專利名稱：一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及水煤漿，另外本發(fā)明還涉及水煤漿的制法。
背景技術(shù)：
水煤漿是一種新型、潔凈、環(huán)保的以煤來代油的清潔燃料。通常所說的水煤漿是指 60%左右的干煤粉、40%左右的水和少量添加劑經(jīng)過攪拌等一系列加工而制成的具有一定流動性的穩(wěn)定漿體。以煤粉同水調(diào)制成煤漿進行直接燃燒的設(shè)想追溯到1879年Muusell 和Smith提出了煤漿及潛在的用途。燃用水煤漿與直接燃煤相比，具有燃燒效率高、負荷易控制、對環(huán)境友好、存放安全等諸多優(yōu)點。水煤漿的制備工藝通常包括選煤、破碎、磨礦、加入添加劑、(捏混)、攪拌與剪切，以及剔除超粒與雜物的濾漿等環(huán)節(jié)，一般水煤漿制備時攪拌速度為IOOOrpm以下。隨著石油資源的枯竭，煤氣化生產(chǎn)合成氣越來越受到人們重視，以水煤漿為原料氣化不僅存在環(huán)境污染小，氣化成本低，而且具有合成氣中吐/CO比例高，工業(yè)應(yīng)用成熟等優(yōu)點。在整個水煤漿的制備過程中，煤自身的性質(zhì)直接決定了成漿性能的優(yōu)劣。煤的內(nèi)在水分和含氧官能團的含量對煤的成漿性能的影響最大，而內(nèi)在水分和含氧官能團又有著密切的關(guān)系。原因是煤表面含氧官能團羧基和酚羥基的含量決定了煤親水性的強弱。為了得到成漿性能良好的水煤漿，傳統(tǒng)制備水煤漿的原料一般以表面含氧官能團含量較少的煙煤、無煙煤等高階煤為主，而褐煤雖然成本遠低于高階煤，但由于表面含氧官能團含量高而不能直接得到性能良好的煤漿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足問題，提供一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，是針對成漿難度大的褐煤，對其進行低溫熱改質(zhì)，分散劑合理，制得適用于氣化，成本低廉，性能良好的水煤漿。本發(fā)明的另一目的是提供一種一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿的制備方法，工藝簡單，在高速攪拌的條件下，保證制得水煤漿性能優(yōu)良。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，以褐煤低溫熱改質(zhì)半焦為原料，經(jīng)過球磨，通過粒徑級配得到制漿用半焦，制漿用半焦與分散劑水溶液混合制得水煤漿。所述半焦是褐煤在450°C以下低溫改質(zhì)得到的半焦。所述半焦按照國標進行粒度級配，較佳的粒度級配為采用以下四級粒度級配Dl :125μπι-250μπι ;D2 :94μπι-120μ m ;D3 :74μ m-94ym ;D4 :74μπι 以下，其中 D1:D2:D3:D4=9 :8 :8 :75。
所述分散劑采用木質(zhì)素磺酸鈉、萘磺酸鈉、萘磺酸鈉甲醛縮合物和腐植酸鈉中的一種， 或者其中任意二者的復(fù)配物，復(fù)配比例為1:4 4:1 ；其中優(yōu)先分散劑為萘磺酸鈉和腐植酸鈉二者的復(fù)配物。。所述分散劑總添加量為干基煤重的0. 3 2wt%。
所述原料褐煤低溫熱改質(zhì)半焦采用干法球磨技術(shù)球磨。所述高速攪拌優(yōu)選攪拌速度8000rpm。本發(fā)明一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿的制備方法，先將水加入到含有一定量分散劑的容器中，使其完全溶解，然后把制漿用改質(zhì)半焦逐漸加入溶液中，同時緩慢提高轉(zhuǎn)速，當全部半焦加入到含有分散劑的溶液中時，將轉(zhuǎn)速調(diào)到4000 12000rpm，并恒速攪拌10 15min，便得到產(chǎn)品水煤漿。將一定量分散劑加入去離子水水中，然后將半焦逐漸加入到不斷攪拌的分散劑溶液中，攪拌速率為4000 12000rpm后，即得到滿足要求的水煤漿。