水煤漿制備技術(shù)-

水煤漿制備目錄一、水煤漿的概要二、制漿原料煤的選用三、煤漿粒度分布技術(shù)四、水煤漿添加劑技術(shù)五、廢水對(duì)制漿的影響

水煤漿是水煤漿是通過(guò)煤粉、水和化學(xué)添加劑直接混合、攪拌等一系列物理加工過(guò)程而得到的煤基流態(tài)燃料。其制備工藝由煤的粉碎、煤粉與水和添加劑的混合以及脫灰、脫水等工藝組成。由大約70%的煤、29%的水和1%的添加劑通過(guò)物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料。水煤漿定義水煤漿的概要可以像油一樣泵送、霧化、貯存和穩(wěn)定燃燒，其可代替燃料油用于鍋爐、電站、工業(yè)爐和窯爐，用于代替煤炭燃用，具有燃燒效益高、負(fù)荷調(diào)整便利、減少環(huán)境污染、改善勞動(dòng)條件和節(jié)省用煤等優(yōu)點(diǎn)。水煤漿的概要成漿原理水煤漿的概要水煤漿的概要

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2018年底，燃料煤漿用量達(dá)3000萬(wàn)噸以上，氣化煤漿用量高達(dá)2億噸以上。共性區(qū)別質(zhì)量高，較高的濃度、良好的流變性、穩(wěn)定性，最終達(dá)到高效率使用；燃料漿比氣化漿粒度更細(xì)，流變性和穩(wěn)定性的要求更高；燃料和氣化煤漿共性及區(qū)別水煤漿類(lèi)型穩(wěn)定性粒度分布?xì)饣簼{>24h100%98-100%90-95%35-45%燃料煤漿30-60d----99.2%（1）理論依據(jù)水煤漿濃度提高后，進(jìn)入氣化爐的水含量減少，為維持氣化爐溫恒定，氣化所需煤量、氧量減少，因燃燒而損失的C、CO、H2減少，有效氣比例增加，進(jìn)而比煤耗、比氧耗均降低，有效氣含量增加。華東理工大學(xué)在《煤漿濃度變化對(duì)煤氣化性能的影響》文章中：以壓力等級(jí)為4.0MPa的水煤漿氣化研究了濃度變化對(duì)氣化的影響：煤漿濃度對(duì)氣化系統(tǒng)的影響水煤漿的概要比煤耗與煤漿濃度的關(guān)系冷煤氣效率與煤漿濃度的關(guān)系比氧耗與煤漿濃度的關(guān)系（2）實(shí)踐證明單位產(chǎn)品規(guī)模煤漿濃度%比氧耗Nm3/KNm3比煤耗kg/KNm3有效氣含量%中煤陜西榆林60萬(wàn)噸烯烴+4.1-35.3-30.8+3.02中石化寧夏能化60萬(wàn)噸甲醇+3.4-25.5-29.4+3.04陽(yáng)煤泉稷30萬(wàn)噸合成氨+4.1-35.0-20+2.21陽(yáng)煤臨猗40萬(wàn)噸合成氨+3.9--+2.03錦疆化工40萬(wàn)噸合成氨+5.2-23.1-15.6+3.14平均值+4.14-29.7-24.0+2.69

實(shí)踐表明：煤漿濃度沒(méi)提高一個(gè)百分點(diǎn)，千標(biāo)方有效氣煤耗降低5-8kg、氧耗降低7-9Nm3，有效合成氣含量增加0.6-0.8個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)測(cè)算，以60萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目為例，煤漿濃度沒(méi)提高一個(gè)百分點(diǎn)，為企業(yè)帶來(lái)1000-1500萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。水煤漿的概要煤漿濃度對(duì)氣化系統(tǒng)的影響提高水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量有利于降低氣化系統(tǒng)能耗、提高氣化效率，同時(shí)擴(kuò)大原料煤選擇范圍、提高氣化系統(tǒng)產(chǎn)能，給企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。煤漿濃度影響比氧耗、比煤耗、有效氣含量，正常情況下，濃度越高，氣化能耗越低，有效氣比例越高煤漿粒度煤漿穩(wěn)定性煤漿粘度及流變性影響煤漿輸送及霧化效果，進(jìn)而影響氣化爐渣殘?zhí)?，粘度過(guò)高或過(guò)低都不適宜影響煤漿濃度，且直接影響了氣化的反應(yīng)效率和爐渣的殘?zhí)亢俊?/p>

