剪切作用对大同水煤浆表观粘度的影响

煤炭加工与综合利用No.2,2013COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION切作用对大同水爆浆表观詁度的影响李敏(天地科技股份有限公司,北京100013)摘要:试验研究了大同水煤浆表观粘度在不同剪切速率、不同剪切时间下的变化情况,结果表明,在剪切率100sˉ、剪切时间45min时表观粘度最低,流变特性最好。关键词:水煤浆;剪切率;剪切时间;表观粘度中图分类号:TQ536文献标识码:A文章编号:10058397(2013)02005703水煤浆是一种煤水混合物,由70%左右的1试验用煤煤、30%左右的水和1%左右的添加剂混合而成,1.1试验用煤性质属于非牛顿流体,在受到剪切作用时,会转变成试验选用大同水煤浆厂制浆用煤,煤样的工宾汉流体、假塑性流体、胀塑性流体。水煤浆作业分析指标如表1所示。为一种燃料,应该具有所需要的流变特性。由于流变性影响到贮存时的稳定性、输送时的流动由表1可以看出,该煤样灰分较低,硫分末超过1%,挥发分在30%以上,发热量大于28性、雾化燃烧过程的可雾化性和可燃性等,因此MJ/kg,可磨性指数中等,说明大同煤是良好的在制浆工程中应尽量避免出现不需要的流型,例制浆用煤,符合制备高浓度水煤浆的要求。如胀塑性流体。笔者试验研究了大同水煤浆在不1.2煤样制备同剪切率、不同剪切时间下的流变特性,总结出本试验要求煤样中小于0.074mm粒级占80%最合适的剪切率和剪切时间,用于指导生产。以上。将大同选煤厂精煤破碎到小于13mm后,每次取1kg煤样用小球磨机分别磨2h和19min,得收稿日期:20130228作者简介:李敔(1977-),女,江苏徐州人,2005年毕到细粒级和粗粒级产品,然后将两种煤样混合,并业于中国矿业大学(北京)矿物加工工程专业,工学硕士,天地通过计算机拟合得出在粗粒和细粒各占50%时,堆科技殷份有限公司工程师。积效率最高,煤样的成浆效果最好。参考文献烯和丙烯可行性分析[J].工业催化,2008,16(8):[1 Kimberly Russell. 2004 World Light Olefins Analysis8]刘中民,齐越.甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术的研TX: Chemical Market Associates. Inc究开发及工业性试验[J].成果与项目,2006,21(5)(CMAI),2003[2]齐国祯,谢在库,等.煤或天然气经甲醇制低碳烯烃工9]邢淑建,于海斌.甲醇制烯烃工艺及催化剂的研究艺研究新进展[J}.现代化工,2005,25(2):9-13[门].工业催化,2010(18):53-57[3]陈腊山.MTO/MTP技术的研发现状及应用前景[J[101白尔铮.甲醇制烯烃用SAPO-34催化剂新进展[J]化肥设计,2008,46(1):3-6工业催化,2001,9(4):3-8[4」任光.煤制甲醇过程中煤气化技术的选取[J.同煤[1]朱伟平,薛云鹏,李艺,等,甲醇制烯烃研究进展科技,2010(2):39-40.J].神华科技,200,7(3):72-76[5]郭照明.液相甲醇合成工艺技术简介[J].油气田地面[12]王茜,李增喜,王蕾,等.甲醇制低碳烯烃技术研工程,2009,28(6):81究进展[冂].工程研究——跨学科视野中的工程[6]白尔铮,金国林.甲醇制烯烃(MTO)和MTP工艺[J2010,2(3):191-199化学世界,2003(12):674-676[13]柯丽,冯静,张明森。甲醇转化制烯烃技术的新进[7]张飞,张明森,柯丽.甲醇与C4烯烃偶合制取乙展[门].石油化工,2006,35(3):205-211煤炭加工与综合利用2013年第2期表1大同水煤浆厂制浆煤样的工业分析分析挡标水分灰分/%挥发分/%固定碳/%全硫/%高位发热量/MJ·k哈氏可AQ磨指数分析值4.504.6630.8933.5361.2566.470.70200.726428.958.741.3试验步骤30min、45min、60min、90min、120min。(1)称取粗粒煤样和细粒煤样各58.47g,加(3)用NXS-11型旋转粘度计迅速测得水煤浆入水和0.6%(占干煤量)的萘磺酸盐添加剂,在的表观粘度,记录有关数据,并绘制流变曲线。搅拌器中搅拌10min,使之均匀成浆。制成后水2结果与讨论煤浆重量为180g,浓度为63%~65%,表观粘度为1000mPa·s左右。