CN1159834A - 粉煤可输送性改进剂 - Google Patents

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CN1159834A
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木村吉雄
中矢尚
宫本健一
的场隆志
市本武彦
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Abstract

由具有平均哈氏可磨性指数(HGI)为30或以上的原煤制得的干粉煤可输送性，可以通过把含有极性基团并主要是水溶性的有机化合物粘附到该粉煤上加以改进。这种有机化合物的例子包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、有机酸及其盐类，和酚化合物及其盐类。粉煤的可输送性得到改进后可用它来作为注入冶金炉或燃烧炉的燃料。此外，使用该化合物可防止料斗中的挂料和沟流及管路的堵塞。

Description

粉煤可输送性改进剂
〔本发明的范围〕
本发明是关于粉煤可输送性改进剂，它改进了通过注入喷管或进口管注入冶金炉或燃烧炉的粉煤可输送性，藉此可以稳定地把粉煤以进料速度送入炉中；本发明也关于利用这种可输送性改进剂的冶金炉或燃烧炉的操作过程。
〔有关技术的描述〕
在冶金炉，例如高炉操作中，通常是在炉顶交替加入焦炭和铁矿石。然而，近来常常采用价廉、高热值的粉煤代替部分焦炭从炉顶加入，还采用粉煤与热鼓风一起通过注入喷嘴注入炉中。这种把粉煤注入炉子的过程在燃料费用等方面优于仅用焦炭的。
关于如象锅炉这样的燃烧炉的燃料，煤重新被认为是燃料油的代用品。虽然在燃烧炉中煤是以水煤浆、煤油浆、粉煤或类似燃料形式被采用，但是要提到粉煤燃烧炉，因为粉煤能与其它介质，如水或油调合在一起。然而，粉煤燃烧炉也与粉煤在高炉中使用时存在同样问题。
将粉煤注入炉子的过程包括，将原煤以干粉碎制得粉煤，进行粉煤分级，在料斗中储存粉煤，从料斗中卸料，通过管路风力输送，再通过注入喷嘴将其注入冶金炉或燃烧炉，粉煤从料斗中卸料和通过管路风力输送存在下列问题。
特别是，粉煤的种类，颗粒度和水分含量会影响其中的基本物理性质(如流动性)，因而也对料斗卸料和通过管路输送物料带来很大影响。因此，偏离最佳范围基本物理性质的粉煤在料斗中会造成挂料和沟流以及在风力输送期间造成管路堵塞。所以将这样粉煤注入炉子是难于继续长时间稳定运行的。
为了解决这些问题，提出了各种方法以改进粉煤的可输送性。这些方法例子包括，把粉煤与5～20％半焦混合的方法(日本专利Ne 268004/1992)；在煤粉碎(日本专利Ne 9518/1993；25516/1993和222415/1993)前调整煤中惰性组分含量(即微粒体，1/3半丝质体，丝质体和矿物质的总量，按日本工业标准JIS M-8816-1979规定)的；通过限制煤种(日本专利Ne 224610/1992)，把粉煤流动性指标提高到高炉的标准值或以上的方法；调整粉煤和管路之间摩擦系数(日本专利Ne214417/1993)的方法，和控制粉煤水分到最佳值(日本专利Ne 78675/1993)的方法。通过使分散剂吸附在粉煤上来改进粉煤的粉碎效率(日本专利Ne 224744/1988)的方法，但是该方法未提到粉煤的可输送性。
然而，上述这些方法的问题在于，被用作注入粉煤的品种是有限的，在料斗中挂料或沟流或管路堵塞发生是不能完全避免，以及所用的控制装置或设备费用高等等。因此还没有提供一种非常令人满意的方法。
虽然在现行的高炉操作中注入到炉中的粉煤量大约是每吨生铁50～250kg，但是从成本上考虑是希望增加注入到炉中的粉煤量。然而，上述这些方法是难于显著增加其中的量，因为粉煤的可输送性常常不能令人满意。
在这些情况下，本发明的目的是要解决先有技术过程的问题，即通过改进粉煤的可输送性来防止管路堵塞和料斗中的挂料问题，使粉煤能以高的装料速度稳定地注入炉子，而并不受煤种限制。
〔本发明要点〕
本发明的发明者们已经深入细致地进行了研究，以达到上述目的，并已发现，将一种含有极性基团并主要是水溶性的有机化合物粘附到粉煤上可显著改善其可输送性，该粉煤是由HGI为30或以上的原煤制得的。本发明是以该成果为基础来完成的。
也就是说，本发明为粉煤提供了一种可输送性改进剂，其特征在于，包含具有一种极性基团并主要是水溶性的有机化合物，其应用于由平均HGI为30或以上的原煤制得的干粉煤，和包含这样的可输送性改进剂和仔细粉碎的粉煤的粉煤。此外，本发明也提供在使用上述可输送性改进剂和细粉煤时冶金炉或燃烧炉的操作过程。
在这里采用“水溶性有机化合物”术语是要满足下列要求：当10倍(以重量计)水(10℃离子交换水)被加到粉状有机化合物中不出现乳状混浊，当所得混合物通过孔径为0.1μm的膜过滤器进行过滤时，以本试验所用的有机化合物量为基础，滤饼的量是10％W或以下。
按照本发明使用可输送性改进剂进行冶金炉或燃烧炉的操作过程，其特征在于，以0.01～10％W量，从改善可输送性效果观点看，最好是0.05～5％W量，把可输送性改进剂加到粉煤上，降低粉煤的摩擦起电量，随后将处理过的粉煤通过注入喷嘴注入冶金炉或燃烧炉中。为了达到改进可输送性效果加到粉煤中的可输送性改进剂的量可能是0.01％W或以上。当其中的加入量超过10％W时，在经济上是不划算，也得不到更好的效果。
在本发明中所周的粉煤是一种由平均HGI为30或以上的原煤制得的干粉煤。在这里所用的“干”术语是指含水分10％W或以下的情况(按照日本工业标准JIS M 8812-1984干燥时重量损失计算)。含水分太高的粉煤是不适于用作注入冶金炉或燃烧炉的燃料。
虽然由平均HGI为30或以上的原煤制得的粉煤其可输送性是差的，但是按照本发明使用可输送性改进剂能使这样的粉煤顺利输送。此外，本发明甚至对于由平均HGI为50或以上的原煤制得的粉煤也有效。尽管这样的粉煤按照现行的风力输送技术是难于输送的。
“HGI”术语是“Hardgrove Grinding Index(哈氏可磨性指数)”的缩写，按照美国材料试验协会ASTM D 409标准规定，用它来表示煤的磨碎阻力。
由于上述的研究结果，本发明的发明者们已经阐明，粉煤的上述问题是由于粉煤之间的静电作用，并发现上述问题可以通过减少粉煤磨擦起电量得到解决。此外，他们发现粉煤的磨擦起电量和流动性指数之间或管路输送特征之间有很好的相关性。
呈现可输送性差的粉煤其特征在于，许多较细的煤颗粒粘附到粒度近似于中等颗粒度的普通煤颗粒上，而具有优异可输送性的粉煤其特征在于，很少有较细煤颗粒粘附于其上。较细的煤颗粒强烈地粘附到普通煤颗粒上会使粉煤的流动性恶化，因为(1)由于较细煤颗粒的粘附作用而使粉煤的表面形状发生变化，和(2)粘附到普通煤颗粒上的较细颗粒也粘附到另一个普通煤颗粒上，起着正如一种粘结剂那样的作用。较细煤颗粒和普通煤颗粒之间的作用力是由于库仑力吸引作用，这可以通过吹气方法测定粒度为38μm或以上和粒度为38μm或以下煤粒之间的摩擦起电量加以确定(该吹气方法一般用来测定具有不同颗粒分布的不同种物质，例如调色剂和载体之间的摩擦起电量)，此外，已经发现，当粉煤的摩擦起电量至少降低〔原煤的平均HGI〕×0.007微库仑(μC)/g时，该粉煤的可输送性能得到改善。另外，也已发现，当粉煤的摩擦起电量高于2.8μC/g因而可输送性很差时，把可输送性改进剂加入其中以使摩擦起电量降低至2.8μC/g或以下，这样可使粉煤可输送性得到改善。本发明所给出的摩擦起电量是由实施例中将详细描述的方法来测得的。
在实施例中将详细叙述的流动性指数和管路动压力损失被用来表示粉煤的可输送性。以粉煤流动性为基础可以模拟粉煤从料斗中的卸料特性，而以压力损失为基础可以模拟在风力输送期间粉煤在管路中的流动性。为了按照本发明使粉煤的可输送性得到改进，流动性指数必须至少提高3个点，压力损失必须至少降低3mm H2O/m，此外，当粉煤的可输送性很差时，流动性指数必须提高到40或以上，压力损失必须降低到16mm H2O/m或以下。
本发明的发明者们已进行了更进一步的深入研究，并已发现含有极性基团和主要是水溶性的有机化合物适于降低粉煤的摩擦起电量，进而改善粉煤的可输送性。
按照本发明可输送性改进剂来降低粉煤的摩擦起电量，它包含具有选自下列的至少一种极性基团的一种化合物：羧基和磺酸基团及其盐，酰胺，硫酸及其盐，胺盐，腈，酚基团及其盐，等等。
特别是，选自阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，两性表面活性剂，较低级脂肪酸和较低级脂肪酸盐中的一种或多种作为可输送性改进剂是优选的。
从喷洒均匀性观点看，使用或是液体的或是以适当浓度溶于溶剂的可输送性改进剂是优选的。在此情况下，浓度为1％W或以上的溶剂干度是合适的。此外，从溶剂干度容易性观点看，用水作溶剂是较好的。
本发明的可输送性改进剂可在原煤粉碎前或后加入，在这两种情况下所得的效果是相当的。
按照本发明，用作可输送性改进剂的上述化合物的一些具体例子描述如下。
