淺析水煤漿制備技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域研究應(yīng)用

余秀麗

摘要：在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)中，充足優(yōu)質(zhì)的煤炭資源是重要支撐要素，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對(duì)煤炭生產(chǎn)加強(qiáng)技術(shù)優(yōu)化，避免由于過度開采給煤礦行業(yè)發(fā)展帶來安全危害和環(huán)境污染。這時(shí)水煤漿制備在優(yōu)質(zhì)煤炭生產(chǎn)中就發(fā)揮了重要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和作用，從而為提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量帶來了諸多可能。本文立足于水煤漿制備的環(huán)保發(fā)展，包含多樣化生產(chǎn)原料、綠色化分散、環(huán)保化制備流程等，深入探析了基于固廢和廢液處理的水煤漿工藝的研究現(xiàn)狀，展望了此技術(shù)在未來研究中的重點(diǎn)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：水煤漿；制備；技術(shù)；發(fā)展

1導(dǎo)言

我國(guó)的能源現(xiàn)狀決定著在未來一段時(shí)間內(nèi)，煤炭仍將作為能源供應(yīng)的主體。隨著國(guó)家新環(huán)保法的出臺(tái)并進(jìn)一步深化落實(shí)，煤炭的清潔利用已經(jīng)成為主流的研究方向，水煤漿制備技術(shù)作為潔凈煤技術(shù)的重要構(gòu)成，已經(jīng)能應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤炭，為我國(guó)煤炭能源清潔利用提供了重要的技術(shù)支撐。

2制漿原料的多樣化發(fā)展

水煤漿工藝在初級(jí)發(fā)展階段應(yīng)用精煤進(jìn)行制備，從而確保其特性呈現(xiàn)得更加優(yōu)良，具有漿液濃度合理、穩(wěn)定性強(qiáng)、流動(dòng)性好、霧化性能佳的優(yōu)勢(shì)。然而因?yàn)榫邆涓咂焚|(zhì)煤質(zhì)的種類逐漸減少，在原料制備中相應(yīng)的水煤漿技術(shù)成本也增加了許多，給此技術(shù)的應(yīng)用帶來一定的限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新，開發(fā)出了水煤漿分散劑，提高了應(yīng)用的高效性和適用性，同時(shí)隨著燃燒氣化技術(shù)的進(jìn)步，水煤漿制備原料更加多元化，實(shí)現(xiàn)了由單一制備到配煤制備的跨越，如今水煤漿制漿又朝著多原料結(jié)合制漿的方向發(fā)展。

關(guān)于煤炭清潔高效利用的相關(guān)行動(dòng)規(guī)劃（2015-2020）中表明，要將傳統(tǒng)煤化工行業(yè)進(jìn)行深入改造，使煤化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展，煤化工廢棄物要實(shí)現(xiàn)無害或以及資源化處理，積極開展廢水制水煤漿。隨著資源環(huán)境的不斷惡化，水煤漿技術(shù)需要改革換面，從水煤漿氣化技術(shù)或燃燒層面來看，應(yīng)用新原料例如含碳化合物，特別是固廢、廢液等，不但是領(lǐng)先技術(shù)的新要求，同樣是相應(yīng)節(jié)能環(huán)保的必然選擇。為了實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化減量化發(fā)展，水煤漿制備工藝所發(fā)揮的作用越來越關(guān)鍵，其應(yīng)用不但包含電站鍋爐、企業(yè)鍋爐運(yùn)行，還涉及建筑領(lǐng)域以及如今擴(kuò)展到了環(huán)保領(lǐng)域。

3水煤漿制備與應(yīng)用技術(shù)

3.1水煤漿制備技術(shù)用于液廢處理

液廢特別是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的總量在不斷增長(zhǎng)，其排放涉及造紙、紡織、電能、熱能等眾多領(lǐng)域。當(dāng)前，物理法、化學(xué)法、生物法等是液廢處置的主要技術(shù)方式，然而這些技術(shù)具有處理效率低、處理過程長(zhǎng)、技術(shù)應(yīng)用規(guī)模大、資源消耗和成本投入高等弊端，同時(shí)還有可能出現(xiàn)二次污染。在工業(yè)液廢制備水煤漿過程中，堅(jiān)持因地制宜的原則，不但可以實(shí)現(xiàn)廢水處理簡(jiǎn)便可行，節(jié)約處置費(fèi)用，近乎0排放并保護(hù)環(huán)境，還可以在制漿時(shí)大幅節(jié)約工業(yè)用水，其環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益均十分理想。

原醌等在研究過程中利用水煤漿制備工藝處理不同構(gòu)成的造紙黑液，研究得出黑液制漿能夠?qū)⑺簼{鍋爐速率進(jìn)行提升，并降低有害氣體例如NOx、SO2等氣體的排放。

崇立芹等采用印染染色中的廢水實(shí)施制漿，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，廢水包含的化學(xué)助劑能夠分散和穩(wěn)定水煤漿的參數(shù)指標(biāo)，對(duì)成漿具有積極作用。

鄭福爾等從水質(zhì)的不同方面研究了水煤漿制備中的性能變化，例如 水質(zhì)的pH所帶來的影響。研究說明，制漿性能方面，不同PH值的廢水以及自來水不會(huì)造成很大影響，水樣的PH值越是提升（在一定范圍內(nèi)），靜態(tài)穩(wěn)定性越是表現(xiàn)良好。

周國(guó)江等在水煤漿制備中采用蒸氨廢水和煤泥，相對(duì)比自來水而言，無論是穩(wěn)定性和流變性，還是發(fā)熱量都較為可觀，同時(shí)還能減少對(duì)于添加劑的使用。

