并探究了顆粒不同配比條件對(duì)水焦?jié){成漿特性的影響。使用Alfred粒度模型對(duì)物料配比進(jìn)行計(jì)算擬合，發(fā)現(xiàn)當(dāng)SZ（30±5 μm小粒度物料）與CZ（120±10 μm大粒徑物料）的配比為3∶7和2∶8時(shí)具有較好的顆粒堆積效率。借助旋轉(zhuǎn)粘度儀和Turbiscan Lab穩(wěn)定性分析儀的多重光散射技術(shù)研究了不同配比對(duì)水煤漿漿體成漿性的影響，結(jié)果表明：當(dāng)SZ與CZ的配比為3∶7時(shí)，漿體體系具有最優(yōu)的成漿性，穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)指數(shù)TSI值較小，且無(wú)硬沉淀產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)水焦?jié){不同制備因素的探討，改善漿體流變性，最終得到最大固體濃度可達(dá)66.25wt%的高性能水焦?jié){。關(guān)鍵詞：水焦?jié){;粒度級(jí)配;Alfred模型;成漿性;穩(wěn)定性分析儀中圖分類號(hào)：TQ 536

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-9315（2020）06-01047-08

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2020.0615開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Experimental study on preparation of high concentration

semi-coke water slurry based on bimodal gradation

MENG Zhuo-yue1，YANG Zhi-yuan1，2，LI Zhi-hua1，YIN Zhi-qiang1

（1.

College of Chemistry and Chemical? Engineering，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China;

2.Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization，

Ministry of Land and Resources，Xian 710021，China）

Abstract：Semi-coke water slurry is a new clean and efficient liquid fuel with semi-coke powder as raw material.Reasonable particle size distribution obtained by crushing and grinding at different material particle size ratios is an important measure to improve the concentration of slurry.In this study，two kinds of semi-coke particles with different sizes were prepared from Ning-tiao Tower semi-coke in northern Shaanxi by controlling the grinding time of rod mill.Different sizes of semi-coke particles were used to prepare semi-coke water slurry with double peak gradation，and the effects of different grain size gradation on slurry ability was explored.Based on the Alfred particle size model，it is found that when the ratio of SZ（30±5 μm）to CZ（120±10 μm）is 3∶7 and 2∶8，the system has a good packing efficiency of particles.The effects of different ratios on the slurry ability of semi-coke water slurry were studied by means of rotary viscometer and turboscan lab stability analyzer.The results show that：when the ratio of SZ to CZ is 3∶7，the slurry has the best slurry ability without hard precipitation produced.The rheological properties of the slurry were improved by exploring the different preparation factors of the semi-coke water slurry，and the high performance slurry with the maximum solid concentration of 66.25wt% obtained.

Key words：semi-coke water slurry;grain size gradation;Alfred model;slurrying ability;stability analyzer

0 引 言

半焦是由高揮發(fā)性煙煤在低壓、中低溫環(huán)境下通過(guò)碳化而得到的固體碳質(zhì)產(chǎn)品，具有低灰低硫、高固定碳含量的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電石、鐵合金、化肥、碳化硅等行業(yè)[1-2]。但隨著國(guó)家政策的不斷調(diào)整，鐵合金、碳化硅等高耗能產(chǎn)業(yè)被嚴(yán)格限制，半焦的產(chǎn)量逐漸增大但需求量卻逐漸降低，嚴(yán)重影響了半焦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。同時(shí)，在半焦的生產(chǎn)及運(yùn)輸過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生約占總質(zhì)量10%的半焦粉（粒徑<3 mm），因粒徑過(guò)小無(wú)法直接利用而被丟棄或長(zhǎng)期堆積，造成一系列資源浪費(fèi)和粉塵污染[4]?！赌茉醇夹g(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016—2030）年》中將大型煤炭熱解、焦油和半焦利用、氣化熱解一體化等技術(shù)定為重點(diǎn)研究對(duì)象[5]，如何高效、環(huán)保地利用半焦粉成為半焦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

