保持稳定化煤水浆的方法技术

本发明专利技术涉及在煤浆长期贮存期间不恶化其性质而使其粘度保持低而稳定的害，做法是向浆中加入能和钙离子或镁离子生成不溶于水化合物的碱金属硅酸盐和／或碳酸盐，加入的量应能足以把这些离子浓度通过使它们转化成不溶于水化合物的方法维持在一预定的水平上，加入的量还应通过连续的或断续的检测溶解在浆的上层液中钙离子和镁离子来加以控制。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，此煤水浆的粘度很低，即使保存了很长一段时间也能毫无困难地通过管道传输。人们从很早就开始研究以浆的形式运送粉末的技术，其原因在于运送固体粉末的流体很容易加以处理。最近，人们为研究一种生产高浓度水煤进行了许多调查研究，生产高浓度水煤浆的目的在于提高通过管道以浆的形式运送煤的效率而又不产生飞尘的自发着火。高浓度水煤浆是这样生产的控制煤粉的粒径分布使空隙比达到最小，然后把得到的细碎煤粉与水混合，得到含煤率在60%至70%重量百分比或更高一些的水煤浆。这在很多出版物中发表过。这样制备的高浓度煤水浆的粘度大约在1000至2000厘泊之间，因此其流动性足以进行管道运输。但是这样的高浓度水煤浆中包含紧密堆积的大量煤粉颗粒，在运输过程中每个煤粉颗粒都与其他颗粒互相碰撞。水煤浆中的煤浓度这样高，只要浆的成分小有变化或者混入少量杂质，其流动性就能显著变化。当高浓度水煤浆在管道运输过程中流动性发生变化时，就会出现象管道堵塞这样的问题。大家都知道高度浓水煤浆的pH值对其粘度发生很大的影响。换句话说，pH值越高，浆的粘度越低。假定这是由于浆体中的氢离子浓度变化引起了煤粉颗粒表面电荷量的变化或者引起了煤粉颗粒表面吸附的表面活性剂的功能的变化，那么颗粒之间的相互作用哪怕只有略微的变化，高浓度水煤浆的粘度将大大变化，这是因为高浓度水煤浆中的煤粉颗粒是紧密堆积的，颗粒之间的距离被极大地减小了。除了氢离子之外，金属离子(特别是带有正电荷的多价金属离子)也会使浆的粘度增加。 正如本
内所公知的那样，虽然煤表面的酸性根据等级及存贮条件会发生变化，水煤浆通常是呈酸性的。煤中含有煤灰，煤灰中主要包括氧化硅和氧化铝，此外还有碱土金属(如钙和镁)和重金属(如铬、钒和铁)的盐，它们能溶解在酸性浆中，使浆的粘度在一段时间内增加。 为了克服这一缺点，人们提出了这样的方法，在制备浆时加碱以提高浆液的pH值。但是，就是这样制备的碱性浆在长时间存放之后也会成为酸性。因此这个方法不能有效地克服上述缺点。 专利技术人以前也曾提出过一种生产高浓度水煤浆的方法，这个方法的特征在于把磨细的煤粉与含表面活性剂的水和下列两种物质之一混合一种物质是碱金属盐(其阴离子能与多价金属离子生成难溶或不溶盐);另一种物质是无机络合剂(能与多价金属离子生成高度稳定的浴合物)，(参见日本专利公开申请第20691/1984号)。但是，与上面提到的控制pH值的方法相似，添加剂跟在一段时间内释放出来的多价金属离子发生反应，会使添加剂的量减少，到最后，本方法中的添加剂就失去活性了。这样，在浆液贮存时，添加剂必须加以补充。在以消除浆中的多羟阳离子为自的而作了大量调查研究之后，专利技术人发现添加剂即使没有和多价金属离子发生反应，其本身也会因在一段时间内变性而失去活性。因此，这个方法在经济上也有缺点。特别是高浓度水煤浆中的颗粒为增加流动性而被磨得相当细，结果在磨细这一步骤中浆的温度将会上升。温度越高，添加剂变性的速度越快，效益也就越低。 由于高浓度水煤浆的分散介质是水，所以一旦浆形成，煤粉粒子的表面即与水相接触。众所周知水是一种极化溶剂，一些电解质在水中是高度溶解的。而煤是含碳物质和煤灰的混合物。煤灰含有氧化硅氧化铝和其它一些金属的盐类，磨碎时部分煤灰暴露在粒子表面。因此，高浓度水煤浆中含有的煤灰也一直与水接触。水是很好的溶剂，一部分灰与会溶入水中，从而象前面所述的那样增加浆的粘度。pH值降低时，煤灰的溶解一般将要加快。