配煤對(duì)環(huán)縣煤成漿性能的影響研究

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(隴東學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 慶陽(yáng) 745000)

1 引言

環(huán)縣位于甘肅慶陽(yáng)的西北部，陜甘寧地區(qū)腹地西部，據(jù)已勘察的預(yù)測(cè)儲(chǔ)量達(dá)到684億t，占慶陽(yáng)地區(qū)預(yù)測(cè)儲(chǔ)量的52%。在開(kāi)發(fā)利用環(huán)縣煤炭資源的同時(shí)發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)是很重要的。水煤漿作為新型的煤基代油清潔燃料[1]，有良好的穩(wěn)定性及燃燒性[2-5]，易于裝卸、儲(chǔ)存、輸送及霧化燃燒的特點(diǎn)[6-10]。而成漿較難煤種，如何制成濃度高、黏度低、穩(wěn)定性好的水煤漿[11]，是一項(xiàng)較重要的研究課題，本文重點(diǎn)討論配煤對(duì)環(huán)縣煤成漿性能的影響，選取華亭、正寧、環(huán)縣三種煤，依照不同比例制漿并分析配煤制漿對(duì)水煤漿濃度、粘度、穩(wěn)定性的影響。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

華亭煤、環(huán)縣煤、正寧煤、木質(zhì)素磺酸鈉、聚丙烯酰胺、蒸餾水。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 水煤漿的制備

單煤制漿中，以100g為基準(zhǔn)，3種煤各取60g，每種煤配40g蒸餾水，0.5g木質(zhì)素磺酸鈉，0.5g聚丙烯酰胺。之后每份混合倒入燒杯，用攪拌器攪拌均勻，攪拌時(shí)間為20min。

配煤制漿中，3種煤按2∶8、4∶6、5∶5、6∶4、8∶2的比例配煤，以100g為基準(zhǔn)，其中60g煤，40g蒸餾水，0.5g木質(zhì)素磺酸鈉，0.5g聚丙烯酰胺，用攪拌器攪拌均勻，攪拌時(shí)間為20min。

2.2.2 性能測(cè)定

2.2.2.1 測(cè)定黏度

水煤漿黏度的測(cè)量使用GB/T18856.4-2002中規(guī)定的帶有同軸圓筒測(cè)量系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)來(lái)測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)采用NDJ-5S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。

2.2.2.2水 煤漿濃度測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)采用差減法，來(lái)測(cè)量水煤漿濃度。

差減法測(cè)量方法：將燒杯稱(chēng)重，一記為W1。向燒杯中加入約5g左右的煤漿，稱(chēng)重，記為W2。把燒杯放入105～110℃的恒溫烘箱中烘干2h，然后，取出冷卻至室溫稱(chēng)重。記為W3。

2.2.2.3 水煤漿靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)定[12]

攪拌試樣使之均勻，將其倒入已知質(zhì)量的瓶中，記錄總質(zhì)量mz，放置7天。7天后，將瓶?jī)?nèi)水煤漿倒入預(yù)先精確稱(chēng)量并干燥清潔的接收瓶中，將接收瓶倒置與裝有水煤漿的試樣瓶口對(duì)正，顛倒過(guò)來(lái)傾倒，10min后停止傾倒，帶上接收瓶和試樣瓶瓶蓋。稱(chēng)量接收瓶總質(zhì)量，計(jì)算接收瓶中水煤漿的質(zhì)量mb＇；稱(chēng)量試樣瓶總質(zhì)量，計(jì)算瓶中殘留物質(zhì)量mb。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 單煤成漿特性

單煤制漿成漿性能如表1所示。

由表1可看出，對(duì)于給定的水煤漿添加劑，由于煤質(zhì)的差異，3種單煤成漿性能屬正寧煤最差，其黏度為1328mPa·s，濃度為62.1%，穩(wěn)定性為22.4%。由環(huán)縣煤制得的水煤漿黏度為997mPa·s，成漿濃度為64.9%，穩(wěn)定性為13.6%。比較來(lái)說(shuō)，環(huán)縣煤成漿性能最好，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但仍需通過(guò)配煤提高煤的成漿性能。

表1 3種煤的成漿特性數(shù)據(jù)Tab1 Maximum solid concentration and stability of three coals

2.3.2 配煤成漿特性

不同比例環(huán)縣煤和華亭煤成漿特性數(shù)據(jù)圖見(jiàn)圖1。

圖1 2種煤不同比例下的特性數(shù)據(jù)

不同比例環(huán)縣煤和正寧煤的成漿特性數(shù)據(jù)圖見(jiàn)圖2。

圖2 2種煤不同比例下的特性數(shù)據(jù)

不同比例正寧煤和華亭煤的成漿特性數(shù)據(jù)圖見(jiàn)圖3。

圖3 2種煤不同比例下的特性數(shù)據(jù)

由圖1～圖3看出：

(1) 配煤組合的水煤漿的黏度差別較大，但黏度分布在882～1410mPa·s，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。黏度最低為正寧和華亭煤的組合，最高為環(huán)縣和華亭煤的組合。

(2) 成漿性能好的煤比例越高，其配煤水煤漿的成漿濃度不一定越好。例如，成漿性能好的環(huán)縣煤和正寧、華亭煤分別配比后，環(huán)縣煤和正寧煤的比例為4∶6時(shí)，濃度為64.1%；而環(huán)縣煤和華亭煤配比后，成漿濃度隨著環(huán)縣煤的比例增加而減小。

(3) 兩種煤在不同配比時(shí)水煤漿穩(wěn)定性相差較大，且成漿穩(wěn)定性和配煤比呈非線性關(guān)系。當(dāng)環(huán)縣煤和華亭煤的比例依次為2∶8、4∶6、5∶5時(shí)，穩(wěn)定性依次為22.8%、18.5%、23.1%。

(4) 配煤的穩(wěn)定性和黏度相差較大可能與三種煤的煤質(zhì)因素和煤種間相互作用的效果不同有關(guān)。配煤煤種的選擇以配比的不同，會(huì)影響配煤水煤漿性能。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)環(huán)縣、華亭、正寧煤進(jìn)行單煤和配煤成漿特性研究，結(jié)論如下：

(1) 單煤制漿中，成漿性能最好的為環(huán)縣煤，黏度為997mPa·s，成漿濃度為64.9%，穩(wěn)定性為13.6%；配煤制漿中，環(huán)縣煤和正寧煤比例為6∶4時(shí)，黏度為1007 mPa·s，成漿濃度達(dá)到了67.4%，穩(wěn)定性達(dá)到最好僅為9.7%，均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 配煤煤種選擇及配比的不同，使煤種間作用效果不同，從而影響配煤的水煤漿性能。

(3) 與成漿性能好的煤進(jìn)行配煤所得到的水煤漿成漿性能不一定好，有些配煤組合的成漿濃度大于單煤的成漿濃度，而有的卻比單煤的成漿濃度低。