第33卷第08期煤炭技術(shù)Vol.33No 0814年08月2014doi10.13301 j cnki. ct.201408100水煤漿添加劑的適配性研究李貞偉,朱書全,龔貴龍(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083摘要:試驗(yàn)以常村煤為水煤漿制漿原料煤,通過(guò)粒度級(jí)配試驗(yàn)、確定最優(yōu)分散劑種類試驗(yàn)制漿濃度和添加劑用量試驗(yàn),確定最佳分散劑與助劑之間的配比,篩選出針對(duì)常村原煤兼顧成本和制漿性能的優(yōu)秀添加劑配方。關(guān)鍵詞:水煤漿;分散劑;助劑;適配性中圖分類號(hào):TQ536文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1008-8725(201408-0255-04Research on Fitment of Coal Water Slurry AdditiveLI Zhen-wei, ZHU Shu-quan, GONG Gui-long(School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing100083, China)Abstract: In this experiment, Changcun coal is used as pulping raw coal. By doing the grain sizedistribution experiment, determine the optimum dispersant type experiment, pulp concentration andadditive dosage experiment, it can determine the best proportion between dispersing agent and additivesand screen the excellent additive formulation in cost and pulping properties for Changcun raw coalKey words: coal water slurry; dispersant; auxiliaries; fitment0引言煤質(zhì)與水煤漿添加劑分子結(jié)構(gòu)存在著匹配性,其所受應(yīng)力時(shí)常會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移,應(yīng)力轉(zhuǎn)移后,煤巖體引起的煤巖彈塑性變形及系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移造成所受載荷卸載,微震能量與事件數(shù)減少;當(dāng)煤巖再?zèng)_擊事件前出現(xiàn)微震反?，F(xiàn)象。次猛然受力時(shí),由于凱撒效應(yīng)的存在,在受力前期參考文獻(xiàn)不會(huì)有微震事件的產(chǎn)生,再加上煤巖體已經(jīng)相對(duì)疏]蔡美峰巖土力學(xué)與工程M]北京:科學(xué)出版社200松破碎,表觀顯現(xiàn)為微震事件的猛然爆發(fā),微震能2何滿潮謝和平彭蘇萍等深部開采巖體力學(xué)研究U若石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2006,2416):2803-2813量與事件數(shù)急劇增大[3]孔令海姜福興,劉杰,等.基于高精度微震監(jiān)測(cè)的特厚煤層綜放煤巖體開挖后的破裂過(guò)程,實(shí)際上是在時(shí)間尺面支架圍巖關(guān)系[巖土工程學(xué)報(bào),2010,32(3):401-407度上的流變行為,尤其是在地下三向受力狀態(tài)下,【4]竇林名何學(xué)秋沖擊地壓防治理論與技術(shù)M]徐州:中國(guó)礦業(yè)表現(xiàn)為很強(qiáng)的彈塑性,根據(jù)文獻(xiàn)[4的實(shí)驗(yàn)研究,塑大學(xué)出版社,2001性變形階段明顯的巖樣,峰值破壞前出現(xiàn)明顯的聲5寒林名,何學(xué)秋采礦地球物理學(xué)M!徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版發(fā)射平靜期即聲發(fā)射率顯著降低,礦井實(shí)際監(jiān)測(cè)6王元何學(xué)秋媒巖變形破裂電磁輻射實(shí)驗(yàn)研究],地球物理顯現(xiàn)為沖擊事件前微震事件能量與事件數(shù)顯著減學(xué)報(bào)200043(1):131-137少?zèng)_擊發(fā)生時(shí)微震能量與事件數(shù)達(dá)到峰值。[7]王恩元,何學(xué)秋,劉貞堂,等.受載巖石電磁輻射特性及其應(yīng)用研6結(jié)語(yǔ)究[J巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2002,21(10)1473-1477通過(guò)以上分析研究主要得到以下結(jié)論:[8]王恩元何學(xué)秋,李忠輝等煤巖電磁輻射技術(shù)及其應(yīng)用[M].北(1)千秋煤礦214工作面處于向斜軸部,埋京:科學(xué)出版社,2009[9]姜福興微震監(jiān)測(cè)技術(shù)在礦井巖層破裂監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].巖土深大,上覆頂板為巨厚礫巖,煤層特厚,構(gòu)造應(yīng)力顯力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2002,2(2):147-149著等復(fù)雜地質(zhì)條件;再加上綜采放頂煤開采、放炮、[10姜福興楊淑華成云海等煤礦沖擊地壓的微地震監(jiān)測(cè)研究巷道擴(kuò)修等采動(dòng)影響造成工作面礦震不斷且易發(fā)[J]地球物理學(xué)報(bào),200649(5):1511-1516生大能量沖擊地壓事件。[1]夏永學(xué)康立軍齊慶新等基于微震監(jiān)測(cè)的5個(gè)指標(biāo)及其在沖(2)沖擊地壓發(fā)生前電磁輻射和微震呈現(xiàn)很強(qiáng)擊地壓預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[]煤炭學(xué)報(bào),2010,35(122011-2016[12]劉曉斐,王恩元何學(xué)秋等回采工作面應(yīng)力分布的電磁輻射規(guī)的規(guī)律性。沖擊發(fā)生前電磁輻射強(qiáng)度呈增大趨勢(shì),律[J煤炭學(xué)報(bào),2007(10):1019-102沖擊發(fā)生后,電磁輻射強(qiáng)度降低;微震序列出現(xiàn)反[13]王恩元何學(xué)秋劉貞堂等煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射監(jiān)測(cè)儀及?，F(xiàn)象,表現(xiàn)為微震能量和事件數(shù)從較高的值過(guò)渡其應(yīng)用[冂].煤炭學(xué)報(bào),2003,28(4:366-369到較低的值,且再次從較低的值猛然增大時(shí),極易14)賢剛,李度林唐海燕等若石破壞聲發(fā)射平靜期及其分形發(fā)生沖擊災(zāi)害。采用電磁輻射和微震監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行作者簡(jiǎn)介:楊寧寧(1988-),女,江蘇徐州人,碩士研究生,研究大采深厚煤層沖擊地壓的超前綜合預(yù)警是可行的。