影響生產(chǎn)，穩(wěn)定性差的煤漿容易產(chǎn)生產(chǎn)生堵塞管道煤漿質(zhì)量指標(biāo)水煤漿的概要水煤漿的概要制漿煤質(zhì)粒度級(jí)配添加劑制漿煤源由中變程度煤種向低階煤（長(zhǎng)焰煤、若粘煤、不粘煤和褐煤）和高階煤（無(wú)煙煤、貧煤及頻瘦煤）等轉(zhuǎn)變粒度級(jí)配是水煤漿質(zhì)量的重要影響因素，煤漿的粒度級(jí)配由制漿工藝決定，目前由常規(guī)磨機(jī)制漿工藝向多磨機(jī)分級(jí)研磨，超細(xì)研磨、污水污泥等制漿工藝拓展。采用萘系、木質(zhì)素系水煤漿添加劑，但產(chǎn)品的匹配性、適應(yīng)性還需提高。制漿煤質(zhì)是基礎(chǔ)，粒度級(jí)配（工藝）是關(guān)鍵、添加劑是輔助制漿用煤的質(zhì)量除了應(yīng)滿(mǎn)足下游用戶(hù)的要求外，還要注意它的成漿性----制漿的難易程度原料煤對(duì)制漿的難易程度有如下幾個(gè)方面的影響因素：制漿原料煤的選用內(nèi)在水分、孔徑、親水性、可磨性指數(shù)、煤巖組分內(nèi)在水分內(nèi)在水分是煤顆粒表面的吸附性和孔隙度的綜合體現(xiàn)。煤種的內(nèi)在水分含量高，則其微孔結(jié)構(gòu)中的“死水”含量就比較高，因此在煤粉顆粒間起潤(rùn)滑作用的游離水就相對(duì)減少，從而影響了所制漿的流動(dòng)性。

O/C比反映了含氧官能團(tuán)(羰基-C=O,羥基-OH，羧基-COOH等)的多少。一般來(lái)說(shuō)，煤粉的O/C增大，則成漿性變差。變質(zhì)程度越低的煤，煤中的O/C比越大，極性官能團(tuán)越多，煤粉表面的親水性和電位也就越高，煤粉表面將吸附大量的水分子形成水化膜，使得用于使煤粉顆粒自由流動(dòng)的“自由水”的量減少，從而導(dǎo)致成漿性變差。制漿原料煤的選用

低階煤成漿性差是因?yàn)榈碗A煤中往往含有很大比例的內(nèi)在水分，較多的含氧官能團(tuán)，而且可磨性一般來(lái)說(shuō)都較差。低變質(zhì)程度強(qiáng)極性的褐煤，難以制備出高濃度低粘度的水煤漿，但是由于它的強(qiáng)極性，漿體卻具有較好的流動(dòng)性及穩(wěn)定性，可以利用褐煤的這一特性作為配煤來(lái)提高其他煤種的流變性及穩(wěn)定性。高變質(zhì)程度的無(wú)煙煤，疏水性強(qiáng)，雖能制備出高濃度低粘度的水煤漿，但穩(wěn)定性較差。內(nèi)在水分制漿原料煤的選用煤的孔隙是由不同孔徑的孔分布而成，對(duì)煤粉成漿特性有影響的只是其中能進(jìn)入水的孔，有研究表明，孔徑大于400?的孔對(duì)煤的成漿性起主要作用。煤的孔隙越發(fā)達(dá)，孔中所吸附的水就越多，用于使煤粉顆粒自由流動(dòng)的水就越少，水煤漿的流動(dòng)性因此也就越差，煤種的成漿性也就越差?？紫栋l(fā)達(dá)的煤種，其相應(yīng)制成的水煤漿通常都具有較高的表觀粘度和較差的流動(dòng)性;而且煤粉的孔隙度對(duì)水煤漿性質(zhì)的影響還表現(xiàn)為不同的孔分布特征影響的程度不同。盡管煤粉的孔隙度是通過(guò)影響煤的吸水量來(lái)影響煤粉性質(zhì)的，但煤孔體積本身不僅與煤粉的吸水量無(wú)直接的關(guān)系，而且與水煤漿的性質(zhì)也并不直接相關(guān)，這表明煤的孔隙度對(duì)水煤漿性質(zhì)的影響并非獨(dú)立地發(fā)揮作用，也就是說(shuō)對(duì)水煤漿性質(zhì)的評(píng)價(jià)應(yīng)該將煤粉的孔隙度與煤粉表面的親水性緊密地結(jié)合起來(lái)?？讖街茲{原料煤的選用煤粉表面的親水性對(duì)煤粉成漿特性的不利影響主要表現(xiàn)在其對(duì)水煤漿分散體系中“自由水”和“非自由水”(“死水”)相對(duì)含量的影響?！胺亲杂伤迸c煤粉表面的親水狀態(tài)密切相關(guān)，并通過(guò)多層表面吸附和毛細(xì)管凝聚效應(yīng)被牢固地束縛在煤粉顆粒的表面和豐富的煤孔結(jié)構(gòu)中而喪失流動(dòng)性。與此相反，“自由水”則可以自由流動(dòng)于煤粉顆粒的間隙中充當(dāng)潤(rùn)滑介質(zhì)。親水性（極性基團(tuán)）制漿原料煤的選用可磨性指數(shù)表示煤被磨成一定細(xì)度的煤粉的難易程度，也就是直接反應(yīng)了磨礦的難易程度，目前國(guó)際上廣泛采用哈德格羅夫可磨性指數(shù)(HGI)來(lái)表征煤的可磨性。煤的可磨性指數(shù)HGI隨著煤化程度的加深而呈拋物線型變化，并在碳含量為90%處出現(xiàn)最大值，水煤漿的濃度與哈氏可磨性指數(shù)HGI呈正相關(guān)關(guān)系。HGI值越高，說(shuō)明煤種的可磨性越好，也就是說(shuō)煤粉在磨礦過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)粒級(jí)或膠態(tài)顆粒越多，煤粉粒度分布的區(qū)間也就較寬，因而提高了堆積效率，從而易制得高濃度的水煤漿?？赡Ｐ灾笖?shù)制漿原料煤的選用