3.2水煤漿制備技術(shù)用于固廢的研究進(jìn)展

固體廢棄物（固廢）的產(chǎn)量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐年大幅增加，含碳固廢中含有大量的病原體、重金屬和持久性有機(jī)物等有毒有害物質(zhì)，可生化性較差。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)超過80%固廢中的污泥沒有得到無害化、穩(wěn)定化處理處置。常見的處置方式是濃縮后填埋、焚燒、堆肥、建材利用等，造成環(huán)境二次污染情況十分嚴(yán)重。若將水煤漿技術(shù)用于污泥處置，通過污泥、煤、水和分散劑摻混來制備污泥水煤漿，并將其直接應(yīng)用于現(xiàn)有的水煤漿鍋爐燃燒和氣化爐氣化，不僅能夠更加高效清潔地處置污泥，同時(shí)可節(jié)省原先污泥處置中的脫水能耗。姚杰研究了污泥與高灰熔點(diǎn)的煤共漿氣化，在污泥摻混量為16.7%左右時(shí)，有效氣稍降低，但因?yàn)榻档土嘶胰廴跍囟群蜌饣瘻囟?，所以減少了氧耗、水耗和煤耗。吳植華研究了污泥與煤共漿進(jìn)入水煤漿鍋爐代油燃燒，可穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)減少煙氣中SO2、NOx的排放，減少污泥體積，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3農(nóng)作廢棄物制備水煤漿

水體富營(yíng)養(yǎng)化為水葫蘆的大肆繁殖提供了條件。將新鮮水葫蘆洗凈剪切粉碎后置于球磨機(jī)中球磨。采用萘系添加劑，將水葫蘆與神府煤混合制漿，最高添加量可達(dá)20%，成漿濃度可達(dá)60%。水葫蘆豐富的長(zhǎng)纖維物質(zhì)能有效阻止煤粒的聚沉下降，與煤和分散劑更易形成穩(wěn)定的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高混合漿體穩(wěn)定性。

秸稈是我國(guó)農(nóng)作物的主要副產(chǎn)物，各種農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達(dá)7億t/a，折合標(biāo)準(zhǔn)煤約2.3億t。與水葫蘆類似，秸稈的纖維狀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可有效提升漿體穩(wěn)定性。然而，秸稈中大量的孔隙結(jié)構(gòu)吸附漿體中自由流動(dòng)的水，使?jié){體濃度下降，漿體濃度隨秸稈添加量的增大而迅速降低。

4水煤漿制備與應(yīng)用技術(shù)發(fā)展展望

目前，許多水煤漿氣化技術(shù)都在持續(xù)改造和升級(jí)，包括GE水煤漿氣化技術(shù)、多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)、德士古水煤漿氣化技術(shù)和清華水冷壁水煤漿氣化技術(shù)。首先，GE水煤漿氣化技術(shù)是有機(jī)結(jié)合了自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其技術(shù)要點(diǎn)，大大提升了制備效率和安全可靠程度。在多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)升級(jí)中，四噴嘴替代了雙噴嘴，降低了灰渣的含碳量，從原來的20%變?yōu)榱?0%。德士古水煤漿氣化技術(shù)改善了排放模式，實(shí)現(xiàn)了無塵排放，不但符合環(huán)保要求，還有利于設(shè)備壽命的延長(zhǎng)。清華水冷壁水煤漿氣化技術(shù)在應(yīng)用中對(duì)廢渣和廢水的利用處理十分高效，對(duì)于廢物再回收利用有著重要意義。

現(xiàn)如今，工業(yè)生產(chǎn)需要低粘度和高穩(wěn)定性的水煤漿，良好的分散性能的添加劑的研發(fā)是非常必要的。添加劑必須是良好的分散劑以及良好的潤(rùn)濕劑。研究表明，制備低粘度水煤漿可使用萘系水煤漿添加劑，通過對(duì)傳統(tǒng)萘系水煤漿添加劑的合成工藝分析研究，可實(shí)現(xiàn)其改性用于工業(yè)生產(chǎn)。目前，主要研究方向分為4個(gè)方面：使用萘系同系物復(fù)配合成、改性磺化反應(yīng)、接枝改性和復(fù)合改性。穩(wěn)定性包括：①分子提供的空間排斥以防止顆粒間相互作用；②提高煤的潤(rùn)濕性由于改性煤周圍大量的羥基基團(tuán)，和③通過由鍵形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來抑制顆粒緊密接近。通過提高改性萘系水煤漿添加劑的性能以用于水煤漿，并提高其穩(wěn)定性。高聚合度β-萘磺酸鹽甲醛縮合物，在流動(dòng)性、沉降性、減水性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于低或中聚合度β-萘磺酸鹽甲醛縮合物。通過改性萘系水煤漿添加劑的合成可進(jìn)一步增加其聚合度，從而用于水煤漿制備工藝中，減少成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和減少成本支出。

結(jié)束語

綜上所述，在固廢液廢處理中，應(yīng)用水煤漿技術(shù)，在氣化爐的高溫高壓環(huán)境下，多樣化漿體和氣化劑能夠充分實(shí)現(xiàn)燃燒和氣化，污染因子轉(zhuǎn)化效率高，能夠?qū)U物變廢為寶形成合成原料，這一技術(shù)應(yīng)用具有規(guī)模化的處理能力，使廢棄物資源化處置成為可能。隨著工業(yè)技術(shù)水平的提高，水煤漿制備技術(shù)勢(shì)必在煤炭資源清潔利用領(lǐng)域、能源綜合開發(fā)和環(huán)保技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域大放光彩。

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