制浆水对水煤浆成浆性研究

杨英

（神华宁夏煤业集团煤炭化学工业技术研究院，宁夏银川750411）摘要：考察分析了水煤浆气化项目中的混合水、滤液、塔水、火炬水分别作为制浆水水煤浆成浆性能，评价了不同灰水制浆水对煤样的成浆性。从综合成浆性能上，可以着重考虑将滤液代替自来水作为制浆水，为水煤浆气化项目中水循环利用提供依据。关键词：水煤浆；混合水；滤液；塔水；火炬水；成浆性文献标识码：A文章编号：1671-0460（2019）02-0303-04中图分类号：TQ544DOI:10.13840/j.cnki.cn21-1457/tq.2019.02.021

StudyontheEffectofPulpingWateronthe

SlurryabilityofCoalWaterSlurry

(ShenhuaNingxiaCoalIndustryGroupCoalChemicalIndustryTechnologyResearchInstitute,NingxiaYinchuan750411,China)Abstract:Theeffectofdifferentpulpingwaterincludingmixedwater,filtrate,towerwater,andflarewaterontheslurryabilityofcoalwaterslurryinthecoal-waterslurrygasificationprojectwasinvestigatedandanalyzed,andthepulpabilityofthecoal-watersampleswithdifferentgraywateraspulpingwaterwasevaluated.It'spointedoutthatfiltratecouldbeusedasthepulpingwaterinsteadoftapwater.Thepapercanprovidethetheorybasisforwaterrecyclinginthecoal-waterslurrygasificationproject.Keywords:Coalwaterslurry;Mixedwater;Filtrate;Towerwater;Torchwater;SlurryabilityYANGYing从节能减排角度出发，将气化项目中不同的灰水用于水煤浆的制浆浆液中。研究不同灰水制浆水样对[1-4]

水煤浆气化技术中气化原料煤成浆性能的影响，为宁东基地水循环利用提供技术依据[5-8]

一定的稳定性和流动性[9-12]

。水煤浆性能评价方法：水煤浆浓度测定、水煤浆稳定性测定、水煤浆粘度[13-16]

测定。将水煤浆气化原料煤样通过球磨机磨制后，筛分为不同粒度的煤粉，采用干磨湿配法配制水煤浆。将水煤浆气化项目使用的水煤浆添加剂按照预定好的粒径分布要求，分别用水煤浆气化项目装置中采取的混合水、滤液、塔水、火炬水、等灰水水样及自来水分别配置水煤浆浆样。分别称取1g添加剂和一定粒度分布煤粉样品共100g，配浆浓度均按65%配制，加入不同的灰水水样配制水煤浆，搅拌均匀，分别测定0h和静止放置24h后的浓度、粘度、流动、稳定性等性能指标[17-19]

。本文重点考察了水煤浆气化项目中的混合水、滤液、火炬水的水煤浆成浆性研究，评价这些灰水对煤样的成浆性影响，同时与自来水成浆性进行分析对比，为水煤浆气化技术中制浆用水选择提供技术支撑。1试验部分

1.1煤质数据选用水煤浆气化项目气化原料煤，试验煤质工业分析分别见表1。表1原料煤工业分析Table1IndustryanalysisofrawcoalMt,%13.82Ad,%12.21Mad,%Vdaf,%FCd,%9.2130.9760.60发热量/MJ·kg23.02-1

