水煤漿制備技術-

水煤漿制備目錄一、水煤漿的概要二、制漿原料煤的選用三、煤漿粒度分布技術四、水煤漿添加劑技術五、廢水對制漿的影響

水煤漿是水煤漿是通過煤粉、水和化學添加劑直接混合、攪拌等一系列物理加工過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、負荷調整便利、減少環(huán)境污染、改善勞動條件和節(jié)省用煤等優(yōu)點。水煤漿的概要成漿原理水煤漿的概要水煤漿的概要

據不完全統(tǒng)計，截止2018年底，燃料煤漿用量達3000萬噸以上，氣化煤漿用量高達2億噸以上。共性區(qū)別質量高，較高的濃度、良好的流變性、穩(wěn)定性，最終達到高效率使用；燃料漿比氣化漿粒度更細，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)別水煤漿類型穩(wěn)定性粒度分布氣化煤漿>24h100%98-100%90-95%35-45%燃料煤漿30-60d----99.2%（1）理論依據水煤漿濃度提高后，進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，進而比煤耗、比氧耗均降低，有效氣含量增加。華東理工大學在《煤漿濃度變化對煤氣化性能的影響》文章中：以壓力等級為4.0MPa的水煤漿氣化研究了濃度變化對氣化的影響：煤漿濃度對氣化系統(tǒng)的影響水煤漿的概要比煤耗與煤漿濃度的關系冷煤氣效率與煤漿濃度的關系比氧耗與煤漿濃度的關系（2）實踐證明單位產品規(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60萬噸烯烴+4.1-35.3-30.8+3.02中石化寧夏能化60萬噸甲醇+3.4-25.5-29.4+3.04陽煤泉稷30萬噸合成氨+4.1-35.0-20+2.21陽煤臨猗40萬噸合成氨+3.9--+2.03錦疆化工40萬噸合成氨+5.2-23.1-15.6+3.14平均值+4.14-29.7-24.0+2.69

實踐表明：煤漿濃度沒提高一個百分點，千標方有效氣煤耗降低5-8kg、氧耗降低7-9Nm3，有效合成氣含量增加0.6-0.8個百分點。據測算，以60萬噸甲醇項目為例，煤漿濃度沒提高一個百分點，為企業(yè)帶來1000-1500萬元的經濟效益。水煤漿的概要煤漿濃度對氣化系統(tǒng)的影響提高水煤漿產品質量有利于降低氣化系統(tǒng)能耗、提高氣化效率，同時擴大原料煤選擇范圍、提高氣化系統(tǒng)產能，給企業(yè)帶來顯著的經濟效益和社會效益。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，進而影響氣化爐渣殘?zhí)?，粘度過高或過低都不適宜影響煤漿濃度，且直接影響了氣化的反應效率和爐渣的殘?zhí)亢俊?/p>

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

O/C比反映了含氧官能團(羰基-C=O,羥基-OH，羧基-COOH等)的多少。一般來說，煤粉的O/C增大，則成漿性變差。變質程度越低的煤，煤中的O/C比越大，極性官能團越多，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的“自由水”的量減少，從而導致成漿性變差。制漿原料煤的選用

