CN103937568B - 高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法，解决了现有高含氧量煤难以制备高浓度水煤浆的问题。技术方案包括将高含氧量煤细磨、筛分后以40目-200目的高含氧量煤：小于200目的高含氧量煤的重量配比为4-6：6-4进行级配，然后加入水煤浆添加剂及水，搅拌混匀配制成浓度为60%以上的高浓度水煤浆。本发明方法工艺简单、成浆性好、浓度高，特别适用于高含氧量煤制备高浓度水煤浆。

Description

高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法

技术领域

本发明公开了一种水煤浆的制备方法，具体的说是一种高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法。

背景技术

水煤浆是伴随着二十世纪七十年代国际石油危机发展起来的一种新型煤基流体洁净燃料,是由煤粉、水和添加剂混合搅拌而成的流体，与重油一样，可作为流体输送、贮存，在气化炉中参与化学反应制造合成气。

水煤浆气化技术具有：原料来源广泛，煤浆性能稳定，易于泵送；技术成熟、可靠，已有数套工艺装置多年的运行经验，便于大型化、规模化，易实现自动化控制和清洁化生产；气化压力较高，可以节省合成气的压缩功；气化炉内无传动装置，结构比较简单；有效气（CO+H₂）含量高，由于气化温度高，气体中甲烷含量低，不含焦油，惰性组分含量低，适合作为化工生产的合成原料气等五大特点。随着国内煤化工行业的蓬勃发展，该项气化技术发展迅速，拥有自主知识产权的对置式多喷嘴水煤浆气化技术、多元料浆气化技术已应用于多套装置。

高含氧量煤的反应活性高，用作气化原料气化效率高。然而，高含氧量的煤通常为低阶煤，且煤阶越低、内在水分越高、氧碳比越高，煤的成浆性越差，难以制成高浓度水煤浆。对于水煤浆气化而言，水煤浆浓度和质量越高，合成系统产能增加，比氧耗和比煤耗越低，水煤浆浓度提高后带来的经济效益是十分可观的。

长期以来，高含氧量煤制备高浓度水煤浆技术没有取得突破性进展。开发高含氧量煤制备高浓度水煤浆技术，可以拓宽我国煤炭资源的利用途径。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、适用于高含氧量煤制备高浓度水煤浆的方法。

技术方案将高含氧量煤细磨、筛分后以40目-200目的高含氧量煤：小于200目的高含氧量煤的重量配比为4-6：6-4进行级配，然后加入水煤浆添加剂及水，搅拌混匀配制成浓度为60%以上的高浓度水煤浆。

将所述高含氧量煤破碎至粒度小于3mm，然后在105℃-110℃温度下干燥10-14小时，干燥后的高含氧量煤含水量不大于2%，然后进行细磨、筛分后得到粒径为40目-200目以及小于200目的高含氧量煤后再进行级配。

干燥后的煤使用球磨机进行细磨，钢球的直径配比为20mm、12mm和5mm，质量配比为20%:50%:30%，球磨机转速设定在150-200r/min，磨煤时间5-10min。

配制高浓度水煤浆时，采用高速电动搅拌器进行搅拌，转速设置为1000r/min，搅拌时间控制在15-20min。

所述水煤浆添加剂的用量为干基煤质量的0.3%。

所述水煤浆添加剂以木质素为主要原料，如常州中南化工有限公司生产的ZM-19高效水煤浆添加剂。

所述高含氧量煤中的氧含量大于18%（干基煤，wt）。

本发明对高含氧量煤制浆进行深入研究，在制浆过程中粒径分布是除煤质和添加剂之外对水煤浆浓度和流动性有重大影响的又一因素。因此不能仅仅将煤磨细，而是通过磨细筛分出40目～200目和小于200目的两种粒度，将这两种粒度按一定的质量比进行级配后再加入添加剂和水后就可以配制成浓度为60%以上的高浓度水煤浆。这两种煤粉粒度级配的选择不是任意的，这两种粒度级配可以促成大颗粒间的空隙被细颗粒所充填，细颗粒间的空隙又被更细颗粒所充填，煤颗粒达到较高的堆积效率，以减少空隙所消耗的水量，从而提高制浆浓度，因此需要严格限定两种煤粉级配的粒度。

进一步的，在级配前的煤粉预处理也非常重要，由于高含氧量煤的另一特点是含水量高，因此先破碎至粒度小于3mm，然后在105℃-110℃温度下干燥至含水量不大于2%。水分的存在使煤表面的亲水性增强，疏水性下降，另一方面水含量较高时，会对吸附在煤表面的添加剂起到稀释作用，导致其浓度下降，影响了成浆效果。用干燥的方法脱出煤的内在水分利于成浆，干燥的温度保持在105℃-110℃，过高会导致煤发生轻微的化学反应，过低会影响水分的脱出；对干燥后的煤使用球磨机进行细磨，这里限定了钢球的直径配比为20mm、12mm和5mm，质量配比为20%:50%:30%，球磨机转速设定在150-200r/min，磨煤时间5-10min。这样有利于煤颗粒达到一定的细度，更重要的是产品有良好的粒度分布。钢球的直径配比，转速和磨煤的时间直接影响煤颗粒的粒度分布，良好的粒度分布是提高成浆浓度的关键。

