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水煤浆技术进展探析论文水煤浆技术进展探析论文国内水煤浆在电站锅炉、工业锅炉、工业窑炉中的应用已有很多成功的范例。
近年来，燃烧用水煤浆技术已被成功移植到气化水煤浆领域，极大地改善了化工合成企业的生产技术指标，提高了企业的经济效益。
截至2010年底，全国燃烧用水煤浆的燃用量已突破3000万t，气化水煤浆用量达到8000万t以上。
随着以水煤浆气化为龙头的煤化工产业的快速发展，气化水煤浆的应用规模将保持强劲的增长势头。
过去10a中国水煤浆技术及工业应用已向纵深发展，如扩大难以制浆煤种的应用，实现产业化生产，污泥制浆，燃烧水煤浆技术向气化领域移植等。
1扩大制浆煤种随着水煤浆技术的发展及应用规模的不断扩大，原有易于成浆的煤种，主要是中等变质程度的炼焦煤，包括焦煤、肥煤，两者的资源储量均较低。
在制浆前需洗选加工制取洗精煤以降低其灰分，提高了水煤浆热值，增加了制浆成本。
为了保持炼焦工业的可持续发展，合理利用炼焦煤，降低水煤浆生产成本，必须采用不需要洗选的动力煤制浆。
神华集团为了扩大神华煤的利用范围，委托国家水煤浆工程技术研究中心对神华煤制取高质量分数水煤浆的可行性进行了大量基础及工业生产的实验研究。
表1～表4分别为煤的工业分析，元素分析，灰成分分析以及灰熔融性、燃点和密度分析。
此外，还对神华煤的煤岩显微组分、煤的表面性质进行了研究。
神华煤具有低灰、特低硫、中高发热量、化学反应活性优良等特点，是优良洁净的动力用煤品种之一。
但神华煤的变质程度较低，其内水含量、O含量和O/C原子比高、可磨性较差，属于难成浆的煤种。
灰组成中CaO和Fe2O3含量偏高，SiO2含量和Al2O3含量偏低，灰熔融性ST低于1250℃。
根据煤炭成浆性模型和评定煤成浆性指标D与煤的内在水分和可磨性指数的最优回归方程:D=7.5+0.5Mad－0.05HGI，D值越大越难成浆。
结合上述各表数据经计算可知神华煤属于难成浆煤种。
通过配煤和煤的改性、专用添加剂研制和制浆工艺调整，使神华煤能够制出高质量分数水煤浆。
脱硫型水煤浆项目可行性研究报告编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司高级工程师：高建关于编撰脱硫型水煤浆项目可行性研究报告编写格式及参考（模板word ）（模版型）【立项 批地 融资 招商】核心提示：1、本报告为模板/范文形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。
2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整）编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司专业撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书商业计划书可行性研究报告目录第一章总论 (1)1.1项目概要 (1)1.1.1项目名称 (1)1.1.2项目建设单位 (1)1.1.3项目建设性质 (1)1.1.4项目建设地点 (1)1.1.5项目主管部门 (1)1.1.6项目投资规模 (2)1.1.7项目建设规模 (2)1.1.8项目资金来源 (3)1.1.9项目建设期限 (3)1.2项目建设单位介绍 (3)1.3编制依据 (3)1.4编制原则 (4)1.5研究范围 (5)1.6主要经济技术指标 (5)1.7综合评价 (6)第二章项目背景及必要性可行性分析 (7)2.1项目提出背景 (7)2.2本次建设项目发起缘由 (7)2.3项目建设必要性分析 (7)2.3.1促进我国脱硫型水煤浆产业快速发展的需要 (8)2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8)2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8)2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8)2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9)2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9)2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10)2.4项目可行性分析 (10)2.4.1政策可行性 (10)2.4.2市场可行性 (10)2.4.3技术可行性 (11)2.4.4管理可行性 (11)2.4.5财务可行性 (11)2.5脱硫型水煤浆项目发展概况 (12)2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (12)2.5.2试验试制工作情况 (12)2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (13)2.5.4脱硫型水煤浆项目建议书的编制、提出及审批过程 (13)2.6分析结论 (13)第三章行业市场分析 (15)3.1市场调查 (15)3.1.1拟建项目产出物用途调查 (15)3.1.2产品现有生产能力调查 (15)3.1.3产品产量及销售量调查 (16)3.1.4替代产品调查 (16)3.1.5产品价格调查 (16)3.1.6国外市场调查 (17)3.2市场预测 (17)3.2.1国内市场需求预测 (17)3.2.2产品出口或进口替代分析 (18)3.2.3价格预测 (18)3.3市场推销战略 (18)3.3.1推销方式 (19)3.3.2推销措施 (19)3.3.3促销价格制度 (19)3.3.4产品销售费用预测 (20)3.4产品方案和建设规模 (20)3.4.1产品方案 (20)3.4.2建设规模 (20)3.5产品销售收入预测 (21)3.6市场分析结论 (21)第四章项目建设条件 (22)4.1地理位置选择 (22)4.2区域投资环境 (23)4.2.1区域地理位置 (23)4.2.2区域概况 (23)4.2.3区域地理气候条件 (24)4.2.4区域交通运输条件 (24)4.2.5区域资源概况 (24)4.2.6区域经济建设 (25)4.3项目所在工业园区概况 (25)4.3.1基础设施建设 (25)4.3.2产业发展概况 (26)4.3.3园区发展方向 (27)4.4区域投资环境小结 (28)第五章总体建设方案 (29)5.1总图布置原则 (29)5.2土建方案 (29)5.2.1总体规划方案 (29)5.2.2土建工程方案 (30)5.3主要建设内容 (31)5.4工程管线布置方案 (32)5.4.1给排水 (32)5.4.2供电 (33)5.5道路设计 (35)5.6总图运输方案 (36)5.7土地利用情况 (36)5.7.1项目用地规划选址 (36)5.7.2用地规模及用地类型 (36)第六章产品方案 (38)6.1产品方案 (38)6.2产品性能优势 (38)6.3产品执行标准 (38)6.4产品生产规模确定 (38)6.5产品工艺流程 (39)6.5.1产品工艺方案选择 (39)6.5.2产品工艺流程 (39)6.6主要生产车间布置方案 (39)6.7总平面布置和运输 (40)6.7.1总平面布置原则 (40)6.7.2厂内外运输方案 (40)6.8仓储方案 (40)第七章原料供应及设备选型 (41)7.1主要原材料供应 (41)7.2主要设备选型 (41)7.2.1设备选型原则 (42)7.2.2主要设备明细 (43)第八章节约能源方案 (44)8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (44)8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (44)8.2.1能源消耗种类 (44)8.2.2能源消耗数量分析 (44)8.3项目所在地能源供应状况分析 (45)8.4主要能耗指标及分析 (45)8.4.1项目能耗分析 (45)8.4.2国家能耗指标 (46)8.5节能措施和节能效果分析 (46)8.5.1工业节能 (46)8.5.2电能计量及节能措施 (47)8.5.3节水措施 (47)8.5.4建筑节能 (48)8.5.5企业节能管理 (49)8.6结论 (49)第九章环境保护与消防措施 (50)9.1设计依据及原则 (50)9.1.1环境保护设计依据 (50)9.1.2设计原则 (50)9.2建设地环境条件 (51)9.3 项目建设和生产对环境的影响 (51)9.3.1 项目建设对环境的影响 (51)9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (52)9.4 环境保护措施方案 (53)9.4.1 项目建设期环保措施 (53)9.4.2 项目运营期环保措施 (54)9.4.3环境管理与监测机构 (56)9.5绿化方案 (56)9.6消防措施 (56)9.6.1设计依据 (56)9.6.2防范措施 (57)9.6.3消防管理 (58)9.6.4消防设施及措施 (59)9.6.5消防措施的预期效果 (59)第十章劳动安全卫生 (60)10.1 编制依据 (60)10.2概况 (60)10.3 劳动安全 (60)10.3.1工程消防 (60)10.3.2防火防爆设计 (61)10.3.3电气安全与接地 (61)10.3.4设备防雷及接零保护 (61)10.3.5抗震设防措施 (62)10.4劳动卫生 (62)10.4.1工业卫生设施 (62)10.4.2防暑降温及冬季采暖 (63)10.4.3个人卫生 (63)10.4.4照明 (63)10.4.5噪声 (63)10.4.6防烫伤 (63)10.4.7个人防护 (64)10.4.8安全教育 (64)第十一章企业组织机构与劳动定员 (65)11.1组织机构 (65)11.2激励和约束机制 (65)11.3人力资源管理 (66)11.4劳动定员 (66)11.5福利待遇 (67)第十二章项目实施规划 (68)12.1建设工期的规划 (68)12.2 建设工期 (68)12.3实施进度安排 (68)第十三章投资估算与资金筹措 (69)13.1投资估算依据 (69)13.2建设投资估算 (69)13.3流动资金估算 (70)13.4资金筹措 (70)13.5项目投资总额 (70)13.6资金使用和管理 (73)第十四章财务及经济评价 (74)14.1总成本费用估算 (74)14.1.1基本数据的确立 (74)14.1.2产品成本 (75)14.1.3平均产品利润与销售税金 (76)14.2财务评价 (76)14.2.1项目投资回收期 (76)14.2.2项目投资利润率 (77)14.2.3不确定性分析 (77)14.3综合效益评价结论 (80)第十五章风险分析及规避 (82)15.1项目风险因素 (82)15.1.1不可抗力因素风险 (82)15.1.2技术风险 (82)15.1.3市场风险 (82)15.1.4资金管理风险 (83)15.2风险规避对策 (83)15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (83)15.2.2技术风险规避对策 (83)15.2.3市场风险规避对策 (83)15.2.4资金管理风险规避对策 (84)第十六章招标方案 (85)16.1招标管理 (85)16.2招标依据 (85)16.3招标范围 (85)16.4招标方式 (86)16.5招标程序 (86)16.6评标程序 (87)16.7发放中标通知书 (87)16.8招投标书面情况报告备案 (87)16.9合同备案 (87)第十七章结论与建议 (89)17.1结论 (89)17.2建议 (89)附表 (90)附表1 销售收入预测表 (90)附表2 总成本表 (91)附表3 外购原材料表 (93)附表4 外购燃料及动力费表 (94)附表5 工资及福利表 (96)附表6 利润与利润分配表 (97)附表7 固定资产折旧费用表 (98)附表8 无形资产及递延资产摊销表 (99)附表9 流动资金估算表 (100)附表10 资产负债表 (102)附表11 资本金现金流量表 (103)附表12 财务计划现金流量表 (105)附表13 项目投资现金量表 (107)附表14 借款偿还计划表 (109) (113)第一章总论总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。