煤巖組分是煤化學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，但研究其對(duì)煤炭成漿性的影響還很少，而且結(jié)論很有爭(zhēng)議。煤巖組分可以分為鏡質(zhì)組、半鏡質(zhì)組、絲質(zhì)組、穩(wěn)定組和礦物組等。絲質(zhì)組富含多孔結(jié)構(gòu)而對(duì)制漿不利，而從表面性質(zhì)上來(lái)看，鏡質(zhì)組和半鏡質(zhì)組富含更多的含氧官能團(tuán)而對(duì)制漿不利。另外，絲質(zhì)組和鏡質(zhì)組之間的性質(zhì)差異還表現(xiàn)在可磨性指數(shù)HGI上。一般來(lái)說(shuō)，鏡質(zhì)組的可磨性指數(shù)HGI較小，顯微脆度較小，不容易粉碎，所以常常富集于粗粒級(jí)物料中，而絲質(zhì)組恰恰相反。在考察煤巖組分對(duì)煤粉成漿性能的影響時(shí)，不能孤立地分析各種組分的固有特性諸如孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙度、含氧官能團(tuán)(表面親水性)及可磨性指數(shù)HGI，而必須將它們緊密而有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，綜合評(píng)判煤巖組分對(duì)煤粉成漿特性的影響。煤巖組分制漿原料煤的選用煤中含內(nèi)水、含氧量大都不利成漿，哈式可磨性指標(biāo)愈小，成漿性指標(biāo)愈大，反之，成漿性指標(biāo)愈小。