低階煤成漿性差是因為低階煤中往往含有很大比例的內在水分，較多的含氧官能團，而且可磨性一般來說都較差。低變質程度強極性的褐煤，難以制備出高濃度低粘度的水煤漿，但是由于它的強極性，漿體卻具有較好的流動性及穩(wěn)定性，可以利用褐煤的這一特性作為配煤來提高其他煤種的流變性及穩(wěn)定性。高變質程度的無煙煤，疏水性強，雖能制備出高濃度低粘度的水煤漿，但穩(wěn)定性較差。內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，對煤粉成漿特性有影響的只是其中能進入水的孔，有研究表明，孔徑大于400?的孔對煤的成漿性起主要作用。煤的孔隙越發(fā)達，孔中所吸附的水就越多，用于使煤粉顆粒自由流動的水就越少，水煤漿的流動性因此也就越差，煤種的成漿性也就越差?？紫栋l(fā)達的煤種，其相應制成的水煤漿通常都具有較高的表觀粘度和較差的流動性;而且煤粉的孔隙度對水煤漿性質的影響還表現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影響煤的吸水量來影響煤粉性質的，但煤孔體積本身不僅與煤粉的吸水量無直接的關系，而且與水煤漿的性質也并不直接相關，這表明煤的孔隙度對水煤漿性質的影響并非獨立地發(fā)揮作用，也就是說對水煤漿性質的評價應該將煤粉的孔隙度與煤粉表面的親水性緊密地結合起來?？讖街茲{原料煤的選用煤粉表面的親水性對煤粉成漿特性的不利影響主要表現在其對水煤漿分散體系中“自由水”和“非自由水”(“死水”)相對含量的影響?！胺亲杂伤迸c煤粉表面的親水狀態(tài)密切相關，并通過多層表面吸附和毛細管凝聚效應被牢固地束縛在煤粉顆粒的表面和豐富的煤孔結構中而喪失流動性。與此相反，“自由水”則可以自由流動于煤粉顆粒的間隙中充當潤滑介質。親水性（極性基團）制漿原料煤的選用可磨性指數表示煤被磨成一定細度的煤粉的難易程度，也就是直接反應了磨礦的難易程度，目前國際上廣泛采用哈德格羅夫可磨性指數(HGI)來表征煤的可磨性。煤的可磨性指數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%處出現最大值，水煤漿的濃度與哈氏可磨性指數HGI呈正相關關系。HGI值越高，說明煤種的可磨性越好，也就是說煤粉在磨礦過程中產生的細粒級或膠態(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。可模性指數制漿原料煤的選用

煤巖組分是煤化學內容的重要組成部分，但研究其對煤炭成漿性的影響還很少，而且結論很有爭議。煤巖組分可以分為鏡質組、半鏡質組、絲質組、穩(wěn)定組和礦物組等。絲質組富含多孔結構而對制漿不利，而從表面性質上來看，鏡質組和半鏡質組富含更多的含氧官能團而對制漿不利。另外，絲質組和鏡質組之間的性質差異還表現在可磨性指數HGI上。一般來說，鏡質組的可磨性指數HGI較小，顯微脆度較小，不容易粉碎，所以常常富集于粗粒級物料中，而絲質組恰恰相反。在考察煤巖組分對煤粉成漿性能的影響時，不能孤立地分析各種組分的固有特性諸如孔隙結構、孔隙度、含氧官能團(表面親水性)及可磨性指數HGI，而必須將它們緊密而有機地結合起來，綜合評判煤巖組分對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水、含氧量大都不利成漿，哈式可磨性指標愈小，成漿性指標愈大，反之，成漿性指標愈小。

原因：煤階越低，內在水分越高，煤中O與C的比值越高，親水官能團越多，孔隙越發(fā)達，可磨性指數HGI值越小，煤中所含可溶性高價金屬離子越多，煤的制漿難度就越大。制漿原料煤的選用影響在制漿過程中,煤的粒度分布是決定水煤漿濃度和流動性的重要因素。粒度分布中各粒級的搭配稱“級配”。只有級配合理，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，制出流動性好的高濃度水煤漿。煤漿粒度分布技術制漿工藝球磨機棒磨機（1）磨機筒體長、直徑??；（2）研磨介質為鋼球，介質間為點接觸；（3）處理量相對較小，功耗大；（4）產品粒度分布較寬，形成一定粒度級配，粒徑較難控制，容易跑粗或過細，煤漿穩(wěn)定性差。（1）磨機筒體短、直徑大；（2）研磨介質為鋼棒，介質間為線接觸，研磨效率較大；（3）處理量相對較大，功耗??；（4）產品粒度分布較均勻，易形成密堆積狀態(tài)。煤漿粒度分布技術神木化工棒磨機：鋼棒材質：65Mn圓鋼鋼棒直徑：50mm65mm75mm鋼棒配比：3:4:3滾筒篩：0.3mm篩網寬度4mm*25mm制漿工藝?第一峰：100—150μm的粗顆粒，形成水煤漿骨料結構；?第二峰：20—30μm的細顆粒，填充粗顆?？障?，提高了煤漿堆積效率；?第三峰：4—8μm的超細顆粒進一步填充顆?？紫?，同時發(fā)揮顆粒表面特性的支撐、潤滑和減阻作用，改善煤漿流變性及穩(wěn)定性。煤漿粒度分布技術單獨粗顆粒填充細顆粒再填充超細顆粒濃度60-61%濃度62-63%濃度65-67%