。2结果与讨论

全硫,%0.35对宁东基地甲醇项目混合水、滤液、塔水、火炬水分别取水样开展水煤浆成浆性试验研究，考察不同制浆水的灰水对煤样的成浆性影响。2.1混合水样成浆性用混合水作为制浆水开展混合水的水煤浆评价试验，主要数据见表2。1.2水煤浆性能评价方法水煤浆是将一定程度粒径分布的煤粉、水和添加剂混合搅拌在一起煤和水混合物的分散体系，有收稿日期：2018-06-12作者简介：杨英（1983-），女，河北邯郸人，工程师，硕士，2010年毕业于中国石油大学（北京）化学工艺专业，现从事煤制油化工技术研究工作。E-mail：493367022@qq.com。304当代化工2019年2月表2混合水的成浆性Table2PulpingPropertyofmixedwater水样ZLSHH1HH2HH3pH值7998添加剂用量（折干基煤）,‰33335350h粘度/(mPa·s)1014151714301598144814931433流动BDDDCCC24h粘度/(mPpa·s)1197﹥1800﹥1800﹥1800174417701695流动CDDDCDD稳定—————软沉淀—浓度,%(wt)60.5260.7060.7661.2361.0760.9061.04备注对比研究有刺激性气味较浑浊平行样有刺激性气味较浑浊添加剂5‰有刺激性气味添加剂5‰注：ZLS为试验中自来水样；HH1～HH3为不同时间段取的混合水样。通过对混合水开展水煤浆成浆性研究，可以得知：水样比较浑浊，有刺激性气味。水样pH值为8～9，为偏碱性水样。配浆浓度均按65%配制，pH值为9的碱性水样实际浓度范围在60.7%～61.23%，pH值为8的水样实际浓度范为60.9%。成浆浓度与制浆水样的pH值没有关系。添加剂量为3‰时混合水制浆浆样流动性在C～D，但添加剂量为5‰时，混合水样的pH值为9的碱性水样浆样流动性却为C。水样的成浆流动性随着添加剂量的增加也在增加。同时，混合水样的成浆的流动性随着pH值降低反而有所提高。24h后浆体的流动性与原来流动性较为一致，变化不太大。添加剂量为3‰时，混合水样pH值为9的碱性混合水样的配浆粘度范围在1430～1598mPa·s，混合水样pH值为8的碱性混合水样的配浆粘度为1433～1493mPa·s。粘度随着pH值降低也有所偏低。另外，混合水样pH值为9时，添加剂量由3‰提高至5‰，混合水样的配浆粘度稍微有所降低，煤浆流动性由D到C，粘度由1598mPa·s降至1448mPa·s，说明提高添加剂的量可以改善煤浆性能，但是改善的程度不是特别大。添加剂量同为3‰时，混合水样的pH值为9的碱性混合水样的配浆粘度24后测试值均高于1800mPa·s，混合水样的pH值为8的碱性混合水样的配浆粘度24后测试值为1770mPa·s。这也说明混合水样的配浆粘度随着pH值降低而有所降低。混合水样的pH值为9时，添加剂量由3‰提高至5‰，混合水样的配浆粘度24h测试值有所降低，由大于1800mPa·s降至1744mPa·s。但综合来看，24h后测试的浆体粘度均较0h的粘度值高很多，添加剂量3‰的HH3混合水浆体的24h有软沉淀存在，浆体稳定性不好。配制浓度相同的情况，混合水与自来水的制浆性能主要表现在：二者的实测浓度基本相当，但是混合水样浆体的粘度和流动性能均不如自来水制浆的浆体性能，也说明了用混合水制浆会降低浆体性能。如果从成浆粘度和浆液流动性，混合水作为水煤浆制浆的液体来源不是特别好。如果只从成浆浓度来看，可以考虑混合水作为水煤浆制浆的液体来源。2.2滤液水样成浆性实验用滤液水样作为制浆水开展滤液的水煤浆评价试验，主要数据见表3。表3滤液的成浆性Table3Pulpingpropertiesoffiltrate水样ZLSLY1LY2LY3pH值77770h粘度/(mPa·s)1025119710221207流动性BBBC粘度/(mPa·s)124113011342148024h流动性CCBC稳定性————浓度,%(wt)60.7360.3660.8060.92无明显气味无明显气味无明显气味备注注：ZLS为试验中自来水样；LY1～LY3为不同时间段取的滤液样。滤液水样无明显气味。滤液水样pH值均为7，为中性水样。