方向煤巖動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)控與防治(3)井下煤-巖力學(xué)系統(tǒng)的在三軸應(yīng)力狀態(tài)下責(zé)任編輯:李富文收稿日期:2013-06-3055Vol3No.08水煤漿添加劑的適配性研究—李貞偉等第33卷第08期而這種匹配性對(duì)煤的成漿性、流變性和水煤漿的穩(wěn)旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)量水煤漿的黏度。以25℃時(shí),剪切率定性有著一定的影響。對(duì)于不同的煤種,添加劑之為1001的漿體的表觀黏度作為本試驗(yàn)研究的水煤間同樣存在匹配性。復(fù)配后的添加劑有著良好的制漿黏度指標(biāo)漿效果,而且分散劑的總用量比單獨(dú)使用相應(yīng)分散具體操作如下:劑時(shí)要少得多,在水煤漿制備成本中,除了煤以外(1)將上述制備好的水煤漿倒入黏度儀的測(cè)試占重要位置的就是分散劑的價(jià)格。分散劑的價(jià)格通管中常較高,而相比之下,助劑的價(jià)格就要低廉很多,況(2)打開黏度儀的電源,并打到工作檔;且,單獨(dú)使用分散劑的成漿效果并不見得就是最好(3)從0檔逐檔往高調(diào),每調(diào)1檔間隔30s后的。所以本試驗(yàn)的研究目標(biāo)就是通過(guò)確定分散劑與再調(diào)下1檔,同時(shí)記錄黏度計(jì)所顯示的數(shù)值,黏度助劑及助劑之間的配比,篩選出針對(duì)常村原煤兼顧計(jì)數(shù)值<10或者>100的都不予記錄;成本和制漿性能的優(yōu)秀添加劑配方(4)將記錄好的數(shù)據(jù)用黏度軟件處理,便得到本試驗(yàn)選用木質(zhì)素系萘系、腐植酸系3類(6黏度數(shù)值和流變曲線。種)分散劑和2種助劑對(duì)常村原煤制漿。試驗(yàn)初步13水煤漿粒度分析使用2種使煤制漿性能好的分散劑;接著改變分散本試驗(yàn)采用濕篩的辦法來(lái)檢查制備好的水煤劑和助劑的配比,以制漿結(jié)果為指標(biāo),篩選出分散漿中煤的粒度組成是否符合要求。具體步驟如下:劑與助劑的適宜比例;然后固定分散劑種類及與助(1)稱量一定質(zhì)量上述制備好的水煤漿m;劑的配比,改變助劑間的配比,以制漿結(jié)果為指標(biāo),(2)稱量出上述篩子的質(zhì)量m2;確定助劑的配比(3)將水煤漿倒在篩子上,以小流速的水流沖試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)煤進(jìn)行元素分析及工業(yè)分析。元素洗,直到<200目的煤粉都被沖走為止分析用儀器為德國(guó) elementar公司生產(chǎn)的 Vario Macro(4)將沖洗完的篩子置于預(yù)先鼓風(fēng)并已加熱到型元素分析儀,工業(yè)分析用儀器為美國(guó)力可公司出105-110℃的干燥箱中干燥(1.5-3h);產(chǎn)的MAC400工業(yè)分析儀。水煤漿的制備方法是(5)從干燥箱內(nèi)將篩子取出,稱量篩子和>200干法制漿,制備工藝流程如圖1所示。目干煤粉的總質(zhì)量,記總質(zhì)量為n高濃度添加劑由上述數(shù)據(jù),可得出<200目煤粉的含量N,計(jì)算步驟為:(1)N=(<200目煤的質(zhì)量N/總煤量N2)x100%;(2)M=NM2-(mn3-m2);(3)N=n1×煤漿濃度。2試驗(yàn)結(jié)果與分析圖1水煤漿制備工藝流程2.1級(jí)配試驗(yàn)1水煤漿的性能測(cè)定(1)試驗(yàn)條件1.1水煤漿濃度測(cè)定煤量:70.0000;分散劑類型:木質(zhì)素磺酸鈉水煤漿的濃度(通常在60%-75%)是指水煤漿(以下簡(jiǎn)稱木鈉)添加劑用量:1%制漿濃度:69%級(jí)所含固體物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),直接影響了水煤漿的熱配:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取6個(gè)不同粗煤與細(xì)煤的配比制值,對(duì)水煤漿的穩(wěn)定性和流變性也有重要影響。