第6期煤質(zhì)技術(shù)2010年11月高內(nèi)水煤種的水煤漿制漿技術(shù)概述李玲莉(西北化工研究院,陜西西安710600)摘要:從配煤、煤的預(yù)處理、煤漿制備、粒度制備、粒度級(jí)配及水煤漿添加劑等方面,概述了高內(nèi)水煤種的水煤漿制備關(guān)鍵技術(shù),并根據(jù)工業(yè)實(shí)施的難易程度及成本提出了相應(yīng)的制漿工藝順序關(guān)鍵詞:水煤漿;制漿技術(shù);粒度級(jí)配中圖分類號(hào):TQ534.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-7677(2010)06-0044-04The summary of pulping technology of coal-water slurry with high internal moistureLI Ling-liChemical Engineering Research Institute of Northwest, Xi'an 710600, ChinaAbstract: The author summarized key technologies of coal-water slurry with high internal water coal, from the aspects of coalblending, coal pretreatment, coal-water slurry preparation, particle preparation, particle gradation and additives of coal-waterslurry etc. The pulping technology was put forward according to difficult degree of industrial performance and costsKey words: coal-water slurry; pulping technology; particle gradation隨著現(xiàn)代煤轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展,水煤漿制備及應(yīng)表1已分類各煤種儲(chǔ)量比例和特性用技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,高內(nèi)水煤種的制煤種成漿性漿技術(shù)也逐步為人們所關(guān)注。在我國(guó)煤炭品種中無(wú)煙煤8.99難成漿的煤種占到總儲(chǔ)量的70%,尤以不黏煤和貧煤長(zhǎng)焰煤為主,且主要集中在華北和西北地區(qū),其中以神府-東勝煤出儲(chǔ)量最為集中,達(dá)3000億t以3.34上。故難成漿的煤種的制漿技術(shù)是我國(guó)水煤漿技很好71術(shù)開(kāi)發(fā)所必須解決的關(guān)鍵之一。隨著國(guó)內(nèi)新建煤化工項(xiàng)目的發(fā)展需求,研究者弱黏煤對(duì)難成漿煤種的制漿技術(shù)做了一些實(shí)驗(yàn)、研究工不黏煤良好29.98作,但尚未形成成熟的制漿技術(shù),特別是在設(shè)備、長(zhǎng)焰煤工藝的選配方面,仍需要做大量的工業(yè)試驗(yàn)研究。褐煤7.73很不好該文對(duì)難成漿高內(nèi)水煤種(不黏煤、長(zhǎng)焰煤)的制漿技術(shù)進(jìn)行了分析和討論,以圖能為工業(yè)應(yīng)用不黏煤是一種在成煤初期已經(jīng)受到相當(dāng)程度氧及進(jìn)一步的研究工作提供參考。化作用的低變質(zhì)到中等變質(zhì)程度的非煉焦用煙煤。1煤質(zhì)特點(diǎn)煤的水分大,M1在14%~18%;含氧量高,多在10%~15%;發(fā)熱量?jī)H高于一般褐煤。有些品種還在我國(guó)煤炭資源中,難成漿煤種的儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于含有一定量的再生腐植酸,但具有低灰、低硫、低易成漿煤種的儲(chǔ)量(見(jiàn)表1)。