２００６年第２期水煤浆制备技术的最新进展王共远，吴国光，李启辉，康虹，李建亮（中国矿业大学化工学院，江苏徐州２２１００８）［摘要］介绍了水煤浆应用基础研究中两个方面的最新进展：利用纳米气泡桥联机理制备水煤浆的方法和机理；水煤浆制备中的煤岩学问题。
［关键词］水煤浆；桥联机理；煤岩学［中图分类号］ＴＱ５３６［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２!９９４３（２００６）０２!００５７!０２能源技术与管理０引言水煤浆是２０世纪８０年代初开发的一种煤基流体燃料，特点是污染低、效率高、流动性好，像油一样易于装卸储存及直接泵送和雾化燃烧。
它由６５％～７５％的煤粉、２５％～３５％的水及少量的添加剂所组成。
这种产品可以替代油、气等燃料，直接用于锅炉和工业窑炉。
自２０世纪７０年代初石油危机以来，世界上许多发达国家都相继投入了大量人力和财力进行水煤浆技术的研究和开发，我国也于２０世纪８０年代初开始对这项技术进行系统的开发和应用研究。
目前此技术已趋成熟，进入普遍应用阶段［１］。
水煤浆应用基础研究是水煤浆技术研究的重要组成部分，其内容主要侧重于研究各种外在和内在因素对水煤浆流变性质的影响，对高浓度水煤浆的制备和改善水煤浆流变学性质等起到了至关重要的指导作用。
随着研究的深入开展，提出了一些新的方法和理论。
１纳米气泡桥联机理制备水煤浆煤炭为疏水性物质，不易为水所润湿；煤浆中的煤粒很细，具有很大的比表面积，容易自发地聚结，因而煤粒与水不能自发地密切结合成为一种浆体。
当前国内外水煤浆的生产制备是靠化学方法，即添加各种分散剂和稳定剂来达到这一目的。
目前南澳大学的ＩａｎＷａｒｋＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ提出了纳米气泡的新概念，并已在实验室中应用纳米气泡桥联机理制备粘土矿物／水悬浮液、油／水分散体系、石墨／水分散体系、煤／水及煤／油／水分散体系［２］。
其中煤／水、煤／油／水分散体系在水煤浆的制备中将有很好的应用前景。
经典ＤＬＶＯ理论认为胶体颗粒间的相互作用能为其范德华吸引能与双电层排斥能之和（ＶＴＤ＝ＶＥ＋ＶＷ），该理论在解释微粒的分散凝聚行为时，常常出现一些偏差。
水煤浆的制备工艺及研究现状作者：孔帅刘祥雪李炜图来源：《商品与质量·消费视点》2013年第06期摘要：随着选煤技术的发展，煤泥产量日益上升。
将煤泥作为水煤浆制备的原料，不仅简化了水煤浆制备的工艺，而且可以从根本上解决煤泥的利用问题。
针对目前国内外煤泥利用以及水煤浆工艺添加剂的研究，分析发展煤泥水煤浆技术的意义，并综合当前研究现状阐述煤泥水煤浆技术的改进之处。
关键词：煤泥；水煤浆；添加剂；研究现状中国的能源结构呈现“缺油少气富煤”的特点，由此决定了煤炭在我国一次能源中的主体地位在未来相当长时期内不会改变。
但考虑到调整能源结构、保护环境、控制污染等因素的影响，煤炭在一次能源结构中的比重将明显下降。
根据中国能源特点，水煤浆制浆工艺发展有了广阔的舞台。
一、水煤浆的简单分类根据水煤浆的性质和用途，可将水煤浆划分为精煤水煤浆、精细水煤浆、经济型水煤浆（中灰煤水煤浆、中高灰煤泥水煤浆）、气化用水煤浆、环保型水煤浆等。
精煤水煤浆选用洗精煤，灰分小于10%，一般作为锅炉代油燃料；精细水煤浆选用超低灰精煤，灰分为 1%-2%，常作为内燃机燃气透平燃料；经济型水煤浆多选用原生煤泥（灰分为15%- 25%）、浮选尾煤（灰分大于25%），一般用作链条锅炉燃料或沸腾炉或链条炉燃料；气化煤浆常用普通原煤，灰分小于 25%，其流动性较好，粒度偏粗，用作气化造气原料；环保型水煤浆制浆过程中加入脱硫剂、碱性有机废液，适合高硫煤地区锅炉燃用，脱硫效果好；原煤水煤浆原煤（灰分大于 20%），常用作工业窑炉燃料。
二、简述水煤浆制备技术关键水煤浆，即原料煤经过洗选磨筛粉碎，加水（30%-35%），加少量添加剂（1%左右）制成煤水两相流浆体。
由于原料煤的粒度级配有严格的要求，加上少量添加剂的作用，使水煤浆不同于一般的煤水混合物，而具有一定的稳定性（一个月不沉淀、不分层）和流动性。
水煤浆制备技术关键有三个方面：（1）煤种煤质的选择。
