NONFERROUS METALS ENGINEERING有個(gè)屬工程do:10.3969/iss.2095-1744201304006淮南煤水煤漿高濃度磨礦制漿工藝囟曹激方瑩李鎮(zhèn)南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院南京210009摘要:通過(guò)正交試驗(yàn)方法研究多峰連續(xù)級(jí)配技術(shù)對(duì)淮南煤水煤漿成漿性能的影響。結(jié)果表明,較好的粒度級(jí)配可使?jié){體在同等濃度下獲得更佳的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:水煤漿;淮南煤;統(tǒng)計(jì)分析;粉磨;流變性;穩(wěn)定性中圖分類號(hào):TQ536文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):2095-1744(2013)4-0031-04用來(lái)制這環(huán)保、節(jié)能并可綜合利用的液體燃料來(lái)緩解緊1實(shí)驗(yàn)方法張的石油供應(yīng)。水煤漿通常包含62%70%的細(xì)煤顆粒,試驗(yàn)采用高濃度磨礦工藝S,流程圖如圖1所示。采29%-37%的水分以及大約1%的添加劑影響水煤漿性能用行星式球磨機(jī),設(shè)置行星磨轉(zhuǎn)速為200r/min,以不銹鋼的因素很多,主要有煤質(zhì)、煤顆粒大小以及粒度分布、添球作為研磨介質(zhì),三種球體的尺寸分別為大球(20mm)加劑種類和用量以及制漿方法。中球(10mm)及小球(5mm),其級(jí)配為4:24:30。采用水煤漿最重要的流動(dòng)特性是黏度制備水煤漿要盡可能濕法粉磨,依據(jù)試驗(yàn)中不同的球料比及煤粉的質(zhì)量分地提高漿體濃度同時(shí)降低黏度。工業(yè)上對(duì)水煤漿黏度的期望數(shù),往磨罐中加入準(zhǔn)確稱量好的水和煤。根據(jù)試驗(yàn)條件值是在100r/min下 Brookfield表觀黏度低于1000mPa濕磨不同時(shí)間后對(duì)所得漿體進(jìn)行過(guò)濾除渣,去除較為明粒度分布(級(jí)配)是水煤漿制備過(guò)程中的關(guān)鍵因素。顯的大顆粒得到煤粉漿體。隨后將準(zhǔn)確稱量好的聚苯種優(yōu)化的粒度分布能最大限度地降低水煤漿的黏乙烯磺酸納(PSS)作為添加劑6加入到煤粉漿體中,混度,進(jìn)一步黏度降低只能通過(guò)化學(xué)添加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般勻攪拌15min,所得漿體即為水煤漿樣品,密封保存并認(rèn)為水煤漿制備中煤顆粒的粒度上限為250μm,粒度靜置一段時(shí)間。小于74pm的顆粒含量為70%80%然而,由于沉降以及漿體在霧化和燃燒過(guò)程中對(duì)顆粒尺寸的限制,通添加劑常需要更細(xì)的煤顆粒。水煤漿的黏度和煤額粒的堆積效率關(guān)系很大,當(dāng)水媒水一[球靜}這除拌混一水煤繁煤漿的粒度分布具有較高的堆積效率時(shí),將擁有更好的流動(dòng)性和更低的表觀黏度。圖1高濃度磨礦工藝流程采用正交試驗(yàn)法對(duì)制漿濃度、添加劑用量、粉磨球料比以及粉磨時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化網(wǎng),在優(yōu)化工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上研究三級(jí)級(jí)配對(duì)成漿性能的影響。收稿日期:2012-11-11作者簡(jiǎn)介:曹激(1987-),男,江蘇泰州人,碩士,主要從事水煤漿制備等方面的研究?！赣袀€(gè)屬工役 NONFERROUS METALS ENGINEERING采用觀察法對(duì)水煤漿樣品的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估記錄密封樣品表面出現(xiàn)析水的天數(shù)并觀察其沉淀情況。采用旋2試驗(yàn)結(jié)果與討論轉(zhuǎn)式黏度計(jì)對(duì)水煤漿樣品的黏度進(jìn)行測(cè)量,采用3號(hào)轉(zhuǎn)子(×100),測(cè)量時(shí)通過(guò)恒溫槽使溫度保持在25℃。2.1粉磨時(shí)間對(duì)煤粉粒徑及形貌的影響試驗(yàn)綜合考慮水煤漿濃度、粒度及其分布以及添表2所示為煤粉顆粒粒徑、比表面積與粉磨時(shí)間的加劑用量對(duì)水煤漿流動(dòng)特性的影響,采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件關(guān)系。由表2可以看出,隨著粉磨時(shí)間增加到30mim,顆設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),以研究各因素對(duì)水煤漿性能的影響。正粒粒徑的變化已不明顯,但比表面積仍有較明顯的增加。