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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

Mt

Mad

Aad

Vad

FCad

Sad

HB

Qb,ad

Qgr,ad

Qnet,ad

DT

ST

HT

FT

HGI

G

23.2

3.70

5.42

28.90

60.24

0.38

2

6505

6735

5049

1113

1176

1231

1255

78

0

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,