这里，加入以木质素为主要原料的水煤浆添加剂的目的是为了改变煤粒的表面性质，促进颗粒在水中的分散，如常州中南化工有限公司生产的ZM-19高效水煤浆添加剂。配合上述工艺参数可以有效降低添加剂的使用量，用量仅为干基煤质量的0.3%，降低了制浆成本。

混合后搅拌时转速优选为1000r/min，搅拌时间控制在15-20min，搅拌的转速和时间对成浆性有一定的影响，在此转速及时间下，煤粒与添加剂充分接触，水煤浆悬浮液能够稳定存在较长时间，成浆性得到进一步提高。

有益效果：

1.拓展了高含氧量煤的利用途径，用于制备气化用水煤浆。

2.高含氧量煤制备的水煤浆浓度达到60%以上，流动性和稳定性良好。

3.添加剂用量少，来源广，降低了制浆成本。

具体实施方式

比较例：

煤样预先破碎至10mm以下，然后将煤样均匀地平铺在托盘中，放入100℃的恒温鼓风干燥箱内进行干燥，干燥时间8h，以脱出煤的内在水分。干燥后的煤样使用球磨机进行磨煤制样，球磨机转速设定在200r/min，磨煤时间15-20min。称取煤样，然后加入水和添加剂（ZM-19高效水煤浆添加剂，用量为干基煤的0.3%，wt）并混合均匀，再使用高速电动搅拌器搅拌20min，最后制备成比较例水煤浆样品。结果见表3。

实施例：

煤样用量约3kg，预先破碎至10mm以下，然后使用对辊破碎机进行细碎至小于3mm，将细碎后的煤样均匀地平铺在托盘中，放入105℃-110℃的恒温鼓风干燥箱内进行干燥，干燥时间10-14h，干燥后的高含氧量煤含水量不大于2%。干燥后的煤样使用球磨机进行磨煤制样，钢球的直径配比为20mm、12mm和5mm，质量配比为20%:50%:30%，球磨机转速设定在150-200r/min，磨煤时间5-10min。煤样使用40目和200目筛子进行筛分，粒度40目～200目（粗粒）和小于200目（细粒）的煤按（4-6）：（6-4）的质量比进行级配，然后加入水和添加剂（ZM-19高效水煤浆添加剂，用量为干基煤的0.3%，wt）并混合均匀，再使用转速1000r/min的搅拌器搅拌15-20min，最后制备成实施例水煤浆样品。结果见表4。

所述煤样选用新疆煤，煤质指标见表1和表2。

表1新疆煤元素分析和工业分析(wt,%)

表2新疆煤HGI和灰熔融温度

表3比较例水煤浆样品的成浆性能

表4实施例方法水煤浆成浆性能

备注：

1.流动性分析采用目测法，分为优、良、中、差四个等级。优：平滑流动，不间断，良：流动不流畅，有间断，中：不能自主往下流，需借助外力，差：结团现象严重。

2.稳定性分析采用棒插观察法，将水煤浆试样静置12h以上进行分析，分为优、良、中、差四个等级。优：无析水，无沉淀，良：轻微析水，少许沉淀，中：沉淀严重，差：结块。

表4中新疆1#煤样最佳成浆浓度在61%（wt）且呈现较好的流动性和稳定性，新疆2#煤样最佳成浆浓度在62%（wt）且呈现较好的流动性和稳定性。分析表4中的浓度、黏度、流动性和稳定性等指标，比较例和实施例水煤浆的表观粘度、流动性和稳定性均满足水煤浆气化技术的要求，但本发明实施例得到的水煤浆的成浆浓度相较于比较例而言，提高了3个百分点以上，显著优于比较例。

Claims (6)

1.一种高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法，其特征在于，将所述高含氧量煤破碎至粒度小于3mm，然后在105℃-110℃温度下干燥10-14小时，干燥后的高含氧量煤含水量不大于2％，然后进行细磨、筛分后得到粒径为40目-200目以及小于200目的高含氧量煤，以40目-200目的高含氧量煤：小于200目的高含氧量煤的重量配比为4-6：6-4进行级配，然后加入水煤浆添加剂及水，搅拌混匀配制成浓度为60％以上的高浓度水煤浆。

2.如权利要求1所述的高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法，其特征在于，干燥后的煤使用球磨机进行细磨，钢球的直径配比为20mm、12mm和5mm，质量配比为20％:50％:30％，球磨机转速设定在150-200r/min，磨煤时间5-10min。

3.如权利要求1所述的高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法，其特征在于，配制高浓度水煤浆时，采用高速电动搅拌器进行搅拌，转速设置为1000r/min，搅拌时间控制在15-20min。

4.如权利要求1所述的高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法，其特征在于，水煤浆添加剂的用量为干基煤质量的0.3％。

5.如权利要求1或4所述的高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法，其特征在于，所述水煤浆添加剂以木质素为主要原料。

6.如权利要求1或4所述的高含氧量煤制备高浓度水煤浆方法，其特征在于，所述高含氧量煤中干基煤的氧含量大于18wt％。