原因：煤階越低，內(nèi)在水分越高，煤中O與C的比值越高，親水官能團(tuán)越多，孔隙越發(fā)達(dá)，可磨性指數(shù)HGI值越小，煤中所含可溶性高價(jià)金屬離子越多，煤的制漿難度就越大。制漿原料煤的選用影響在制漿過(guò)程中,煤的粒度分布是決定水煤漿濃度和流動(dòng)性的重要因素。粒度分布中各粒級(jí)的搭配稱(chēng)“級(jí)配”。只有級(jí)配合理，大小顆粒能相互充填，減少空隙率，提高固體容積濃度（即堆積率），才能少用水，制出流動(dòng)性好的高濃度水煤漿。煤漿粒度分布技術(shù)制漿工藝球磨機(jī)棒磨機(jī)（1）磨機(jī)筒體長(zhǎng)、直徑??；（2）研磨介質(zhì)為鋼球，介質(zhì)間為點(diǎn)接觸；（3）處理量相對(duì)較小，功耗大；（4）產(chǎn)品粒度分布較寬，形成一定粒度級(jí)配，粒徑較難控制，容易跑粗或過(guò)細(xì)，煤漿穩(wěn)定性差。（1）磨機(jī)筒體短、直徑大；（2）研磨介質(zhì)為鋼棒，介質(zhì)間為線接觸，研磨效率較大；（3）處理量相對(duì)較大，功耗?。唬?）產(chǎn)品粒度分布較均勻，易形成密堆積狀態(tài)。煤漿粒度分布技術(shù)神木化工棒磨機(jī)：鋼棒材質(zhì)：65Mn圓鋼鋼棒直徑：50mm65mm75mm鋼棒配比：3:4:3滾筒篩：0.3mm篩網(wǎng)寬度4mm*25mm制漿工藝?第一峰：100—150μm的粗顆粒，形成水煤漿骨料結(jié)構(gòu)；?第二峰：20—30μm的細(xì)顆粒，填充粗顆粒空隙，提高了煤漿堆積效率；?第三峰：4—8μm的超細(xì)顆粒進(jìn)一步填充顆?？紫?，同時(shí)發(fā)揮顆粒表面特性的支撐、潤(rùn)滑和減阻作用，改善煤漿流變性及穩(wěn)定性。煤漿粒度分布技術(shù)單獨(dú)粗顆粒填充細(xì)顆粒再填充超細(xì)顆粒濃度60-61%濃度62-63%濃度65-67%

粒度分布

目數(shù)通過(guò)率20目95-100%40目90-95%120目45-55%200目30-40%325目25-35%煤漿粒度分布技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中反復(fù)推算研究,通過(guò)工藝改造,調(diào)整進(jìn)料粒度、棒(球)磨機(jī)鋼棒（球）配比、填裝量調(diào)整、滾筒篩等取得最佳粒度分布,從而取得最佳堆積效率。因此,只有科研與生產(chǎn)相結(jié)合在實(shí)踐中才能找到各種煤所特有的粒度分布規(guī)律。煤漿粒度分布技術(shù)水煤漿添加劑技術(shù)

高濃度水煤漿的性能中，最重要的就是較低的表觀粘度和良好的穩(wěn)定性、流變性。然而水煤漿屬于兩相顆粒懸浮體系，而且煤粉是疏水性物質(zhì)，要使煤粉顆粒能更好的融入水中、使制得的水煤漿具有良好的流變特性和穩(wěn)定性，就必須加入化學(xué)添加劑(表面活性劑)。

在水煤漿制備的過(guò)程中，化學(xué)添加劑的主要作用在于改變煤粉顆粒的表面性質(zhì)，使煤粉顆粒能夠在水中更好地分散，使得漿體具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。

根據(jù)作用的不同，化學(xué)添加劑可分為分散劑、穩(wěn)定劑和助劑三類(lèi)，分散劑必不可少，穩(wěn)定劑也相當(dāng)重要。水煤漿添加劑技術(shù)分散劑—增加煤表面電動(dòng)電位，提高煤表面親水性，使煤粒在水中更好地潤(rùn)濕并分散，改善流變性。穩(wěn)定劑—為防止水煤漿在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生硬沉淀，需加入穩(wěn)定劑。助劑—消除水煤漿中的泡沫對(duì)流動(dòng)性和穩(wěn)定性的影響。分散劑穩(wěn)定劑助劑萘磺酸鹽磺酸鹽磺化腐植酸磺化木質(zhì)素石油磺酸鹽磺化瀝青