在任何pH值范围内要想完全禁止溶解是不可能的。即使在制备时通常使用氢氧化钠等物使高浓度水煤浆呈碱性，煤中的灰分也会在一段时间内溶解在浆中，使粘度增加。煤灰的溶解随煤中所含灰分的性质而有很大变化。一些煤不易制成具有高度流动性的高浓度水煤浆，因为在制备过程中有大量煤灰溶解出来。 本专利技术的目的就在于提供在长期存放时不恶化煤浆的性质，使煤浆的粘度保持低而稳定的方法。本专利技术的上述目的可以通过向煤浆加入碱金属的硅酸盐和/或碳酸盐来实现。这些碱金属的硅酸盐或碳酸盐能和钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的盐。开始制备煤浆时，把水和表面活性剂加入磨细的煤粉中。盐的数量必须足够能把离子浓度通过把离子转换成上面指出的不溶性化合物的途径维持在一个预定的水平上。 图1通过两种不同的煤浆的比较，表示煤浆的粘度和贮存期之间的关系。 图2表示具有不同硅酸钠浓度的一种煤浆的粘度与贮存期之间的关系。 图3表示上层清液中的钙离子浓度和存贮存期的关系。 图4表示粘度与浆中的SiO2-3和Ca2+的摩尔比之间的关系。 图5表示粘度与煤浆中Ca2+浓度之间的关系。 图6和图7表示离子浓度和煤浆的pH之间的关系。 图8和图9表示粘度和煤浆中煤浓度之间的关系。 图10是高浓度水煤浆的贮存装置的示意图。 图11是煤浆制备装置的示意图。 为克服上面提到的缺点而作了大量调查研究之后，专利技术人认为高浓度煤浆的粘度由于下列原因而随时间的增加而增加; 在制备高浓度水煤浆时为降低其粘性所用的表面活性剂通常是阳离子表面活性剂，由于表面活性剂的疏水性它被煤粉颗粒的表面所吸附，煤粉因此而带上负电。这样，阴离子表面活性剂把疏水性煤粉表面转化成了亲水性表面。换句话说，表面活性剂把高浓度水煤浆从疏水性胶体转化成了亲水性胶体。根据上面提到的表面活性剂的两种功能，加入阴离子表面活性剂就可降低高浓度水煤浆的粘度。更具体地说，第一表面活性剂使煤粉粒子表面呈亲水性，从而在每个煤粉粒子周围形成一很薄的水层，煤浆粒子的结块就因位阻现象而被防止。第二煤粉粒子都带上负电，在它们之间产生了静电排斥力，从而防止了煤粉的结块，从而降低浆的粘度。虽然具有上述的第一个作用的不仅有阴离子表面活性剂，还有非离子型表面活性剂，但在高浓度水煤浆中最好使用阴离子表面活性剂，这是因为在煤浆中煤粉粒子的浓度高达70%重量百分比或更高，其中煤粉粒子互相紧密堆积，粒子之间的静电排斥力在防止结块方面是起很大作用的。 从上面的研究结果来看，专利技术人相信煤粉粒子上的电荷在降低粘度方面是起了非常重要的作用的。在电荷量减少的条件下，浆的粘度增加。为降低浆的粘度而采取增加煤粉粒子上的电荷以增加粒子的分散的方法是非常有效的。在美国专利第4，282，006号中，发表了在浆中掺入某些添加剂以控制煤粉表面的电荷。众所周知带负电胶体粒子的电荷量根据溶剂中阳离子的种类和浓度不同而有很大变化，这是因为阳离子会选择性地集中和/或吸附在带负电粒子的周围或表面上，把带负电粒子的电荷中和掉。阳离子的吸收越强，煤粉的电荷量越小。带负电粒子吸附阳离子影响亲水性胶体的稳定性这一现象人们已研究了很长时间了。众所周知，在阳离子中，在带负电粒子上氢离子吸附最强其次是多价金属离子。多价金属离子的价降低，其吸附性也降低。这一事实与阴离子的电荷密度有关。离子的电荷密度越高，其吸附性也越强。 这些事实可以很好地说明前面说过的高浓度水煤浆的粘度随pH值改变而显著变化这一性质。 在对高浓度水煤浆所作的调查研究中，专利技术人还发现了一个不能单独用pH值的变化来解释的现象。这就是，当高浓度水煤浆在制备之后贮存一定时间时，其粘度将随时间的增长而增长。根据前面调查所得的发现，取浆的上层清液进行分析，结果发现阳离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保持稳定化煤水浆的方法，包括如下步骤：（１）制备一种含有至少６０％（以重量计）煤粉，０．