(A)阴离子的、阳离子的和两性的表面活性剂的例子如下：
1. N-酰胺基酸及其中的盐类
  ·N-酰基-N-甲基甘氨酸盐
  ·N-酰基-N-甲基-β-丙氨酸盐
Figure A9519538300081
·N-酰基谷氨酸盐
Figure A9519538300082
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
2.烷基醚羧酸盐
  RO(CH2CH2O)nCH2COOM
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物；n：0～40〕
3.木素磺酸盐
带有钠、钙、钾、胺，三乙醇胺等的木素磺酸盐。
4.酰化的肽
  RCO(NHR′CO)nOM
〔R，R′：C6～C20；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物；n：1～40〕
5.烷基苯磺酸盐
Figure A9519538300083
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
6.烷基萘磺酸盐
Figure A9519538300091
〔M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
7.二烷基磺基琥珀酸盐
Figure A9519538300092
〔R1，R2：C4～C10；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
8.烷基磺基乙酸盐的盐类
Figure A9519538300093
〔R：C10～C18；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
9. α-烯属磺酸盐
(链烯单磺酸盐与羟基链烷磺酸盐的混合物)
·链烯单磺酸盐
  R-CH＝CH-(CH2)n-SO3M
〔R：C8～C30；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
·羟基链烷磺酸盐
〔R：C8～C24；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
10. N-酰基金精
Figure A9519538300101
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
11.磺化油
土耳其红油(低磺化的蓖麻油)，低磺化的橄榄油，磺化牛排脂和磺化花生油。
12.高级醇硫酸盐的盐类
   RSO3M
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH3，有机胺盐或类似物〕
13.仲高级醇硫酸盐的盐类
Figure A9519538300102
〔R，R′：C6～C20；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
14.烷基醚硫酸盐
  R(OCH2CH2)nOSO3M
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH3，有机胺盐或类似物；n：0～40〕
15.仲高级醇乙氧基硫酸盐
〔R，R′：C6～C20；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物；n：0～40〕
16.聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的盐类
Figure A9519538300111
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH3，有机胺盐或类似物；n：0～40〕
17.单甘油酯硫酸盐
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH3，有机胺盐或类似物〕
18.脂族酸烷基醇酰胺硫酸盐的盐类
  RCONHCH2CH2OSO3M
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH4，有机胺盐或类似物〕
19.烷基醚磷酸盐的盐类
·单酯
Figure A9519538300113
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH3，有机胺盐或类似物；n：0～40〕
·二酯
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH3，有机胺盐或类似物；n：0～40〕
20.烷基磷酸盐
·单酯
Figure A9519538300122
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH3，有机胺盐或类似物〕
·二酯
Figure A9519538300123
〔R：C6～C20；M：H，Na，K，NH3，有机胺盐或类似物〕
21.从下列(1)和(2)获得的(共)聚物，其中分子量为1000～1000000；
(1)α，β-不饱和羧酸及其盐类和磺酸盐化乙烯化合物及其盐类。
(2)丙烯腈，乙烯吡咯烷酮和具有2～20个碳原子的脂族烯烃，
(a)由选自单体(1)中的一种或多种单体组成的均聚物和共聚物，
(b)由选自单体(1)中的一种或更多种单体及由选自单体
(2)中的一种或多种单体组成的共聚物。
构成上述(共)聚物的乙烯单体的例子包括，乙烯吡咯烷酮，丙烯腈，丙烯酸，甲基丙烯酸，马来酸和这些酸与碱金属和铵构成的盐类，乙烯磺酸，甲基烯丙磺酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，苯乙烯磺酸和这些酸与碱金属和铵构成的盐类。
22.脂族醛与选自一种或多种的萘磺酸及其盐类，三聚氰胺磺酸及其盐类，酚磺酸及其盐类，木素磺酸及其盐类构成的缩合物(平均分子量1000～1000000)。上述盐类包括与碱金属阳离子和氨构成的盐。
23.脂族胺盐
·伯胺
  RNH2X
〔R：C6～C20；X：无机或有机酸〕
·仲胺
Figure A9519538300131
〔R：C6～C20；R1：CH3；X：无机或有机酸〕
·叔胺
〔R：C6～C20；R1，R2：CH3；X：无机或有机酸〕
24.脂族季胺盐
Figure A9519538300133
〔R1：C6～C20；R2：C12～C18或CH3；X：Cl或Br〕
25.苯甲烃铵盐
Figure A9519538300141
〔R：C6～C20；X：Cl或Br〕
26.Benzethonium chloride
Figure A9519538300142
27.吡啶盐
Figure A9519538300143
〔R：C6～C20；X：Cl或Br〕
28.咪唑啉盐
Figure A9519538300144
〔R：C1～C4或H；R1：C12～C24；R2：C1～C5；X：Cl或Br〕
29.含有选自下式(I)至(IX)表示的含氮单体中的一种所成的均聚物及其盐类，和由选自它们中的两种或多种所组成的共聚物。
Figure A9519538300151
〔其中R4代表氢原子或甲基；R5和R6各自代表氢原子或含有1至3个碳原子的烷基〕
Figure A9519538300152
〔式中m1是1～3；n1是1～3；R4，R5和R6各自如上述规定〕
〔式中R7代表氢原子或烷基或具有1至3个碳原子的烷酰基基团，R4如上述规定〕
Figure A9519538300154
〔式中m2和n2各自为0～3；R4，R5和R6各自如上述规定〕
〔式中A代表-O-或-NH-，R4，R5、R6和n1各自如上述规定〕
〔式中R4，R5、R6和n1各自如上述规定〕
Figure A9519538300162
〔式中R4如上述规定；在吡啶上的取代位置是2或4〕
Figure A9519538300163
〔式中R4和R5各自如上述规定；哌啶上的取代位置是2或4〕
〔式中R4，R5和R6各自如上述规定〕
现叙述这些单体的具体例子。
分子式(1)的具体例子包括，3-甲基丙烯酰基氧-2-羟基丙基二甲基胺，3-甲基丙烯酰基氧-2-羟基丙基乙基甲基胺，3-甲基丙烯酰氧-2-羟基丙基二乙基胺，3-甲基丙烯酰基氧-2-羟基丙基二丙基胺等等。