磷、低氯、高揮發(fā)分、易燃、收到基低位發(fā)熱量高相對(duì)于易成漿煤種,難成漿煤種的原料價(jià)格也V凵中國(guó)煤化工。有很大優(yōu)勢(shì),一些新建或在建的煤化工項(xiàng)目,很多CNMHG揮發(fā)分煙煤,其煤是釆用難成漿的高內(nèi)水煤種(不黏煤、長(zhǎng)焰煤)作化程度儀咼」韜煤而低于其他各類煙煤,煤的燃點(diǎn)為制漿原料。低,發(fā)熱量也不高,有的含有一定量腐植酸,其成第6期煤質(zhì)技術(shù)2010年11月漿性能較差。典型高內(nèi)水煤種的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表22。表2典型高內(nèi)水煤種的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)工業(yè)分析元素分析M/%And/%HGI MJ烏沙山29.0750.7466.100.448.965827.7928.02.43祁連塔6.239.110.3914.976625.892改善高內(nèi)水煤成漿性能的途徑磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于:設(shè)備可靠性高、生產(chǎn)能力大、操作簡(jiǎn)便,是制漿的主力設(shè)備。但其缺點(diǎn)也很明顯,煤質(zhì)特點(diǎn)是影響成漿性能的主要內(nèi)因,由于難由于產(chǎn)品粒度分布差,影響堆積效率,進(jìn)而影響成成漿煤種所具有的高內(nèi)水、高氧含量、低可磨指數(shù)漿性能?？紤]到難成漿煤種的特點(diǎn)及粒度級(jí)配的需的特點(diǎn),決定了其成漿特性較差。改善高內(nèi)水煤的要,宜采用攪拌磨濕法進(jìn)行細(xì)磨,細(xì)磨比例達(dá)到成漿性能,在制漿工藝過(guò)程中優(yōu)化,是首選的技術(shù)10%~20%,細(xì)磨的漿料可返回棒磨機(jī)進(jìn)而降低磨方案,其成本也最為低廉料黏度提高磨機(jī)效率,也可直接混入產(chǎn)品煤漿,針對(duì)難成漿煤種的煤質(zhì)特點(diǎn),考慮現(xiàn)有的工業(yè)實(shí)現(xiàn)粗度級(jí)配優(yōu)化,提高成漿性能技術(shù)及生產(chǎn)成本,對(duì)高內(nèi)水煤的制漿工藝建議從如(4)添加劑。選用綜合性能與煤種匹配的復(fù)合下幾個(gè)方面考添加劑,一般說(shuō)來(lái)以磺化腐植酸鹽為基礎(chǔ)的復(fù)合水(1)配煤。在難成漿煤種制漿工藝中,配入煤漿添加劑,在性能和成本上應(yīng)是較好的選擇。如定比例的易成漿煤種,是成本最低(視配煤運(yùn)輸距仍不能滿足工藝要求則可采取進(jìn)一步的辦法,優(yōu)選離而定)、最易實(shí)現(xiàn)的方法,應(yīng)首先予以考慮。適宜的煤漿添加劑。(2)煤的預(yù)處理。采用物理改性手段,特別是能因地制宜利用廢熱回收對(duì)制漿用煤進(jìn)行低溫?zé)崽?配煤理是工業(yè)制漿應(yīng)考慮的一個(gè)主要手段。另外,視煤高內(nèi)水煤(低階煤)成漿性差,水分高、發(fā)熱種情況及工藝需求,還可釆用微波、超聲、磁化等量低,但揮發(fā)分高、易點(diǎn)燃。高階煤則相反。為獲手段?？紤]到制漿量一般規(guī)模都比較大,處理技術(shù)得濃度高、黏度低、穩(wěn)定性好、易點(diǎn)燃的優(yōu)質(zhì)水煤在噸漿成本上相對(duì)于使用更好的添加劑,其經(jīng)濟(jì)性漿,將兩種煤按一定比例混合制漿不失為一種好方要好得多法。表3是兩種高低階煤配煤制漿的數(shù)據(jù),如能(3)制漿設(shè)備、工藝及粒度級(jí)配。棒磨杋作為因地制宜,利用不同煤種、精煤、煤泥混合制漿,制漿的主要設(shè)備,已經(jīng)得到大多數(shù)廠家的采用。