第30卷第6期 中国矿业大学学报 Vol.30 No.6 2001年11月 Journal of China Universit y of Mining&Technology Nov.2001文章编号:1000-1964(2001)06-0543-04水煤浆制浆试验研究与制备因素分析吴国光,郭照冰(中国矿业大学化工学院,江苏徐州 221008)摘要:采用两种低阶煤——阜新长焰煤和神木不粘煤进行了成浆性试验研究.结果发现,它们的成浆性很差,属难制浆煤种.全面分析了制浆的影响因素,对低阶煤而言,成浆性差是由于煤中富含含氧官能团、较高的最高内在水分和较差的可磨性,因此提出了采用低温热解的方法以提高煤粒表面的疏水性,从而改善其成浆性.本研究对低阶煤制浆进行了有益的尝试.关键词:水煤浆;影响因素;低阶煤;成浆性中图分类号:T Q519 文献标识码:A 水煤浆是具有一定粒度级配的煤粉与水及外加少量添加剂的混合物,基本上属于粗颗粒悬浮体(与胶体体系相比).水煤浆制备的影响因素十分复杂,对于难制浆的低阶煤而言,通过改善其自身性能来提高成浆性能,从而合理、有效地利用低阶煤.1 制浆试验1.1 制浆用煤的性质制浆试验所用原料分别为阜新长焰煤,神木不粘煤及其低温热解半焦,原煤性质分别见表1～3.表1 煤质分析Ta ble1 The pr oximate and ultim ate analysis of coals煤样w B/%M a d A d V da f C daf H daf N daf O da f S da fQ gr,da f/(MJ・kg-1)阜新 3.089.8841.0781.80 5.23 1.3210.17 1.0628.00神木 5.9710.2740.5978.81 5.24 1.1014.380.4730.40表2 煤的岩相组成Table2 The mar cer als of coals U B/%煤样镜质组稳定组惰性组矿物阜新90.200.90 5.70 3.20神木61.40 1.2733.61 3.28表3 煤的最高内在水分和可磨性Table3 The moistur e holding capacity andgr ind-ability of coals煤样w(MHC)/%HGI阜新 5.8054.0神木13.2054.61.2 制浆用煤的粒度分析采用实验室规模的<20×L23球磨机进行了磨矿试验,用Malvern激光粒度仪测定不同磨矿时间下的粒度组成,结果见表4和表5.表4 阜新煤不同磨矿时间下的粒度分布Table4 Relationship between par ticle distr ibution and grinding time of Fuxin coal 分布率/%d/L mt磨矿/min010******** <33190.09100100100100100<15055.5094.5399.10100100100<8334.3770.2485.9096.8499.59100<3113.7631.6143.3453.6569.4783.79 <9.48 4.339.9414.2017.3123.3431.20 <1.950.410.92 1.34 1.47 2.03 2.70 D(4,3)157.1862.8744.6732.4524.2818.18表5 神木煤不同磨矿时间下的粒度分布Table4 Relationship between par ticle distr ibution and gr inding time of Shenmu coal 分布率/%d/L mt磨矿/min010******** <33195.21100100100100100<15064.2592.1898.38100100100<8342.6671.1881.9593.8399.34100<3119.7735.7440.5650.9366.3880.75 <9.48 6.7112.0113.6616.7521.5526.65 <1.950.73 1.14 1.32 1.52 1.91 2.28 D(4,3)127.6862.9348.8235.7825.7619.92收稿日期:20010508作者简介:吴国光(1963-),男,江苏省常州市人,中国矿业大学副教授,工学博士,从事洁净煤技术方面的研究. 