第1期煤質(zhì)技術(shù)2013年1月褐煤改性對水煤漿濃度影響的研究劉燁煒1·2,張勝局1·2,何國鋒2,段清兵1,2(1,國家水煤漿工程技術(shù)研究中心,北京100013;煤炭科學(xué)研究總院節(jié)能工程技術(shù)研究分院,北京100013)摘要:通過對云南、呼倫貝爾2種褐煤多因素條件下的改性實驗,得出了褐煤改性的最佳條件原煤粒度小于mm、加熱溫度250℃、加熱停留時間1.5h。改性后的褐煤水分降低50%以上,其成漿性濃度比改性前提高4個百分點,流動性、穩(wěn)定性均有所改善。關(guān)鍵詞:褐煤;改性;水煤漿;濃度中圖分類號:TQ534.4文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1007-7677(2013)01-0008-03Effect of lignite modification on the concentration of coal water mixture(CWM)LIU Yewei. 2, ZHANG Sheng-ju', 2, HE Guo-feng, DUAN Qing-bing(1. National Engineering Research Center of Coal Water Mirture Technology, Beijing 100013, China2. Energy Saving Technology Branch China Coal Research Institute, Beijing 100013, China)Abstract: According to the modification experiments with two types of lignites from Yunnan and Hulunbeier under conditions ofmultiple factors, the optimal operating condition of lignite modification experiment was obtained the size of the raw coal particlesshould be kept less than 1 mm; the heating temperature should be maintained at 250C and the heating time was supposed to be1.5 h. After the modification process, the moisture content had been reduced by more than 50%, the concentration of coal watermixture had been improved by 4 percent and the fluidity and stability of the coal water mixture were enhanced at the same timeKey words: lignite; modification: coal water mixture(CWM); concentration我國擁有豐富的褐煤資源,已探明的褐煤儲量達1300多億t,占全國煤炭儲量的13%左右。我1實驗儀器國的褐煤資源主要分布在華北地區(qū),約占全國褐煤實驗設(shè)計的主要內(nèi)容是針對褐煤進行熱力改性地質(zhì)儲量的7.8%以上,其中又以內(nèi)蒙古東部地實驗及成漿性實驗,與其相關(guān)的主要實驗儀器包區(qū)賦存最多。其次為西南地區(qū),約占全國褐煤儲量括:全密封錘式破碎縮分機( TJCPS180×150),的12.5%,其中大部分分布在云南省境內(nèi)。棒磨機(XMB-4240×300),超細研磨機(QHJM3),為了高效潔凈地利用褐煤,對褐煤進行提質(zhì)改電動振篩機(GS86),電子天平(DT500A,精確至性成為必然,因此降低水分、提高能量密度便成為0.01g),電子天平(MD1102,精確至0.0001g),褐煤加工利用的關(guān)鍵問題之一。將水分高、熱值低電熱鼓風(fēng)干燥箱(101DA),多功能紅外水分測定的褐煤脫水提質(zhì)改性后,可以顯著降低煤炭水分,儀(DHS16-A),水煤漿黏度計(NXS-4C),激光成分和性質(zhì)趨近于煙煤,發(fā)熱量提高2粒度分布儀(BT-2002),定時電動攪拌器(JJ-1)。