研磨水温对低阶煤成浆性能的影响

研磨水温对低阶煤成浆性能的影响

摘要：针对低阶煤由于水分高,含氧量高导致的成浆性差的问题，研究了研磨水温对低阶煤成浆性能的影响。结果表明，适合的研磨水温度对低阶煤的成浆性能得到了较大的提高，当制浆浓度达到60%时黏度仅为507,mPa,·s,，比相同黏度下原煤制浆浓度提高了约3%。,对煤浆成分分析结果表明，适合的研磨水温对低阶煤含氧官能团含量没有发生变化,比表面积和孔隙结构测试结果表明，煤样预吸附水处理后比表面积减少，因为当研磨水温到一定温度时，煤浆中添加剂活性最高，添加剂能在煤浆中发挥到填充煤空隙的作用，从而提高了低阶煤的成浆性能。

关键词：研磨水；水煤浆；低阶煤；添加剂剂

0 引 言

水煤浆是由55%～ 65%的煤粉、35%～ 45%的水及少量添加剂制备而成的一种煤水悬浮液，它既保持了煤炭原有的物理特征，又具有像石油一样的流动性和稳定性，作为代油燃料受到世界各国的普遍重视。水煤浆是一种宽筛分、含固量高的复杂多级分散悬浮体系，影响其成浆性的因素十分复杂，与煤的种类、化学性质、颗粒粒度分布及形状、煤粒之间的相互作用和添加剂的结构特征等因素有关。当煤炭内在水分、灰分 、氧碳比 和亲水含氧官能团含量越低以及哈氏可磨性指数越高时，则其成浆特性越好，而煤阶越低和孔隙越发达的煤种制浆难度越大。准东煤属于低阶煤，内在水含量和氧含量过高，成浆性能较差，在水煤浆应用上主要是与其他煤种混合制浆. Karatepe 研究认为，分散剂的结构特征对高浓度水煤浆性能有很大影响. 邹立壮等研究了水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律，结果表明，水煤浆性能与分散剂在煤粒表面的吸附有关。李永昕研究了超声辐照前后添加剂在煤粒表面的吸附特性，发现 Langmuir 饱和吸附量对水煤浆的表观黏度有较大影响。 Yavuz 研究发现，分散剂通过吸附在煤粒表面，改变煤粒表面亲/疏水性能从而影响到煤的成浆性能。周明松研究了煤的表面性质、分散剂的结构特征、分散剂的投加量和固含量等对分散剂在煤水界面吸附的影响，认为这些因素主要通过改变分散剂在煤粒表面的吸附量、吸附强度和吸附层厚度来影响水煤浆性能。固体表面的吸附水对固体在溶液中的吸附行为有影响，固体表面的预吸附水对自水溶液中的吸附行为也有影响，如糖炭预吸附水后自水中吸附时可使乙酸和盐酸的吸附量增加，对丁酸和苯甲酸的吸附量却减少。Guo 等 研究了预吸附及择形脱附对甲醇胺化产物分布的影响，结果表明，预吸附氨会填充和堵塞沸石孔道中部分孔穴，导致孔体积变小、空间位阻增大，从而控制胺化产物的分布。可见，预吸附对固体表面吸附行为有很大影响，但预吸附对煤表面性能的影响未见报道。因此，本文针对低阶煤的难成浆性，研究了预吸附水对其成浆性能的影响。

1 实验部分

1. 1 煤样

实验选用煤样为准东某煤矿煤，煤质分析见表1。煤样按照GB/T475-2008商品煤采样方式采集，煤质分析中的煤样按照GB/T474-2008煤样制备方式制备，按照GB/T 212- 2008《煤的工业分析方法》GB/T 213-2008 《煤的发热量测定方法》GB/T 217-2017 《煤中全水分测定》GB/T 219-1996 《煤灰熔融性的测定》GB/T 2565-1998 《煤的可磨性指数测定方法》GB/T214-1996 《煤中全硫测定方法》GB5447-85 《烟煤粘结指数测定方法》GB1572-89 《煤的结渣性测定方法》进行检测，成浆实验使用型号为TZQ-250-3150的干式棒磨机磨煤10min制备煤样，按照Q/XJ001ZX-2022《成浆实验的实验标准》的方法进行检测。

表1 煤质分析

1. 2 成浆实验用煤制备

控制房间温度25℃，相对湿度50%～60%，得到不同含水量的煤粉，煤粉含水量采用水分测定仪测定（梅特勒-托利多 43 型105 ℃，B 模式）。将已知水分的煤粉按计算数据称取一定量煤样，再取一烧杯称取添加剂和研磨水，将烧杯放在搅拌器下进行搅拌，并将煤样缓慢加入烧杯进行成浆，煤样加完之后，将搅拌器开到最大转速搅拌3分钟。

1. 3 水煤浆浓度及黏度的检测

将煤浆放置搅拌器下，控制搅拌速率为1200r/min ，搅拌时间为10min 水煤浆的表观黏度由德国 Haake RV —Ⅰ流变仪测定（Z41 转子，剪切速率100s -1），测定温度25 ℃. 煤浆浓度采用水分测定仪测定 （135 ℃，B 模式），并记录数据。

2 结果与讨论

2. 1 研磨水温对低阶煤水煤浆表观黏度的影响

实验研究了研磨水温为常温（30℃）40℃、50℃、60℃、70、80℃、90℃时所做煤浆表观黏度的变化，结果见图1，固定煤浆浓度60%，添加剂实验ZX-W01,添加量8‰，从图1 可看出，当研磨水温为30℃、40℃时；煤浆粘度较高，都大于2000CP，随着研磨水温的升高，煤浆粘度缓慢降低，直到研磨水温升高至60℃时；水煤浆表观粘度达到最低状态，粘度仅为507CP，但研磨水温超过60℃后随着温度的升高，煤浆粘度又有所升高，直至研磨水温90℃时 由于水分散失，实验难以成浆，因此研磨水温为60℃时煤浆成浆性能

图1 研磨水温对水煤浆粘度的影响

2. 2研磨水温对低阶煤水煤浆流动性的影响

实验研究了研磨水温为常温（30℃）40℃、50℃、60℃、70、80℃、90℃时所做煤浆流动性的变化，结果见图2，固定煤浆浓度60%，添加剂实验ZX-W01,添加量8‰，从图2 可看出，当研磨水温为30℃、40℃时；煤浆粘度较低，都小于150mm，随着研磨水温的升高，煤浆流动性缓慢升高，直到研磨水温升高至60℃时；水煤浆流动性达到最佳状态，摊开直径195mm，但研磨水温超过60℃后随着温度的升高，煤浆流动性又有所降低，直至研磨水温90℃时 由于水分散失，实验难以成浆。

图1 研磨水温对水煤浆表观黏度的影响

3结论

研磨水的温度可以影响煤浆的成浆性能，对研磨水温进行控制，可以提高低阶煤的成浆性能，当研磨水温为60℃时，煤浆粘度最低，流动性最高，成浆效果最佳，而且对于煤化工企业来说，温度较高的水比较多，选择温度为60℃的水做为研磨水比较容易，就某公司而言，净化车间的PC水属于冷凝液，选择常温水在净化PC工段做冷凝液，使常温水温度达到60℃后，通过保温管线输送至气化磨机，直接做为研磨水进行制浆，既能节约水资源又能节约温度流失，