从表中可以看出,随着磨矿时间的延长,煤样平均粒径减小,开始时,随着时间的延长,主要是较大颗粒的磨细,随后才是中等颗粒的磨细,最后是较细颗粒的磨细,但很细颗粒(<1.95L m)的含量增加不多,对比以上两表可以看出,两者平均粒径比较接近的磨矿时间分别为阜新煤17min和神木煤20min.根据制浆对颗粒平均粒径的要求,确定制浆用煤的粒度分布见表6.表6 制浆用煤、半焦的粒度分布Table6 Pa r ticle distribution of coals and char s f or coal water slur r y 分布率/%煤样t磨矿/mi nd/L m<331<150<83<31<9.48<1.95D(4,3)阜新1710099.1085.9043.3414.20 1.3444.67阜新8010010010083.7931.20 2.7018.18阜新半焦3010099.3186.5143.3513.54 1.1344.19神木2010098.3881.9540.5613.66 1.3248.82神木8010010010080.7526.65 2.2819.92神木半焦3599.7898.9798.9685.7734.83 3.9119.581.3 制浆试验制浆试验使用自来水在室温下进行,原料采用上述两种煤样及其半焦,为达到双峰级配的效果,粗细粒级的原料配合比为1∶1,半焦作为辅助掺混料使用,采用1853RPM型实验搅拌器搅拌,搅拌时间为10min,用Haake RV12型粘度测定仪测定煤浆粘度,煤浆固体浓度采用105℃煤干法测定.制浆添加剂为2024分散剂,添加量为干煤重量的1%,试验结果见表7.表7 煤浆浓度与粘度的关系Table7 Relationship of viscosity and concentr ation阜新煤w(煤)/%G/mPa・s64.61114563.69108062.7780661.8853061.02476神木煤w(煤)/%G/mPa・s57.6462256.8857856.1348955.4040054.693562 制浆影响因素分析从制浆结果来看,神木煤与阜新煤均属难制浆煤种,这与它们的煤质特性有关;但两种煤之间仍有一定的差异.神木煤中氧含量较高,从红外光谱分析结果[1]可知,羧基含量较多.惰性组含量较多,导致其润湿热较高[1],因此,神木煤比新煤难制浆,这与制浆影响因素分析结果是一致的,另外,为了观察低温热解半焦加入量对煤浆成浆性的影响,作者以浓度为63.69%为准,在制浆原料中分别加入了10%,20%和30%的半焦,结果阜新煤浆粘度依次为500,570和480mPa・s,降低了煤浆的粘度.神木煤亦有类似的效果.2.1 煤化程度煤化程度与煤浆定粘浓度之间有着规律性的变化,朱书全等研究了具有代表性的17个煤样(从褐煤至无烟煤)的成浆性,结果表明,定粘浓度与煤中的氧含量之间有如下关系C FV=76.36- 1.06w(O daf),(1)式中:C FV为煤浆定粘浓度,%;w(O daf)为氧的质量分数.即定粘浓度随煤化程度加深而降低.其实,煤性质的差异不仅是氧含量与煤化程度有关,而且其它的煤质因素诸如内在水分、可磨性指数等均与煤化程度相关.2.2 煤的亲水性、孔隙度及最高内在水分根据煤大分子结构的表征,以含氧官能团为主体的亲水性基团是镶嵌式结构分布在煤的芳核骨架上的,这些活性基团在介质中的水化和离解使煤具有亲水性,而煤表面烷基侧链等又使其具有疏水性.根据研究,含氧官能团越多、亲水性越强的煤,制得的水煤浆普遍都有较高的表观粘度和较低的流动性,或者较低的煤浆浓度.根据前人的研究结果[2],表明煤孔结构特征要比任何其它性质更直接影响煤的化学和物理行为,孔隙度高的煤,其相应的水煤浆通常具有较高的表观粘度和较差的流动性,而且煤孔隙度对煤浆性质的影响还表现在不同的孔分布特征有不同程度的影响,中孔的影响远比微孔显著.有些研究者发现,尽管煤孔隙度是通过影响煤的吸水量来影响煤性质的,但煤孔体积本身不仅与煤吸水量无直接相关系,而且与煤浆性质亦不直接相关,这表明煤孔隙度对煤浆性质的影响并非独立地发挥作用,也就是说煤浆性质的评价应将煤孔隙度与表面亲水性紧密结合起来,孙成功[3]采用“有效孔体积”来表征煤浆浓度的关系,结果发现,最高煤浆浓度分别与大孔、中孔的“有效孔体积”呈线性相关,而与微孔的“有效孔体积”呈近似抛物线规律变化.