作為潔凈煤技術(shù)的分支，水煤漿技術(shù)以其低生產(chǎn)成本、低污染物排放量等優(yōu)點(diǎn)在代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料方面具有廣闊的應(yīng)用前景[6-7]?？紤]到我國(guó)半焦特性及現(xiàn)狀，以半焦粉為主要原料制備新型清潔高效液體燃料——水焦?jié){成為半焦資源有效利用的新途徑[8]。作為液體燃料，理想的水焦?jié){需要具有高固體含量、低表觀粘度的特點(diǎn)以適應(yīng)管道運(yùn)輸和噴霧燃燒[9]。影響漿體成漿性的因素主要有煤質(zhì)特性[10]、分散劑[11-12]和粒徑分布[13-14]等，其中粒徑分布是提高煤顆粒填充效率的重要因素，固體顆粒的粒徑不僅需要一定的細(xì)度來(lái)保證其充分燃燒，還需要良好的分布使得整個(gè)體系具有更高的堆積效率。李灣灣對(duì)不同粒度級(jí)配煤粉進(jìn)行水煤漿制備試驗(yàn)，研究了粒度級(jí)配對(duì)水煤漿穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明粒度級(jí)配能夠提高水煤漿的穩(wěn)定性[15]。鄧業(yè)新探究了煤顆粒不同粒徑及含量對(duì)漿體性能的影響，發(fā)現(xiàn)細(xì)顆粒利于漿體的穩(wěn)定性，粗顆粒有利于降低漿體粘度[16]。孫美潔等以石油焦為原料，研究了粒度級(jí)配及分散劑對(duì)水焦?jié){穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明漿體的穩(wěn)定性隨著焦粉粒度的增大而變差，但成漿濃度較高[17-18]。王思同以神府半焦為原料制備水焦?jié){，研究了前期預(yù)處理對(duì)水焦?jié){的影響，結(jié)果表明對(duì)微波處理等方法可以改善水焦?jié){性能，但未考慮到顆粒粒度級(jí)配對(duì)成漿性的影響[19]。

目前，關(guān)于對(duì)漿體中顆粒粒度級(jí)配的研究主要集中在以煤及石油焦為原料的漿體燃料方面，而對(duì)半焦制備水焦?jié){過(guò)程中粒度級(jí)配的研究很少，有針對(duì)性的改善半焦顆粒粒度級(jí)配對(duì)水焦?jié){性能的提高及水焦?jié){產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。文中基于Alfred粒度模型，對(duì)2種不同粒徑半焦物料進(jìn)行雙峰級(jí)配制備水焦?jié){，探究粒度級(jí)配對(duì)水焦?jié){成漿性能的影響，借助多重光散射技術(shù)通過(guò)Turbiscan Lab穩(wěn)定性分析儀對(duì)不同配比水焦?jié){穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并探討了高濃度水焦?jié){的制備條件，從而提高了漿體性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與原料

實(shí)驗(yàn)主要儀器有RK/ZQM（BM）型號(hào)棒磨機(jī)（武漢洛克粉磨設(shè)備制造有限公司）、LS230VSM+型激光粒度分布儀（美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特公司）、JJ-1型電動(dòng)攪拌器（上海浦東物理光學(xué)儀器廠）、NXS-4C型水煤漿旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)（成都儀器廠）、pHS-3型精密pH計(jì)、Turbiscan Lab型穩(wěn)定性分析測(cè)試儀（北京朗迪森科技有限公司），水焦?jié){分散劑選擇腐殖酸鈉（天津市光復(fù)精細(xì)化學(xué)研究所），制備水焦?jié){的原料為陜北檸條塔來(lái)喜半焦廠的半焦粉，其制備工藝是低溫干餾方爐工藝，平均粒度3～7 cm，工業(yè)分析和元素分析見(jiàn)表1.

1.2 粒度分布模型

在水焦?jié){制備過(guò)程中，顆粒的高效堆積是制備高性能水焦?jié){的關(guān)鍵技術(shù)，因此合理的粒度級(jí)配對(duì)制漿過(guò)程十分重要。Alfred模型作為常用的經(jīng)典粒度分布模型，是一種連續(xù)粒度分布模型函數(shù)，由Gaudin-Schuhmann模型的基礎(chǔ)上演變而來(lái)，如式（1）所示。

Alfred粒度模型公式

y=（Dn-Dns）

（DnL-Dns）

×100%

（1）

式中 y為小于粒徑D的累計(jì)含量，μm; DL為漿體體系中的最大粒度值，μm;DS為水焦?jié){體系中最小的粒度，μm;n為模型參數(shù)（一般規(guī)定范圍為0.01～0.5之間）。

因公式（1）中，DS的值代表體系中最小物料的粒徑，在水焦?jié){體系中近似為0，因此，在粒度級(jí)配分析過(guò)程中使用簡(jiǎn)化后的Alfred粒度模型計(jì)算，如式（2）所示。