本發(fā)明分散劑木質(zhì)素磺酸鈉、萘磺酸鈉、萘磺酸鈉甲醛縮合物和腐植酸鈉均為工業(yè)應(yīng)用的分散劑，總添加量為干基煤重的0. 3% 2wt%，復(fù)配后的分散劑不管從漿體的穩(wěn)定性、流動性還是表觀粘度特征來比較都比分散劑單獨使用時效果好。當腐植酸鈉和萘磺酸鈉按照MSH:麗S=I 1復(fù)配制漿時，漿體的穩(wěn)定性指數(shù)為SBsta=5. 36%，SBdyn=3. 88%，穩(wěn)定性較好，表觀粘度達到最低，并且漿體呈現(xiàn)剪切變稀的流變特征，可以滿足工業(yè)上對CWS的需求，是一種較好的可以改善寶日希勒褐煤成漿性的復(fù)配分散劑。本發(fā)明穩(wěn)定性依據(jù)國標以靜態(tài)穩(wěn)定性(SBsta)和動態(tài)穩(wěn)定性(SBdyn)評價。濃度測定是干燥箱干燥法，取新配制的水煤漿試樣3. Og左右放入預(yù)先稱量的稱量瓶中，然后放入105 110°C的鼓風干燥箱中干燥至恒重，通過計算前后質(zhì)量差而得到。粘度的測定在剪切速率為28. 38^,251:條件下進行。本發(fā)明對褐煤進行進行低溫改質(zhì)可以提高水煤漿的成漿性能。褐煤通過低溫改質(zhì)再制漿，其成本低于很多高階煤。在制漿過程中，采用高速攪拌作為提高成漿濃度和穩(wěn)定性的一種手段，非常有效。通過高速攪拌產(chǎn)生的持續(xù)的壓力可以打破煤粒表面的水化膜，改變煤粒的親水性，降低了煤顆粒表面的^ta電勢，高速攪拌不僅改變了水煤漿中的煤顆粒的粒度分布，也改變煤粒之間的引力位能和斥力位能，增大了煤顆粒之間的范德華力。本發(fā)明就是基于高速攪拌可以改變成漿性能而提出在高速攪拌的配合下，以褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料，結(jié)合復(fù)配的分散劑，制備成本較低廉的水煤漿。本發(fā)明添加較少分散劑的條件下，結(jié)合高速攪拌可得到的水煤漿的濃度在60%左右，流動性好，易于泵送，穩(wěn)定性良好，不易析水，適合氣化或燃料；而且選用的分散劑均來源廣泛，故分散劑的成本較低，尤其是復(fù)配后成本更低，在滿足水煤漿氣化要求的前提下， 大幅降低制漿過程中原料和分散劑的成本。


圖1是本發(fā)明水煤漿加工工藝流程圖。圖2是本發(fā)明水煤漿攪拌速度與表觀粘度關(guān)系圖。圖3是本發(fā)明水煤漿攪拌速度與煤漿穩(wěn)定性關(guān)系圖。具體實施方法 實例1
選用400 °C寶日希勒褐煤改質(zhì)半焦(Mad=O. 7%)，采用以下四級粒度級配 Dl :125μπι-250 μπι ;D2 :94μπι-120μπι ;D3 :74μπι-94μπι ;D4 :74μπι 以下，其中 D1:D2:D3:D4=9 8 8 :75。分散劑為腐植酸鈉和萘磺酸鈉按照1 1復(fù)配制漿，總添加量為1 wt%0將一定量分散劑加入到一定體積的蒸餾水中，低速攪拌至分散劑全部溶解。然后緩慢將經(jīng)過級配的400°C褐煤半焦逐次加入含有分散劑的去離子水中。當半焦全部加入水中后，將轉(zhuǎn)速提高到SOOOrpm，并恒速攪拌10 15min，即得到實驗水煤漿。然后依次進行穩(wěn)定性、粘度、濃度的測定。400°C改質(zhì)后煤樣的制漿濃度提高到56. 4% (原煤的制漿濃度45. 1%)，最低制漿表觀粘度585mPa *s，靜態(tài)穩(wěn)定性指數(shù)(SBsta)和動態(tài)穩(wěn)定性指數(shù)(SBdyn)分別從原煤的51. 95% 和 28. 78% 提高至 10. 20% 和 6. 78%。實例2
選用350 ！寶日希勒褐煤改質(zhì)半焦(Mad=O. 9%)，分散及為腐植酸鈉和萘磺酸鈉甲醛縮聚物的復(fù)配物，復(fù)配比例為1 :1，總添加量為lwt%。實驗方法同實例一。水煤漿的性質(zhì)濃度56. 65%，表觀粘度902 mpa. s，靜態(tài)穩(wěn)定性指數(shù)(SBsta)和動態(tài)穩(wěn)定性指數(shù)(SBdyn)分別為22. 07%和18. 78%。實例3
