贵州老鹰山煤制水煤浆的研究

第32卷第4期貴州工业大学学报(自然科学版Vol 32 No 42003年8月JOURNAL OF GUIZHOU UNIVERSITY OF TFCHNOLOXYAugust 2003Natural Science editio文章编号:1009-0193200304-0020-04贵州老鹰山煤制水煤浆的研究敖先权周素华2曾祥钦1贵州工业大学化学与生物工程学院贵州贵阳5500032贵州工业大学科研处贵州贵阳550003)摘要采用正交设计法选取制取水煤浆所适用的添加剂配方及最佳粒度分布结果表明用改性木质素磺酸钠和贵州老鹰山煤能制取高浓度水煤浆。关键词水煤浆添加剂改性木质素磺酸钠正交设计中图分类号:TQ536.9TQ533.3文献标识码∶0引言能源是贵州经济发展的支柱产业我省能源结构中煤炭占σ5%以上全省煤炭资源丰富煤种齐全极具有资源优势但匮乏石油以煤代油已经成为一种必然。水煤浆(CwS炸作为一种新型燃料具有良好的流动性和稳定性具有代油、节能、环保、综合利用等优点是以煤代油技术中最具竞争力的一项技术因此它有着非常广阔的发展前景1其研究应用逐步在我国得到发展和推广但贵州至今还没有水煤浆的生产和应用。影响水煤浆性质旳因素很多煤质特性煤粉粒度分布添加剂种类及其与煤种的相匹配性是决定煤成浆性和流变性的三大主要因素其中煤质是首要因素21这取决于包括矿物质含量及组成在内的煤表面物理的和化学的结构与性质。对具体煤种可通过对各种粒度级煤进行最优化组合和选择与之相匹配的添加剂最大限度地提高水煤浆浓度和降低粘度3但要与成本及其它因素作综合考虑选择一种既高效又经济的添加剂。本研究旨在对贵州老鹰山煤选取合适的添加剂配方为贵州水煤浆的开发利用提供参考。煤质分析煤样为贵州老鹰山煤矿第十一层原煤其煤质分析见表μ4]表1煤质分析工业分析ad/%元素分析daf/%%o Qb a/MJHGIM1.419.2030.7880.833.741.093.4631.43由表1可知该煤硫分含量较低热值与挥发分高分析基水分较低可磨性指数高适合制备高浓度水煤浆。由煤炭成浆性判别指标D=7.5+0.5×Mad-0.05×HCI及C=77-1.2×Ⅸ%川算可知51:D3.94;C=72.27%可制浆的最高浓度为72.27%2添加剂的制备及性能2.1改性木质素磺酸钠GX)制备经优化选择4汁计量下将硫酸盐木质素溶于碱性水溶液中国煤化工化剂调节反应液H为12反应温度为50-60℃反应时间为3小时。反应结束YHCNMHG提纯然后将合成的样品进行干燥粉碎后密封保存。其主要工艺流程见图1收稿日期:2003-02-28基金项目省科委基金资助项黔科合计字(2000013号]第4期敖先权等溃州老鹰山煤制水煤浆的研究木质素+磺化剂亠反应—→沉淀分离→干燥—→产品图1木质素制取水煤浆添加剂工艺流程图2.2GX的制浆性能比较为了对比添加剂的制浆性能和浆体稳定性选用了常用的萘系〔萘磺酸甲醛缩合物厢和丙烯酸系丙烯酸及丙烯酸酯共聚物添加剂做制浆试验这两种添加剂皆为目前公认的使用效果较好的工业添加剂考査在不加其它稳定剂的情况下添加剂本身对浆体结构的影响其实验结果见表2表2几种添加剂的制浆性能比较表3因子编码名称萘系丙烯酸系因子x1x2浓度/%水平粘度/9451.50.015目测流动性好0.01024h后析水率/vt%2.00.50.00548h后浆体结构少量软沉淀无沉淀无沉淀根据工业应用水煤浆的要求5实验结果表明Gⅹ的降粘效果较好但其稳定性稍差。3实验设计及结果3.1设计方案影响水煤浆性能的主要因素除煤质本身外还有粒度、添加剂种类及用量经我们研制的Gⅹ具有较好的分散性但其稳定性稍差。为了制取高浓度、低粘度及稳定性较好的水煤浆在配方中少量加入一种表面活性剂Jⅹ.它可以大大改善浆体的稳定性但会引起水煤浆粘度的急剧增大综合考虑到这些因素为了寻求最佳的粒度分布及添加剂配方采用三因子一次回归正交试验确定最佳工艺参数。经理论上的分析及初步实验煤粒的组成按粗细比例配比即把煤样磨成粉后过200目的筛筛下部分为细粒部分用比重计法测量其粒度分布61通过调节使小于325目的占30%筛上部分再过40目、60目100目的筛然后按40-60目10%60-100目40%,100-200目50%组成粗的部分。把粗细两部分按定比例混合起来后以小于200目的煤粒所占比例作为一个因子另外GX及JX的加入量作为两个因子考虑水煤浆的粘度Y(mPas汲稳定性Y天)为指标变量稳定性以水煤浆产生沉淀表层产生析水的时间以天数计痄作指标。因子编码见表3其中M1是小于200目的煤粒占所用煤的质量百分比(wt%);X2是GX加入量浆基wt%);}3是JX加入量(浆基vt%)实验方案及结果见表4表4设计方案及实验结果指标变量Y试验号X3 XIXXIXXIXY216201111l11194556781111H中国煤化工820CNMHG 1425973贵州工业大学学报(自然科学版)2003年3.2方差分析表5三因子一次回归正交设计方差分析误差来源XIXXXIx回归系数Y1132721092,512.532.59.60.37Y方差QY235280043431212508450583215.131.130.130.21F值Y试验结果经方差分柢表5淂得回归方程Y1=1327+210X1-92.5X2+233X3-10.5X1X2+12.5X1X3-32.5X2X32=9.6+2.37X1+0.63X2+1.37X3-0.12X1X2-0.37X1X3+0.37X2X3对所得回归方程进行F检验F,=(1+Q2+…+Q)6=24.7524.75>F06)=8.98同理可得F2=87.66>F0.(6,)=58.2通过F检验回归方程有一定显著性说明在试验范围內实验数据可信得到的回归方程能较好拟合试验结果。3.3最佳配方的确定为了寻找最优配方根据工业应用水煤浆的性能要求对性能指标Y1和Y2限制范围Y1<1200Y2>10并要求