粒度分布

目數通過率20目95-100%40目90-95%120目45-55%200目30-40%325目25-35%煤漿粒度分布技術在實際生產中反復推算研究,通過工藝改造,調整進料粒度、棒(球)磨機鋼棒（球）配比、填裝量調整、滾筒篩等取得最佳粒度分布,從而取得最佳堆積效率。因此,只有科研與生產相結合在實踐中才能找到各種煤所特有的粒度分布規(guī)律。煤漿粒度分布技術水煤漿添加劑技術

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，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，就必須加入化學添加劑(表面活性劑)。

在水煤漿制備的過程中，化學添加劑的主要作用在于改變煤粉顆粒的表面性質，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性和穩(wěn)定性。

根據作用的不同，化學添加劑可分為分散劑、穩(wěn)定劑和助劑三類，分散劑必不可少，穩(wěn)定劑也相當重要。水煤漿添加劑技術分散劑—增加煤表面電動電位，提高煤表面親水性，使煤粒在水中更好地潤濕并分散，改善流變性。穩(wěn)定劑—為防止水煤漿在儲存和運輸過程中發(fā)生硬沉淀，需加入穩(wěn)定劑。助劑—消除水煤漿中的泡沫對流動性和穩(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素石油磺酸鹽磺化瀝青

羧酸鹽聚烯烴類聚丙烯酰胺絮凝劑羧甲基纖維素有機膨潤土消泡劑調整劑防霉劑表面處理劑促進劑分散劑是一種可促進分散相（如水煤漿中的煤粒）在分散介質（如水煤漿中的水）中均勻的分散的化學藥劑。水煤漿制備中分散劑的主要作用是降低黏度。這是因為分散劑吸附在煤粒的表面，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。當水煤漿中的煤炭顆粒呈良好分散狀態(tài)時，顆粒間彼此相互分離，顆粒外表還有一層牢固的水化膜，剪切時不產生新的相界面，顆粒之間的摩擦力也比外表沒有吸附添加劑分子和水化膜時要小。所以分散作用可明顯地降低水煤漿的黏度。分散劑的作用機理可從3個方面得到解釋，既潤濕分散作用、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，而是相互補充。水煤漿添加劑技術分散劑水煤漿添加劑技術分散劑分子的疏水基通過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濕性，降低了煤水界張力，對煤粒起到了很好的分散作用。潤濕分散作用分散劑水是一種極性物質，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氫化合物，具有較低的表面能。它的表面不易被水分子所潤濕，稱“疏水”物質。但是煤炭是一種結構十分復雜的物質，主體是芳烴，并通過烷烴鏈或雜原子彼此相互連成一個大分子結構固體顆粒在水中分散或懸浮時，由于表面物質的電離、晶格取代或從溶液中吸附離子而帶電。兩個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。靜電斥力分散作用水煤漿添加劑技術分散劑

煤漿顆粒表面吸附一層物質（添加劑分子），這樣就在顆粒之間增加了一層障礙，當顆粒相互接近時，可機械性地阻擋聚結。水煤漿分散劑一端吸附在煤粒表面（疏水端與碳氫化合物構成的煤粒結合），將親水的一端伸入水中形成一層水化膜。當顆粒相互靠近時，水化膜擠壓變形，引力則力圖恢復原來的定向，這樣就使的水化膜表現出有一定的彈性，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分散劑

1.定義：是指具有使煤漿中已分散的煤粒能與周圍其他煤粒及水結合成一種較弱但又有一定強度的三維空間結構的作用的化學試劑。

2.作用：一方面使水煤漿具有剪切變稀的流變性，即當水煤漿靜置存放時有較高的粘度，開始流動后粘度又可迅速降下來；另一方面是使沉物具有松軟的結構，防止產生不可恢復的硬沉淀。

穩(wěn)定劑的加入，能使已分散的固體顆粒相互交聯(lián)，形成空間結構，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，構成漿粒；這里添加說明然后靠空間位阻效應實現分散與降粘；再用穩(wěn)定劑使?jié){粒絮凝形成空間結構體，以阻止顆粒沉淀；水煤漿既滿足了流動性的要求，又具有良好的穩(wěn)定性。儲存時，靠結構體保持穩(wěn)定；流動時，結構體被破壞，又恢復降粘效果。水煤漿添加劑技術廢水對制漿的影響水中的物質成分主要分為無機物、有機物、氨氮和硫化物，通過對這四類物質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：廢水種類氨氮（mg/L）陰離子陽離子有機物（%）Cl-SO42-NO3-