煤泥水煤浆制备工艺研究

第6期选煤技术No 62011年12月CCOAL PREPARATION TECHNOLOGYDec. 201 1文章编号:1001-3571(2011)06-0007-04煤泥水煤浆制备工艺研究梁霏飞,吴国光,孟献梁,苗真勇(中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116)摘要:选用四种不冋煤泥、采用三种不同制浆工艺制备了一系列煤泥水煤浆,以木质素磺酸盐作为分散剂,对煤泥水煤浆成浆性浓度、流动性、稳定性等进行了对比分析。结釆表明,煤泥的成浆性与制浆工芑的选择和煤泥本身的性质有关,干法制浆时煤泥的成浆性、稳定性和流动性最好;干法制浆最有利于提高煤泥的成浆性浓度,但浮选后精煤泥干法制浆最不利于提高成浆性浓度;在高灰条件下,影响定粘浓度的因素主要是灰分,在低灰条件下,影响定粘浓度的主要因素则是碳含量。关键词:煤泥;煤泥水煤浆;制浆工艺;干法制浆;成浆特性中图分类号:TQ536文献标志码:A近年来,随着煤炭开采方式的改变,选煤生产响,因此系统地研究成浆工艺对不同变质程度煤泥过程中的副产品煤泥的产量不断上升'。煤泥存成浆性能的影响,并从理论上得出煤泥成分与成浆在销售价格低廉、运输不便、燃烧效率低、环境污工艺之间的关系显得十分必要56。文章选用了四染严重等问題,因此,合理利用煤泥对选煤企业意种不同变质程度的煤泥,采取干法、湿法和浮选后义重大口2}。将煤泥制备成水煤浆,可以减少块煤干法制浆三种不同制浆工艺进行了制浆试验,考察制浆技术中的浓缩、浮选以及真空过滤等环节,降了制浆工艺对煤泥水煤浆成浆性能的影响。低生产成本,因而是煤泥利用的有效途径之并且煤泥水煤浆是一种环保、节能、经济的燃料,1试验部分目前已成功地在电站锅炉、工业锅炉和窑炉上代1.1煤样的选择及煤质分析煤、代油燃烧(。试验选择布尔台、石圪台、大柳塔、保德四种相比普通干粉煤制浆,煤泥中含有大量的灰分煤泥,分别对原煤煤泥和浮选后的精煤泥进行煤质和离子成分,由于这些组分会对成浆过程产生影分析,结果如表1和表2所示。表Ⅰ原煤煤泥煤质分析结果煤样工业分析元素分析M.AFCQv.m7·gC石圪台3.6922.7144.5582.3312.2719818保德18.9227.5l1.0721.8814023布尔台2.6535.6321.8939.840.7878334.430.7915.619317大柳塔2.9017.7325.3154.061.4780.824.760.7512.2025677表2精煤泥煤质分析wg/%0工业分析煤样元素分析石圪台2.7812.1528.9656.110.3479.185.010.7414.73保德2.4221.9324.6051.060.47834.790.8710.5823840布尔台3.5413.2927.0756.100.3374.705.220.6919.0626658大柳塔2.057.4229.4161.120.4381.5712.229473由表1可以看出,原煤煤泥挥发份含量由高到收稿日期:2011-07-29作者简介:梁霏飞(1985-),女,山西忻州人,中国矿业大学化低依次为大柳塔、石圪台、布尔台、保德;煤的变工程与技术专业在读硕士研究生,主要从事洁净煤技术和煤化工质程度由低到高依次为大柳塔、石圪台、布尔台、面的研究,E-mal:ke163.com,联系电话:15094356505。