煤表面亲水性(润湿性)的强弱可以由其吸水量的大小来得以体现,碳含量为90%(质量分数,下同)左右的煤种恰恰具有最高的相对疏水性或最低的相对亲水性.煤表面亲水性对煤成浆性的不利影响主要表现在影响该分散体系自由水和非自由水或“死水”的相对含量.非自由水与煤表面亲水状态密切相关,并通过多层表面吸附和毛细管凝聚效应被牢固束缚在煤表面及丰富的煤孔结构中而丧失流动性.与此相反,自由水则可以自由流动于煤粒间隙中充作润滑介质.Ryuichi Kaji[4]研究了褐煤至无烟煤12个煤种的煤的吸水量与它们的含氧量、孔结构的关系,而含氧量体现着煤中含氧官能544 中国矿业大学学报 第30卷团的多少,决定着煤表面亲水质点的多少及亲水性的强弱,结果表明吸附水量与单独的孔体积没有较好的相关性,但与亲水质点的数量之间有相当好的线性关系,而亲水质点数量又正比于含氧量与表面积的乘积.2.3 可磨性目前国际上广泛采用哈特葛罗夫可磨性指数(HGI)来表征煤的可磨性,煤的可磨性指数随煤化程度的加深呈抛物线变化,并在碳含量为90%处出现最大值,煤浆浓度与哈氏可磨性指数呈正相关.HGI越高,煤在磨碎过程中产生的细粒级或胶态颗粒越多,煤粒度分布宽,堆积效率高,因而煤浆浓度高.2.4 煤岩组分煤岩组分与煤化程度都是煤化学内容的重要组成部分,但研究煤岩组分对煤炭成浆性的影响却还很少,而且结论还有争议,这主要是还不能得出像煤化程度与成浆性之间具有规律性的相关关系.吴家珊等[5]认为,由于丝质组富含多孔结构而对制浆不利,而从表面性质看,镜质组和半镜质组富含更多的含氧官能团而对制浆不利[6].此外,丝质组和镜质组之间的性质差异还表现在可磨性指数上.一般说来,镜质组的HGI指数较小,显微脆度较小,不容易粉碎,所以常常富集于粗粒级物料中,而丝质组恰恰相反.综合以上分析,在考察煤岩组分对煤成浆性能的影响时,不能孤立地分析各种组分的固有特性诸如孔结构、孔隙度、含氧官能团(表面亲水性)及可磨性指数,而必须将它们紧密而有机地结合起来,综合评判煤岩组分对成浆性的影响. 2.5 煤粉粒度级配煤粉间能否达到最紧密堆积,影响到能否制备出高质量的水煤浆,而煤颗粒间的紧密堆积与煤粉的级配有着密切的关系,也就是说一定质量的煤在添加剂选定的情况下,最佳的级配可制出高浓度、低粘度的煤浆.Funk和Dinger[7]联合提出了Al-fred公式,认为煤浆分散体系中煤粒度分布应服从Alfred公式Y=D n-D n SD nL-D nS,(2)式中:Y为小于粒度D的累计百分数,%;D L为最大粒径;D S为最小粒径;n为模数.统计计算结果表明n=0.37时,颗粒以此种分布积起来,排列紧密,空隙率小,堆积率最高.但在实际磨煤过程中,难于实现Alfred分布,而更符合Rosin-Rammler分布R=100exp(-D/D m)n.(3) 张荣曾利用R-R分布导出的Bennet公式加以修正得到R=100[-(D-D S)/D m],(4)式中 R为粒径大于D的累计重量百分数,%;D 为某个颗粒的直径;D m为R=36.7%时颗粒直径,令R=0.1%,可算出最大直径.尽管此分布的堆积率不如Alfred高,但亦足以达到制备浓度为70%～75%煤浆的要求[3].E G 斯科连克等[8]根据Fur nas粒度级配理论,提出了如下的粒度分布CPP=100(D n-D n S)/(D L-D S),(5)式中 CPP为粒径小于D的累计重量百分数,%.理论预测和试验结果都表明,级配模数n= 0.20左右时,煤浆有最低的粘度.T ada[9]等认为粗细煤粉按6∶4(双峰)和7∶3(三峰)的质量比混合时,煤浆表观粘度最低,流动性最好,并且对每一组合,粒度差别较大时,降粘作用更为显著.以上的粒度分布形式不尽相同,结论却是一致的,即在制备高浓度煤浆时,为了降低表观粘度,最大限度地提高煤浆浓度,最优化的粒度分布应是双峰或接近双峰的连续分布,对粒度连续的分布体系,当粒度分布曲线的斜率较大或粗细颗粒相差较大时,有可能制成高浓度、低粘度和良好流动性的水煤浆[3].2.6 低温热解与煤粒表面的疏水性就低阶煤而言,由于其颗粒表面的亲水性以及发达的孔结构和较高的孔隙度,因此无论是何种粒度级配和性能优良的添加剂,都不可能根本上解决难成浆的问题.