分子式(II)的具体例子包括，N，N-二甲基氨基亚甲基封端的乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二甲基氨基亚丙基封端的乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二甲基氨基亚甲基封端的二乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二甲基氨基亚乙基封端的二乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二甲基氨基亚丙基封端的二乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二乙基氨基亚甲基封端的乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二乙基氨基亚乙基封端的乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二乙基氨基亚丙基封端的乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二乙基氨基亚甲基封端的二乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二乙基氨基亚乙基封端的二乙二醇甲基丙烯酸酯，N，N-二乙基氨基亚丙基封端的二乙二醇甲基丙烯酸酯等等；
分子式(III)的具体例子包括，N-2-羟基甲基-2-α-甲基乙烯基咪唑；N-2-羟基乙基-2-α-甲基乙烯基咪唑；N-2-羟基丙基-2-α-甲基乙烯基咪唑等等；
分子式(IV)的具体例子包括，N，N-二甲基亚甲基亚胺甲基丙烯酰胺，N，N-二甲基乙基亚胺甲基丙烯酰胺，N，N-二甲基二亚甲基亚胺甲基丙烯酰胺，N，N-二甲基二亚乙基亚胺甲基丙烯酰胺，N，N-二乙基亚甲基亚胺甲基丙烯酰胺，N，N-二乙基亚乙基亚胺甲基丙烯酰胺，N，N-二乙基二亚甲基亚胺甲基丙烯酰胺，N，N-二乙基二亚乙基亚胺甲基丙烯酰胺等等；
分子式(V)的具体例子包括，N，N-二甲基胺基乙基丙烯酸酯，N，N-二乙基胺基乙基丙烯酸酯，N，N-二甲基胺基乙基甲基丙烯酸酯，N，N-二乙基胺基乙基甲基丙烯酸酯，N，N-二甲基胺基丙基丙烯酸酯，N，N-二乙基胺基丙基丙烯酰胺，N，N-二乙基胺基丙基甲基丙烯酰胺等等；
分子式(VI)的具体例子包括，N，N-二甲基胺基乙基乙烯，N，N-二乙基胺基甲基乙烯，N，N-二甲基胺基甲基乙烯，N，N-二乙基胺基甲基丙烯等等；
分子式(VII)的具体例子包括乙烯基吡啶等等。
分子式(VIII)的具体例子包括乙烯基哌啶，乙烯基-N-甲基哌啶等等。
分子式(IX)的具体例子包括乙烯基苄基胺，乙烯基-N，N-二甲基苄基胺等等。
30.由下列组成的基团选出的一种或更多种乙烯的单体所构成的共聚物：α，β-不饱和羧酸及其盐类和其衍生物，磺化的乙烯基化合物和其盐，丙烯腈，乙烯基吡咯烷酮，和具有2至20碳原子的脂族烯烃，通过由上述分子式(I)至(IX)所表示的含氮单体中选出的一种或更多种单体组成的共聚物及其盐。
乙烯单体的例子包括，乙烯吡咯烷酮，丙烯腈，丙烯酸，甲基丙烯酸，马来酸，这些酸与碱金属和铵所成的盐，由这些酸构成的酰胺化合物和酯，乙烯磺酸，甲基烯丙基磺酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，P-苯乙烯磺酸及这些酸与碱金属和铵所成的盐。
31.由亚乙基亚胺  进行开环聚合作用所得的产物及其盐，季胺盐和衍生物。
该产物的具体例子包括由下面通式(X)所表示的重复单元所组成的并具有分子量为1000～1000000的产物。
Figure A9519538300181
〔式中n3为1～5的整数，n4为0～5的整数〕
32.脂族二羧酸与聚乙烯聚胺和二聚氧乙烯烷基胺的缩聚物；其盐类和季铵盐。
其中的具体例子包括，聚乙烯聚胺与脂族二羧酸的缩聚物，它是由通式(XI)表示的重复单元所组成，还包括二聚氧乙烯烷基胺与脂族羧酸的缩聚物，它是由通式(XII)表示的重复单元所组成的并具有分子量为1000～1000000：
Figure A9519538300182
〔式中R8代表亚烷基或具有1～10个碳原子的亚烯基；n5为2～7的整数〕
Figure A9519538300183
〔式中R8如上述规定，R9代表具有1～8个碳原子的烷基；R10代表氢原子或甲基；n6和n7各自为1～10的整数〕
33.二卤烷烃与聚亚烷基聚胺的多聚物；其盐类和季铵盐。
其中的具体例子包括，由二卤烷烃(例如1，2-二氯乙烷，1，2-二溴乙烷；1，3-二氯丙烷等等)与分子中至少具有两个叔胺基团的聚亚烷基聚胺构成的多聚的季铵盐，平均分子量为1000～1000000。在此情况下所举的聚亚烷基聚胺的例子包括，四甲基乙二胺，四甲基丙二胺，五甲基二亚乙基三胺，六亚甲基四胺，三亚乙基二胺等等。
34.表卤代醇与胺的多聚物和其盐类和季铵盐。
其中的具体例子包括，由下列通式(XIII)表示的重复单元所组成的、平均分子量为1000～1000000的多聚物：
Figure A9519538300191
〔式中R11～R13代表甲基团或乙基团；X代表卤原子〕
35.脱乙酰壳多糖，淀粉，纤维素和其阳离子改性产品的盐。
36.羧基甜菜碱
Figure A9519538300192
〔R1：C6～C20；R2，R3：CH3或类似基；n：1～2；m：H，Na，K，NH4有机胺或类似物〕
37.胺基羧酸盐
   RNH(CH2)nCOOM
〔R：C6～C20；；n：1～2；m：H，Na，K，NH4有机胺盐或类似物〕
38.咪唑啉甜菜碱
     〔R：C6～C20〕
39.卵磷脂
在上述所描述的表面活性剂中，3，21，22和29至35例所述的表面活性剂在效果上最优良。
(B)较低级脂族酸的例子包括具有1～8个碳原子的单-和二-脂族酸。
其中的具体例子包括，甲酸，乙酸，丙酸，乙二酸，丙二酸，丁二酸，己二酸，马来酸和己酸。
较低级的脂族酸盐例子包括，由甲酸，乙酸，丙酸，乙二酸，丙二酸，丁二酸，己二酸，马来酸和己酸构成的钠、钾和铵盐。
按照本发明的冶金炉和燃烧炉包括，用粉煤作燃料和/或还原剂(如竖式炉，化铁炉，回转窑，熔炼还原炉，冷铁料熔化炉和锅炉)和使用粉煤的干馏设备(如流化床干馏炉和气体重整炉)。
按照本发明，由平均HGI为30或以上的原煤制得的粉煤通过降低其摩擦起电量可改善其可输送性，进而能使这种粉煤进行大批量输送。此外，即使可输送性差的粉煤也可以通过加入本发明的可输送性改进剂来改善其可输送性，能使这种粉煤进行大批量输送，因此可用于粉煤注入的煤种可以扩大。
同时，用发明的可输送性改进剂处理过的并通过注入喷嘴注入炉子的粉煤具有优良的流动性，因此可防止在料斗中出现挂料。此外，从料斗中排出的煤量随时间变化及分布量的偏差也显著降低。
〔实施例〕
现在将通过下列例子来说明本发明，虽然本发明不仅限于此。
例1～88和比较例1～7。
〔1〕原煤粉碎和粉煤样的制备
原煤的粉碎和可输送性改进剂的加入按下列步骤进行：
(1)在表1～9中所列的每种原煤和在其中所列的可输送性改进剂被送入粉碎机(小型粉碎机，SCM-40A型，由日本石崎电气制作所制造)，进行粉碎并混合一定时间，以得到所需粒度的煤，在这步骤中，在粉碎原煤的同时，可输送性改进剂以溶解在列在表1～9中的各种溶剂的状态并以一定量被加入，其量以粉煤为基础。
(2)所制得的粉煤在105℃下烘干1小时，使其中水分含量调整到0.5～1.0％。
(3)所得粉煤通过孔径为106μm的筛子过筛，以回收粒度为106μm或以下的粉煤。在所有例子中，粉煤的水分含量被调整到0.5～1.0％，而其中的体积-平均直径被调整到75μm。
(4)体积-平均直径按下式确定： d = Σ n i d i 4 Σ n i d i 3
    di：颗粒直径
   ni：颗粒直径为d1的所有颗粒数量
〔2〕粉煤的评价
上述制得的粉煤样通过下列方法来评价摩擦起电量，流动性指数和管路输送特性，以测定添加剂的效果。<摩擦起电量的测定方法>
利用图1所示的吹气型仪器来测定粉煤摩擦起电量，其中数1表示压缩气体，2为喷嘴，3为法拉第针，4为孔径38μm的网，5为粉尘孔，6为静电计。这样的吹气型仪器一般是用来测定具有不同粒度(例如调色剂和载体)的不同种物质之间的摩擦起电量。在本发明中，采用孔径为38μm的网，将每种0.1～0.3g粉煤样放在该网上。将0.6kgf/cm2压力的压缩气体(如空气)通到煤样上，把粒度为38μm或以下的煤样吹起，进入粉尘孔中。测定粒度为38μm或以下煤粒的摩擦起电量。<流动性指数的测定>
流动性指数是用来表示粉体流动性的，通过每一粉体因素(即安息角，刮铲角，聚凝程度)分别转变为各指数，并计算各指数之和。每一因素和指数的测定方法在《日本粉体技术便览)》(由日本粉体技术协会编，日刊工业新闻社出版(1987))第151和152页上有详细叙述。现来叙述上述每因素的测定方法。
1.安息角测定方法：通过标准筛(25目)将粉体料过筛，把该物料通过漏斗放到直径为8mm的园形板上，测定其在该板上所形成的堆积倾角。
2.可压缩性测定方法：将粉体料以散状形式装入园筒形容器中(容量100cm3)，测定其堆积密度ρs(g/cm3)，然后对上述装料容器轻敲给定次数(180次)，再测定该物料紧密装填状态下的堆积密度ρc(g/cm3)，按下式计算可压缩性φ(％)：
φ＝(ρc-ps)×100/ρc(％)
