第32卷第4期貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版Vol 32 No 42003年8月JOURNAL OF GUIZHOU UNIVERSITY OF TFCHNOLOXYAugust 2003Natural Science editio文章編號:1009-0193200304-0020-04貴州老鷹山煤制水煤漿的研究敖先權(quán)周素華2曾祥欽1貴州工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院貴州貴陽5500032貴州工業(yè)大學(xué)科研處貴州貴陽550003)摘要采用正交設(shè)計法選取制取水煤漿所適用的添加劑配方及最佳粒度分布結(jié)果表明用改性木質(zhì)素磺酸鈉和貴州老鷹山煤能制取高濃度水煤漿。關(guān)鍵詞水煤漿添加劑改性木質(zhì)素磺酸鈉正交設(shè)計中圖分類號:TQ536.9TQ533.3文獻標識碼∶0引言能源是貴州經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)我省能源結(jié)構(gòu)中煤炭占σ5%以上全省煤炭資源豐富煤種齊全極具有資源優(yōu)勢但匱乏石油以煤代油已經(jīng)成為一種必然。水煤漿(CwS炸作為一種新型燃料具有良好的流動性和穩(wěn)定性具有代油、節(jié)能、環(huán)保、綜合利用等優(yōu)點是以煤代油技術(shù)中最具競爭力的一項技術(shù)因此它有著非常廣闊的發(fā)展前景1其研究應(yīng)用逐步在我國得到發(fā)展和推廣但貴州至今還沒有水煤漿的生產(chǎn)和應(yīng)用。影響水煤漿性質(zhì)旳因素很多煤質(zhì)特性煤粉粒度分布添加劑種類及其與煤種的相匹配性是決定煤成漿性和流變性的三大主要因素其中煤質(zhì)是首要因素21這取決于包括礦物質(zhì)含量及組成在內(nèi)的煤表面物理的和化學(xué)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。對具體煤種可通過對各種粒度級煤進行最優(yōu)化組合和選擇與之相匹配的添加劑最大限度地提高水煤漿濃度和降低粘度3但要與成本及其它因素作綜合考慮選擇一種既高效又經(jīng)濟的添加劑。本研究旨在對貴州老鷹山煤選取合適的添加劑配方為貴州水煤漿的開發(fā)利用提供參考。煤質(zhì)分析煤樣為貴州老鷹山煤礦第十一層原煤其煤質(zhì)分析見表μ4]表1煤質(zhì)分析工業(yè)分析ad/%元素分析daf/%%o Qb a/MJHGIM1.419.2030.7880.833.741.093.4631.43由表1可知該煤硫分含量較低熱值與揮發(fā)分高分析基水分較低可磨性指數(shù)高適合制備高濃度水煤漿。由煤炭成漿性判別指標D=7.5+0.5×Mad-0.05×HCI及C=77-1.2×Ⅸ%川算可知51:D3.94;C=72.27%可制漿的最高濃度為72.27%2添加劑的制備及性能2.1改性木質(zhì)素磺酸鈉GX)制備經(jīng)優(yōu)化選擇4汁計量下將硫酸鹽木質(zhì)素溶于堿性水溶液中國煤化工化劑調(diào)節(jié)反應(yīng)液H為12反應(yīng)溫度為50-60℃反應(yīng)時間為3小時。反應(yīng)結(jié)束YHCNMHG提純?nèi)缓髮⒑铣傻臉悠愤M行干燥粉碎后密封保存。其主要工藝流程見圖1收稿日期:2003-02-28基金項目省科委基金資助項黔科合計字(2000013號]第4期敖先權(quán)等潰州老鷹山煤制水煤漿的研究木質(zhì)素+磺化劑亠反應(yīng)—→沉淀分離→干燥—→產(chǎn)品圖1木質(zhì)素制取水煤漿添加劑工藝流程圖2.2GX的制漿性能比較為了對比添加劑的制漿性能和漿體穩(wěn)定性選用了常用的萘系〔萘磺酸甲醛縮合物廂和丙烯酸系丙烯酸及丙烯酸酯共聚物添加劑做制漿試驗這兩種添加劑皆為目前公認的使用效果較好的工業(yè)添加劑考査在不加其它穩(wěn)定劑的情況下添加劑本身對漿體結(jié)構(gòu)的影響其實驗結(jié)果見表2表2幾種添加劑的制漿性能比較表3因子編碼名稱萘系丙烯酸系因子x1x2濃度/%水平粘度/9451.50.015目測流動性好0.01024h后析水率/vt%2.00.50.00548h后漿體結(jié)構(gòu)少量軟沉淀無沉淀無沉淀根據(jù)工業(yè)應(yīng)用水煤漿的要求5實驗結(jié)果表明Gⅹ的降粘效果較好但其穩(wěn)定性稍差。3實驗設(shè)計及結(jié)果3.1設(shè)計方案影響水煤漿性能的主要因素除煤質(zhì)本身外還有粒度、添加劑種類及用量經(jīng)我們研制的Gⅹ具有較好的分散性但其穩(wěn)定性稍差。為了制取高濃度、低粘度及穩(wěn)定性較好的水煤漿在配方中少量加入一種表面活性劑Jⅹ.它可以大大改善漿體的穩(wěn)定性但會引起水煤漿粘度的急劇增大綜合考慮到這些因素為了尋求最佳的粒度分布及添加劑配方采用三因子一次回歸正交試驗確定最佳工藝參數(shù)。經(jīng)理論上的分析及初步實驗煤粒的組成按粗細比例配比即把煤樣磨成粉后過200目的篩篩下部分為細粒部分用比重計法測量其粒度分布61通過調(diào)節(jié)使小于325目的占30%篩上部分再過40目、60目100目的篩然后按40-60目10%60-100目40%,100-200目50%組成粗的部分。把粗細兩部分按定比例混合起來后以小于200目的煤粒所占比例作為一個因子另外GX及JX的加入量作為兩個因子考慮水煤漿的粘度Y(mPas汲穩(wěn)定性Y天)為指標變量穩(wěn)定性以水煤漿產(chǎn)生沉淀表層產(chǎn)生析水的時間以天數(shù)計痄作指標。因子編碼見表3其中M1是小于200目的煤粒占所用煤的質(zhì)量百分比(wt%);X2是GX加入量漿基wt%);}3是JX加入量(漿基vt%)實驗方案及結(jié)果見表4表4設(shè)計方案及實驗結(jié)果指標變量Y試驗號X3 XIXXIXXIXY216201111l11194556781111H中國煤化工820CNMHG 1425973貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2003年3.2方差分析表5三因子一次回歸正交設(shè)計方差分析誤差來源XIXXXIx回歸系數(shù)Y1132721092,512.532.59.60.37Y方差QY235280043431212508450583215.131.130.130.21F值Y試驗結(jié)果經(jīng)方差分柢表5淂得回歸方程Y1=1327+210X1-92.5X2+233X3-10.5X1X2+12.5X1X3-32.5X2X32=9.6+2.37X1+0.63X2+1.37X3-0.12X1X2-0.37X1X3+0.37X2X3對所得回歸方程進行F檢驗F,=(1+Q2+…+Q)6=24.7524.75>F06)=8.98同理可得F2=87.66>F0.(6,)=58.2通過F檢驗回歸方程有一定顯著性說明在試驗范圍內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可信得到的回歸方程能較好擬合試驗結(jié)果。3.3最佳配方的確定為了尋找最優(yōu)配方根據(jù)工業(yè)應(yīng)用水煤漿的性能要求對性能指標Y1和Y2限制范圍Y1<1200Y2>10并要求