交試驗(yàn)方案及結(jié)果如表1所示,其中x是水煤漿中煤從圖3所示的煤粉SEM圖可以看出,隨著粉磨時(shí)間的增的質(zhì)量百分比,x1是添加劑含量,x和x分別代表球加煤粉顆粒表面的孔隙率不斷增加,伴隨而來(lái)的是煤粉磨時(shí)的球料比和球磨時(shí)間,Y為水煤漿的黏度,S為表內(nèi)在水分的增加,煤中氧碳比增大,親水官能團(tuán)增多,因?qū)娱_(kāi)始出現(xiàn)析水的天數(shù)。而影響煤的成漿性能。表1試驗(yàn)方案及結(jié)果表2煤粉顆粒粒徑、比表面積與粉磨時(shí)間的關(guān)系試驗(yàn)號(hào)X1X3 X4S一球靡時(shí)mmDm比血積2一0620.002304253.575193.6772.626820.620.00480000027.22981.1273.027317.371566773.48100.620.0087513.61444.02368351241438.0184.546450.6200101070290867505097045090640.008106402209110.660.002870130120660.00430110906791306600061040170>30140660.008650140960160>300.680.00240068000410501100>300.680.006605kU x3.088 Sum701300>300.680.010830810>30604200>30706701700>300.7000067240.7000088403200>300.700.01002800>30試驗(yàn)在正交試驗(yàn)所得結(jié)果的基礎(chǔ)上考察級(jí)配對(duì)水煤漿成漿性能的影響。采用高濃度磨礦工藝,由正交試驗(yàn)選定出煤粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、添加劑用量以及球料比,對(duì)煤濕磨15kVX3, 800不同的時(shí)間(40,25和30min)獲得不同等級(jí)粒度分布的12 20 SEI煤粉漿體,通過(guò)調(diào)節(jié)三種不同等級(jí)粒度分布的煤粉漿體(c)60 min的配比來(lái)實(shí)現(xiàn)級(jí)配,加入添加劑攪拌混勻后得到不同煤粉粒度級(jí)配的水煤漿樣品,并測(cè)量其流動(dòng)性和穩(wěn)定性。級(jí)配流程圖如圖2所示煤、水→球磨40min添加劑媒、水球磨25m過(guò)濾除渣}攪拌混勻→水煤漿煤、水→球磨15廢棄物15kV x5,80012289E1圖2高濃度磨礦三級(jí)級(jí)配工藝流程圖3煤粉顆粒不同粉磨時(shí)間的SEM圖像工程技術(shù)2.2正交試驗(yàn)分析根據(jù)回歸系數(shù)可得回歸方程(),式中:Y為水煤漿的由表1可以很明顯地看出一個(gè)規(guī)律,即當(dāng)水煤漿黏度;X是水煤漿中煤的質(zhì)量百分比;X是添加劑含量;中煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí),該濃度下水煤漿樣品的黏度X為球料比:X為球磨時(shí)間。值相差不大。表3列出了相同濃度水煤漿樣品黏度平Y(jié)-29150X1+12730X2+13616X+6436X-19929260均值隨濃度的變化關(guān)系,說(shuō)明樣品的黏度隨著水煤漿濃度的提高而迅速增大。表1中5號(hào)樣品和8號(hào)樣品對(duì)回歸方程的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證,設(shè)計(jì)兩組試驗(yàn),比較分別在62%和64%濃度下樣品的黏度值最大,而這兩其預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值。由表1可以看出第1至第4組試驗(yàn)個(gè)樣品的粉磨時(shí)間均為70min。另由表2可知,當(dāng)粉磨中,水煤漿黏度雖然很低,但穩(wěn)定性也差,表層均有大量時(shí)間達(dá)到30min后,煤粉的粒徑變化已不明顯,但比析水且沉淀較多。當(dāng)黏度大于100mPas時(shí),表層的析水表面積仍不斷增大,孔隙率也不斷增加,這也說(shuō)明煤粉較少且無(wú)沉淀,而當(dāng)黏度大于1000mPa"s時(shí),水煤漿的孔隙率的提高會(huì)降低煤的成漿性能,但當(dāng)濃度大于穩(wěn)定性很好但流動(dòng)性太差。因此在Y為100至1000的4%后,該因素對(duì)成漿性能的影響變得不明顯。另外,范圍內(nèi)選取兩組來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證,其配方、預(yù)測(cè)值及試驗(yàn)值見(jiàn)當(dāng)粉磨30min后顆粒粒徑的D2為8.127m,說(shuō)明表6由表6可見(jiàn),試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值較吻合,且生成的漿體對(duì)于顆粒單峰連續(xù)分布堆積的水煤漿來(lái)說(shuō),當(dāng)其大部穩(wěn)定性和流動(dòng)性都較好,說(shuō)明該回歸方程有一定的預(yù)測(cè)分顆粒的尺寸小于82μm時(shí),其粒度的分布對(duì)其成漿能力性能影響不大。