本漿。試驗(yàn)用稱重法測(cè)定水煤漿的濃度,具體操作如下(2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析(1)取干燥稱量瓶稱量(精度00002g,下同)本組試驗(yàn)在其他條件固定的條件下,共做了6記質(zhì)量為M1;個(gè)不同顆粒級(jí)配的水煤漿,煤顆粒級(jí)配與水煤漿表(2)往稱量瓶中倒入一定量上述制備的水煤漿,觀黏度之間的關(guān)系如圖2所示。稱量并記錄質(zhì)量為M2;(3)把稱量瓶蓋打開將其放入預(yù)先鼓風(fēng)并已加熱到105~110的干燥箱內(nèi)干燥(2-3h),至恒重(4)將稱量瓶取出,立即把稱量瓶蓋蓋上,置于干燥器中冷卻,待溫度降至室溫后,稱重并記為M3。因此,水煤漿濃度按式計(jì)算濃度[(MyM1)/(M2M1)×10%。12水煤漿表觀黏度測(cè)定圖2不同粗細(xì)比的煤粒制備的水煤漿與表觀黏度之間的關(guān)系試驗(yàn)中,水煤漿的表觀黏度和流變特性是通過(guò)從圖2曲線的變化規(guī)律可知,隨著煤顆粒級(jí)配測(cè)定剪切率和剪切應(yīng)力來(lái)評(píng)定。室溫下,用NXS-11A的變化,此曲線大致的趨勢(shì)是隨著細(xì)粒的減少,表觀256第33卷第08期水煤漿添加劑的適配性研究—李貞偉等Vol. 33No 08黏度逐漸降低,且各流變曲線均為屈服假塑性曲線,著分散劑用量的增多,水煤漿表觀黏度會(huì)逐漸降低因此選擇粗細(xì)比3:7的煤粒作為以下試驗(yàn)的級(jí)配的規(guī)律。標(biāo)準(zhǔn)。由恭系用量與表觀黏度關(guān)系曲線變化規(guī)律可2確定最優(yōu)分散劑種類的試驗(yàn)知,用萘系作為分散劑時(shí),制備的水煤漿隨著萘系(1)試驗(yàn)條件用量增多其表觀黏度呈逐漸降低的趨勢(shì)。與上述木煤量:70000g;濃度:69%;添加劑用量:1%;鈉用量與表觀黏度的趨勢(shì)相比,以券系為分散劑時(shí)級(jí)配:粗:細(xì)=3:7。制備的水煤漿的表觀黏度變化沒(méi)有一定的規(guī)律性,(2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析這可能是因?yàn)樗簼{濃度太低,導(dǎo)致其降低黏度的本組試驗(yàn)在其他條件不變的條件下,共做了6作用沒(méi)有得到充分的發(fā)揮,但是仍能從圖4中看出個(gè)添加劑組合的水煤漿分散劑的種類與水煤漿表以萘系為分散劑時(shí)的黏度值低于以木鈉為分散劑觀黏度的關(guān)系如圖3所示。時(shí)的黏度值。由涿鹿用量與表觀黏度關(guān)系曲線變化規(guī)律可知,用涿鹿作為分散劑時(shí),制備的水煤漿隨著涿鹿用量增多其表觀黏度呈降低趨勢(shì)。同萘系的分析一樣,可能是因?yàn)橹茲{濃度選得較低造成的。根據(jù)曲線的變化規(guī)律,并綜合水煤漿的各項(xiàng)指標(biāo)可得出,對(duì)于常村原煤來(lái)說(shuō)不管是用何種添加劑,都是在用量為12%時(shí),制成的漿體黏度值最低。圖3分散劑的種類與水煤漿表觀黏度的關(guān)系①木鈉+助劑1+助劑2;②木鈣+助劑1+助劑為此選取添加劑用量為12%時(shí)來(lái)完成下述的制漿2;③萘系+助劑1+助劑2④腐鈉(腐殖酸鈉一延濃度試驗(yàn)。慶)+助劑1+助劑2⑤腐鈉(涿鹿)+助劑1+助劑2;24制漿濃度試驗(yàn)⑥磺化腐鈉+助劑1+助劑3。(1)試驗(yàn)條件分析圖3,可得到結(jié)論:當(dāng)分散劑種類不同時(shí)煤量:70000g;級(jí)配:粗:細(xì)=3:7;添加劑配比所制水煤漿的表觀黏度也不同。綜合考慮黏度低等(助劑1助劑2:分散劑):1:1分散劑種類:木鈉、各種要求可從這3個(gè)系列的添加劑中各選出一種萘系、涿鹿添加劑用量:12%;制漿濃度:據(jù)經(jīng)驗(yàn)取相對(duì)比較好的藥劑用于下一步確定成漿條件試驗(yàn),不同的制漿濃度。