羧酸鹽聚烯烴類(lèi)聚丙烯酰胺絮凝劑羧甲基纖維素有機(jī)膨潤(rùn)土消泡劑調(diào)整劑防霉劑表面處理劑促進(jìn)劑分散劑是一種可促進(jìn)分散相（如水煤漿中的煤粒）在分散介質(zhì)（如水煤漿中的水）中均勻的分散的化學(xué)藥劑。水煤漿制備中分散劑的主要作用是降低黏度。這是因?yàn)榉稚┪皆诿毫５谋砻?，在煤粒的表面形成很薄一層添加劑分子和水化膜，可以大大的降低它與水之間的界面張力。當(dāng)水煤漿中的煤炭顆粒呈良好分散狀態(tài)時(shí)，顆粒間彼此相互分離，顆粒外表還有一層牢固的水化膜，剪切時(shí)不產(chǎn)生新的相界面，顆粒之間的摩擦力也比外表沒(méi)有吸附添加劑分子和水化膜時(shí)要小。所以分散作用可明顯地降低水煤漿的黏度。分散劑的作用機(jī)理可從3個(gè)方面得到解釋?zhuān)葷?rùn)濕分散作用、靜電斥力分散作用及空間位阻與熵斥力分散作用。這3中作用并不相互排斥，而是相互補(bǔ)充。水煤漿添加劑技術(shù)分散劑水煤漿添加劑技術(shù)分散劑分子的疏水基通過(guò)范德華力吸附在煤粒的表面，以親水基朝水的定向排列方式把水分子吸附到煤粒表面，變疏水性為親水性，大大提高了煤粒表面的潤(rùn)濕性，降低了煤水界張力，對(duì)煤粒起到了很好的分散作用。潤(rùn)濕分散作用分散劑水是一種極性物質(zhì)，具有較高的表面張力（比表面能）。煤炭的主題是一種非極性的碳?xì)浠衔铮哂休^低的表面能。它的表面不易被水分子所潤(rùn)濕，稱(chēng)“疏水”物質(zhì)。但是煤炭是一種結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的物質(zhì)，主體是芳烴，并通過(guò)烷烴鏈或雜原子彼此相互連成一個(gè)大分子結(jié)構(gòu)固體顆粒在水中分散或懸浮時(shí)，由于表面物質(zhì)的電離、晶格取代或從溶液中吸附離子而帶電。兩個(gè)顆粒最終是相互吸引還是排斥，就取決于范德華吸力與靜電排斥力兩者的綜合效應(yīng)。靜電斥力分散作用水煤漿添加劑技術(shù)分散劑

煤漿顆粒表面吸附一層物質(zhì)（添加劑分子），這樣就在顆粒之間增加了一層障礙，當(dāng)顆粒相互接近時(shí)，可機(jī)械性地阻擋聚結(jié)。水煤漿分散劑一端吸附在煤粒表面（疏水端與碳?xì)浠衔飿?gòu)成的煤粒結(jié)合），將親水的一端伸入水中形成一層水化膜。當(dāng)顆粒相互靠近時(shí)，水化膜擠壓變形，引力則力圖恢復(fù)原來(lái)的定向，這樣就使的水化膜表現(xiàn)出有一定的彈性，所以水化膜也是一種空間位阻?？臻g位阻與熵斥力分散作用水煤漿添加劑技術(shù)分散劑

1.定義：是指具有使煤漿中已分散的煤粒能與周?chē)渌毫＜八Y(jié)合成一種較弱但又有一定強(qiáng)度的三維空間結(jié)構(gòu)的作用的化學(xué)試劑。

2.作用：一方面使水煤漿具有剪切變稀的流變性，即當(dāng)水煤漿靜置存放時(shí)有較高的粘度，開(kāi)始流動(dòng)后粘度又可迅速降下來(lái)；另一方面是使沉物具有松軟的結(jié)構(gòu)，防止產(chǎn)生不可恢復(fù)的硬沉淀。

穩(wěn)定劑的加入，能使已分散的固體顆粒相互交聯(lián)，形成空間結(jié)構(gòu)，從而有效地阻止顆粒沉淀，防止固液間的分離。水煤漿添加劑技術(shù)穩(wěn)定劑作用效果先使煤粒表面吸附表面活性劑，并形成水化膜，構(gòu)成漿粒；這里添加說(shuō)明然后靠空間位阻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)分散與降粘；再用穩(wěn)定劑使?jié){粒絮凝形成空間結(jié)構(gòu)體，以阻止顆粒沉淀；水煤漿既滿(mǎn)足了流動(dòng)性的要求，又具有良好的穩(wěn)定性。儲(chǔ)存時(shí)，靠結(jié)構(gòu)體保持穩(wěn)定；流動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)體被破壞，又恢復(fù)降粘效果。水煤漿添加劑技術(shù)廢水對(duì)制漿的影響水中的物質(zhì)成分主要分為無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、氨氮和硫化物，通過(guò)對(duì)這四類(lèi)物質(zhì)的分析可全面了解廢水成分，三種廢水的主要成分如下表所示：廢水種類(lèi)氨氮（mg/L）陰離子陽(yáng)離子有機(jī)物（%）Cl-SO42-NO3-