在水煤漿的制備過程中,原料成本決定了整個2褐煤性質(zhì)分析及改性實驗水煤漿的成本。雖然褐煤由于自身煤質(zhì)特征使其利用受到限制外,但價格低廉是其制備水煤漿的有利煤是由有機物和礦物質(zhì)組成的復(fù)合物,是植物因素。利用廉價的褐煤制備水煤漿的技術(shù)是符合我遺體經(jīng)過長期的生物化學(xué)作用和物理作用,演變而國國情的潔凈煤技術(shù),對褐煤的合理有效利用、減成的沉積物,煤的性質(zhì)和煤中各成分對水煤漿的成輕環(huán)境污染、實現(xiàn)拓寬制漿用煤種、降低制漿成本漿性有重要的影響。因此,在水煤漿制漿前應(yīng)作必均有重要意義3要的煤質(zhì)性中國煤化工筆者采用熱力改性的方法對褐煤進行提質(zhì)加此次實CNMH呼倫貝爾褐煤工,并對改性后褐煤的成漿性進行研究為原料,重點研究褐煤改性前后的性質(zhì)差異。8第1期煤質(zhì)技術(shù)2013年1月2.1性質(zhì)分析時變化不大。綜合以上數(shù)據(jù)可以得出,褐煤熱力改云南褐煤、呼倫貝爾褐煤屬于2種成型年代不性的原煤粒度控制在小于1mm以下為最佳條件。同的褐煤,褐煤的年代不同其性質(zhì)也有所差異。上表2原煤粒度確定實驗述2種褐煤的性質(zhì)分析具體見表1。煤樣粒度/mmMayVary %o表1褐煤性質(zhì)分析10O孔隙比表面積煤樣%率%m2:g20.27云南褐煤14.8347.9166.8017.9850.24.85呼倫貝爾褐煤呼倫貝爾褐煤25.4157.2659.1516.5342.14.16由表1中數(shù)據(jù)可知,云南褐煤內(nèi)水較高、揮發(fā)(2)加熱溫度確定實驗。當(dāng)選擇改性條件,即分高,呼倫貝爾褐煤內(nèi)水很高、揮發(fā)分特高;2個原煤粒度小于1mm及加熱停留時間0.5h為確定煤樣的比表面積分別為4.85m2/g、4.16m2/g,值時,按照不同加熱溫度對褐煤進行熱力改性實孔隙率分別為50.2%、42.1%。從2組數(shù)據(jù)的對驗,具體數(shù)據(jù)見表3比可知,2種煤樣的水分差異較大,而其他煤質(zhì)分表3加熱溫度確定實驗析數(shù)據(jù)的差異不是很大。煤樣加熱溫度℃MayVaal煤的內(nèi)水是影響制漿的重要因素,內(nèi)在水分越高成漿性能越差,所制備的煤漿濃度越低,此次褐煤改性試驗主要是針對內(nèi)在水分的變化規(guī)律進行相云南褐煤8.2146.70應(yīng)的研究。2.2改性實驗2.2.1改性實驗條件選擇57.2856.93在實驗室采用熱力改性(隔絕空氣)對2種褐呼倫貝爾褐煤12.18煤進行改性提質(zhì)加工,具體改性條件為(1)原煤粒度:小于6mm、小于3mm、小35012.2052.33于1mm。由表3的數(shù)據(jù)可知,當(dāng)煤樣在一定的粒度條件(2)加熱溫度:150℃、200℃、250℃、300℃下,褐煤通過加熱溫度的調(diào)節(jié)來觀察煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)350℃。的變化。當(dāng)溫度從150℃升溫到350℃的范圍內(nèi),(3)加熱停留時間:0.5h、1h、1.5h、2h、水分在250℃以后變化不大;揮發(fā)分在溫度大于300℃時,有較明顯的變化。應(yīng)該說溫度在250℃2.2.2改性實驗及數(shù)據(jù)分析時的改性效果與350℃時的效果相差不大,因而從改性實驗的設(shè)置為多因素情況下的條件選擇實節(jié)約投資及效益上來講,褐煤熱力改性的最佳加熱驗,當(dāng)選擇其他2個因素為固定值時,可逐一確定溫度為250℃左右。第3個改性條件的最佳實驗狀態(tài)?，F(xiàn)按照改性條件(3)加熱停留時間確定實驗。當(dāng)選擇改性條順序依次對原煤粒度、加熱溫度、加熱停留時間等件,即原煤粒度小于1mm及加熱溫度250℃為確進行最佳實驗條件選擇。定值時,按照不同加熱停留時間對褐煤進行熱力改(1)原煤粒度確定實驗。