它們分別是木鈉、萘系、涿鹿。(2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析23添加劑用量試驗(yàn)本組試驗(yàn)在其他條件固定的條件下,共做了3(1)試驗(yàn)條件個(gè)添加劑組合在不同添加劑用量下的水煤漿,木試驗(yàn)條件為煤量:7000g級(jí)配粗:細(xì)=3:7;鈉、禁系、涿鹿制備的水煤漿的制漿濃度與表觀黏添加劑配比(助劑1:助劑2:分散劑)=1:1:2;分散度的關(guān)系如圖5所示。劑種類:木鈉、萘系、涿鹿;制漿濃度:68%;添加劑用量:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取不同的添加劑用量。(2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析本組試驗(yàn)在其他條件固定的條件下,共做了3個(gè)添加劑組合在不同添加劑用量下的水煤漿,其中木鈉用量與表觀黏度關(guān)系、萘系用量與表觀黏度關(guān)系和涿鹿用量與表觀黏度關(guān)系如圖4所示。圖5水煤漿制漿濃度與表觀黏度的關(guān)系車鈉的用量都系的用量鹿的用量由圖5可知,用木鈉作為分散劑制成的水煤漿隨著制漿濃度的提高,表觀黏度呈逐漸增高的趨2000勢(shì),此結(jié)論與理論規(guī)律較吻合。水煤漿濃度在65%68%范圍內(nèi)時(shí),用木鈉作為分散劑制成的水煤漿的表觀黏度值變化增加趨勢(shì)比較小,但是水煤漿濃度高于68%后,表觀黏度的值迅速升高0.7a809101213西加用量鸕用萘系作為分散劑制成的水煤漿隨著制漿濃圖4添加劑用量與表觀黏度關(guān)系度的提高,表觀黏度呈逐漸增高的趨勢(shì),此結(jié)論與由圖4中木鈉用量與表觀黏度關(guān)系曲線變化理論規(guī)律較吻合。用涿鹿作為分散劑制備的水煤漿規(guī)律可知,用木鈉作為分散劑時(shí),制備的水煤漿隨隨著制漿濃度的提高表觀黏度呈現(xiàn)逐漸增高的趨著木鈉用量增多其表觀黏度會(huì)逐漸降低。這符合隨勢(shì),此結(jié)論與理論規(guī)律較吻合。但是水煤漿濃度在257Vol.33No 08水煤漿添加劑的適配性研究—李貞偉,等第33卷第08期65%-69%范圍內(nèi)時(shí),用涿鹿作為分散劑制成的水煤選取的配比為:助劑:分散劑=2:8;助劑1:助劑漿黏度值要高于用萘系作為分散劑制成的水煤漿2=0:10;19;2:8;3:7;4:6;5:5;6:4;7:3;8:2;9:1;的黏度值10:0。通過(guò)以上試驗(yàn)可知,由茶系和助劑組成的添加(2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析劑的成漿效果是最好的,且黏度也是相對(duì)最低的,所本組試驗(yàn)在其他條件一定時(shí),共做了11個(gè)不以選擇它作為以下的分散劑和助劑的配比試驗(yàn)。同助劑配比的水煤漿漿樣,其配比與表觀黏度的關(guān)做配比試驗(yàn)前,需確定分散劑用量及制漿濃系如圖7所示。度。通過(guò)以上萘系的一系列試驗(yàn),參考漿體的各項(xiàng)指標(biāo)可以確定70%制漿濃度所配出的水煤漿的成漿效果是最好,且黏度是相對(duì)較低的。若考慮工業(yè)需求,一般選擇剪切率為00s時(shí)的水煤漿表觀黏度1000mPas左右。為此在制漿濃度為70%時(shí),選取添加劑用量分別為08%和09%進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表1。009283746556473829]00表1制漿試驗(yàn)結(jié)果圖7助劑之間配比與表觀黏度的關(guān)系添加劑用量%度/%黏度/mPa87121753.64觀察圖7中曲線的變化規(guī)律水煤漿的表觀黏963.12度隨著助劑之間配比的增加而有逐漸增大的趨勢(shì)據(jù)上述要求,取制漿濃度為70%、添加劑用量因此得出,用28的助劑配比制備的水煤漿黏度是為09%進(jìn)行以下的配比試驗(yàn)最低的,各項(xiàng)指標(biāo)也都較符合要求。