棒既可高煤漿性能,又可降低生產(chǎn)成本,當(dāng)為首選。表3高低階煤配煤制漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果媒科種成漿性燃燒性水分/%灰分/%揮發(fā)分/%哈氏可磨性指數(shù)HGI煤漿濃度/%煤漿黏度(100s-1)/mPa神木煤極難很好10.103.853812潞安煤易差301000配煤中等5.306.0368.574煤的預(yù)處理釆用低溫加熱改善煤的成漿性研究表明,400℃前熱解對(duì)煜秈西亦不大。然而比表面積下降較4.1低溫?zé)崽幚碇袊?guó)煤化工面小孔堵塞,通過(guò)在煤的熱解過(guò)程中,最初的低溫段主要是煤的多含CNMHG少了親水質(zhì)點(diǎn)的數(shù)干燥脫水和表面含氧官能團(tuán)的斷裂脫除過(guò)程,只有量,從而使煤表面疏水性提高;在400℃~500℃超出特定溫度,才會(huì)發(fā)生煤分子結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)性變化。進(jìn)一步脫揮發(fā)分,增加了孔體積,打開(kāi)小孔露出其第6期煤質(zhì)技術(shù)2010年11月表面,抵消了含氧基團(tuán)分解表面親水點(diǎn)減少的影對(duì)比不同破碎機(jī)出料的堆積效率數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):輥?lái)?使顆粒表面親水性略有增加。變質(zhì)程度越低的壓式破碎機(jī)最佳、反擊式破碎機(jī)次之、錘碎機(jī)也適煤,對(duì)熱處理越敏感,成漿性的變化越大。大同煤用。輥壓破碎機(jī)的另一特點(diǎn)是,輥壓可使物料產(chǎn)生和神木煤都在400℃~480℃達(dá)到最大成漿濃度的裂紋,有利于下一步的磨礦。但輥壓比反擊式破碎峰值,而神武煤和羊腸灣煤達(dá)到550℃,最大成漿機(jī)價(jià)格髙,目前大部分廠家使用反擊式破碎。對(duì)于濃度仍有上升趨勢(shì)。余學(xué)海等研究表明加熱改性難成漿煤種,應(yīng)盡量使用輥壓破碎以450℃、0.5h效果最好,較原始煤樣最大成漿5._1.2球磨機(jī)的裝球率質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高2.98%。加熱改性雖然對(duì)提高煤的試驗(yàn)顯示,球磨機(jī)裝球率50%時(shí),功耗最大成漿性能有作用,但要考慮到處理過(guò)程中損失的可磨介運(yùn)動(dòng)獲得的能量也最大、有利于提高磨機(jī)的處燃物質(zhì),應(yīng)充分采取措施,減少損失。理量。故格子型球磨機(jī)裝球率建議45%~50%4.2超聲波技術(shù)溢流式球磨機(jī)裝球率40%超聲波空化使水煤漿產(chǎn)生高頻疏密變化,作用5.1.3球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率產(chǎn)生剪切力?？栈筢尫诺哪芰?使?jié){體粒度變球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速直接影響到磨介的運(yùn)動(dòng)方式,進(jìn)細(xì),分散改善,對(duì)水煤漿穩(wěn)定性、流變特性作用明而影響磨礦效率。工業(yè)生產(chǎn)中球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率通常顯。具工業(yè)應(yīng)用前景。李永盺等研究表明:添加取為65%~78%。對(duì)于制備高濃度水煤漿,實(shí)際劑類型與超聲輻照存在相關(guān)性,超聲輻照對(duì)煤漿流應(yīng)用發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)速率為70%時(shí),磨礦功耗最低。變性的改善與添加劑類型有關(guān),陰離子型添加劑更5.1.4磨介的選擇和配球有利。