當(dāng)選擇改性條件,即性實驗,具體數(shù)據(jù)見表4加熱溫度150℃及加熱停留時間0.5h為確定值時,由表4中的數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)確定了原煤粒度按照不同粒度對褐煤進行熱力改性實驗,具體實驗及加熱溫度后,褐煤加熱停留時間從0.5h~2.5h數(shù)據(jù)詳見表2。不間斷進行實驗。從中發(fā)現(xiàn),停留時間1.5h前后由表2中的數(shù)據(jù)可知,煤樣粒度的大小對褐煤有明顯變化V凵中國煤化工內(nèi),水分在不改性的影響作用比較明顯。粒度較細,媒樣與外界的斷降低;1.CNMHG的變化不大,接觸面積加大,水分蒸發(fā)較快,而揮發(fā)分在低溫區(qū)域揮發(fā)分的數(shù)據(jù)變化也不大。從數(shù)據(jù)變化上可知,褐第1期煤質(zhì)技術(shù)2013年1月煤改性的最佳加熱停留時間為1.5h用棒插法觀測,穩(wěn)定性的判定分成4個等級,具體表4加熱停留時間確定實驗情況如下。A級:漿體保持其初始狀態(tài),無析水和煤樣加熱停留時間hMa%沉淀產(chǎn)生;B級:存在少量的析水或少許軟沉淀產(chǎn)12.23生;C級:有沉淀產(chǎn)生,密度分布不均,但經(jīng)攪拌作用后可再生;D級:產(chǎn)生部分沉淀或全部硬沉云南褐煤1.58.1746.90淀8.2046.81由表5可知,云南褐煤、呼倫貝爾褐煤2種煤0.516.27樣隨著濃度的增大,黏度也隨之增大,流動性及穩(wěn)14.25定性也跟著變化。2個煤樣的傳統(tǒng)制漿工藝的最高呼倫貝爾褐煤12.28成漿濃度分別為50%、49%。1956.893.1.2分級研磨制漿新工藝成漿性國家水煤漿中心現(xiàn)開發(fā)了1種“分級研磨高濃2種褐煤在最佳改性條件下(原煤粒度小于度制漿工藝”新技術(shù),可使煤樣不同粒徑的顆粒充1mm、加熱溫度250℃、加熱停留時間1.5h)分混合,孔隙率減少,既優(yōu)化了粒度級配又提高了褐煤水分從14%、25%分別降低到8%、12%,降煤漿濃度。云南褐煤、呼倫貝爾褐煤2種煤樣經(jīng)過幅達到50%。改性后的褐煤單從水分指標(biāo)來看較系統(tǒng)的成漿性實驗確定了最佳的粒度級配方案適合用作水煤漿原料煤。在最佳粒度級配、添加劑種類、添加量的前提3改性褐煤的成漿性實驗下,將實驗用煤制成一系列不同濃度的水煤漿,觀察其黏度、流動性、穩(wěn)定性的變化規(guī)律。具體實驗3.1改性前的成漿性實驗數(shù)據(jù)見表6。3.1.1傳統(tǒng)工藝成漿性表6分級研磨制漿新工藝實驗褐煤因其本身水分高、揮發(fā)分高等特點,成漿實際濃表觀黏度穩(wěn)定性媒樣流動性性較差。針對云南褐煤、呼倫貝爾褐煤2種煤樣進4h后行傳統(tǒng)工藝制漿,將實驗用煤制成一系列不同濃度52.49110BC的水煤漿,觀察其黏度、流動性、穩(wěn)定性的變化規(guī)云南褐煤1147B律,具體結(jié)果見表5。其中水煤漿流動性的測定采取目測法,分為A、B、C3個等級,每個等級的1108B劃分如下:A為連續(xù)流動,B為間斷流動,C為不呼倫貝爾褐煤cB-cB流動。為了表示屬于某一等級范圍流動性的較小差1242B別,分別用“+”和“-”號加以區(qū)分,“+”號由表6可知,2種煤樣隨著成漿濃度的提高,表示某一等級中流動性較好者,“-”號表示某黏度也逐漸增大,流動性及穩(wěn)定性逐漸變差。在表等級中流動性較差者。觀黏度小于1200mPa:s的前提下,云南褐煤表5傳統(tǒng)工藝成漿性實驗呼倫貝爾褐煤2個煤樣的定黏最高成漿濃度分別為煤樣mPa·s流動性穩(wěn)定性實際濃表觀黏度53%、52%,較傳統(tǒng)工藝提高3個百分點。4h后32改性后的成漿性實驗改性后的褐煤與原煤樣相比,水分減少。為了云南褐煤50.23164C數(shù)據(jù)的可比性,改性褐煤的成漿性實驗各種參數(shù)與51.17原煤樣實驗保持一致。具體的實驗結(jié)果見表7。48.291069由表7的數(shù)據(jù)可知,改性褐煤在相同的制漿條呼倫貝爾褐煤49.381237件下,隨著濃度的提高,黏度也跟著增長。云南褐煤、呼倫中國煤化工分別為57%煤漿穩(wěn)定性的測定采用GBT18865-200856%,分別CNMHG4個百分點。