精细油水煤浆浆体特性研究

2004.6国外金属矿选矿精细油水煤浆浆体特性研究刘万峰刘树华1付晓恒3摘要利用几种表面活性剂及其电解质制备了精细油水煤浆并主要针对浆体的流变特性及其稳定性进行了研究。关键词油水煤浆流变性稳定性添加剂序言本次研究中采用以下四种添加剂添加剂PES非离子表面活性剂LM1和LM2及无机电解质众所周知煤浆技术是洁净煤技术的一项重要wDl。按不同比例将煤、轻质柴油、添加剂和水混内容。精细油水煤浆三元混合燃料克服了油煤浆的合制浆制成的浆体成分如表1~表3所示。黏度高、成本高以及水煤浆热值低的缺点。因而目表1用PES+wDl添加剂制成的浆体成分前国内外对油水煤三元混合燃料的研究日益高涨煤质量/%油质量/%水质量/%添加剂质量/%该三元混合燃料有着广阔的发展前景。本文主要制备了一种轻油、水和精细煤粉三元混合燃料对于液56.819.2态混合燃料其流变性、稳定性是至关重要的,它们53.8决定着燃料的雾化和燃烧特性。因此文中重点研表2用LMI与LMx4:1添加剂制成的浆体的成分究了三元混合体系的流变性和稳定性。煤质量浓度油质量浓度水质量浓度添加剂质量浓度1试验物料和方法24.055.419.31.1试验物料18.71,3试验中采用大同煤样。精细油水煤浆所用药品29.517.8有表面活性剂PES表面活性剂LM1、表面活性剂LM2、无机电解质WJDl和无机电解质WJD2。研表3用LM与LMx1:1添加剂制成的浆体成分究中还应用了轻质柴油、自来水和超纯水。煤质量/%油质量/%水质量/%添加剂质量/%20.520.31.2试验方法52.418.3先将一定比例的添加剂、水和柴油的混合物在17.71,3高速搅拌器中搅拌一定时间使其充分乳化搅拌3段时间后再将一定质量的精细煤粉加入搅拌数分钟后即形成油水煤浆。制浆完毕用 Haake旋转黏度计测其流体黏度绘出精细煤浆黏度分析图。将制2试验结果备好的煤浆放入一容器內静置采用静置观察法进2.1润湿热行稳定性的测定。用微热量仪 SETARAMC8OD测测定结果为超纯水与煤作用时的润湿热为出其选用药剂与原有药剂与煤作用热量所发生的变11中国煤化工、超纯水、煤作用时的化。用Zeta电位仪分析选用的药剂与煤作用时电润氵CNMHGLM比例为4:1的混位的变化情况。合物、无机电解质、超纯水和煤作用时的润湿热为1.3油水煤浆成份16.346J/gM1和IM比例为1:1的混合物无机1.北京矿冶研究总院2.华北电力大学保定)3.中国矿业大学北京)国外金属矿选矿2004.6电解质超纯水和煤作用时的润湿热为15790J/2,4浆体的稳定性由此可以看出超纯水与煤作用时的润湿热最本试验对使用PES或LM1和LM2(LM1和小JMI和LM2比例为1:1的混合物、无机电解LM2用量比例为4:1和1:1时)与无机电解质做添质、超纯水和煤作用时的润湿热稍大,LMI和LM2加剂时所制的浆体采用的是静观察法进行浆体稳比例为4:1的混合物、无机电解质、超纯水和煤作用定性测定的并根据所测数据作图结果如图2、图3时的润湿热适中PES无机电解质、超纯水煤作用和图4。时的润湿热最大2,2eta电位测定结果为ES无机电解质WJDl煤和超纯20%水作用的Zeta电位为-49.7mVM1和LM2混248%合物LM1:LM2=4:1)无机电解质WJDl煤和超纯水的作用的Zeta电位为-58.8mV:LM1和LM2262%的混合LMI:LM2=1:1)无机电解质WJDl煤和超纯水作用的Zeta电位为-67.6mV。时间由此可以看出,用PES时Zeta电位绝对值最图2不同浓度浆体随时间的稳定性(PES)小M和LM2比为4:1时Zeta电位绝对值适中24.0%LM1和LM2比为1:1时Zeta电位绝对值最大。2.3浆体黏度在剪切速率为100s-1时不同浆体的黏度测定结果如图1所示。295%LM(4:1)时间图3不同浓度浆体随时间的稳定性LM1:LM2=4:1)LM(:1)一300%煤量百分含量/32.0%图1煤浆黏度随煤量百分含量的变化X35.0%由图1可知用PES作添加剂所制的浆体比LMI和LM2所制的浆体在同样煤质量浓度下黏度偏高在同样油质量浓度下黏度也偏高。