保德;灰分含量由高到低依次为保德、布尔台、石第6期201l年12月25日圪台、大柳塔;碳含量由高到低依次为石圪台、大方法》第2部分“水煤浆浓度测定方法”进行柳塔、布尔台、保德。即:称取一定量的水煤浆试样,于105~110℃下浮选可高效分离出灰分较高的矿物质并且脱除干燥至恒定,将干燥后的试样质量占原样质量的百硫,提高煤的质量。由表2可以看出,与原煤泥相分数作为水媒浆浓度。比,浮选后四种精煤泥灰分降低、挥发份升高、固(2)水煤浆粘度的测定。本试验中水煤浆粘定碳含量升高,硫含量降低,发热量增大;精煤泥度用NXS-4C型水煤浆粘度计进行测定,每次水的碳含量由高到低依次为为保德、大柳塔、石圪煤浆用量约为25mL,测量温度为25℃,以剪切速台、布尔台。率为1009时的粘度为准。1.2煤泥水煤浆制备工艺(3)成浆性浓度的测定。成浆性浓度为水煤选择了干法、湿法和浮选后干法制浆三种不同浆在25℃下,剪切速率为100s-1,表观粘度达到制浆工艺。三种制浆工艺过程如下1000mPa·s时的固体浓度。(1)煤泥干法制浆是将煤泥烘干、过筛,称取(4)稳定性。稳定性釆用试管静置观察法来质量比为1:100的木质素盐与干煤粉,然后制浆。检测。将煤泥水煤浆置于试管中密闭静置保存,分(2)煤泥湿法制浆是直接将煤泥用水调制,别于3d和50d后用棒测法观测浆体的沉淀情况,根据煤泥质量分数计算所需煤泥的质量,准确称取并观察其析水程度。木质素磺酸盐与干基煤质量比为1:100的添加剂和(5)流动性。采取目测法测定水煤浆流动性,煤泥制浆。方法为:将制得的水煤浆倒入试管中,按试验的要(3)精煤泥干法制浆是将煤泥浮选并烘干后,求,进行静置,观察静置状态并做记录。根据其流称取质量比为1:100的木质素磺酸盐和精煤粉制动性状,分为A、B、C三个等级,划分标准如下浆。连续流动记为A,间断流动记为B,不流动记为制浆时,添加剂用一定量的水溶解,在搅拌的C,并以+、-号表示更细微的区别。情况下逐渐加入到配制好的定量煤样中制备系列水煤浆,并在1200r/min的转速下搅拌15min,静置2试验结果及分析片刻后取出,进行性能测定2.1煤泥水煤浆成浆性能分析1.3煤泥水煤浆性质测定图1所示为原煤泥干法、湿法和浮选后精煤泥(1)水煤浆浓度的测定。水煤浆浓度的测定干法制浆三种工艺下水煤浆浓度与粘度之间的关系方法参照GB/T18856.2-2002《水煤浆质量试验曲线自1过做哥慨浓度/%浓度/%浓度/%(a)原煤泥干法制浆(b)原煤泥湿法制浆(c)精煤泥干法制浆图1三种制浆工艺条件下制浆浓度与粘度之间的关系2.1.1原煤泥干法制浆(62.61%)、大柳塔(60.06%)、石圪台由图1(a)可以看出(5921%)的顺序依次降低。可见,保德原煤泥(1)原煤泥干法制浆条件下,煤泥水煤浆的干法制浆时,成浆效果最好,可制得高浓度的水煤粘度随浓度的增大而增大。定粘浓度(常温下剪浆,而其他三种煤泥的成浆性以布尔台、大柳塔切速率为100s-、表观粘度为1000mPa·s'时的石圪台的顺序依次变差,无法制得高浓度水煤浆。水煤浆固体浓度)以保德(75.26%)、布尔台保德原煤泥干法制浆时粘度随浓度变化幅度最大8梁霏飞等:煤泥水渫浆制备工艺研究2011年12月25日其他三种粘度随浓度变化的幅度相近。四种煤的成浆性浓度均比原煤煤泥的低。定粘浓度(2)大柳塔煤泥的灰分明显低于其他三种煤以保德(72.48%)、大柳塔(56.72%)、石圪台泥,灰分对大柳塔煤泥的影响不大,但灰分对其他(54.47%)、布尔台(54.26%)的顺序依次降低,三种煤泥的定粘浓度影响较大。