3.刮铲角的测定方法：将宽度为22mm的刮铲插入堆积粉料中，提高铲子，以便在铲子上形成堆积物料，测定该堆积料的倾角，再轻轻敲击铲子使堆积物重新整型，然后测定该物料的倾角，对测得的这两个倾角求平均值。
4.聚凝程度测定方法：(从顶到底按60、100和200网目次序排列)码放好三个不同孔径的筛子，在顶部筛子上放入2g粉体料，同时摇动三个筛子，然后分别测定留在各筛子上的物料的重量，按下式计算3个值之和：
(顶部筛子上粉体的量/2g)×100
(中间筛子上粉体的量/2g)×100×3/5
(底部筛子上粉体的量/2g)×100×1/5
本发明中所用的粉煤留在上述3个筛子上的粉体量的差别很小，因此其聚凝程度难于计算。所以，本发明通过计算安息角、可压缩性和刮铲角诸指数的和来测定每个流动性指数。<管路输送特性测定方法>
按照在《CAMP-ISIJ)》Vol.6，p.91(1993)中详细描述的方法，利用图2所示设备通过测定其中压力损失来评价每种粉煤样的管路输送特性。在图2中，数字7代表粉煤，8为盘式进料器，9为流量计，10为直径12.7mm水平管，11为旋流器。从进料器8排出的粉煤7用载气进行风力输送，以测定两个压力测量孔(P1和P2)之间的压力损失。本实验在下列条件下进行：
粉煤的送料速度：   0.8kg/min(公斤/分)
载体气：           氮气(N2)
载体气的送气速度：  4标米3/时(67升/分)
输送时间：          6分钟
每一粉煤样对下列各项进行评价：1.压力损失
在500Hz下的压力计P1和P2处进行数据采集，在输送时间(6分钟)内通过计算(P1-P2)的总平均值来测定压力损失。 &Delta;P = &Sigma; n = 1 N ( P 1 n - P 2 n ) N 结果见表1～9。
表1
粉  煤 可输性改进剂     流  动  性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)   实际装置的堵塞情况
原煤   粒度(μm) 化合物名称 安息角 可压缩性 刮铲角 流动性指数 压力损失
种类 HGI
化合物例子 1 煤(a) 42     81   无   16     9     16     41   0.61   -     13.0 未见到
2 煤(b) 48     72   无   15     9     16     40   2.64   -     16.0 未见到
3 煤(c) 67     74   无   12     8     15     35   3.76   -     24.0 未见到
4 煤(d) 96     75   无   12     7     15     34   4.27   -     29.0 未见到
表2
粉    煤     可输送性改进剂   流  动  性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度wt％ 溶剂 压力损失
例 1 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐*   0.01 水 14  11  16  39  2.57  1.70     21.0
例 2 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐*   0.05 水 15  11  16  42  1.14  3.13     14.0
例 3 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐*   0.3 水 17  12  17  46  0.17  4.10     10.0
例 4 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐*   0.5 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.2
例 5 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐*   1 水 18  13  18  49  0.10  4.17     9.5
例 6 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐*   5 水 19  14  21  54  0.07  4.20     8.3
例 7 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐*   10 水 20  14  21  55  0.06  4.21     8.3
*所有分子量皆为10000
表3
粉    煤     可输送性改进剂   流  动  性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称 浓度wt％ 溶剂 压力损失
比较例   5   煤(d)   96   75   己酸(非水溶性)   0.3 正己烷   12   7   15   34   4.07   0.26     30.1
比较例   6   煤(d)   96   75   月桂酸(非水溶性)   0.3 正己烷   12   7   15   34   4.16   0.11     27.3
比较例   7   煤(d)   96   75  Leostard多功能炉黑(水溶性，狮子公司产品)   1.2   正己烷   12   7   15   34   4.20   0.07     27.9
实例 8   煤(d)   96   75 α-烯磺酸-甲醛缩合物钠盐(分子量10000)   0.3   水   17   12   17   46   0.16   4.11     9.8
实例 9   煤(d)   96   75  β-萘磺酸-甲醛缩合物铵盐(分子量10000)   0.3   水   17   12   17   46   0.16   4.11     9.6
实例 10   煤(d)   96   75 β-萘磺酸-甲醛缩合物钙盐(分子量10000)   0.3   水   17   12   17   46   0.17   4.10     10.1
实例 11   煤(d)   96   75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐(分子量50000) 0.3   水   17   12   17   46   0.15   4.12     10.0
表4
粉    煤     可输送性改进剂   流  动  性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度wt％ 溶剂 压力损失
例 12 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐(分子量100000) 0.3 水 17  12  17  46  0.17  4.10     9.9
例 13 煤(d) 96  75  β-萘磺酸-甲醛缩合物三乙醇胺盐(分子量10000) 0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     9.9
例 14 煤(d) 96  75 聚丙烯酸钠盐(分子量10000) 0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.1
例 15 煤(d) 96  75 聚甲基丙烯酸钠盐(分子量10000) 0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.2
例 16 煤(d) 96  75 丙烯酸-甲基丙烯酸(1∶1)共聚物钠盐(分子量10000) 0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.0
例 17 煤(d) 96  75 丙烯酸-聚氧乙烯(P＝9)丙烯酸酯(1∶1)共聚物钠盐(分子量10000) 0.3  水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.1
例 18 煤(d) 96  75 丙烯酸-马来酸(1∶1)共聚物钠盐(分子量10000) 0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.2
例 19 煤(d) 96  75 链烷磺酸的钠盐 0.3 水 17  12  17  46  0.42  3.85     13.2
表5
粉    煤     可输送性改进剂   流  动  性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度wt％ 溶剂 压力损失
