CN101747964B - 一种水煤浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水煤浆，其由等离子体裂解煤固体副产物、水、稳定剂和分散剂组成，等离子体裂解煤固体副产物÷(等离子体裂解煤固体副产物+水)＝50％～65.4％的重量比，稳定剂与等离子体裂解煤固体副产物的重量比为0.1～2％，分散剂与等离子体裂解煤固体副产物的重量比为0.1～2％。本发明还同时提供了上述水煤浆的制备方法，包括以下步骤：1)将稳定剂加入水中搅拌至溶解，得稳定剂水溶液；2)将等离子体裂解煤固体副产物、分散剂和稳定剂水溶液均匀搅拌后，得水煤浆。本发明的水煤浆具有稳定性好、高浓度、低粘度的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种水煤浆的制备方法，特别涉及以等离子体裂解煤固体副产物为原料，采用不同分散剂制备水煤浆的方法。
背景技术
水煤浆的制备工艺分为干法制浆和湿法制浆两种，干法制浆是将制浆用煤破碎，干磨至用户所需的产品细度与粒度分布后，再加入水和分散剂进行捏混并在搅拌机中调浆；湿法制浆是将煤、水和添加剂一起加入磨机，最终产品就是水煤浆。
在制浆过程中，煤的粒度分布是决定水煤浆浓度和流动性的重要因素。为了制备一种高浓度的水煤浆，要求煤粉颗粒各粒径的含量要有一定的分布，使大颗粒间的空隙为细颗粒所充填，细颗粒间的空隙又能为更细颗粒所充填，以减少空隙所消耗的水量，从而提高制浆浓度；好的粒度级配可以使添加剂与煤炭表面很好地吸附，从而提高煤浆稳定性。
化学添加剂的作用主要在于改变颗粒间的表面性质，提高煤炭表面的亲水性，降低煤水界面的张力。促使煤粒表面能更容易被水所润湿，使煤颗粒均匀的分布在水中，防止颗粒团聚；借助于添加剂调节煤浆的酸碱度、消除浆体中的气泡和有害成分等不利因素。根据添加剂的作用不同，可分为分散剂、稳定剂和助剂等。分散剂属表面活性剂，大致可分为离子型和非离子型两大类。用于水煤浆的分散剂主要是阴离子型和非离子型。用量一般为干煤的1％左右。稳定剂的作用是使煤颗粒能较长期地稳定悬浮在水中，不发生硬沉淀和生化作用，常用的稳定剂主要有有机和无机两大类，如：各种可溶性盐类，高分子表面活性剂，纤维素，聚丙烯酸盐。其用量一般在干煤的0.006％-0.1％。
煤粉经过等离子体裂解后产生含乙炔的气体混合物。这是一种新型的煤加工工艺，因其具有节能、环保和节约资源等特点，近年来受到高度重视。由于裂解过程属于超短接触反应，煤粉不能反应完全，同时由于存在结焦现象，因此裂解产物包括气液固三相，经淬冷后，固相部分就沉积下来，称为固体产物(即等离子体裂解煤固体副产物)。固体产物中包括未分解完全的煤粉、裂解后产生的碳黑类物质及无机物，其特点在于固体产物的粒径小(平均40～50μm，95％以上的颗粒的粒径在150μm以下)，比表面积比原煤略大(约12m2/g)。
该固体产物目前一般直接用于焚烧，但因为其粉尘重量轻、粒度细等特点导致其运输困难。
目前，以等离子体裂解煤固体副产物制备水煤浆的方法尚未见公开。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种稳定性好、高浓度、低粘度的水煤浆及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水煤浆，其由等离子体裂解煤固体副产物、水、稳定剂和分散剂组成，等离子体裂解煤固体副产物÷(等离子体裂解煤固体副产物+水)＝50％～65.4％的重量比，稳定剂与等离子体裂解煤固体副产物的重量比为0.1～2％，分散剂与等离子体裂解煤固体副产物的重量比为0.1～2％。
作为本发明的水煤浆的改进：分散剂为阴离子型分散剂或非离子型分散剂，所述稳定剂为羧甲基纤维素。
作为本发明的水煤浆的进一步改进：阴离子型分散剂为木质素磺酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠或氨基磺酸类分散剂，非离子型分散剂为OP10(辛基酚聚氧乙烯醚，EP＝10)。
所述氨基磺酸类分散剂的平均分子量为4000-7000，由对氨基苯磺酸、苯酚及甲醛等于碱性条件下缩合而得；为常规的市售产品。
作为本发明的水煤浆的进一步改进：等离子体裂解煤固体副产物满足以下特性：
煤炭基水分Mad为5～10％，干燥基灰分Ad为0～14％，干燥无灰基挥发分＞25％，干燥无灰基碳元素＞85％，干燥无灰基氧元素1～4％，干燥无灰基硫元素0.1～0.8％。
干燥无灰基碳元素、干燥无灰基氧元素和干燥无灰基硫元素是指除去水份、灰份后对煤进行的元素分析数据。
本发明还同时提供了上述水煤浆的制备方法，包括以下步骤：
1)、将稳定剂加入水中搅拌至溶解，得稳定剂水溶液；
2)、将等离子体裂解煤固体副产物、分散剂和稳定剂水溶液均匀搅拌后，得水煤浆。