由此可見(jiàn),水煤漿濃度對(duì)其成漿性能的影響最大,而添加劑用量、粒度單峰連續(xù)分布狀況等因表6回歸方程結(jié)果驗(yàn)證素對(duì)成漿性能影響不大試驗(yàn)號(hào)工藝參數(shù)黏度/mPas9d后漿體狀態(tài)X4計(jì)算值試驗(yàn)值表3同濃度水煤漿樣品黏度平均值10.6460.008640142180少量析水,無(wú)沉淀與煤漿濃度的關(guān)系20668008640718820無(wú)析水,無(wú)沉淀煤的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)%62646687023高濃度磨礦的三級(jí)粒度配比平均黏度/mPas1032221427782740將濕磨中粉磨時(shí)間為40,25和15min所得的煤粉采用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析供聞。表4為各漿體按一定比例混合,保持煤粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%變量間的相關(guān)分析系數(shù)表,濃度與黏度的相關(guān)系數(shù)為球料比為6:1添加劑用量為08%,對(duì)不同配比的水煤074,對(duì)應(yīng)的P值為000,小于01,具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)菜的成漿性能進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果如表7所示意義。因?yàn)橄嚓P(guān)系數(shù)為正數(shù)因此認(rèn)為濃度與黏度具有顯著的正相關(guān)性,即濃度越高,黏度也越高。添加劑含量、球表7三級(jí)級(jí)配試驗(yàn)及結(jié)果料比、粉磨時(shí)間與黏度的相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的P值均大于25min):w(15min)黏度加Pas析水天數(shù)005,不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,因此認(rèn)為添加劑含量、球料比5:4:1粉磨時(shí)間與黏度相關(guān)性較小。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析5:3:25:2:315結(jié)果如表5所示。5:1:43:1520>15表4變量間的相關(guān)分析6:2:2550>156:1:3>15變量黏度濃度添加劑含量球料比粉磨時(shí)間7:2:1430>150.17500837:1:2450215濃度0.74800000.0000.000由表7可知,相比于回歸方程驗(yàn)證試驗(yàn)中粒度單峰連添加劑含量0.033000010.0000000續(xù)分布的水煤漿樣品,在其他條件相同的情況下,多峰粒度球料比0.175000000000.00C的水煤漿能獲得更好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性,表現(xiàn)為黏度降低粉磨時(shí)間0.083000000000.0001較明顯,且基本沒(méi)有出現(xiàn)表層析水和沉淀現(xiàn)象。在三峰級(jí)配中,當(dāng)小顆粒的含量在50%時(shí),水煤漿的流動(dòng)性較好,當(dāng)增加漿體中小顆粒的含量時(shí),反而會(huì)降低水煤漿的流動(dòng)性。當(dāng)表5回歸分析結(jié)果w(40min):wQ25min):w15min)的比例為5:1:4時(shí),樣模型參數(shù)B標(biāo)準(zhǔn)誤差相關(guān)系數(shù)品在保證高濃度和穩(wěn)定性的前提下流動(dòng)性最佳常量199292603811.2973結(jié)論濃度29150.0005526.5210.748添加劑含量1273000055265210)采用顆粒尺寸單峰連續(xù)分布的煤粉制備水煤漿,球料比l10530煤粉顆粒Do小于82μm時(shí),粒度分布對(duì)漿體性能的影粉磨時(shí)間6436l10530083響不大,對(duì)漿體性能影響較大的主要是漿體濃度2)經(jīng)驗(yàn)證正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的回歸方程有一定預(yù)測(cè)(下轉(zhuǎn)第36頁(yè)有金個(gè)屬工役 NONFERROUS METALS ENGINEERING表2中的數(shù)據(jù)是在2012年5月23日A跨第4排,電流18000A、電壓466V時(shí)每槽壓降的實(shí)測(cè)值。由表2可知,第4排36槽的直流壓降合計(jì)2908V,損耗直流功率為180002908-52344(kW),每年損耗直流電耗52344×24365=458533kWh)24改造方案依據(jù)設(shè)計(jì)資料電解T2銅排電流安全載流量為11A通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證電流安全載流量達(dá)到13A。