簡(jiǎn)化后Alfred粒度模型

y=（Dn）（DnL）

×100%

（2）

對(duì)于SZ物料和CZ物料不同配比條件的混合物料，在計(jì)算過(guò)程中，首先采用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分出混合物料中≤200目、120～200目、80～120目、40～80目的4個(gè)粒度級(jí)，分別計(jì)算出各個(gè)不同粒度級(jí)所占的含量百分比。然后，累計(jì)加和得到不同配比下≤200目、≤120目和≤80目的物料所占比例，即y200，y120和y80.通過(guò)Alfred粒度分布模型公式中y值與參數(shù)n的關(guān)系分別計(jì)算出D值等于200，120和80時(shí)的參數(shù)n200，n120和n80值。三者取平均值得到相應(yīng)配比下的模數(shù)n，采用該模數(shù)對(duì)堆積效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3 水焦?jié){制備方法及性能測(cè)試

將破磨制備的不同粒徑的半焦粉按一定比例進(jìn)行粒度級(jí)配，采用干法制漿，加入定量去離子水與分散劑，使用恒速攪拌器充分混合20 min（1 000 r/min）以確保水焦?jié){的均化。使用NXS-4C旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)水焦?jié){表觀粘度進(jìn)行測(cè)定，并將表觀粘度為1 000 mPa·s時(shí)的固體濃度定義為漿體最大固體濃度（SCmax）用來(lái)判斷水焦?jié){的成漿性，SCmax越高，成漿性能越好[20]。同時(shí)通過(guò)玻璃棒攪拌和目測(cè)的方法判斷水焦?jié){的流動(dòng)性，根據(jù)水焦?jié){的流動(dòng)狀態(tài)和攪拌的難易程度將水焦?jié){分為A、B、C、D等4個(gè)流動(dòng)等級(jí)，由A到D流動(dòng)性依次遞減。漿體是否產(chǎn)生硬沉淀通過(guò)靜置7 d后采用落棒法判斷，并對(duì)漿體靜置24 h，3和7 d后的析水率進(jìn)行測(cè)試，析水率低表明水焦?jié){具有較好的穩(wěn)定性[21]。

在使用析水率對(duì)水焦?jié){穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)的同時(shí)，使用Turbiscan Lab穩(wěn)定性分析儀對(duì)不同級(jí)配條件下水焦?jié){穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步的分析，該儀器是采用多重光散射原理對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行掃描的，可在保護(hù)樣品完整性的前提下精確測(cè)量水焦?jié){的穩(wěn)定性。

每組樣品分為4個(gè)階段進(jìn)行掃描，第1階段：20 min，每隔5 min掃描1次;第2階段：40 min，每隔10 min掃描1次;第3階段：8 h，每隔1 h掃描1次;第4階段：7 d，每隔1 d掃描1次。

通過(guò)測(cè)量樣品從底部到頂部的光強(qiáng)度變化值來(lái)計(jì)算漿體的穩(wěn)定性指數(shù)（TSI），如式（3）所示。

TSI=i

h|scani（h）-scani-1（h）|

H

（3）

式中 scani（h）為第i次掃描點(diǎn)高度，mm;H為樣品的總高度，mm.同一時(shí)間下TSI穩(wěn)定性指數(shù)越小，樣品漿體的穩(wěn)定性越好[22]。

2 雙峰級(jí)配對(duì)漿體性能的影響

2.1 粗細(xì)粒度物料單獨(dú)制漿對(duì)成漿性的影響

將塊焦通過(guò)顎式破碎機(jī)破碎后利用RK/ZQM（BM）棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦，小中大磨棒的比例為17∶7∶4，結(jié)合的德士古氣化粒度級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)，分別磨礦45和125 min獲得粗粒物料（CZ）和細(xì)粒物料（SZ），其對(duì)應(yīng)的粒度分別是120±10 μm，30±5 μm.在粒度級(jí)配前，將粒徑大小不同的2種物料單獨(dú)進(jìn)行水焦?jié){制備實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行粘度測(cè)試，其中分散劑為腐植酸鈉（用量：0.8wt%），2種物料特征參數(shù)及所制備水焦?jié){的成漿特性結(jié)果如圖1所示。