国内外一些学者[4,10]采用低温加热改善煤质的方法来提高煤浆质量,研究表明, 400℃前热解对孔结构改变不大,然而比表面积下降约38%,这可能是因为400℃时析出的挥发物被截留在小孔中,并将它们堵塞,这样通过含氧基团的分解和小孔的封闭减少了亲水质点的数量,从而使煤粒表面疏水性提高.但从400℃至500℃时,w(MHC)稍有增加,这或许是进一步的脱挥发分,一定会增加孔体积,打开小孔露出其表面,抵消了由含氧基团分解引起表面亲水点减少的一部分影响,从而使颗粒表面亲水性稍有增加[4],相似的结论是由孙成功等[11]得出的,但热解温度以300℃为宜,两者间的差异可能跟所用煤种有关.作者采用低温热解半焦掺混入原料煤中制浆亦得出了相似的结果.545第6期 吴国光等:水煤浆制浆试验研究与制备因素分析 2.7 添加剂的影响添加剂的加入,能使煤表面的性质得以改善,从而有利于制浆.但是不同类型的添加剂,或者即使是同一类型的添加剂,甚至是同一种添加剂由于磺化、缩合条件的不同,对煤成浆性都有不同的影响,也就是说,添加剂的普遍适应性非常有限,不可能仅用某几种添加剂普遍适用于所有的煤种.换言之,添加剂的分子结构特征与煤质及其表面性质间存在着比较明显的匹配性.同时,添加剂用量对煤浆粘度有一定的影响,朱书全对17种煤样的制浆试验结果表明[1],多数煤样的煤浆随添加剂用量的增大其粘度变化不明显,而其它煤样的煤浆则随添加剂用量的增加粘度略有增加或下降.说明粘度与添加剂用量的变化关系不仅和煤样自身性质有关,还与煤的实际制浆浓度有关.3 结 论1)水煤浆制备因素十分复杂,煤中的含氧含量、孔隙度、最高内在水分、可磨性、煤岩组分等是主要因素,并且应该将这些因素综合考虑,同时,还应考虑粒度分布、添加剂种类的影响.2)低阶煤属难制浆煤种,通过掺入低温热解的半焦可以改善其成浆性能.神木煤比阜新煤更难制浆.参考文献:[1] 吴国光.低阶煤流化床低温热解焦油制水煤浆添加剂的试验研究[D].北京:中国矿业大学研究生部,1996.[2] Gr imes W R.T he physical str uct ur e of coal[A].In:Coal Science Vol.1[C ].N Y :Academic P ress,1982.21-42.[3] 孙成功,吴家珊.水煤浆应用基础研究现状及发展趋势[J].煤炭转化,1993,16(1):91-98.[4] Ryuichi K ,Yasushi M ,Keizo O ,et al .Water ab-sor -ption by coals :effects of por e str uctur e and sur-face oxygen[J].F uel,1986,65:288-291.[5] 吴家珊,孙成功,张春爱,等.煤的性质对水煤浆特性的影响[J ].燃料化学学报,1987,15(4):296.[6] Zhu S Q .Some aspect a bout the mechanism of addi -t ives wit h coal sur face in CWM P repara tion[A].In:pr oceedings of 7th 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the low rank coal ,the bad slurry -ability is attributable to the high content of oxygen functional groups ,moisture holding capacity,and bad gr ind-ability.T herefore,the method of low temperature pyrolysis was put forward to enhance its hydrophobicity and improve its slur ry-forming ability.T he investigation is a beneficial at-tempt to pr epare CWS with low r ank coal .Key wor ds :coal water slurr y;factor;low rank coal;slurry-forming ability546 中国矿业大学学报 第30卷。