選用銅排規(guī)格為T(mén)2銅排20mm×100mm,每塊截面積是2000m2,共八塊,總截面積為16000m2。接13Am2計(jì)算,可承受20800A電流。在雙邊聯(lián)結(jié)處專門(mén)定做一母排夾子,見(jiàn)圖4,圖4改造后的鎖槽方式銅排聯(lián)接圖材料選用不銹鋼并在銅排與銅排之間涂上高級(jí)導(dǎo)電膏,3結(jié)語(yǔ)接圖見(jiàn)圖4。在傳統(tǒng)始極片電解法生產(chǎn)未達(dá)到滿負(fù)荷時(shí),使用銅排短接的鎖槽方法代替陽(yáng)極鎖槽,鎖槽原料占用費(fèi)用及2.5改造效果鎖槽排電耗均大為降低,拆裝簡(jiǎn)便,易于施工,投資小,具改造后在電流為17000A時(shí),鎖槽銅排的溫度為90℃有良好的經(jīng)濟(jì)效果。調(diào)整電解生產(chǎn)負(fù)荷也很方便左右運(yùn)行穩(wěn)定。在以6排組織生產(chǎn)時(shí),改造后的原料流程占用大大降低,年節(jié)約費(fèi)用110萬(wàn)元/跨。改造后的電耗大大降參考文獻(xiàn)低年節(jié)約電耗458533kWh/跨。當(dāng)電解工序需要調(diào)整生1陸志方尉克儉廣東清遠(yuǎn)云銅有色金屬有限公司10萬(wàn)ta再產(chǎn)負(fù)荷時(shí),例如改為7排生產(chǎn)、8排生產(chǎn)時(shí),只需拆除鎖槽生銅電解及配套工程可行性研究報(bào)告[R]廣東清遠(yuǎn):廣東清銅排即可,而且拆除鎖槽銅排時(shí)間大約需要0.5h,拆除工遠(yuǎn)云銅有色金屬有限公司,2008:43作簡(jiǎn)單,對(duì)生產(chǎn)幾乎無(wú)影響[2]朱祖澤,賀家齊現(xiàn)代銅冶金學(xué)M北京:科學(xué)出版社,2003533-53改造前鎖槽占用原料2808t,改造后鎖槽不占用原3李衛(wèi)民現(xiàn)代銅電解精煉的電流分布門(mén)]中國(guó)有色冶金,200料,年降低費(fèi)用110萬(wàn)元。改造前鎖槽排電耗484153kwha,改造后鎖槽排電耗4380kWha,年降低電耗[4]梁文林銅電解過(guò)程中的節(jié)能措施與效益有色冶金節(jié)能,458533kW·ha跨。2004,21(3):45.如。。(上接第33頁(yè))能力,水煤漿濃度在65%67%時(shí)可獲得較好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。[4] Ahmet Gurses, Metin Acikyildiz, cetin dogar, et al. An investiga3)多峰級(jí)配技術(shù)可提高水煤漿的成漿性能,通過(guò)三ion on effects of various of coal-water mixture prepared with峰級(jí)配制漿,平均粒徑在20μm左右的煤粉漿體在配比Erzurum-Askale lignite coal []. Fuel Processing Technology,中的分量為50%時(shí),制得的水煤漿具有較優(yōu)的黏度和穩(wěn)2006,87:821-827定性,小顆粒煤粉含量高于50%時(shí),水煤漿的成漿性能下S] Funk JE.Coal- water slurry and methods for its preparation:Us-A,4282006,1981208204{P]1981-08-04.降,在w(40mn):w(25min):wl5min)為5:1:4的級(jí)配下6] Atesok G, Dincer H, Ozer M,ta. The effects of dispersants水煤漿的黏度和穩(wěn)定性最佳。(PSS- NSF) used in coal-water slurries on the grindability ofcoals of different structures [ J]. Fuel, 2005, 84: 801-808參考文獻(xiàn)[門(mén)丁永杰,高峰,李永昕聚對(duì)苯乙烯磺酸鈉添加劑的分子量[1] Laskowski JS. Does it matter how coals are cleaned for Cws對(duì)水煤漿漿體性質(zhì)的影響燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2006(3)[ Coal Prep,1999,2l:105-123228-302.2]張榮曾中國(guó)水煤漿制漿技術(shù)的進(jìn)展M北京:中國(guó)礦業(yè)大8]支獻(xiàn)華水煤漿穩(wěn)定性的影響因素及評(píng)定方法門(mén)煤炭加工學(xué)(北京)出版社,199943-56與綜合利用,2000)38-393] Kefa C, Guoquang H, Mingjiang N. 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