例 20 煤(d) 96  75 烷基(C12)二苯基醚硫酸酯的钠盐   0.3   水   16   12   16  44   0.41   3.86     14.1
例 21 煤(d) 96  75 烷基(C12)萘硫酸钠   0.3 水   16   12   16  44   0.41   3.86     13.9
例 22 煤(d) 96  75 烷基(C12)苯磺酸钠   0.3 水   16  12  16  44   0.42   3.85     14.3
例 23 煤(d) 96  75 烯烃-马来酸(1∶1)共聚物钠盐(分子量10000)   0.3 水   16  12  16  44   0.41   3.86     14.9
例 24 煤(d) 96  75 二烷基(C12)磺基琥珀酸钠   0.3   水   16   12   16   44   0.42   3.85     15.2
例 25 煤(d) 96  75 磺基琥珀酸二烷基(C12)酯   0.3   水   16   12   16   44   0.42   3.85     14.6
例 26 煤(d) 96  75 二-2-乙基己基磺基琥珀酸钠   0.3   水   16   12   16   44   0.41   4.86     15.2
例 27 煤(d) 96  75 十二烷基苯硫酸钠盐   0.3   水   16   12   16   44   0.42   3.85     13.6
表6
粉    煤     可输送性改进剂   流  动  性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类  HGI 化合物名称   浓度wt％ 溶剂 压力损失
例 28 煤(d) 96  75 聚氧乙烯(9mole)烷基(C12)醚硫酸酯的三乙醇胺盐   0.3   水   16   11   16   43   0.41   3.86     14.1
例 29 煤(d) 96  75 聚氧乙烯(9mole)烷基(C12)硫酸钠盐   0.3   水   16   12   16   44   0.41   3.86     13.7
例 30 煤(d) 96  75 聚氧乙烯(9mole)壬基苯基醚硫酸钠盐   0.3   水   16   12   16   44   0.40   3.87     13.5
例 31 煤(d) 96  75 聚氧乙烯(9mole)月桂基醚硫酸钠盐   0.3   水   15   12   16   43   0.41   3.86     15.1
例 32 煤(d) 96  75 三聚氰酰胺-甲醛缩合物的钠盐(分子量10000)   0.3   水   17   12   17   46   0.15   4.12     9.5
例 33 煤(d) 96  75 二月桂基磷酸钠   0.3   水   16   12   16   44   0.42   3.85     15.1
例 34 煤(d) 96  75 单月桂基磷酸二钠   0.3   水   16   12   16   44   0.41   4.86     14.6
例 35 煤(d) 96  75 月桂基磷酸铵   0.3   水   16   12   16   44   0.42   3.85     14.6
表7
粉    煤     可输送性改进剂   流  动  性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm)   安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度wt％   溶剂 压力损失
例 36 煤(d) 96  75 月桂基硫酸钠   0.3   水   16  12   16   44   0.41   3.86     13.7
例 37 煤(d) 96  75 月桂基醚硫酸钠盐   0.3   水   15  12   16   43   0.41   3.86     13.0
例 38 煤(d) 96  75 木素磺化钙(东亚公司产品，C14)   0.3   水   17  12   17   46   0.15   4.12     10.0
例 39 煤(d) 96  75   木素磺化钙(东亚公司产品，N18)   0.3   水   17  12   17   46   0.18   4.09     10.1
例 40 煤(d) 96  75 芳族磺酸-甲醛缩合物的钠盐(分子量10000)   0.3   水   17  12   17   46   0.19   4.08     10.2
例 41 煤(d) 96  75 硫酸化烯烃的钠盐(C8)   0.3   水   16  12   16   44   0.42   3.85     12.6
例 42 煤(d) 96  75 聚苯乙烯磺酸钠盐(分子量50000)   0.3   水   17  12   17   46   0.18   4.09     10.2
例 43 煤(d) 96  75 阴离子化淀粉的钠盐   0.3   水   17  12   17   46   0.19   4.08     10.0
表8
粉          煤     可输送性改进剂     流       动       性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电电降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原    煤  粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度wt％   溶剂 压力损失
例 44 煤(d) 96  75 椰子乙酸胺   0.3   水 16  11  16  43    0.41  3.86     13.2
例 45 煤(d) 96  75 椰子氢氯化铵   0.3   水 15  12  16  43    0.42  3.85     14.1
例 46 煤(d) 96  75 二月桂基二甲基氯化铵   0.3   水 17  12  17  46    0.15  4.12     10.0
例 47 煤(d) 96  75 月桂基三甲基氯化铵   0.3   水 16  12  16  44    0.41  3.86     11.1
例 48 煤(d) 96  75 月桂基甜菜碱   0.3   水 16  12  16  44    0.15  4.12     14.6
例 49 煤(d) 96  75 月桂基二甲基胺氧化物   0.3   水 16  11  16  43    0.42  3.85     14.6
例 50 煤(d) 96  75 月桂基羧基甲基羟基乙基咪唑啉甜菜碱   0.3   水 15  12  16  43    0.16  4.11     13.8
例 51 煤(d) 96  75 甲酸   0.3   水 16  12  16  44    0.41  3.86     14.2
表9
粉    煤     可输送性改进剂      流      动      性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度wt％ 溶剂 压力损失
例 52 煤(d) 96  75 乙酸 0.3 水 16  12  16  44  0.41  3.86     14.3
例 53 煤(d) 96  75 丙酸 0.3 水 16  12  16  44  0.42  3.85     14.1
例 54 煤(d) 96  75 乙二酸 0.3 水 16  12  16  44  0.41  3.86     14.1
例 55 煤(d) 96  75 丙二酸 0.3 水 16  12  16  44  0.42  3.85     13.8
例 56 煤(d) 96  75 琥珀酸 0.3 水 16  12  16  44  0.41  3.86     13.5
例 57 煤(d) 96  75 己二酸 0.3 水 16  12  16  44  0.41  3.86     13.7
例 58 煤(d) 96  75 马来酸 0.3 水 16  12  16  44  0.42  3.85     14.6
除了各自使用下列化合物外，重复上述评价。结果见表10～13。
(A)二乙基氨基甲基-甲基丙烯酸酯聚合物磷酸盐
                                   (分子量10000)。
(B-1)共聚物，由二乙基氨基乙基-甲基丙烯酸酯硼酸盐，乙烯吡咯烷酮和丙烯酸钠以5∶4∶1比例(以摩尔计，以下相同)所组成