從圖1可知，以2種不同粒徑的物料為原料單獨(dú)制備水焦?jié){時(shí)，制漿效果較差。當(dāng)以SZ為原料單獨(dú)制備水焦?jié){時(shí)，濃度僅為62wt%時(shí)，漿體黏度已達(dá)978.3 MPa·s，而CZ物料制得的漿體雖然在黏度接近1 000 MPa·s時(shí)的濃度比SZ物料高，但漿體產(chǎn)生硬沉淀。同時(shí)對(duì)2種物料析水率進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)2種粒徑物料所制水焦?jié){靜置7 d后析水率都較高，分別為4.28wt%和6.77wt%，且分層現(xiàn)象較為明顯。由此說(shuō)明單一粒度分布直接制備水焦?jié){的效果均不理想，不能得到低粘高濃、高穩(wěn)定性的水焦?jié){，為了達(dá)到較好的效果，考慮將對(duì)所制物料進(jìn)行粒度級(jí)配以期制備高性能水焦?jié){。

2.2 不同配比物料粒度分布研究

以2種大小不同物料為原料，進(jìn)行粒度級(jí)配，SZ∶CZ的配比分別1∶9，2∶8，3∶7，4∶6和5∶5，并使用LS230VSM+型激光粒度分布儀對(duì)2種初始物料（SZ，CZ）及粒度級(jí)配后5種不同物料進(jìn)行粒度分布測(cè)定，結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，SZ和CZ物料單獨(dú)存在時(shí)其激光粒度分布結(jié)果以單峰形式存在，而對(duì)2種粒徑物料進(jìn)行粒度級(jí)配后，各個(gè)比例下的物料都呈現(xiàn)出雙峰的特點(diǎn)，說(shuō)明SZ與CZ物料的配比達(dá)到了雙峰級(jí)配的效果。

對(duì)5種級(jí)配后物料進(jìn)行篩分，分別得到粒徑范圍在≤200目、120～200目、80～120目、40～80目的物料并分別計(jì)算出各個(gè)不同粒級(jí)的含量占比，結(jié)合Alfred粒度模型公式計(jì)算得出相應(yīng)的模數(shù)n，各個(gè)配比下物料的粒度分布值見(jiàn)表2.從表2可發(fā)現(xiàn)，除配比為SZ∶CZ =1∶9時(shí)，40目篩的過(guò)篩率為99.5%，其他配比樣均為100%，可近似認(rèn)為所配制樣品的粒徑均≤0.45 mm，因此在利用Alfred粒度模型計(jì)算時(shí)DL值取0.45 mm.

相關(guān)研究表明在Alfred粒度分布模型中，當(dāng)模型參數(shù)n在0.3～0.5范圍之間顆粒的堆積可以呈現(xiàn)出較好的狀態(tài)，同時(shí)得出當(dāng)模型參數(shù)n=0.37時(shí)，顆粒具有最佳的粒度分布，粗細(xì)粒徑顆粒相互填充表現(xiàn)出較高的堆積效率[23]。當(dāng)n值過(guò)大時(shí)，大粒徑物料含量偏高，漿體中顆粒受較大重力作用更易沉降現(xiàn)象，使得水焦?jié){穩(wěn)定性變差;當(dāng)n值過(guò)小時(shí)，水焦?jié){體系中小粒徑物料含量大大增加，會(huì)導(dǎo)致漿體粘度變大，流動(dòng)性變差。表3所示為不同配比情況下y值及計(jì)算得到的參數(shù)n值，從表3可知，SZ和CZ的比例為2∶8和3∶7所對(duì)應(yīng)的模數(shù)n分別為0.42和0.33，接近最佳值，因此初步判斷這2種級(jí)配方案下的顆粒堆積效率較好，所制備水焦?jié){成漿性較優(yōu)。

2.3 雙峰級(jí)配制漿對(duì)水焦?jié){流動(dòng)性的影響

為驗(yàn)證粒度級(jí)配模型所得結(jié)果，將SZ物料和CZ物料按照一定的比例進(jìn)行配比制漿，使用旋轉(zhuǎn)粘度儀對(duì)所制水焦?jié){表觀粘度進(jìn)行測(cè)定。不同配比條件下水焦?jié){粘度隨濃度的變化曲線如圖3所示。將圖3所示漿體粘度與2種粒級(jí)單獨(dú)制漿結(jié)果對(duì)比，可以清晰看出雙峰級(jí)配的制漿效果遠(yuǎn)好于單獨(dú)制漿，進(jìn)行雙峰級(jí)配后所制備水焦?jié){的粘度均有所下降，其中配比2∶8，3∶7，4∶6具有較優(yōu)的降粘效果，當(dāng)濃度為63wt%時(shí)，漿體粘度分別降低至510，537和605 MPa·s.同時(shí)，水焦?jié){的最大固體濃度也在雙峰級(jí)配條件下增大，當(dāng)30和120 μm的半焦以3∶7比例混合時(shí)候，漿體的最大固體濃度可達(dá)65.65wt%.