在高灰分条件下,预期成浆效果好的保德精煤泥干法制浆的成浆效果影响定粘浓度的主要因素是灰分。由煤质分析数据仍然最好,可制得高浓度的水煤浆,粘度随浓度变可知,灰分由高到低为保德、布尔台、石圪台、大化幅度较大。而其他三种煤泥均无法制得高浓度水柳塔,结合图1(a)的数据可见,煤浆浓度相同煤浆。精煤泥制浆时的定粘浓度均小于原煤泥湿法时,灰分越高,粘度越低。制浆和干法制浆,定粘浓度与精煤泥的碳含量变化(3)煤的变质程度最高的为保德煤泥,所以规律一致。可见,低灰条件下,影响成浆性浓度的保德煤泥干法制浆条件下成浆性最好的试验结果符主要因素不再是灰分,而是碳含量。合预期推测。煤的变质程度反映了煤粒表面被分散分析认为,由于浮选时加入了一种提高煤表面剂改性的难易程度。一方面,有分散剂时,变质程疏水性的处理剂,用以改善煤的表面疏水性以提高度高的煤较强的疏水表面很容易和分散剂发生亲水煤的分选效果,所以浮选后得到的是疏水性好的精改性;另一方面,一定范围内煤的孔隙率随变质程煤,而未添加水煤浆分散剂的情况下疏水性好是不度增加而降低,由于被吸附于孔内表面的分散剂的易于成浆的,所以浮选处理剂的效果是使成浆性变亲水基团所束缚的水或因毛细管凝聚而被束缚的水差。但根据前人的经验,分散剂可通过疏水基与煤也是逐渐降低的,因此,煤的成浆性随煤变质程度结合后,亲水基朝向水,变煤的疏水性为亲水性并的增加而提高。可见,试验结果与煤质分析数据相形成可隔开煤粒的水化膜,减小煤粒间阻力,有明符合。显降粘作用,所以表面疏水性越好的煤加入分散剂2.1.2原煤泥湿法制浆后越容易制浆。综合以上原因和试验结果,可见在由图1(b)可知:木质素磺酸钠与浮选处理剂的交互作用下,木质素(1)原煤泥湿法制浆时,煤泥水煤浆的粘度磺酸钠的改性效果远远小于浮选处理剂的改性效果,是随着浓度的增大而逐渐增大的。定粘浓度以保德并没有改善成浆效果,以至于精煤泥干法制浆时定(7342%)、布尔台(62.35%)、大柳塔粘浓度小于原煤泥干法制浆和湿法制浆的定粘浓度。(5983%)、石圪台(5797%)的顺序依次降低;对比三种制浆方式可知,采用千法制浆有利于成浆性浓度与干法制浆时变化规律一致,仍然符合提高煤泥的成浆性浓度,较易制得高浓度水煤浆,在高灰分条件下,影响定粘浓度的主要因素是灰在实际使用过程中有利于得到剪切搅拌作用下容易分,并且灰分越高粘度越低的规律;保德煤泥湿法变稀的水煤浆,对水煤浆的泵送及燃烧过程都有制浆时,成浆效果最好,可制得高浓度的水煤浆利,但干法制浆会提高制浆成本。并且粘度随浓度变化幅度大;其他三种煤泥的成浆2.2煤泥水煤浆流动性能分析性浓度以布尔台、大柳塔、石圪台的顺序依次变使用木质素磺酸盐作为分散剂制浆,较难制得差,无法制得高浓度水煤浆。在高浓度时流动性好的水煤浆。由表3结果可知(2)与原煤泥干法制浆相比,原煤泥湿法制在干法制浆的条件下,煤泥的流动性都不好;在湿浆使各煤泥水煤浆的定粘浓度均有不同程度的降法制浆的条件下,大柳塔和保德的流动性有所改低,尤其降低了保德煤泥的定粘浓度。因此可见,善,保德的流动性最好;浮选后精煤干法制浆大大改用湿法制浆对保德煤泥的定粘浓度影响最大,使改善了煤浆的流动性,保德的流动性非常好,石圪其定粘浓度降低幅度最大。(3)保德煤泥无论在原煤泥干法制浆还是原台和大柳塔的流动性也有所提高,这有利于运输和煤泥湿法制浆的条件下,成浆效果都是最好,其他燃烧。表3定粘浓度下流动性情况三种煤泥无法制得高浓度水煤浆,成浆性浓度以布制浆工艺煤泥种类尔台、大柳塔、石圪台的顺序依次变差。