１％至２％（重量百分比以干煤重量计）阴离子表面活性剂和剩余部分（事实上是水）的煤水浆，上述浆的ＰＨ值在６至１１之间，粘度不超过３０００厘泊；（２ ）把能与钙离子和／或镁离子生成不溶于水的碱金属化合物的碱金属硅酸盐和／或碳酸盐加入上述浆中，加入的量能基本上把所有的上述离子转化成上述的不溶于水的化合物；（３）连续地、或断续地探测溶解在上述浆中的钙或镁离子；（４）向上述浆中加入上述 的硅酸盐和／或碳酸盐，加入的量能基本上把所有上述探测到的离子转化成上述的不溶于水化合物。

【技术特征摘要】
JP 1986-3-5 46198/86;JP 1986-4-7 78135/861.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括如下步骤(1)制备一种含有至少60%(以重量计)煤粉，0.1%至2%(重量百分比以干煤重量计)阴离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述浆的pH值在6至11之间，粘度不超过3000厘泊；(2)把能与钙离子和/或镁离子生成不溶于水的碱金属化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐加入上述浆中，加入的量能基本上把所有的上述离子转化成上述的不溶于水的化合物；(3)连续地、或断续地探测溶解在上述浆中的钙或镁离子；(4)向上述浆中加入上述的硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量能基本上把所有上述探测到的离子转化成上述的不溶于水化合物。2.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括如下步骤(1)制备一种含有至少60%(以重量计)的煤粉，0.1%至2%(以重量计，根据干煤重量计算)的阳离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述浆的pH值在6至11之间，粘度不超过3000厘泊;(2)向上述浆中加入能与钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上;(3)连续地、或断续地检测溶解在上述浆中的钙离子和/或镁离子;(4)向上述浆中加入上述碱金属的硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上。3.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括下列步骤(1)制备一种含有至少60%(以重量计)的煤粉，0.1%至2%(以重量计，根据干煤重量计算)的阴离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述浆的pH值在6至11之间，粘度为不超过3000厘泊;(2)向上述浆中加入能与钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上;(3)向上述浆中连续地或断续地加入上述的盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上。4.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括如下步骤(1)制备一种含有至少60%(以重量计)的煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：隆一，村中廉，菊池秀雄，宫寺博，齐藤一一，
申请(专利权)人：株式会社日立制装所，巴布考克日立株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]