干湿法联合制备水煤浆技术的研究

第31第3期世界科技研完与发展Vol, 31 No. 32000年6月399-401页WORLD SCI-TECH R&DJumn.2009p.399401干湿法联合制备水煤浆技术的研究田达理付晓恒丁亚文王福顺(中国矿业大学(北京)化学与环境厂程学院,北京100083)摘要:针对国内当前水煤浆生产和销售实际情况,为给远离水煤浆厂且自身不具备建厂能力的众多中小型水煤浆用户群和原煤产地间提供一条切实可行的工艺途径,提出将干湿法联合制浆工艺应用到工业生产的可行性。本文以内蒙古鄂尔多斯煤(不粘煤)为原料,在此工艺方法下确立了合适于制浆用煤的级配比例和相应的药剂用量,大幅度降低了水媒浆的远输成本,并得到了最佳煤粉级配比例。关键词:千湿法联合制备;水煤浆;中小型用户中图分类号:TQ536文献标识码: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引言专用罐车运输,且一般是单向运输(返回的是空车);(2)添加剂费用增加。成品水煤浆一般要长距离运输,加上在制浆水煤浆是70年代石油危机中发展起来的一种新型煤基厂和终端用户处都要采用储罐较长时间地储存,所以对水煤流体洁净燃料。它是由60-70%的煤粉、30~40%的水和少浆的稳定性要求很高故必须添加稳定剂;(3)在水煤浆储罐量化学添加剂组成的混合体,约2t或2.5t普通水煤浆代替中一般都要设置搅拌机构避免发生沉淀;(4)在严冬季节,1t重油。因水煤浆具有良好的流动性和稳定性,可以象油水煤浆储罐要设置防冻设施避免储罐和管道中的水煤浆冻一样实现全密封储运和高效率的雾化燃烧。我国的实践已结:(5)成品水煤浆在储运过程中很容易由于密封不严与空经表明燃用水煤浆与燃煤相比,可提高燃烧效率,减少对环气接触,造成水煤浆的千燥结块现象,堵塞过滤装置甚至堵境的污染;与燃油相比,可取得显著的经济效益1塞喷枪。水煤浆制浆工艺主要有湿法制浆、干法制浆以及干湿法现有的水煤浆工业制备技术存在以上不足,限制了此项联合制浆等工艺。另外还有我国独创的利用浮选精煤制浆技术的推广和使用尤其是限制了其在中、小型用户群中的或煤泥制浆等。目前国内水煤浆厂的制浆工艺除北京制浆使用。厂和充日制浆厂外几乎全部釆用湿式球磨制浆工艺。基2干湿联合制水煤浆工艺本路线如图1所示。2.1研究背景水添加剂由于水煤浆不宜大量长距离运输(大于150km时价格高浓度磨矿不合算),一些确实需用水煤浆的单位在试烧成功后均会考虑就地制浆5。但是,相对于远离水煤浆厂且没有自建水稳定剂一煤浆厂能力的众多星散中小型用户而言,还没有成本低、生产便利的技术满足这一市场的大量需求。以我国现有的情滤浆→杂物况来看,这些单位多在南方或者沿海的一些大中城市为了达到环保要求城市严格限制燃煤,加上现有的设备和资金水煤浆产品条件等因素,这些用户只能燃用水煤浆。但我国的煤炭产地图1高浓度-磨机制浆工艺流程2大部分是在北方这使得这些用户离水煤浆厂距离很远,大Fig. 1 Process of CWM preparation by one wet ball mill in high con型水煤浆厂建厂时没有考虑这些星散用户的需求,远距离产centration (2生的高运输成本(往往占到到户价格的一半甚至还多)使这目前厂家大都是将成品水煤浆先用泵送入储罐再用专部分用户的燃用成本大大提高。用罐车或轮船盛装送往用户,到达用户处再卸入储罐中储存2.2本试验工艺的路线、主要特点及适用范围待用。其不足之处在于:(1)运费高。一方面水煤浆产品含本试验基于以上现状而提出。此法以干湿法联合制浆有30~40%左右的水分,运输重量增加;另一方面必须采用工艺为基础以鄂尔多斯不粘煤为原料,先在原煤所在地www.globesci第399页化学化工世界科技研完与发展200年6月生产出达到最佳级配比例并添加了匹配添加剂的半成品干最终燃用成本大大下降。本工艺采用的运输半成品(干态态煤粉将该半成品运送到水煤浆用户后,用户只需添加粉)省去了相当一部分水分(约10%-20%)的运输,只需要定量的水经搅拌即可生产出符合国家标准的水煤浆产品。运输少量的水分,距离越远相对于运输成品水煤浆的价格具体工艺路线见图2。优势越明显;(3)运输、装卸方便,无污染;(4)由半成品制浆原威碎分数相只需加入适懒的水作简单快捷,用户可现用现配,从向降低了对水煤浆稳定性的要求。干态半成品可长时间储存。高浓度细磨(5)采用不粘煤或褐煤等变质程度低的煤种作为原料,可以分散剂使得水煤浆运输成本降低得更加明显。长距离输一搅拌水煤浆本工艺特别适合于分散的中小型水煤浆用户群(如印送到用户染、陶瓷、食品、大型宾馆和写字楼、工业采暖和制冷等行业水煤浆产品及单位)。