并且研究了超聲輻照對(duì)水煤漿燃燒性能、粒磨介的品種與配球?qū)δサV效率有很大影響,水度分布變化、溶出離子變化、添加劑的吸附、成漿煤漿制備一般選用鋼材,最常用的是鋼球。采用鋼性能等的影響。棒時(shí)稱為棒磨,棒磨由于其具有選擇性的特點(diǎn),產(chǎn)4.3微波處理技術(shù)品粒度較均勻,分布較窄,不符合高堆積效率的要微波處理可以把對(duì)成漿危害較大的α硅轉(zhuǎn)變?yōu)榍?故對(duì)于難成漿煤種單獨(dú)采用棒磨制漿不可取。危害較小的β硅,微波處理很好地增加了流動(dòng)特性但若采用雙峰級(jí)配的工藝,則可利用棒磨機(jī)粗磨,并且減小了輸送過(guò)程的腐蝕問(wèn)題。李艷昌等6研究以得到較均勻的粗粒,為級(jí)配創(chuàng)造更有利的條件表明微波改性以420W、60s效果最好,較原始煤5.2制細(xì)漿用振動(dòng)磨機(jī)樣最大成漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高391%。振動(dòng)磨機(jī)是一種新型磨礦設(shè)備,具有體積小、4.4磁化技術(shù)磨礦效率高、能耗低、比球磨機(jī)更易獲得細(xì)粒度在磁場(chǎng)作用下,煤粒會(huì)帶有一定的磁性(大多(小于10gm)產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。與球磨機(jī)相比,振動(dòng)數(shù)煤為抗磁性物質(zhì)),煤粒成漿過(guò)程中將定向排列,磨的噸煤電耗典型數(shù)據(jù)是可降低一半以上。但振動(dòng)形成有序膠團(tuán)使?jié){的流動(dòng)性改善。同時(shí)膠團(tuán)懸浮在唐機(jī)大型化有困難,目前國(guó)內(nèi)外最大振動(dòng)球磨機(jī)的煤漿中,靜電力增大,漿的穩(wěn)定性得到改善。在一容積只有2.8m3,且大型振動(dòng)磨的工業(yè)應(yīng)用穩(wěn)定定時(shí)間內(nèi),對(duì)煤和水的磁化可改善水煤漿的性能,性有待提高。所以振動(dòng)磨只適用于作為磨制細(xì)顆粒但隨著磁化時(shí)間的延長(zhǎng),黏度呈上升趨勢(shì)。研究表配料的輔機(jī)。明對(duì)水的磁化,效果好于對(duì)煤的磁化53制細(xì)漿用攪拌研磨設(shè)備4.5高壓熱水處理攪拌磨機(jī)由驅(qū)動(dòng)(包括電機(jī)和減速機(jī))、筒體、浙江大學(xué)研究表明,高壓熱水處理可使神華煤多級(jí)攪拌器和機(jī)架等部件組成,電機(jī)經(jīng)減速機(jī)帶動(dòng)的成漿濃度提高4%以上。多級(jí)攪拌器在充滿磨礦介質(zhì)(瓷珠或者鋯珠)和被5制漿設(shè)備及工藝性能磨的物料在筒體內(nèi)作整體的多維循環(huán)運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)光滑的介質(zhì)球質(zhì)量壓力與旋回轉(zhuǎn)離5.1球磨機(jī)工況選擇中國(guó)煤化工剪切,柔搓和沖擊5.1.1磨機(jī)給料的破碎CNMHG磨礦功耗比破碎功耗要高,所以磨礦前,物料攪拌磨機(jī)的最大給礦粒度為0.075mm需破碎至一定細(xì)度,減少功耗0.0375mm,經(jīng)超細(xì)研磨后產(chǎn)品根據(jù)需要,粒度可第6期煤質(zhì)技術(shù)2010年11月以達(dá)到微米及亞微米。中科院感光化學(xué)所研究了針對(duì)高內(nèi)水含量攪拌磨應(yīng)該是目前最適于細(xì)水煤漿制漿的工業(yè)的難成漿煤種,加入表面活性劑瀝青,改善煤設(shè)備,無(wú)論從研磨效率、可達(dá)到的粒度、工業(yè)應(yīng)用的成漿性,在不增加水煤漿黏度的情況下,提成熟度,設(shè)備穩(wěn)定性、產(chǎn)能等各方面考慮,應(yīng)為目高成漿濃度,效果顯著。