2.4 雙峰級(jí)配對(duì)水焦?jié){穩(wěn)定性的影響

圖4為濃度為63wt%時(shí)，不同級(jí)配比例條件下水焦?jié){的靜置7 d后的析水率情況，從圖4可看出，雙峰級(jí)配之后水焦?jié){的析水率與單獨(dú)制漿時(shí)（SZ：4.28wt%，CZ：6.77wt%）相比均有不同程度的下降，說(shuō)明可以通過(guò)粒度級(jí)配提高水焦?jié){的穩(wěn)定性。隨著細(xì)粒物料占比的逐漸增加，漿體析水率呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，當(dāng)配比為2∶8和3∶7時(shí)，析水率降低明顯，分別達(dá)到1.54和1.60wt%，且靜置7 d后無(wú)硬沉淀生成，而當(dāng)細(xì)粒物料增加至50wt%（5∶5）時(shí)，漿體析水率增大同時(shí)有少量硬沉淀生成。說(shuō)明在細(xì)粒物料與粗粒物料的配比中，一定量比例的細(xì)物料能有效的填充在粗物料的空隙中，從而達(dá)到一個(gè)最緊密的堆積狀態(tài)，而過(guò)多的細(xì)物料不利于自由水在顆粒之間的流動(dòng)，從而使得漿體的粘度偏大，同時(shí)容易產(chǎn)生硬沉淀。結(jié)合漿體的流變性及穩(wěn)定性結(jié)果，可知當(dāng)SZ物料和CZ物料配比為2∶8，3∶7時(shí)水焦?jié){成漿性較好，與模型計(jì)算結(jié)果一致。

為了進(jìn)一步確定不同雙峰級(jí)配配比對(duì)水焦?jié){穩(wěn)定性的影響，將水焦?jié){倒入穩(wěn)定性分析儀配套的樣品瓶中，對(duì)不同漿體分別進(jìn)行為期7 d的穩(wěn)定性測(cè)定，并通過(guò)Turbiscan穩(wěn)定性分析軟件計(jì)算穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)指數(shù)TSI.圖5為2種粒徑半焦顆粒不同配比時(shí)水焦?jié){穩(wěn)定性指數(shù)TSI隨時(shí)間的變化曲線，可以看出5種水焦?jié){體系的TSI值存在差異，說(shuō)明不同配比對(duì)水焦?jié){的穩(wěn)定性確實(shí)存在差異，同時(shí)隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，漿體的穩(wěn)定性指數(shù)值逐漸增大，即水焦?jié){穩(wěn)定性隨著時(shí)間增加而降低。測(cè)量初始階段配比為1∶9，2∶8時(shí)，水焦?jié){TSI相對(duì)較大，這是由于該配比條件下具有較大含量的大粒徑物料，較大的半焦顆粒在重力作用的影響下沉降迅速，隨著小粒徑顆粒的逐漸增加，顆粒堆積效率增大，小粒徑顆粒填充在大粒徑顆粒中間，一定程度上減弱大粒徑顆粒的沉降速率。而隨著小粒徑顆粒的進(jìn)一步增加，堆積效率逐漸下降，水焦?jié){當(dāng)配比為5∶5時(shí)，穩(wěn)定性指數(shù)顯著增加，在靜置時(shí)間為7 d時(shí)TSI增加至2.1，漿體穩(wěn)定性最差。

2.5 雙峰級(jí)配條件下水焦?jié){的最高成漿濃度

在水焦?jié){制備過(guò)程中，其他外在因素（如溫度、體系pH值）在一定程度上也會(huì)影響漿體的成漿性，為了獲得高性能高濃度的水焦?jié){，在確定雙峰級(jí)配最優(yōu)配比條件（SZ