图2干湿联合制水煤浆工艺流程主要设备要求:对半成品生产厂家而言,主要需要常规Fig 2 Process of CWM preparation from semi-products大型球磨机(型号尺寸视产量而定,其中包括千、湿球磨设备各至少一台)以及药剂添加和搅拌设备;这些都是水煤浆制本工艺的特点主要有:(1)采用干湿法结合,一方面可以浆常规设备,造价相对不高将两组不同粒度分布的颗粒进行很好的级配,另一方面可以使得半成品中含有一定的水分可以避免两组颗粒都是干3制浆用煤的煤质分析煤粉时的扬尘等危害;(2)运输成本大大下降使得水煤浆的试验用煤样为内蒙古鄂尔多斯煤。相关分析见表1。1制浆用煤的煤质分析Table 1 Analysis of coal for coal-water slurry preperation工业分析素分析舞W888k焦渣型号72.835.8426.2527.594.19灰熔融性:DT>126℃,ST>1301℃,HT>1311℃,FT>3细颗粒产品的粒度分布参数1360℃;可磨性指数(HGI):53。由煤炭成浆性判别指标公式2:D=7.5+0.5M累积分布粒度/μm比表面积最大粒度平均粒度0. 0SHGI算得:本试验中的D=7.21。由煤炭成浆性分类2可17481723.500.980856.0910.7知,此煤种属于难制浆煤。4.2半成品的制备、性能及储运4水煤浆的制备将上述干态的粗颗粒和湿态的细颗粒进行粒度级配。加入2024号添加剂后,捏混适当时间制成半成品。半成品的制备采用双峰级配技术。技术路线是先用水煤浆半成品含有10-20%左右的水分,不扬尘,不粘球磨机干法磨制煤粉粒度上限控制在03mm,再按不同的袋。遇到应力后会成团,加水后可完全打散并恢复原有粒比例从干煤粉中分出一部分湿法超细磨然后再把超细磨的度。将半成品储存四个月后制浆,其浓度仍然可以保持在储煤浆掺回干煤粉中,添加水煤浆添加剂后捏混成含有一定水存前的水平。分的半成品将制得的半成品装入带塑料内袋的编织袋,采用普通4.1粗细煤粉的粒度分布交通工具运输,无需专用罐车等,装卸方便,可长期储存。煤粉的粒度分布采用 winner2.005型激光粒度测定。不半成品运输到用户后,只需加入适量的水经搅拌一定时同磨煤时间对应的干磨所得煤粉的粒度分布见表2间后即可制得水煤浆。表2磨制不同时向得到的粗颗粒产品的粒度分布参数4.3水煤浆的制备able 2 Distribution of coarse granule particle sizes in different ground分别取上述制得的半成品各1kg向其中添加适量的水(在剪切率为1008时,尽量使其黏度在900~1300mPa·s磨煤时间累积分布粒度/Pm最大粒度比表面积平均粒度/min10%50%附近),在转速为30~80r/min条件下搅拌一定时间制成水49.58.8678.58243.31404.210.2044104.72煤浆60.07.2262.26204.83331.770.248686.48由表4的制浆结果可以得出其中两组最佳级配比例,62.07.9662.05169.82331.770.230178.3365.07.(a)组:当粗颗粒磨制495min以及粗细颗粒比按1:1时,在33l.770.2361粘度允许的条件下制得浓度为60.51%的水煤浆;(b)组:当超细粒度湿磨时煤浆的重量浓度为70.00%,其粒度分粗颗粒磨制60.0min以及粗细颗粒比按2:1时,在粘度允许布见表3。的条件下制得浓度为60.60%的水煤浆。2009年6月界科研完与发展化学化工将上述最佳级配比例下制得的水煤浆进行筛分,可知其W。添加剂的添加量(占干煤量),%。粒度规格符合国家标准注:约1%的添加剂中只含有微量水分,可忽略不计。表4不同粗颗粒产品与相应浓度的细颗粒按不同级配比例制得水在本试验工艺中,干态粗颗粒的含水量为9.20%,细颗煤浆的性能粒的湿磨浓度为70.00%,添加剂的量为10%。利用以上Table 4 Capabilities of CWM made from diferent coarse particle公式,计算得出;由(a)组制得的半成品含水量为26.37%由(b)组制得的半成品含水量为20.97%可以看出,与成品水煤浆相比,(a)(b)两组中半成品的粗颗粒奔制时间粗细级配比例浓度剪切率含水量分别降低13.12%、18.43%,其中(b)组的效果更加49.510:1.060.51。100明显。降低的这一部分水分相应的运费就可节省下来。这0:1.0对于需要远距离运输水煤浆的用户来说,其成本大幅降低20:1.060.6013004.0:1.059,05100效益可观。