選用400 ！寶日希勒褐煤改質(zhì)半焦(Mad=O. 7%)，分散及為腐植酸鈉和萘磺酸鈉甲醛縮聚物的復(fù)配物，復(fù)配比例為1 :1，總添加量為lwt%。攪拌速率為4000-12000rpm，實驗方法同實例1。水煤漿的性質(zhì)變化見附圖2和附圖3。對比例
選用未改質(zhì)原煤(Mad49. 13%)，分散劑為木質(zhì)素磺酸鈉，添加量為0.2 wt%。實驗方法同實例1。水煤漿的性質(zhì)濃度45. 11%，表觀粘度1708mPa · s,但表觀粘度過大，流動性太差。靜態(tài)穩(wěn)定性指數(shù)(SBsta)和動態(tài)穩(wěn)定性指數(shù)(SBdyn)分別為51. 95%和28. 78%。
權(quán)利要求
1.一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，其特征是以褐煤低溫熱改質(zhì)半焦為原料，經(jīng)過球磨，通過粒徑級配得到制漿用半焦，制漿用半焦與分散劑水溶液混合制得水煤漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，其特征是所述半焦是褐煤在450°C以下低溫改質(zhì)得到的半焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，其特征是所述半焦按照國標進行粒度級配，較佳的粒度級配為采用以下四級粒度級配Dl :125μπι-250 μπι ;D2 :94μπι-120μπι ;D3 :74μπι-94μπι ;D4 :74μπι 以下，其中 D1:D2:D3:D4=9 8 8 :75。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，其特征是所述分散劑采用木質(zhì)素磺酸鈉、萘磺酸鈉、萘磺酸鈉甲醛縮合物和腐植酸鈉中的一種，或者其中任意二者的復(fù)配物，復(fù)配比例為1:4 4:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，其特征是分散劑為萘磺酸鈉和腐植酸鈉二者的復(fù)配物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，其特征是分散劑總添加量為干基煤重的0. 3 2wt%。
7.一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿的制備方法，先將水加入到含有一定量分散劑的容器中，使其完全溶解，然后把制漿用改質(zhì)半焦逐漸加入溶液中，同時緩慢提高轉(zhuǎn)速， 當全部半焦加入到含有分散劑的溶液中時，將轉(zhuǎn)速調(diào)到4000 12000rpm，并恒速攪拌10 15min，便得到產(chǎn)品水煤漿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，其特征是所述原料褐煤低溫熱改質(zhì)半焦采用干法球磨技術(shù)球磨。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，其特征是所述高速攪拌優(yōu)選攪拌速度SOOOrpm。
全文摘要
本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域。一種褐煤低溫改質(zhì)半焦為原料的水煤漿，以褐煤低溫熱改質(zhì)半焦為原料，經(jīng)過球磨，通過粒徑級配得到制漿用半焦，制漿用半焦與分散劑水溶液混合制得水煤漿。本發(fā)明添加較少分散劑的條件下，結(jié)合高速攪拌可得到的水煤漿的濃度在60%左右，流動性好，易于泵送，穩(wěn)定性良好，不易析水，適合氣化或燃料；而且選用的分散劑均來源廣泛，故分散劑的成本較低，尤其是復(fù)配后成本更低，在滿足水煤漿氣化要求的前提下，大幅降低制漿過程中原料和分散劑的成本。
文檔編號C10L1/24GK102260556SQ20111019273
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者何德民, 關(guān)珺, 張秋民, 滕曉琴 申請人:大連理工大學