在同样药剂的条件下随着煤的质量浓度的增大浆体的黏度增大。在同样的黏度条件下添加剂PES和无机电时间l解质wJDl所制的精细油水煤浆中煤的质量浓度最图4不同浓度浆体随时间的稳定性LM:LM2=1:1)低添加剂LM1和LM2比例为4:1时与无机电解质所制的精细油水煤浆中煤的质量浓度次之添加时rv山中国煤化工的精细油水煤浆随着CNMHG大但都在28d后基剂LM1和LM2比例为1:1时煤的质量浓度最高。本保持清澈层高度个变。田PS所制的浆体在煤几种浆体都是在煤质量分数较低时黏度值增加幅质量浓度为20.5%在28d后基本为19.5mm煤质度较小煤质量分数高时黏度急剧上升这与水煤量浓度为22%的精细油水煤浆在28d后保持16浆相同1mm不变煤质量浓度为24.8%的精细油水煤浆在2004.6国外金属矿选矿4128d后保持15.5mm不变煤质量浓度为26.2%的与煤作用时的Zeta电位最小LM1和LM2比为4精细油水煤浆在28d后保持11mm不变。由LM11的混合乳化液与煤作用时的Zeta电位小于LMI和LM2比例为4:1时所制的浆体在煤质量浓度为和LM2比为1:1的混合乳化液与煤作用时的Zeta4.0%在28d后基本为15mm到两个月之后达到电位所以由PES所制浆体的稳定性能最差,由18mm煤质量浓度为26.2%的精细油水煤浆在28LMI和LM2所做的浆体中后者的稳定性比前者的d后保持9.5mm不变在2个月后达到10mm煤稳定性能强。各种乳化液与煤作用的zeta电位之质量浓度为28.0%的精细油水煤浆在28d后保持所以岀现这种差异主要是由于PES对OH的吸5.5mm不变两个月之后达到6mm煤质量浓度附不如LM1和LM2组成的混合添加剂对OH的为29.5%的精细油水煤浆在28d后保持5.5mm吸附而LMI和LM2比为4:1时不如比为1:1时不变。由LMI和LM2比例为1:1时所制的浆体,对OH的吸附所造成的。煤质量浓度为20.5%在28d后基本为18mm到23.3LMI与LM2乳化液对煤浆的稳定机理个月之后保持20mm不再发生变化煤质量浓度为乳化剂LM1和乳化剂LM2均为大分子结构的28.0%的精细油水煤浆在28d之后保持7mm不非离子型乳化剂本身既是乳化剂又是很好的分散变煤质量浓度为30.%的精细油水煤浆在28d之剂和稳定剂。在疏水性矿物表面非离子型表面活后保持4mm不变煤质量浓度为32%的精细油水性剂的吸附量很大。这两种乳化剂中均含有大量的煤浆在28d后保持3.5mm不变;煤质量浓度为羟基、醚基和醛基等其它含氮的功能团。由于氧、氮35.0%的精细油水煤浆在28d后保持5.5mm不等均为强负电性原子,可以和官能团中的氢结合形变。由上图可知煤质量浓度低时稳定性比较差随成氫键。乳化剂中两种乳化剂的混合由于氬键的着煤浆中煤质量浓度的增加煤浆的稳定性提髙只作用可能形成两种乳化剂组成的新的大型缔合物有LM与LM2比例为1:1时所制的浆体在结构形成煤浆后煤颗粒也可以由于氢键的作用吸35.0%后稳定性降低了。PES所制的浆沉降速度最附在这种结构的上面形成煤浆体。这种结构所形快稳定性最差,LMⅠ和与M2比例为1:1时沉降成的乳化液的界面膜的强度非常大在煤浆中可以速度最慢稳定性最好。阻止乳化液液珠的聚合加之电解质的加入使其静3分析与讨论电作用增强,使其更能很好的分散稳定。LMI和LM2两种配比的乳化液之所以稳定作用有差别,可3.1润湿热与精细油水煤浆成浆性的关系能是由于在LMI和LM2形成大型缔合物的时候由测定的润湿热的大小和所测各种浆体的黏度存在一定的比例当接近这种比例关系的时候所形可知不同药剂或药剂配比所制成的精细油水煤浆成的乳化液就越来越稳定。PES的稳定性不如的成浆性和润湿热有很好的对应关系润湿热越高,LM1和LM2配比的混合物,可能是由于PES中没定黏浓度越低成浆性越差。这与傅晓恒所得的煤有大量的类似基团致使所形成的浆体所形成的结在水中的润湿热与水煤浆成浆性的关系是一致构不能象它们所形成的结构稳定。