∶CZ=3∶7）的基礎(chǔ)上，對(duì)影響水焦?jié){成漿性的其他因素進(jìn)行了探究。對(duì)于溫度對(duì)水焦?jié){成漿性的影響研究中，對(duì)水焦?jié){粘度測(cè)定過(guò)程進(jìn)行不同溫度控溫，為控制變量，水焦?jié){的濃度選擇62wt%，結(jié)果如圖6所示。從圖6可以看出，溫度不同時(shí)隨著剪切速率的增加，水焦?jié){的粘度均不斷減小，隨著溫度的升高，水焦?jié){粘度先降低再逐漸升高，當(dāng)溫度為30 ℃時(shí)，水焦?jié){粘度最低，為258.5 MPa·s.在溫度低于30 ℃時(shí)，水焦?jié){粘度較大，并且在制備及測(cè)試過(guò)程中漿體的流動(dòng)性較差，說(shuō)明分散劑的活性受到影響，沒(méi)有起到很好的分散效果;而當(dāng)溫度高于30 ℃以后，隨著溫度的增高，水焦?jié){的粘度逐漸增大，不僅不能達(dá)到較好的制漿效果，同時(shí)增大制漿成本。因此，30 ℃的制漿溫度是最佳的條件。

對(duì)于水焦?jié){體系的pH值，一般來(lái)說(shuō)漿體pH都是偏弱堿性，加入分散劑腐植酸鈉后測(cè)定其pH值為8.34偏弱堿性。酸堿度的調(diào)節(jié)是通過(guò)加入微量的NaOH固體和HCl實(shí)現(xiàn)的，制漿溫度30 ℃，分散劑為腐植酸鈉，粒度級(jí)配為SZ∶MZ=3∶7的物料，制漿濃度選擇為62wt%.酸堿度的選擇從弱酸到弱堿依次為：6.34，7.34，8.34，9.34，不同pH條件下水焦?jié){的粘度變化如圖7所示。從圖7可以看出，不同pH值條件下，水焦?jié){均具有剪切變稀的性質(zhì)，且隨著pH的不斷增加水焦?jié){粘度逐漸減小，當(dāng)pH值為9.34時(shí)達(dá)到了最小值?？紤]到實(shí)際工業(yè)情況，若漿體的pH值過(guò)酸或過(guò)堿都會(huì)對(duì)水焦?jié){的儲(chǔ)存及運(yùn)輸管道產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，因此對(duì)pH的調(diào)控最大值選擇9.34，即當(dāng)pH值為9.34是成漿效果最好。

結(jié)合上述最優(yōu)制漿條件，在粒徑配比為3∶7，pH為9.34，溫度為35 ℃時(shí)，研究不同濃度時(shí)該條

件對(duì)水焦?jié){粘度的影響，如圖8所示，最優(yōu)條件下水焦?jié){最大固體濃度可達(dá)66.25wt%，相比初始條件下3∶7雙峰級(jí)配時(shí)所制水焦?jié){，最大固體濃度提升0.7wt%，說(shuō)明了溫度、pH值等外部因素對(duì)水焦?jié){性能也有著重要的影響。圖9所示為本次工作制備得到的最優(yōu)水焦?jié){與文獻(xiàn)所報(bào)道的不同漿體如煤焦?jié){[20]、褐煤水煤漿[24]等漿體燃料[25-27]最大固體濃度的對(duì)比，可以看出本次工作所制漿體的最大固體濃度較高，在此實(shí)驗(yàn)條件可以制備出高濃度水焦?jié){燃料。

3 結(jié) 論

1）以半焦為原料，通過(guò)控制磨礦時(shí)間的方法制備出2種不同粒徑物料SZ和CZ，以不同配比進(jìn)行水焦?jié){制備實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明當(dāng)2種物料單獨(dú)制備水焦?jié){時(shí)效果較差，SZ∶CZ=3∶7時(shí)，水焦?jié){成漿性最好，最高成漿濃度可達(dá)65.65wt%，且該配比下水焦?jié){漿體體系的穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)指數(shù)TSI最小，漿體具有較好的穩(wěn)定性。

2）利用Alfred粒度模型結(jié)合粒度分布計(jì)算得到小粒徑物料SZ的含量與模型參數(shù)n的關(guān)系，當(dāng)級(jí)配比例為2∶8，3∶7時(shí)，模數(shù)n分別為0.42和0.33，此時(shí)顆粒具有較好的堆積效率與制漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

3）適宜的溫度和pH值范圍從一定程度上可以提高水焦?jié){的成漿性，當(dāng)pH=9.34、溫度為35 ℃時(shí)，漿體的最大固體濃度可達(dá)的粘度達(dá)到66.25wt%，相比初始條件時(shí)3∶7配比增大0.7wt%，水焦?jié){具有最優(yōu)的漿體性能。

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