布尔台石圪台大柳塔保德2.1.3精煤泥干法制浆干法制浆CC由图1(e)可知,在低灰条件下,影响成浆湿法制浆B性浓度的因素主要是碳含量,精煤泥干法制浆时,浮选后精煤泥干法制浆C′BˉBˉA第6期选煤技201l年12月25日煤泥经浮选后,与原煤相比灰分有所降低,水2.3煤泥水煤浆稳定性能分析煤浆的流动性有明显改善,在相似浓度下,精煤水由表4结果可知煤浆稳定性较好,但也有例外。说明煤浆流动性与(1)煤泥干法制浆3d观察时,保德和大柳塔煤质特性中的灰分有关,灰分低时成浆性较好,且的煤浆均未析水,稳定性很好;布尔台和石圪台的粘度低、易流动,灰分越高制成高浓度的煤泥水煤煤浆有少量析水,稳定性较好;大柳塔的煤浆大量浆就越困难,这与前面的工业分析和元素分析结论析水,稳定性较差。四种煤浆产生的沉淀均为可以相一致。煤泥浮选后,在低灰条件下,影响流动性恢复的软沉淀,使用时沉淀物经搅拌即可恢复原的因素主要是碳含量。态,这对储存和运输过程有利。表4定粘浓度下沉淀和析水情况大柳塔制浆工艺稳定性布尔台石圪台保德50d干法制浆沉淀情况软沉淀硬沉淀软沉淀硬沉淀软沉淀硬沉淀软沉淀软沉淀析水情况少量未析少量大量末析未析沉淀情况软沉淀软沉淀软沉淀软沉淀软沉淀硬沉淀软沉淀软沉淀湿法制浆析水情况少量未析少量未析大量未析未析未析精煤干法沉淀情况软沉淀软沉淀软沉淀硬沉淀软沉淀硬沉淀软沉淀软沉淀制浆析水情况少量大量未析未析(2)煤泥湿法制浆3d观察时,保德和大柳好,最适用于煤泥制浆。塔的煤浆均未析水,稳定性很好;布尔台和石圪台2)原煤泥干法制浆的成浆性浓度比原煤泥的煤浆有少量析水,稳定性较好;大柳塔的煤浆大湿法制浆和浮选后精煤干法制浆的均高。原煤泥干量析水,稳定性较差。四种煤浆产生的沉淀均为可法制浆有利于提高煤泥的制浆浓度,浮选后精煤的以恢复的软沉淀。干法制浆最不利于提高成浆性浓度。(3)浮选后的精煤干法制浆3d观察时,在稳(3)在高灰条件下,影响定粘浓度的因素主定性方面,保德煤浆最好,未析水,沉淀为可再生要是灰分。在低灰条件下,影响定粘浓度的因素主的软沉淀;大柳塔和布尔台煤浆均大量析水,稳定要是碳含量。性很差。(4)煤泥的成浆性浓度、稳定性和流动性与(4)制浆50d观察时,保德煤浆在三种制浆煤泥本身的性质有关。煤化程度不同或产地不同的工艺下都为可再生的软沉淀,稳定性最好;而大柳煤泥,其成浆性能有差别。保德煤灰分最高、变质塔煤浆在三种制浆工艺下都产生了不可再生的硬沉程度最高,因而成浆性最好。淀参考文献(5)在稳定性方面,煤泥干法制浆和湿法制1]卢安民,煤泥水煤浆的制备与燃烧技术[J]·选煤浆比浮选后精煤制浆效果好技术,2008(4):20-23综合考虑成浆性、流动性和稳定性,对比三种2]赵鸣,刘炯天,煤泥水煤浆的制备和应用[J].能制浆工艺,我们可以发现,干法制浆的成浆性浓源环境保护,2003(03):54-56.度、稳定性和流动性较好。对比四种煤泥的成浆特[3]尉永波,江爱伟,秦兴中,煤泥与综合利用[J节能与环保,2006(11):43-44.性可知,保德煤适用性较广泛,适用于三种不同的4】闰爱珍,郑化安.煤泥水煤浆制浆工艺研究[J」制浆工艺。煤化工,1992(04):8-12.3结论[5]王勇卫,邢学法,王成杰,煤泥制浆工艺的改进及分析[J].煤炭技术,2008(06):114-115(1)煤泥的成浆性浓度、稳定性和流动性与[6]王敦曾·煤泥燃烧的现状及发展建议[冂·中国煤制浆工艺的选择有关。在三种制浆工艺中,干法制炭浆工艺条件下煤泥的成浆性、稳定性和流动性最