分散劑對(duì)煤泥選煤廠煤漿特性的影響研究

劉 可

（晉能集團(tuán)泰山隆安煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036600）

泰山隆安煤業(yè)公司礦井選煤廠隸屬于晉能集團(tuán)，屬于礦井型動(dòng)力煤選煤廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為1.8Mt/a。該選煤廠50～0.5mm采用有壓產(chǎn)品重介旋流器分選。粗煤泥經(jīng)濃縮旋流器組濃縮分級(jí)后煤泥離心機(jī)脫水回收，細(xì)煤泥由壓濾機(jī)回收，煤泥水閉路循環(huán)。該選煤廠生產(chǎn)的副產(chǎn)品1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥的發(fā)熱量和價(jià)值都不高，一般都是對(duì)其進(jìn)行遺棄處理。為實(shí)現(xiàn)廢物利用，可以采用分散劑的辦法來提出煤泥煤漿的性能，將價(jià)值不高的煤泥實(shí)現(xiàn)制漿產(chǎn)品的技術(shù)措施。其中，分散劑是有效提高煤泥煤漿性能的關(guān)鍵因素，分散劑對(duì)煤漿的濃度、粘度、穩(wěn)定性以及霧化、燃燒、制漿成本上都有明顯的影響。因此本文主要是采用聚合物改性木質(zhì)素、萘磺酸鹽及復(fù)配方三種分散劑對(duì)1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥制備煤漿的性能進(jìn)行研究。

1 試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)方法

選取泰山隆安煤業(yè)公司選煤廠的兩種副產(chǎn)品1號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥，從變質(zhì)程度分析可知，1 號(hào)煤泥變質(zhì)程度較低，2 號(hào)煤泥變質(zhì)程度較高。分散劑配方：A 配方，單一的聚合物改性木質(zhì)素，采用木質(zhì)素、二硫化碳、氫氧化鈉、偶氮二異丁腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯制備而成；B 配方，單一的萘磺酸鹽分散劑，將萘磺酸鹽類廢水過濾去除雜質(zhì)，然后將其與亞甲基丁二酸混合回流，去除廢水中的溶解雜質(zhì)，再將其與醋酸乙酯等物質(zhì)在鈀催化劑的作用下反應(yīng)，制得萘磺酸鹽分散劑；C配方，將A 配方和B 配方按質(zhì)量比5 ∶5 配制成復(fù)配分散劑。分散劑的添加量為干煤粉質(zhì)量的1%（按干基煤計(jì)）。

1.2 粒度分布

對(duì)副產(chǎn)品1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥的粒度分布情況進(jìn)行分析檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備：美國(guó)貝克曼公司生產(chǎn)的KWC-610L 激光粒度分析儀。將1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥進(jìn)行干燥烘干，然后在KWC-610L 激光粒度分析儀進(jìn)行檢測(cè)，得到煤泥的粒度分布圖，如圖1、圖2 所示。

從圖1、圖2 的煤泥粒度分布示意圖可知，1 號(hào)煤泥的粒徑為2～100μm，2 號(hào)煤泥的粒徑為2～180μm。從該結(jié)果可知，兩種煤泥的粒度及含量全部符合煤泥制漿的基本要求。制備漿液時(shí)，粗細(xì)顆粒可以相互填充，有效地提高堆積效率和流動(dòng)性。

圖2 1 號(hào)煤泥粒度分布示意圖

2 結(jié)果與討論

2.1 分散劑對(duì)煤漿流變特性的影響分析

不同分散劑對(duì)煤泥煤漿的流變特性的影響是不相同的，采用A 配方、B 配方分散劑對(duì)1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥的流變特性進(jìn)行檢測(cè)，可得圖3、圖4、圖5、圖6。性能的指標(biāo)很多，其中一個(gè)重要指標(biāo)是流變特性，表示漿體受剪切作用所產(chǎn)生的變形與所受剪切力的關(guān)系。研究流變特性對(duì)煤泥煤漿的管道輸送、噴射、攪拌設(shè)備的研制、工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)有理論和現(xiàn)實(shí)意義。