                                    (分子量200000)
(B-2)  同上                         (分子量50000)
(B-3)  同上                         (分子量5000)
(B-4)  同上                         (分子量1500)
(C)共聚物，由二乙基氨基乙基甲基丙烯酸酯的磷酸盐和甲基丙烯酸钠以4∶5比例所组成。                  (分子量20000)
(D)亚乙基亚胺磷酸盐的开环聚合作用的产品。
                                (分子量100000)
(E)共聚物，由二甲基氨基乙基-甲基丙烯酸酯的乙基三价膦酸盐和丙烯酸钠以3∶1比例所组成。            (分子量300000)
(F)共聚物，由二甲基氨基乙基-甲基丙烯酸酯的乙基膦酸盐和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸钠以4∶1比例所组成。
                                (分子量100000)
(G)共聚物，由乙烯基吡啶的磷酸盐，乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸钠以6∶3∶1比例所组成。               (分子量450000)
(H)缩聚物，由二亚乙基三胺-硫代磷酸盐与二聚物酸所组成
                                (分子量800000)
(I)共聚物由二乙基氨基乙基甲基丙烯酰胺的磷酸盐，丙烯酸钠和乙烯基磺酸钠以3∶1∶1比例所组成。     (分子量400000)
(J)共聚物，由乙烯基吡啶的二甲基次膦酸季胺盐、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸钠按6∶3∶1比例所组成。     (分子量450000)
(K)除了二乙基氨基乙基-甲基丙烯酰胺的磷酸盐被其硼酸盐所取代外，与共聚物(I)相同。
(L)阳离子化的纤维素的季胺盐     (分子量1000000)
(M)1，2-二氯乙烷与六亚甲基四胺磷酸盐的缩聚物。
                                (分子量50000)
(N)二亚乙基三胺-乙基膦酸盐与二聚酸的缩聚物。
                                      (分子量800000)
(O)表氯代醇与三甲基胺的开环缩聚作用所得季胺盐类产物的亚膦酸盐                                        (分子量100000)
(P)四甲基丙二胺与二乙基膦酸的季胺盐的缩聚物
                                      (分子量100000)
(Q)除了乙烯基吡啶的磷酸盐被其硫酸盐取代外，与共聚物(G)相同。
(R)除了二亚乙基三胺-硫代磷酸盐被二亚乙基三胺硝酸盐取代外，与缩聚物(H)相同。
(S)除了二甲基氨乙基-甲基丙烯酸酯的乙基膦酸盐被其中的氢氯酸盐取代外，与共聚物(F)相同。
(T)除了二甲基氨乙基-甲基丙烯酸酯的乙基亚膦酸盐被乙醇酸盐代替之外，与共聚物(E)相同。
(U)除了亚乙基亚胺膦酸盐被亚乙基亚胺乙酸盐取代外，与产物(D)相同。
(V)共聚物，由乙烯基吡啶硫酸二甲酯的季胺盐，乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸钠以6∶3∶1比例所组成。              (分子量450000)
(Y)N-1-二甲基磺基乙基丙烯酰胺的钠盐均聚物。
                                         (分子量70000)
(Z)聚合物，由N-1-二甲基磺基乙基丙烯酰胺的钠盐和二甲基氨基乙基-甲基丙烯酸酯的磷酸盐以1∶1比例所组成。(分子量20000)
(AA)聚亚乙基磷酰亚胺(分子量60000)和二甲基氨基乙基-甲基丙烯酸酯的乙基次膦酸盐(分子量60000)按1∶1的混合物。
(BB)共聚物，由3-甲基丙烯酰基氧-2-羟基-丙基三甲基铵磷酸盐和二甲基氨基乙基-甲基丙烯酸酯的乙基次膦酸盐以2∶1比例所组成。                                         (分子量50000)
(CC)混合物，由甲基丙烯酰基-二甲基氨基乙基乙氧基化物的膦酸盐(分子量80000)和聚亚乙基亚胺(分子量80000)以1∶1比例所组成。
(DD)阳离子化淀粉的季铵盐。
表10
粉    煤     可输送性改进剂    流      动      性 摩擦起电量(μC/g)   摩擦起电量降低(μC/g)   管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度wt％ 溶剂 压力损失
例 59 煤(d) 96  75  A  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     9.9
例 60 煤(d) 96  75  B-1  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.1
例 61 煤(d) 96  75  B-2  0.3 水 17  12  17  46  0.17  4.10     10.0
例 62 煤(d) 96  75  B-3  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     9.8
例 63 煤(d) 96  75  B-4  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     9.7
例 64 煤(d) 96  75  C  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.2
例 65 煤(d) 96  75  D  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.1
例 66 煤(d) 96  75  E  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     9.9
表11
粉    煤     可输送性改进剂   流        动        性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度wt％ 溶剂 压力损失
例 67 煤(d) 96  75  F  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.1
例 68 煤(d) 96  75  G  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     9.9
例 69 煤(d) 96  75  H  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.1
例 70 煤(d) 96  75  I  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.0
例 71 煤(d) 96  75  J  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.0
例 72 煤(d) 96  75  K  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.0
例 73 煤(d) 96  75  L  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     9.7
例 74 煤(d) 96  75  M  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.1
表12
粉            煤     可输送性改进剂   流  动  性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μC/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原  煤 粒度(μm) 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数
种类 HGI 化合物名称   浓度(wt％) 溶剂 压力损失
例 75 煤(d) 96  75  N  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.2