的標(biāo)準(zhǔn):將被測的水煤漿密閉靜置一段時間,采(下轉(zhuǎn)第17頁)第1期煤質(zhì)技術(shù)2013年1月業(yè),應(yīng)幫助企業(yè)改善環(huán)境設(shè)施,提供技術(shù)咨詢;對評煤炭地質(zhì),2008,20(4)未達標(biāo)的企業(yè),應(yīng)嚴格要求改建環(huán)境設(shè)施,加強企業(yè)3]趙福平,貴州省晚二疊世煤中硫的分布特征及成因自身管理機制,并繳納污染治理費,增加稅費率。[門.煤炭轉(zhuǎn)化,2007,30(3)5.4研發(fā)高新技術(shù)[4]顧乃綿,中國煤炭志·貴州卷[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1994.根據(jù)本地區(qū)的煤質(zhì)特點、經(jīng)濟開采的局限性和優(yōu)勢,研究或改進高新設(shè)備、技術(shù),提高煤炭的脫[5]明方平,織金以那礦區(qū)煤層灰分與硫分特征分析[J煤質(zhì)技術(shù),2008(6)硫率。[6]孔維敏,貴州省六盤水煤田煤質(zhì)特性分析[J].陜6結(jié)論西煤炭,2010(4)[冂]唐顯貴,貴州省織納煤田煤質(zhì)特性分析[冂].煤質(zhì)貴州晚二疊世含煤地層灰分、硫分的變化規(guī)律技術(shù),2010(1)與沉積環(huán)境存在密切的聯(lián)系。由陸相至海相區(qū),硫[8]易同生,黃華州,曹志德,等.貴州盤北一水城地區(qū)分逐漸增高,灰分逐漸降低。陸相及海相區(qū),灰分煤資源特性及其意義[J.煤田地質(zhì)與勘探,2008與硫分呈負相關(guān);過度相區(qū),灰分變化不明顯,但36(1)是總體上與硫分呈正相關(guān);大部分區(qū)域均含中高-高[9]韋朝陽,張立城,何書金,等,我國煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境硫煤層,高硫煤中硫分對環(huán)境空氣、水體、生態(tài)等現(xiàn)狀及綜合整治對策[J],地理學(xué)報,1997,52造成一定的環(huán)境影響。[10]肖榮欣,李鐘偉,程燁環(huán),淺談煤中硫?qū)Νh(huán)境的影參考文獻響[冂.環(huán)境研究與監(jiān)測,2006,19(4)[1]熊盂輝,秦勇,易同生,貴州晚二疊世含煤地層沉作者簡介;伍康福(1986-),男,布依族,貴州安順人,200積格局及其構(gòu)造控制[冂],中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報年畢業(yè)于貴州大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè),現(xiàn)從事煤田地質(zhì)勘探工作。2006,35(6)[2]田維江.責(zé)州晚二疊世各煤田含煤性分析[冂],中國(收稿日期:201207-11)(上接第10頁)漿工藝的制漿濃度分別為50%、49%,濃度較低,表7改性褐煤成漿性實驗流動性、穩(wěn)定性較差;采用“分級研磨制漿工藝實際濃表觀黏度穩(wěn)定性后,成漿濃度提高3個百分點,成漿濃度分別為煤樣流動性4h后53%、52%,流動性有所好轉(zhuǎn)。(4)改性后2種煤樣的成漿濃度比改性前分別云南褐煤提高了4個百分點,即57%、56%,所制漿流動CB性、穩(wěn)定性均有所改善。55.611115BB呼倫貝爾褐煤56371154B參考文獻57.281227[1]戴和武,謝可玉,褐煤利用技術(shù)[M],北京:煤炭業(yè)出版社,19984結(jié)論[2]張榮曾,水煤漿制備技術(shù)[M]·北京:科學(xué)出版社,1996(1)云南褐煤、呼倫貝爾褐煤2個煤樣的水分[3]段清兵,何國鋒,王國房,等低階煤制備高濃度氣較高,揮發(fā)分高,易自燃,其他理化性質(zhì)數(shù)據(jù)差異化水煤漿新技術(shù)[J].煤質(zhì)技術(shù),2009(5)不大。[4]GB/T18856.5-2008,水煤漿試驗方法第5部分;穩(wěn)(2)2種煤樣在原煤粒度小于1mm、加熱溫定性測定[S]度250℃、加熱停留時間1.5h等最佳改性條件下作者簡介褐煤的水分比改性前降低50%,起到了一定的提現(xiàn)在煤科總院質(zhì)改性效果。aHS男,河北保定人,助理工程師,中國煤化工究萬面的工作。CNMHG(3)云南褐煤、呼倫貝爾褐煤2種煤樣傳統(tǒng)制(收稿日