配煤对环县煤成浆性能的影响研究
2019-01-17，，,
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(陇东学院 化学化工学院，甘肃 庆阳 745000)
1 引言
环县位于甘肃庆阳的西北部，陕甘宁地区腹地西部，据已勘察的预测储量达到684亿t，占庆阳地区预测储量的52%。在开发利用环县煤炭资源的同时发展洁净煤技术是很重要的。水煤浆作为新型的煤基代油清洁燃料[1]，有良好的稳定性及燃烧性[2-5]，易于装卸、储存、输送及雾化燃烧的特点[6-10]。而成浆较难煤种，如何制成浓度高、黏度低、稳定性好的水煤浆[11]，是一项较重要的研究课题，本文重点讨论配煤对环县煤成浆性能的影响，选取华亭、正宁、环县三种煤，依照不同比例制浆并分析配煤制浆对水煤浆浓度、粘度、稳定性的影响。
2 实验部分
2.1 实验材料
华亭煤、环县煤、正宁煤、木质素磺酸钠、聚丙烯酰胺、蒸馏水。
2.2 实验方法
2.2.1 水煤浆的制备
单煤制浆中，以100g为基准，3种煤各取60g，每种煤配40g蒸馏水，0.5g木质素磺酸钠，0.5g聚丙烯酰胺。之后每份混合倒入烧杯，用搅拌器搅拌均匀，搅拌时间为20min。
配煤制浆中，3种煤按2∶8、4∶6、5∶5、6∶4、8∶2的比例配煤，以100g为基准，其中60g煤，40g蒸馏水，0.5g木质素磺酸钠，0.5g聚丙烯酰胺，用搅拌器搅拌均匀，搅拌时间为20min。
2.2.2 性能测定
2.2.2.1 测定黏度
水煤浆黏度的测量使用GB/T18856.4-2002中规定的带有同轴圆筒测量系统的旋转粘度计来测定。本实验采用NDJ-5S旋转粘度计进行测量。
2.2.2.2水 煤浆浓度测定
本实验采用差减法，来测量水煤浆浓度。
差减法测量方法：将烧杯称重，一记为W1。向烧杯中加入约5g左右的煤浆，称重，记为W2。把烧杯放入105～110℃的恒温烘箱中烘干2h，然后，取出冷却至室温称重。记为W3。
2.2.2.3 水煤浆静态稳定性测定[12]
搅拌试样使之均匀，将其倒入已知质量的瓶中，记录总质量mz，放置7天。7天后，将瓶内水煤浆倒入预先精确称量并干燥清洁的接收瓶中，将接收瓶倒置与装有水煤浆的试样瓶口对正，颠倒过来倾倒，10min后停止倾倒，带上接收瓶和试样瓶瓶盖。称量接收瓶总质量，计算接收瓶中水煤浆的质量mb＇；称量试样瓶总质量，计算瓶中残留物质量mb。
2.3 结果与讨论
2.3.1 单煤成浆特性
单煤制浆成浆性能如表1所示。
由表1可看出，对于给定的水煤浆添加剂，由于煤质的差异，3种单煤成浆性能属正宁煤最差，其黏度为1328mPa·s，浓度为62.1%，稳定性为22.4%。由环县煤制得的水煤浆黏度为997mPa·s，成浆浓度为64.9%，稳定性为13.6%。比较来说，环县煤成浆性能最好，符合国家标准，但仍需通过配煤提高煤的成浆性能。
表1 3种煤的成浆特性数据Tab1 Maximum solid concentration and stability of three coals
2.3.2 配煤成浆特性
不同比例环县煤和华亭煤成浆特性数据图见图1。
图1 2种煤不同比例下的特性数据
不同比例环县煤和正宁煤的成浆特性数据图见图2。
图2 2种煤不同比例下的特性数据
不同比例正宁煤和华亭煤的成浆特性数据图见图3。
图3 2种煤不同比例下的特性数据
由图1～图3看出：
(1) 配煤组合的水煤浆的黏度差别较大，但黏度分布在882～1410mPa·s，符合国家标准。黏度最低为正宁和华亭煤的组合，最高为环县和华亭煤的组合。
(2) 成浆性能好的煤比例越高，其配煤水煤浆的成浆浓度不一定越好。例如，成浆性能好的环县煤和正宁、华亭煤分别配比后，环县煤和正宁煤的比例为4∶6时，浓度为64.1%；而环县煤和华亭煤配比后，成浆浓度随着环县煤的比例增加而减小。
(3) 两种煤在不同配比时水煤浆稳定性相差较大，且成浆稳定性和配煤比呈非线性关系。当环县煤和华亭煤的比例依次为2∶8、4∶6、5∶5时，稳定性依次为22.8%、18.5%、23.1%。
(4) 配煤的稳定性和黏度相差较大可能与三种煤的煤质因素和煤种间相互作用的效果不同有关。配煤煤种的选择以配比的不同，会影响配煤水煤浆性能。
3 结论
通过对环县、华亭、正宁煤进行单煤和配煤成浆特性研究，结论如下：
(1) 单煤制浆中，成浆性能最好的为环县煤，黏度为997mPa·s，成浆浓度为64.9%，稳定性为13.6%；配煤制浆中，环县煤和正宁煤比例为6∶4时，黏度为1007 mPa·s，成浆浓度达到了67.4%，稳定性达到最好仅为9.7%，均符合国家标准。
(2) 配煤煤种选择及配比的不同，使煤种间作用效果不同，从而影响配煤的水煤浆性能。
(3) 与成浆性能好的煤进行配煤所得到的水煤浆成浆性能不一定好，有些配煤组合的成浆浓度大于单煤的成浆浓度，而有的却比单煤的成浆浓度低。