例 76 煤(d) 96  75  O  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     9.8
例 77 煤(d) 96  75  P  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.1
例 78 煤(d) 96  75  Q  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.0
例 78 煤(d) 96  75  R  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.0
例 79 煤(d) 96  75  S  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.1
例 80 煤(d) 96  75  T  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     9.7
例 81 煤(d) 96  75  U  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     9.6
表13
粉              煤     可输送性改进剂   流         动         性 摩擦起电量(μC/g) 摩擦起电量降低(μ/C/g) 管路输送特性(mmH2O/m)
原       煤 粒度(μm) 化合物名称 浓度(W％) 溶剂 安息角 可缩压度 刮铲角 流指动数性
种类 HGI
例 82 煤(d) 96  75  V  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     9.5
例 83 煤(d) 96  75  Y  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     9.4
例 84 煤(d) 96 75 Z 0.3 水 17 12 17 46 0.16 4.11 9.9
例 85 煤(d) 96  75  AA  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.0
例 86 煤(d) 96  75  BB  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     10.2
例 87 煤(d) 96  75  CC  0.3 水 17  12  17  46  0.15  4.12     10.3
例 88 煤(d) 96  75  DD  0.3 水 17  12  17  46  0.16  4.11     9.9
〔例89〕
现将描述应用例子，其中本发明的可输送性改进剂被应用到把粉煤注入高炉的设备。条件：
粉煤输入速度：40t/h(吨/时)
可输送性改进剂：
β-萘磺酸-甲醛缩合物
量：  0或0.3％W
粉煤：
体积-平均直径：7μm
水分含量：     1.5％W
原煤平均HGI：  45、55、70
〔附图简述〕
〔图1〕
用于测定摩擦起电量的仪器示意图
〔图2〕
用于测定管路输送特性的仪器示意图
〔图3〕
用在例89中把粉煤注入高炉中的实际设备示意图
〔图4〕
在例89中所测定的表示输送时间的图表
〔图5〕
在例89中所测定的表示管路压力损失的图表
〔图6〕
在例89中所测定的表示管路压力损失的图表
〔图7〕
在例90中所用的燃用粉煤锅炉示意图
〔图8〕
在例90中所测定的表示管路压力损失的图表
〔图9〕当使用各种可输送性改进剂时，原煤平均HGI和摩擦起电量之间相关性图表〔代表数字的描述〕
1：压缩气体
2：喷嘴
3：法拉第计
4：网
5：粉尘孔
6：静电计
7：粉煤
8：盘式给料器
9：流量计
10：水平管
11：旋流器
12：高炉
25：锅炉燃烧室
26：燃烧器
图3表示把粉煤送入本例所用的高炉中的设备示意图。在图3中，数字12-高炉，13-注入喷嘴，14-注入管路，15-分配罐，16-阀，17-压力平衡器罐，18-阀，19-粉煤储罐，20-煤粉碎机，21-添加剂喷嘴，22-用于输煤的皮带输送机，23-受煤斗和24-空气或氮气压缩机。
将煤倒入受料斗23中，通过皮带输送机22将其送入粉碎机20。煤在输送到粉碎机过程中被从喷嘴21射出的可输送性改进剂喷洒。所得煤用粉碎机20粉碎成具有上述粒度的煤粒，然后把制得的粉煤输送到储罐19。首先，在平衡器罐17的内部压力等于大气压情况下打开阀18，以便把预先决定的粉煤量从储罐19送到平衡器罐17。然后，罐17的内部压力被提高到与分配罐15相同水平。在罐15内部压力等于罐17压力情况下打开阀16，由此粉煤借助重力落下。由来自分配罐15的、通过压缩机送入的压缩空气经注入管路14把粉煤风力输送到注入喷嘴13，并经该喷嘴注入高炉12。(添加可输送性改进剂的效果>
在上述条件下进行粉煤输送，以测定可输送性改进剂对粉煤从罐17输送到罐15所花输送时间的影响，并测定其在注入管路14中所出现的压力损失(即罐15和高炉12之间的压力差)的影响。结果见图4、5和6。
在图4和5中，线(a)表示没有任何可输送性改进剂所得的结果，线(b)表示加入上述可输送性改进剂后所得结果。在图6中，线A表示设备可接受的上限。
当使用平均HGI为45的原煤时，如图4和5所示，管路压力损失和多罐的输送时间都减少。因此，粉煤注入速度可以得到提高。此外，利用本发明的可输送性改进剂能够采用较简单的设备而获得相同的注入效果。图4和5表示相对评价，其中没有加任何可输送性改进剂所得结果取值为1。
利用平均HGI为45、55或70原煤重复上述粉煤注入高炉操作，以测定管路中压力损失与原煤的平均HGI的依赖关系，结果见图6。通过使用可输送性改进剂可以把压力损失降低到设备可用的上限或以下，即使采用从高HGI原煤制得的粉煤时，也能使用宽范围煤种，包括一些廉价煤。图6表示相对评价，其中使用平均HGI为45的原煤而没有加任何可输送性改进剂的结果如1所示。
例90
现将描述另外应用例子，其中本发明的可输送性改进剂应用于注入燃用粉煤锅炉的粉煤。
添加剂：
β-萘磺酸-甲醛缩合物
量：  0或0.3％W
粉煤：体积平均直径……74μm
水分含量……1.5％W
原煤平均HGI……45、55、65、75
图7表示在本例中所用的燃用粉煤锅炉的示意图。在图7中，数目25-锅炉燃烧室，26-燃烧器，27-注入管路，28-粉煤储罐，29-煤粉碎机，30-添加剂喷嘴，31-用于输煤的皮带输送机，32-受煤料斗，33-空气或氮气压缩机。
将煤倒入受料斗33，然后通过输送机31送到粉碎机29。煤在输送到粉碎机过程中，被从喷嘴30射出的可输送性改进剂喷洒。所得煤用粉碎机29粉碎成上述粒度的煤粒，把这种制得的粉煤输送到储罐28，用压缩机33送入的压缩空气进行风力输送，将粉煤进入燃烧器26，并在此燃烧。<添加可输送性改进剂的效果>
在上述条件下进行粉煤输送，以测定添加可输送性改进剂对注入管路27中出现的压力损失(即罐28和燃烧器26之间的压力差)的影响。结果见图8，其中线A表示设备可用的上限，X表示管路发生堵塞情况。图8表示相对评价，其中使用由平均HGI为45的原煤制得的粉煤而没有添加任何改进剂时所得结果如1所示。
虽然在上述试验中使用具有不同平均HGI(即45、55、65和75)的原煤，但是通过加入可输送性改进剂，即使当使用高HGI的原煤时，管路中压力损失也可以降低到设备可接受的上限或以下，因此，有可能使用宽范围煤种。例91～102和比较例8～15
用类似于例1～88和比较例1～7的方法来评价表14～16中所列的可输送性改进剂。
流动性指数，压力损失和摩擦起电量的数据连同它们与没有使用可输送性改进剂的比较例8～11的差别(增加或减少)的数据一起列出。换言之，表14～16也表示通过添加每种可输送性改进剂时流动性指数增加多少及压力损失和摩擦起电量减少多少，与比较例子8～11的数据作比较(例如，比较例5和实例91、95和99的数据与比较例8的数据相比较）。
表14
粉              煤     可输送性改进剂      流          动          性
原      煤 粒度(μm)   化合物名称所加入的浓度wt％ 溶剂 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数 流动性指数的增加 压力损失(mmH2O/m 摩擦起电量(μC/g)
种类 HGI
比较例   8 煤(a) 42  75     无   16   9   16   41   13.0     - 0.61       -
比较例   9 煤(b) 48  75     无   15   9   16   40   16.0     - 2.64       -
比较例  10 煤(c) 67  75     无   12   8   15   35   24.0     - 3.76       -