作为本发明的水煤浆的制备方法的改进：步骤2)中于20～40℃以600～1000r/min的速度进行搅拌，时间为20～40min。
本发明针对等离子体裂解煤固体副产物的特性(内在水分低，含硫低、粒径小等)，选择合适的分散剂和稳定剂以及合适的制备方法，从而制造出稳定性好、高浓度、低粘度的水煤浆，对所得的水煤浆依据国标GB/T18856.2-2002中规定的方法进行浓度测定、计算。稳定性测定可采用静置观察法，观测水煤浆从制备成功开始静置至出现硬沉淀为止，记录该时间。粘度测定根据GB/T18856.4。本发明水煤浆的主要指标如表1所示。
表1、本发明制备水煤浆的主要指标
参考GB/T 18855-2002对水煤浆质量的要求，本发明的水煤浆符合其各项指标要求。
综上所述，本发明具有如下优点：
1、利用了粒径小(≤300μm，其中小于74μm的颗粒含量≥75％)的等离子体裂解煤固体副产物作为原料，原料煤可不经磨碎、捏混、级配等步骤而直接采用干法制备成水煤浆，简化了其制备工艺，降低了生产成本。
2、使等离子体裂解煤固体副产物变废为宝，符合现代环保要求，具有经济环保效应。
3、本发明的水煤浆在相同质量浓度的前提下，具有制备工艺简单、稳定性高、流动性好等优势。
4、将等离子体裂解煤固体副产物制成高浓度水煤浆，可避免运输及使用方面的困难。
具体实施方式
以下实施例中的等离子体裂解煤固体副产物满足以下特性：煤炭基水分Mad为5～10％，干燥基灰分Ad为0～14％，干燥无灰基挥发分＞25％，干燥无灰基碳元素＞85％，干燥无灰基氧元素1～4％，干燥无灰基硫元素0.1～0.8％。上述％均为质量百分比。
所用的稳定剂和各种分散剂均为市售品。
实施例1、一种水煤浆的制备方法，依次进行以下步骤：
1)、采用电子天平(精确到0.0001g)分别称取等离子体裂解煤固体副产物100.0g，木质素磺酸钠盐1.2g，羧甲基纤维素1.0g，水53.0g；
2)、将羧甲基纤维素和水置于锥形瓶中，磁力搅拌至完全溶解，得稳定剂水溶液；
3)、将等离子体裂解煤固体副产物、木质素磺酸钠盐和稳定剂水溶液倒入装有增力电动搅拌器的钢罐中；于25℃的室温下在800r/min的搅拌速率下搅拌30min，得水煤浆。
该水煤浆的粘度为623.7mPas，浓度为65.4％，稳定性如下：39d后出现软沉淀，45d出现死(硬)沉淀。
实施例2～实施例5、改变实施例1中的分散剂种类和用量、稳定剂(羧甲基纤维素)的用量、水的用量和成浆温度，其余步骤同实施例1，分别得到实施例2～实施例5。将不含稳定剂的作为对比例。所得的实验结果如表2所示：
表2、合成实例
注：表中氨基磺酸钠盐分散剂为市售，平均分子量为4000-7000，由对氨基苯磺酸、苯酚及甲醛等缩合制备；OP-10为辛基酚聚氧乙烯醚，EO＝10。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实例。显然，本发明不限于以上实例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种水煤浆，其特征是：其由等离子体裂解煤固体副产物、水、稳定剂和分散剂组成，所述等离子体裂解煤固体副产物÷(等离子体裂解煤固体副产物+水)＝50％～65.4％的重量比，稳定剂与等离子体裂解煤固体副产物的重量比为0.1～2％，分散剂与等离子体裂解煤固体副产物的重量比为0.1～2％。
2.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征是：所述分散剂为阴离子型分散剂或非离子型分散剂，所述稳定剂为羧甲基纤维素。
3.根据权利要求2所述的水煤浆，其特征是：所述阴离子型分散剂为木质素磺酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠或氨基磺酸类分散剂，所述非离子型分散剂为EP＝10的辛基酚聚氧乙烯醚。
4.根据权利要求3所述的水煤浆，其特征是：所述等离子体裂解煤固体副产物满足以下特性：
空气干燥基水份Mad为5～10％，干燥基灰分Ad为0～14％，干燥无灰基挥发分＞25％，干燥无灰基碳元素＞85％，干燥无灰基氧元素1～4％，干燥无灰基硫元素0.1～0.8％。
5.如权利要求1～4中任意一种水煤浆的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1)、将稳定剂加入水中搅拌至溶解，得稳定剂水溶液；
2)、将等离子体裂解煤固体副产物、分散剂和稳定剂水溶液均匀搅拌后，得水煤浆。
6.根据权利要求5所述的水煤浆的制备方法，其特征是：所述步骤2)中于20～40℃以600～1000r/min的速度进行搅拌，时间为20～40min。
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