綜合上述常村2.5助劑與分散劑的配比試驗(yàn)原煤制漿試驗(yàn)結(jié)果,篩選出的針對(duì)常村原煤的添加(1)試驗(yàn)條件劑的配比為恭系助劑1助劑2=20:1:4。試驗(yàn)條件為煤量:700000;級(jí)配:粗:細(xì)=3:7;3結(jié)語(yǔ)分散劑種類:木鈉、萘系、涿鹿;添加劑用量:09%;由粒度級(jí)配試驗(yàn)確定了以常村煤為制漿原料制漿濃度:70%。煤時(shí),制備水煤漿的要求,即為粗細(xì)配比3:7,小于由于在制取水煤漿過(guò)程中,分散劑起到了決定200目的含量為9358%。在確定最優(yōu)分散劑種類試性作用,助劑是輔助性作用,所以選取了助劑和萘驗(yàn)中,從3個(gè)系列(6種)分散劑中各選出1種成漿系的配比為0:10;1:9;2:8;3:7;4:6;5:5。后黏度較低的分散劑木鈉、萘系、腐鈉(涿鹿)。在制(2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析漿濃度和添加劑用量試驗(yàn)中,以黏度為主要標(biāo)準(zhǔn)本組試驗(yàn)在其他條件一定時(shí)用不同配比的助并綜合水煤漿的各項(xiàng)指標(biāo),最終得出分散劑木鈉萘劑與分散劑制備了6個(gè)不同的水煤漿漿樣其配比系、腐鈉(涿鹿)中與常村原煤匹配性最好的水煤漿添與表觀黏度的關(guān)系如圖6所示。加劑的配方是萘系:助劑1助劑2=204,且制備的水煤漿的濃度為7023%表觀黏度為36489mPas(常溫下,剪切率為100s3)。參考文獻(xiàn):[1]李寒旭湯永新李虎,等.復(fù)配添加劑對(duì)水煤漿性能的影響[J淮南工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2000,204:37-40,61[2]蘇毅馬步偉,趙振新分散劑在水煤漿中的作用[J河南化工,2005,25(3):8-11.3745655分散劑和助劑的配比[3]劉曉霞屈睿,黃文紅,等.水煤漿添加劑的研究進(jìn)展[].應(yīng)用化圖6助劑和分散劑的配比與表觀黏度的關(guān)系工,2008(1):101-103,106.由圖6可知,表觀黏度隨著分散劑所占比例的4張延冪,邱學(xué)青,王衛(wèi)星,水煤漿添加劑的發(fā)展動(dòng)向[現(xiàn)代化降低呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì),這是因?yàn)榉稚┰诮档凸?2004,243)16-19了主要的作用。因?yàn)?:8的助劑和分5]周明松,邱學(xué)青,王衛(wèi)星.水煤漿分散劑的研究進(jìn)展煤炭轉(zhuǎn)化,2004(3):12-16.散劑的配比所對(duì)應(yīng)的水煤漿的黏度是最低的,且各[6]劉志紅成建煤泥制漿中粗細(xì)粒子在煤漿中的作用研究[門潔項(xiàng)指標(biāo)也較符合要求,所以選取它作為以下的助劑凈煤技術(shù),2008,14(3):26-28.之間配比試驗(yàn)。[7]茅曄輝,朱書全,吳曉華等.聚羧酸系水煤漿分散劑的試驗(yàn)研究26助劑之間的配比試驗(yàn)[J煤炭科學(xué)技術(shù),2008,3612:9093(1)試驗(yàn)條件[8]張光華劉龍李俊國(guó)等.磺化腐植酸接枝改性共聚物合成及性能研究[J]煤炭轉(zhuǎn)化,2013,36(2)92-96試驗(yàn)的條件為煤量:70.0000g;級(jí)配:粗:細(xì)=3作者簡(jiǎn)介:李貞偉(1988-),山東濰坊人在讀碩士研究生,研7;分散劑種類:木鈉萘系、涿鹿;添加劑用量:究方向潔凈爆技術(shù)電子值箱; cumtblzw@3cm09%;制漿濃度:70%;貴任編輯:李富文收稿日期:201406-30258