圖3 1#煤泥在分散劑B 配方的流變特性

圖4 1#煤泥在分散劑A 配方的流變特性

圖5 2#煤泥在分散劑B 配方的流變特性

圖6 2#煤泥在分散劑A 配方的流變特性

由流變特性圖可知，當(dāng)1 號(hào)煤泥、2 號(hào)煤泥添加分散劑B 和分散劑A 后，1 號(hào)煤泥、2 號(hào)煤泥制備的煤漿粘度值均隨剪切速率的增加而逐漸變小。這一數(shù)據(jù)充分表明，通過該兩種分散劑制備的煤漿在靜止?fàn)顟B(tài)下的穩(wěn)定性較好，在流動(dòng)狀態(tài)下煤漿的粘度較低、流動(dòng)性較好；煤泥制漿濃度與煤漿的粘度成正比例關(guān)系；煤漿剪切變稀特性顯著，剪切速率增大，粘度下降，當(dāng)剪切速率大于40s-1后粘度保持穩(wěn)定。

2.2 分散劑對(duì)定粘濃度、穩(wěn)定性、流動(dòng)性的影響

當(dāng)1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥中分別添加A 配方、B配方、C配方時(shí)，對(duì)其制備的成漿特性進(jìn)行定粘濃度、穩(wěn)定性、流動(dòng)性研究，分析結(jié)果如表1 所示。

表1 煤泥分散劑后成漿特性分析

由表1 數(shù)據(jù)可知，當(dāng)采用B 配方單一的萘磺酸鹽做為制漿的分散劑時(shí)，1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥的流動(dòng)性能都較為理想，可以制備得到較高濃度的煤漿，但是制備的煤漿穩(wěn)定性能不佳，存在著大量的析水，產(chǎn)生的是軟沉淀物；當(dāng)采用A 配方單一的聚合物改性木質(zhì)素做分散劑時(shí)，1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥的流動(dòng)性能都較差，但是其穩(wěn)定性能較好，產(chǎn)生的軟沉淀物；添定粘濃度為添加A 配方比添加B 配方時(shí)更低，添加B 配方比添加A 配方時(shí)更易制得高濃度的煤泥煤漿，B 配方分散劑更容易提高成漿性濃度。

當(dāng)采用C 配方萘磺酸鹽和聚合物改性木質(zhì)素按質(zhì)量比5:5 配置成復(fù)配分散劑時(shí)，1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥制備的煤漿的定粘濃度均比單獨(dú)添加A 配方和B 配方時(shí)有一定的提高，煤漿的穩(wěn)定性也有相應(yīng)的提高。因此，在泰山隆安煤業(yè)公司選煤廠的煤泥制備煤漿時(shí)，可以采用復(fù)配分散劑C，可以有效地提高煤泥煤漿的定粘濃度和穩(wěn)定性。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，復(fù)配分散劑C 不是對(duì)所有的煤泥的成漿濃度都有影響，具體的影響情況同煤泥變質(zhì)程度有關(guān)，必須通過試驗(yàn)進(jìn)行確定。從該試驗(yàn)情況可知，復(fù)配分散劑C 對(duì)變質(zhì)程度較大的2 號(hào)煤泥的定粘濃影響較大，對(duì)1 號(hào)煤泥的定粘濃影響較小，但對(duì)2 號(hào)煤泥和1 號(hào)煤泥的流動(dòng)性、穩(wěn)定性影響較大。

在泰山隆安煤業(yè)公司選煤廠的煤泥制備煤漿時(shí)可以采用復(fù)配分散劑C，萘磺酸鹽和聚合物改性木質(zhì)素按質(zhì)量比5:5 進(jìn)行配制，添加量為干煤粉質(zhì)量的1%（按干基煤計(jì)）。從當(dāng)前的實(shí)踐應(yīng)用效果來看，該復(fù)配分散劑C 的應(yīng)用效果理想。

3 結(jié)論

（1）對(duì)泰山隆安煤業(yè)公司選煤廠副產(chǎn)品1 號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥進(jìn)行了采用不同分散劑制備煤漿的研究。兩種煤泥添加配方B 萘磺酸鹽做為分散劑時(shí)制得煤漿的成漿性、流動(dòng)性均比添加配方A 聚合物改性木質(zhì)素時(shí)好，B 分散劑對(duì)兩種煤泥煤漿的降粘作用強(qiáng)，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性不理想。

（2）復(fù)配方C 分散劑能有效地提高2 號(hào)煤泥的定粘濃度，并且流動(dòng)性和穩(wěn)定性改善效果理想；對(duì)1 號(hào)煤泥的定粘濃度影響不大，對(duì)成漿的流動(dòng)性和穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。

（3）采用復(fù)配方C 分散劑作為選煤廠副產(chǎn)品1號(hào)煤泥和2 號(hào)煤泥的分散劑，其性能較好且成本較低。從當(dāng)前的實(shí)踐應(yīng)用效果來看，該復(fù)配方C 分散劑的應(yīng)用，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。