瀝青與煤粉的比率為前細(xì)磨設(shè)備首選。(0.5~10):(99.5~90)。各種添加劑與煤的比率攪拌磨的主要技術(shù)特點(diǎn):①可將物料超細(xì)研磨小于2%。一般情況下,加入2%~2.5%(煤干至2μm或更細(xì);②與臥式球磨機(jī)相比節(jié)能50%以基)的瀝青可提高水煤漿濃度2%~3%。瀝青添上;③效率是臥式球磨機(jī)的10倍以上;④產(chǎn)品粒加劑不影響其他添加劑的正常使用。度可調(diào)節(jié),可間歇、循環(huán)、連續(xù)生產(chǎn);⑤噪聲低無(wú)振動(dòng)。8結(jié)語(yǔ)6粒度級(jí)配煤質(zhì)特點(diǎn)決定了高內(nèi)水煤成漿特性較差。欲改善高內(nèi)水煤的成漿性能,需要結(jié)合煤質(zhì)特點(diǎn),在配制備高濃度水煤漿的技術(shù)關(guān)鍵之一,是要求水煤、煤的預(yù)處理、制漿設(shè)備、制漿工藝、粒度級(jí)配煤漿的粒度分布能達(dá)到較高的堆積效率,亦即要求及添加劑選擇等方面進(jìn)行優(yōu)化。煤粒堆積時(shí)空隙少,固體容積濃度髙。堆積效率與為提高難成漿煤種的成漿性能,結(jié)合不同煤種粒度分布的關(guān)系是水煤漿制備技術(shù)的基礎(chǔ)理論之和不同的優(yōu)化工藝方法,根據(jù)工業(yè)實(shí)施的難易程度粒度級(jí)配就是為了提高物料的堆積效率而采用特別是考慮到實(shí)施成本,提出相應(yīng)的制漿工藝順的方法,通常分雙峰級(jí)配和多峰級(jí)配。序:配煤、粒度級(jí)配、物理改性、添加劑。在工業(yè)表4是一組典型雙峰級(jí)配的數(shù)據(jù)”,其中粗粒實(shí)施中,應(yīng)綜合考慮各種因素,在充分試驗(yàn)的基礎(chǔ)約占77%~80%,細(xì)粒占20%~23%,2種顆粒上,合理安排制漿工藝,滿足難成漿煤種的制漿技單獨(dú)測(cè)量的堆積效率均約55%,級(jí)配后混合物料術(shù)要求。的堆積效率為68%,可以估算級(jí)配后的物料,較未級(jí)配制漿,成漿濃度約可提高10%以上。參考文獻(xiàn)表4典型雙峰粒度級(jí)配數(shù)據(jù)[1]陸良平,水煤漿分類利用技術(shù)與制漿新技術(shù)新工藝及粒度/pm粗粒產(chǎn)品/%細(xì)粒產(chǎn)品/%混合產(chǎn)品/國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)務(wù)全書(shū)[M].北京:中國(guó)知識(shí)出版社,200598.51[2]葉琳.神華煤水煤漿特性及改進(jìn)成漿性研究[D]83.26杭州:浙江大學(xué),200771.99[3]日本科姆株式會(huì)社,高濃度煤水漿的生產(chǎn)方法:中71.29國(guó),CN92104258.2[P].199349.50[4]余學(xué)海,神華煤水煤漿成漿特性的優(yōu)化方法、模型預(yù)47.8759.74測(cè)及改性機(jī)理研究[D],杭州:淅江大學(xué),200830.3691.06[5]李永昕,趙天生,李寶慶.超聲輻照對(duì)水煤漿漿體燃51.1122.燒性能的影響[],煤炭轉(zhuǎn)化,2001,124(4)[6]李艷昌,劉劍等,改性提高神華煤威漿4.74性能[冂],遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)59[門(mén)]張榮曾,水煤漿制漿技術(shù)[]·北京:科學(xué)出版社,平均粒度/109.6128堆積效率/%54.24[8]中科院感光化學(xué)所·高濃度水煤漿:中國(guó),ZL851005437水煤漿添加劑中國(guó)煤化工鋼川人,工程師,主要針對(duì)難成漿煤種的特點(diǎn),在使用常規(guī)煤漿添加從事CNMHG劑的基礎(chǔ)上,可考慮采用更進(jìn)一步的優(yōu)選措施,以利于制取滿足工藝要求的合格水煤漿。(收稿日期:2010-09-14)