比较例  11 煤(d) 96  75     无   12   7   15   34   29.0     - 4.27       -
比较例  12 煤(a) 42  75 聚氧乙烯(加入13摩尔)壬基苯基醚     0.3 水   17   10   16   43     2   11.9    1.1 0.41      0.20
比较例  13 煤(b) 48  75 聚氧乙烯(加入13摩尔)壬基苯基醚     0.3 水   16   10   16   42     2   14.5    1.5 2.40      0.24
比较例  14 煤(c) 67  75 聚氧乙烯(加入13摩尔)壬基苯基醚     0.3 水   13   9   15   37     2   22.1    1.9 3.42      0.34
比较例  15 煤(d) 96  75 聚氧乙烯(加入13摩尔)壬基苯基醚     0.3 水   13   8   15   36     2   26.9    2.1 3.81      0.46
表15
  粉           煤 可输送性改进剂        流           动          性 压力损失(mmH2O/g)   摩擦起电量(μC/g)
原       煤 粒度(μm) 化合物名称 所加入的量(％W) 溶剂 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数 流动性指数的增加 减少 减少
种类 HGI
例   91 煤(a)   42   75   辛酸   0.3   水   18   11   17   46     5     9.8     3.2   0.29     0.32
例   92 煤(b)   48   75   辛酸   0.3   水   17   11   17   45     5     12.5     3.5   2.28     0.36
例   92 煤(c)   67   75   辛酸   0.3   水   14   9   16   39     4     17.2     6.8   3.25     0.51
例   94 煤(d)   96   75   辛酸   0.3   水   14   8   16   38     4     21.3     7.7   3.52     0.75
例   95 煤(a)   42   75   辛酸   0.3   水   19   12   18   49     8     9.1     3.9   0.15     0.46
例   96 煤(b)   48   75   辛酸   0.3   水   18   12   18   48     8     10.2     5.8   1.10     1.54
例   97 煤(c)   67   75   辛酸   0.3   水   15   11   17   43     8     12.1     11.9   1.58     2.18
例   98 煤(d)   96   75   辛酸   0.3   水   15   10   17   42     8     13.2     15.8   1.85     2.42
表16
  粉             煤   可输送性改进剂 流         动         性 压力损失(mmH2O/g) 摩擦起电量(μC/g)
原       煤 粒度(μm) 化合物名称 所加入的量(％W) 溶剂 安息角 可压缩度 刮铲角 流动性指数 流动性指数的增加 减少 减少
种类 HGI
例   99 煤(a)   42   75 β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐(分子量10000)   0.3   水   20   15   21   56     15   8.3   4.7   0.07   0.54
例  100 煤(b)   48   75 β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐(分子量10000)   0.3   水   21   15   21   57     17   8.4   7.6   0.14   2.50
例  101 煤(c)   67   75 β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐(分子量10000)   0.3   水   20   14   19   53     18   9.8   14.2   0.15   3.61
例  102 煤(d)   96   75 β-萘磺酸-甲醛缩合物钠盐(分子量10000)   0.3   水   17   12   17   46     12   10.0   19.0   0.17   4.10

Claims (21)

1.粉煤可输送性改进剂，其特征在于，包含具有极性基团并基本是水溶性的有机化合物，应用于由平均可磨性指数(HGI)为30或以上的原煤制得的干粉煤。
2.按照权利要求1的粉煤可输送性改进剂，当它以0.3％W(按干煤计)量加到干粉煤上时，能使干粉煤的摩擦起电量至少降低〔原煤的平均HGI〕×0.007μC/g。
3.按照权利要求2的粉煤可输送性改进剂，当它以0.3％W量(按干煤计)加到干粉煤上时，可使干粉煤的摩擦起电量降低至2.8μC/g或以下。
4.按照权利要求1的粉煤可输送性改进剂，其中有机化合物是一种或多种选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂的物质。
5.按照权利要求1的粉煤可输送性改进剂，其中有机化合物是一种或多种选自较低级脂族酸和其盐的物质。
6.改进粉煤可输送性的方法，其特征在于，把含有极性基团并基本是水溶性的有机化合物粘附到由具有平均HGI为30或以上的原煤制得的干粉煤表面上。
7.按照权利要求6的粉煤可输送性改进的方法，其特征在于，有机化合物以0.01～10％W量加到粉煤上，以使粉煤的摩擦起电量至少降低〔原煤的平均HGI〕×0.007μC/g。
8.按照权利要求7的改进粉煤可输送性的方法，其特征在于，有机化合物以0.01～10％W量加到粉煤上，以使粉煤的摩擦起电量降低到2.8μC/g或以下。
9.按照权利要求6的改进粉煤可输送性的方法，其特征在于，其中有机化合物是由一种或多种选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂的物质。
10.按照权利要求6的改进粉煤可输送性的方法，其中有机化合物是一种或多种选自较低级脂族酸及其盐的物质。
11.由平均HGI为30或以上的原煤制得的干粉煤，其中包含具有一种极性基团并基本是水溶性的有机化合物粘附其上。
12.按照权利要求11的干粉煤，其特征在于，以0.01～10％W量有机化合物粘附，使其摩擦起电量至少降低〔原煤的平均HGI〕×0.007μC/g。
13.按照权利要求12的干粉煤，其特征在于，以0.01～10％W量有机化合物粘附，使摩擦起电量降低到2.8μC/g或以下。
14.按照权利要求11的干粉煤，其中有机化合物是一种或多种选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂的物质。
15.按照权利要求11的干粉煤，其中有机化合物是一种或多种选自较低级脂族酸及其盐的物质。
16.冶金炉或燃烧炉的操作方法，其特征在于，把由平均HGI为30或以上的原煤制得的、并把具有极性基团和基本是水溶性的有机化合物粘附其上的干粉煤，通过入口管注入炉子。
17.按照权利要求16的冶金炉或燃烧炉的操作方法，其特征在于，把0.01～10％W量有机化合物粘附其上的粉煤通过入口管注入炉子。
18.按照权利要求16或17的冶金炉或燃烧炉的操作方法，其特征在于，把0.01～10％W量上述有机化合物粘附其上的、至少可降低摩擦起电量〔原煤的平均HGI〕×0.007μC/g的粉煤通过入口管注入炉子。
19.按照权利要求18的冶金炉或燃烧炉的操作方法，其特征在于，把0.01～10％W量上述有机化合物粘附其上的、摩擦起电量为2.8μC/g或以下的粉煤通过入口管注入炉子。
20.按照权利要求16的冶金炉或燃烧炉的操作方法，其中有机化合物是一种或多种选自由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂的物质。
21.按照权利要求16的冶金炉或燃烧炉的操作方法，其中的有机化合物是一种或多种选自较低级脂族酸和其盐的物质。
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