的2)这说明精细油水煤浆也符合这条规则3,4流变性3.2Zeta电位与精细油水煤浆稳定性的关系同种乳化液制得精细油水煤浆中随着煤质量的LMⅠ和LM比为4:1的混合乳化液所制浆体增加黏度也随着增加这主要是由于随着煤质量的的稳定性不如LMI和LM2比为1:1的混合乳化液增加浆体中的煤颗粒间距减小相互作用增强的原所制浆体的稳定性这与eta电位的大小有很大的因。同时几种浆体在煤质量分数较低时黏度值增关系。Zeta电位大时可以增大煤颗粒间的静电斥加幅中国煤化工黏度急剧上升这种力防止煤颗粒下沉。性质CNMH〔煤含量无机电解质的加入使得浆体呈弱碱性这样就由图可知每种药剂对煤浆的黏度有一定的影有OH的存在PES和LMⅠ和LM组成的混合添响这可能是由于每种药剂对煤的润湿性能不同的加剂均对OⅠ可能有很好的吸附性从而增加了缘故。即PES对形成的乳化液对煤的润湿程度不煤粒之间的静电斥力增强了浆体的稳定性。PES(下转第47页)2004.6国外金属矿选矿47题今年还会继续。更甚的是,今扩产计划。2004年,公司计划生800-1000t铋,占产量的20%年电的消费量将同比增长12%。产245万盎司铂同比增长6%30%英美铂业公司计划由于扩产项目推迟以及担心据悉,目前现货市场铋价约供给紧缺3月底铂价大幅上涨触为每磅2.9-3.2美元。2月份在中国开发铂矿及924美元/盎司的24年最高。中国下调金属出口退税后铋价南非英美铂业公司(Ango曾上涨10美分。plat近日表示该公司计划成立欧洲市场铋价上涨智利埃斯孔迪达家合资公司在中国四川省开在基金属市场行情上涨带动发铂矿下中国出囗商提高出口价格欧铜矿将扩产公司发言人表示合作事宜洲市场铋价上涨。据外电报道,世界上最大的正在初步讨论不便透露太多细中国是全球最大的铋生产私营铜矿企业——埃斯孔迪达矿节。英美铂业公司首席执行官刚国全球每年铋产量总计约为业公司将在位于智利北部的矿区刚访问了中国会见了相关人员。9000~10000t,中国产量约占耗资8.7亿美元建造一座脱硫目前英美铂业公司所有产40%-50%。铋主要用于医药行厂以扩大这家公司的铜业生产出均来自南非但在加拿大与俄我业以及生产低熔点合金产品是根据投资计划准备投建的罗斯有合资公司,目前正在津巴基金属如铜与铅精矿的副产品脱硫厂工程预计可在2006年下布韦投资开发铂矿。公司表示近期,伦敦金属交易所半年完工投产,届时它将通过生铂类金属矿石主要分布在南非与(LME)铜、铅以及锡价大幅上物细菌来加工由于品位低而不宜津巴布韦在中国发现大量资源涨触及多年以来的最高。由于直接进入选矿厂的铜矿砂。脱硫实属意外供给短缺钨价也大幅走强。厂投产后埃斯孔迪达矿业公司中国是全球最大的铂饰品消欧洲市场一些贸易商表示,每年可望增加精铜产量18万t,费国全部依赖进口去年消费量铋价上涨主要是心理因素造成,且生产能力可持续25年以上。总计为120万盎司约占全球需基本面上需求并未显著增长。欧2003年智利埃斯孔迪达矿求的18%。洲、日本以及北美地区是中国铋业公司生产精铜和换算成精铜的由于南非兰特大幅走强主要的出口市场。近年这些市铜矿砂120多万t,全年赢利些南非境內的铂矿生产成本过场需求状况比较稳定目前看将5.29亿美元。高英美铂业公司被迫暂时搁置继续保持稳定。中国每年约消费(上接第41页)体中最低在煤浆的煤质量浓度为35.0%时,黏度如LMI和LM配比乳化液对煤的润湿性能好乳仅为172.4mPas流动性良好不影响煤浆的流动化液不能完全把小煤颗粒包裹使很多煤粒表面裸性。露造成在剪切发生时克服阻力增大从而表现出黏精细油水煤浆的成浆性和润湿热有很好的对应度增大关系润湿热越高定黏浓度越低成浆性越差4结论LMI和LM2配比的混合物对精细油水煤浆同时具有良好的分散性和稳定性。从煤浆的稳定性来看由LMI和LM2配比为1:1时所制精细油水煤浆稳定性在几种添加剂所制中国煤化工试浆体中最好具有良好的稳定性稳定期能达到2个HCNMHG特性J连云港化工高等专月以上并能通过稍微搅拌使其恢复到初始的状态。科学校学报20014(2)15-16从煤浆的黏度来看由LM和LM2配比为12付晓恒朱书全等.煤在水中的润湿热与水煤浆成浆性的关系1时所制的精细油水煤浆黏度在几种添加剂所制浆[J].选煤技术997(1)45~47(040608)