用滤液作为制浆水可以得知：配制浆体浓度按65%，添加剂量3‰通过对滤液成浆性实验，滤液实际浓度范围60.36%～60.92%，与自来水的配浆浓度60.73%无明显差别。LY1和LY2的滤液水样浆样流动性在均为B，LY3滤液水样浆样流动性稍差些，为C。24h后的滤液水样浆体流动性LY1由B降至C，而LY2的流第48卷第2期杨英：制浆水对水煤浆成浆性研究305动性没有明显改变，流行性仍为B。配浆粘度范围在1022～1207mPa·s，而自来水的配浆粘度为1025mPa·s，滤液水样的配浆粘度平均值稍高于自来水的粘度。滤液水样的配浆粘度24h后的测试值均高于0h的测试值，粘度范围在1301～1480mPa·s且滤液水样的配浆粘度24h后均高于自来水的24h测试值。滤液水样较自来水的浆体粘度平均值略微高，但是其两者的成浆浓度和流动性差别不大。如果从成浆粘度和浆液流动性，可以考虑将滤液替代自来水作为水煤浆制浆的液体来源。如果从成浆浓度来看，也可以考虑滤液作为水煤浆制浆的液体来源。2.3塔水水样成浆性实验用塔水水样作为制浆水开展塔水的水煤浆评价试验，主要数据见表4。表4塔水成浆性实验Table4Waterslurryingexperiment水样ZLSTS1TS2TS3pH值78880h粘度/(mPa·s)1025137413981385流动性BCCC粘度/(mPa·s)124115671674179924h流动性CCCD稳定性————实测浓度,%(wt)60.7361.7661.3561.59备注有刺激性气味有刺激性气味有刺激性气味注：ZLS为试验中自来水样；TS1～TSY3为不同时间段取的塔水水样。塔水水样有刺激性气味。塔水水样pH值均为8，为弱碱性水样。用塔水水样作为制浆水可以得知：配制浆体浓度按65%，添加剂量3‰通过对塔水水样成浆性实验，塔水水样实际浓度范围61.35%～61.76%，成浆浓度明显高于自来水的配浆浓度60.73%。TS1、TS2和TS3的滤液水样浆样流动性均为C，24h后的TS1、TS2塔水水样浆体流动性没有明显改变，仍为C，而TS3的流动性流行性却从C降为D。配浆粘度范围在1374～1398mPa·s，而自来水的配浆粘度为1025mPa·s，塔水水样的配浆粘度平均值要高于自来水的配浆粘度。塔水水样的配浆粘度24h后的测试值均高于0h的测试值，粘度范围在1567～1799mPa·s，且塔水水样的配浆粘度24h后均明显高于自来水的24h测试值。如果只从成浆浓度考虑，可以考虑将塔水水样替代自来水作为水煤浆制浆的液体来源。但从浆液的流动性和成浆粘度考虑，塔水水样作为水煤浆制浆的液体稍微欠佳。2.4火炬水水样成浆性实验用火炬水的水样作为制浆水开展火炬水的水煤浆评价试验，主要数据见表5。表5火炬水的成浆性Table5Slakeabilityoftorchwater水样ZLSHJS1HJS2HJS3pH值79990h粘度/(mPa·s)1025170617901650流动性BDDD粘度/(mPa·s)1241>1800>1800﹥180024h流动性CDDD稳定性———软沉淀实测浓度,%(wt)60.7360.8161.0761.07刺激性气味刺激性气味刺激性气味备注注：ZLS为试验中自来水样；HJS1～HJS3为不同时间段取的滤液样。火炬水水样均有刺激性气味，而滤液无明显气味，pH为9的偏碱性水样。配制浆体浓度按65%，添加剂量3‰通过对火炬水成浆性实验，火炬水实际浓度范围在60.81%～61.07%，水样浆样流动性较差均为D，24h流动性没有明显改变。配浆粘度范围在1706～1790mPa·s，火炬水水样的配浆粘度24h后的测试值均高于0h的测试值，粘度范围大于1800mPa·s，且火炬水水样的配浆粘度24h后均明显高于自来水的24h测试值。HJS3所配浆体在24h后均有少量软沉淀，说明浆体稳定性不佳。浆体粘度和流动性能均不如较自来水浆样。如果从成浆粘度和浆液流动性，火炬水作为水煤浆制浆的液体来源也不是特别好。如果只考虑成浆浓度来看，火炬水作为水煤浆制浆的液体来源。综合考虑水煤浆成浆性的浓度、粘度和流动性由表3～表6数据可以得到，混合水、滤液、塔水和火炬水综合成浆性能优劣依次为滤液、塔水、混合水、火炬水。