10:1.058.7310011806结论1.5:1.059,(1)采用干湿法联合制浆技术,通过粗细煤粉的合适的3,0:1.059.621005.0:1.058.15100粒度分布和级配试验等制备出了合格的水煤浆产品;1.1:1.058.57(2)采用本试验技术工艺,以鄂尔多斯不粘煤为原料制2.0:1.058.621001086备出的半成品含水量为20.97%,相对于采用高浓度-磨机5.0:工艺而言,节省了18.43%水分的运输,直接降低了运费;1.0:0.059.551001279(3)干湿法联合制浆技术适用于分散的中小型水煤浆用5半成品的含水量户群(如印染、陶瓷、食品大型宾馆和写字楼、工业采暖和制冷等行业及单位)由于半成品的含水量直接影响到工业运输的成本和水浆的到户价格,因此需要对其特别关注参考文献半成品的含水量多少取决于:制得的干态粗颗粒的含水[1]李安水煤浆技术发展现状及其新进展[J煤炭科学技术,量细颗粒的湿磨浓度粗细颗粒的级配比例以及添加剂的007,35(5):97-100量。计算公式如下:[2]张荣曾水煤浆制浆技术[M]北京科学出版社,1996:121-139[3]付晓恒,王祖讷柴保明等精细水煤浆制备与应用技术的研究[玎].煤炭学报,2004,29(2):226-229[4]王风寅等当前水煤浆推广应用中存在的问题冂]能源环境保护,2004,18(4):46-47式中T——制成的半成品的含水量%;[5]祝平不要走入水煤浆误风[刀].中国能源,2002,4:8-9r:1—粗细颗粒的级配比例[6]GBT1886-2002.水煤浆质量试验方法[S].北京中华人民共W干态粗颗粒的含水量%;和国国家质量监督检验检疫总局,2002C.湿态粗颗粒的湿磨浓度,(责任编辑:房俊民(上接第398页)[45]Yong-Jin Pu, et al. Solution processable phosphorescent henium(I)[41 ]SU Shijian, Eisuke Gomori, Hisahiro Sasabe, et al. Highly efficientendrimers[J]. J Mater Chem, 2007, 17: 4255-4264a carrier- and [46 ] Shanefeng Li, Weihong Zhu, Zhongyu Xu, et al. Antenna-functionalexciton-confining structure for reduced efficiency roll-off [J].Advized dendritic b-diketonates and europium complexes: synthetic apMater,2008,20proaches to generation growth[J]. Tetrahedron, 2006, 62: 5035[42]Tanaka H, Sasabe Y J, Li SJ, et al. Ultra high efficiency green organic light-emitting devices[ J]. Jpn J Appl Phys Part, 2, 2007, 46, [47]W.S. Huang, et al. Green phosphorescent iridium dendrimers com-L0L12ining dendronized benzoimidazole based ligands for OLEDs[J][43]徐雪梅刘碧兰掺杂聚合物薄膜黄绿发光二极管[J]量子电Organic Electronics, 2008, 9: 557-568子学报,2002,3(19):269-273[48]G A Wen, et al. Hyperbranched triazine-containing polyfluorenes:Ef-[44 Shih-Chun Lo, Gary J, Richards, et al. A Light-blue phosphorescentficient blue emitters for polymer light-emitting diodes[ J ]. Polymer,dendrimer for efficient solution-processed light-emitting diode[J]2007,48:1824~18293Ady Funct Mater,2005,15:1451-1458责任编辑:房俊民www.globesci.com第401页