不同剪切率条件下,表观粘度随剪切时间的(2)迅速用变频搅拌器分别在剪切率为变化情况如表2~7所示,表观粘度的变化趋势35.31s-1、61.49s-1、79.2s-1、104.72s见图1。由表可以看出132.55s-、151.691的条件下,剪切15min、表2剪切率S=3531s时表观粘度随剪切时间的变化剪切时间/ruin180300表观粘度/mPa·s1055.581042.391130.53111l5974.501145.421215.031364.621505.28温度/℃浓度/%62.7662.763.0563.l63.25注:流型均为屈服胀塑性表3剪切率SM=6149s时表观粘度随剪切时间的变化剪切时间/mn120表观粘度/mPa·s1058.961004.231141.621162.841285.97温度℃浓度/%63.875164.51注:流型均为屈服胀塑性表4剪切率S=792s时表观粘度随剪切时间的变化剪切时间/mn表观粘度/mPa1003.731005.43951.971037.89112921l169.77温度℃浓度/%64.3564.70注:流型均为屈服胀塑性表5剪切率S=10472s时表观粘度随剪切时间的变化剪切时间/min表观粘度/mPa·s993.61l123.28839.88940.011470.321766.87温度/℃F63.8764.3064.23645164.6565注:流型均为屈服胀塑性表6剪切率S,=132.55s-时表观粘度随剪切时间的变化30表观粘度/mPa·s1067.56886.69862.27924.4949.921487.97屈服胀塑性温度/℃2163.8763.964.1964.665.302013年第2期敏:剪切作用对大同水煤浆表观粘度的影响59表7剪切率SM=151.69s时表观粘度随剪切时间的变化剪切时间/mn0153045609010表观粘度/mPa·s1070.73940.23928.583150.86测不出流型屈服胀塑性宾汉流体温度/℃浓度/%64.0864.4165.1365.71(1)大同水煤浆剪切后的流型为屈服胀塑性,同,添加剂不同,得到的流变曲线也不同,大同这种流型在水煤浆生产应用中是应该避免的流水煤浆之所以出现两次表观粘度下降的情况,可型,说明此水煤浆在高剪切率下或者长时间搅拌能与大同的煤质有关,也可能与现场所用添加剂下极易出现老化现象,所以现场应避免在高剪切有关。从上述各流变曲线可以看出,大同水煤浆率下长时间搅拌。与添加剂作用的时间较慢,在低剪切率或短时间(2)在剪切率为10472s1、剪切时间45~内,剪切作用使添加剂与煤粒充分接触。加强药60min时,水煤浆达到了均质、熟化阶段,表观剂与煤粒表面间的作用,加强水煤浆的熟化,改粘度达到了熟化后的最低值变浆体流动性能,可使煤浆表观粘度下降。随着(3)大同水煤浆流变性总体变化规律与其他剪切时间的延长,煤浆的流动性会被显著破坏甚水煤浆的粘度变化一致,即在刚开始时略有下至完全不能流动。这是因为剪切作用使煤浆中的降,随着剪切强度的增大,超过临界剪切时间后颗粒碰撞几率及碰撞强度大大增强。由DLVO理表观粘度呈现增高的趋势,直至失去流动性,粘论可知,当颗粒在外力作用下相互靠拢并获得较度计无法测量其表观粘度为止。高的动能时,它可以克服阻碍颗粒接近的能峰而(4)大同水煤浆与其他水煤浆的不同之处在进入吸引区,在吸引力的作用下,颗粒之间紧密于,表观粘度在经过略微下降再升高后,并未像相连构成空间结构物,这种作用形成的空间结构其他的水煤浆一样随着剪切时间的延长和剪切强物强度比由稳定剂形成的结构物要牢固得多,因度的加大继续增高,而是有所降低后,再大幅度而具有很强大的屈服应力,使煤浆的流动性破坏增加。直至不能流动。而大同水煤浆在出现这种现象之(5)剪切强度不同,表观粘度出现最大值和前有表观粘度下降的过程,即出现两次表观粘度最小值的时间不同。下降的现象,这与常规水煤浆的变化规律有所2000不同。3结论1600一S=132.55s11)大同水煤浆是屈服胀塑性流体,所以生产现场要避免高剪切率下长时间搅拌。(2)受到剪切作用后,在浆体出现老化现象之前,水煤浆表观粘度有两次下降的情况,而且第二次下降后的粘度值比第一次粘度值更低,所0306090120150180210240剪切时间/min以生产现场要充分考虑这一点,选取合适的搅拌图1不同剪切率条件下表观粘度流变曲线时间。(3)试验得出此水煤浆最合适的搅拌条件为水煤浆的流变性受多种因素的影响,煤质不剪切率100s1、剪切时间45min