2.5不同灰水调配成浆性分别用滤液、塔水、混合水、火炬水等不同的306当代化工2019年2月水样与自来水按不同比例混合作为制浆水开展水煤浆评价试验，主要数据见表6。表6不同制浆水与自来水混合调配成浆性Table6Mixingofdifferentpulpingwaterandtapwater灰水：自来水（质量分数）10%20%30%50%10%TS（塔水）20%30%50%10%HH（混合水）20%30%10%HJS（火炬水）20%30%0h粘度/(mPa·s)10751080110011731125113212011251136414891502137814801785流动性BBCCBBCCCCDCCD粘度/(mPa·s)1238130112941389124713541458150215721639170916991726>180024h流动性CBCDCCCCCCDDDD稳定性——————————————实测浓度,%(wt)60.5160.7860.7960.7760.9560.9461.1161.2360.2760.8260.7960.0760.5360.64LY（滤液）配制浆体浓度按65%，添加剂量3‰，滤液、塔水、混合水、火炬水分别和自来水调配成浆性数据见表7。同浓度配比滤液、塔水、混合水、火炬水成浆试验，塔水水样的成浆浓度最高；滤液水样的成浆粘度和流动性最好，仅次于自来水的成浆性；火炬水水样的成浆粘度和流动性最差。同浓度配比滤液、塔水、混合水、火炬水成浆性综合考虑水煤浆浆体性能（浓度、粘度和流动性）滤液成浆性能最好，其次为塔水、混合水，火炬水。随着灰水水样调配浓度增加，浆体粘度逐渐提高，流动性逐渐变差，浆体的整体性能变差。24h后的浆样的流动性和粘度也变差。利用为，同时也节约了整体项目的用水。参考文献：［1］何国锋，詹隆，王燕芳.水煤浆技术发展与应用[M].北京:化学工业出版社，2012．［2］段清兵.中国水煤浆技术应用现状与发展前景[J].煤炭科学技术，2015，43(1):129-133．［3］刘明华.水煤浆添加剂的制备及应用[M].北京：化学工业出版社,2007:2.［4］尉迟唯,李保庆,李文等.煤质因素对水煤浆性质的影响[J].燃料化学学报，2007,35(2):149-154.［5］潘强，杨红波，任淑荣.宁东矿区煤质与气化技术的匹配性研究[J].洁净煤技术，2013，19(2)．［6］黄江南，余莹.氮肥生产污染及其清洁生产的探讨[J].江西化工，2006，4(10)．［7］刘明华.水煤浆添加剂的制备及应用[M].北京：化学工业出版社,2007:2.［8］张利合,王伟,周同心等.煤中矿物对水煤浆性质的影响[J].煤炭加工与综合利用，2006(1):26-28.［9］刘本军，唐幸.控制原料煤灰分对粉煤气化制合成氨成本的影响[J].四川化工，2010，6(15)．［10］戴财胜，杨红波．复合型水煤浆添加剂的合成与性能研究[J].煤化工，2008:41-43.［11］李永昕，李保庆，陈诵英，等.添加剂分子结构特征与灵武煤水煤浆浆体各性质间匹配规律研究[J].燃料化学学报，1997,25(3):247-252.［12］井云环，杨磊，刘洪刚，罗春桃.宁东煤水煤浆浆体性能实验研究[J].煤化工，2011，12(30).［13］赵国华,段钰锋,徐峰等.高浓度水煤浆流变性及稳定性研究[J].热能动力工程，2008,23(2):201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通过对水煤浆气化项目中的混合水、滤液、塔水、火炬水分别作为制浆水开展水煤浆成浆性研究，评价不同灰水制浆水对煤样的成浆性。这4种灰水水样的水煤浆成浆性均差于自来水样的煤浆成浆性。滤液的成浆性能仅次于自来水成浆性能。这几者灰水综合成浆性能优劣依次为滤液、塔水、混合水、火炬水。同浓度配比成浆性塔水水样成浆浓度最高。火炬水水样粘度和流动性最差。随着灰水水样调配浓度增加，浆体粘度逐渐提高，流动性逐渐变差，浆体的整体性能逐渐变差。实际应用中，从综合成浆性能上首先可以考虑将滤液代替自来水作为制浆水，为水煤浆气化技术中制浆用水选择提供技术支撑；可以提高水的循环