一种低能耗完全间断粒度级配的水煤浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低能耗完全间断粒度级配的水煤浆及其制备方法。该水煤浆包括煤粉、添加剂和水；所述煤粉包括中颗粒物料研磨至平均粒径≤45μm的颗粒物料和平均粒径为100～300μm的大颗粒与平均粒径为40～100μm的小颗粒物料混合组成；所述中颗粒物料占所述煤粉总质量的5～30％；所述添加剂选自木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物；所述添加剂与所述中颗粒物料干基质量比为0.1～1：100；所述水煤浆质量百分浓度为55～70％。其制备方法是将煤粉制成粗浆后利用两次分级和一次浓缩工艺，将中颗粒煤浆从粗浆中分离，分离出的中颗粒煤浆经过超细研磨后再与原粗浆中的大颗粒和小颗粒煤浆混合。本发明专利技术低能耗完全间断粒度级配工艺，与传统制浆技术相比，成品浆浓度大幅提升。

A Coal Water Slurry with Low Energy Consumption and Completely Discontinuous Particle Size Gradation and Its Preparation Method

The invention discloses a coal water slurry with low energy consumption and complete discontinuous particle size gradation and a preparation method thereof. The coal-water slurry comprises coal powder, additives and water; the coal powder comprises a mixture of a medium-sized particulate material grinded to an average particle size of less than 45 um and a mixture of a large particle with an average particle size of 100-300 um and a small particle with an average particle size of 40-100 um; the particulate material in the slurry accounts for 5-30% of the total mass of the coal powder; the additive is selected from lignosulfonate, humate or naphthalene sulfonate. Acid formaldehyde condensate; the mass ratio of the additive to the dry matrix of the particulate matter is 0.1-1:100; and the mass percentage concentration of the coal water slurry is 55-70%. The preparation method is that the medium-sized coal slurry is separated from the coarse slurry by two stages and one concentration process after the pulverized coal is made into coarse slurry, and the separated medium-sized coal slurry is then mixed with the large-sized and small-sized coal slurry in the original coarse slurry after ultra-fine grinding. Compared with the traditional pulping technology, the pulp concentration of the finished product is greatly increased.

【技术实现步骤摘要】
一种低能耗完全间断粒度级配的水煤浆及其制备方法
本专利技术涉及一种低能耗完全间断粒度级配的水煤浆及其制备方法，属于水煤浆

技术介绍
水煤浆是由不同粒度分布的煤、水和添加剂经过剪切等手段制备出的液态混合物，可作为煤基液体燃料用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧发电或供气，亦可用作气化原料，用于气化炉制合成气，生产合成氨、甲醇、烯烃等化工产品。随着水煤浆的大规模推广与应用，对水煤浆品质的需求越来越高，其中成浆浓度是水煤浆生产工艺中的一个主要考核指标，成浆浓度偏低会降低燃料水煤浆热值，而气化水煤浆应用过程中成浆浓度偏低会使得气化中有大量的热量被水气化潜热带走降低气化效率。测算发现，煤浆浓度每提高1个百分点，煤浆热值可提高60kcl/kg，比煤耗可降低10kg/kNm3，比氧耗可降低10Nm3/kNm3，有效气成分提高0.8个百分点，燃烧和气化效率显著提高。因此开发先进的制浆技术，提高水煤浆浓度，提升水煤浆燃烧、气化的效率和经济性是现阶段水煤浆产业发展的重要研究方向。对水煤浆制浆工艺进行大量应用研究表明，完善的制浆工艺中水煤浆粒度级配是影响水煤浆浓度、粘度和流变性的关键因素。国内绝大多数企业的水煤浆制备系统多采用单棒/球磨机制浆工艺(第一代制浆技术)，该工艺流程简单，但存在水煤浆粒度级配不合理，制备的水煤浆浓度普遍偏低，且水煤浆流态、稳定性差等问题。而现阶段逐渐成为主流的第二代分级研磨水煤浆制备技术，是通过粗磨机和细磨机的有机结合，可在一定程度上优化水煤浆的粒度级配，使成浆浓度获得一定提高。但该技术仅是在成品浆中补充一定量平均粒径为20μm的细煤粒，实现<45μm粒度范围内的小幅度提高，未能实现完善的粒度级配过程，水煤浆提浓效果有限，无法满足日益发展的行业需求。前两代制浆技术利用的是连续级配原理，符合连续尺寸堆积理论，操作简单，但粒度分布连续，调节空间较小，调节难度较大，因此提浓效果有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低能耗完全间断粒度级配的水煤浆及其制备方法，本专利技术通过分级和超细研磨，使粒度区间分布出现断层，实现水煤浆颗粒的完全间断粒度级配，细颗粒充分填充粗颗粒形成的孔隙，形成效率极高的紧密堆积状态，同时细颗粒的存在可提高煤浆流动性，煤浆浓度大幅提高；此外控制的细磨机入料粒度可有效提高细磨机的工作效率，降低能耗。本专利技术提供的一种低能耗完全间断粒度级配的水煤浆，该水煤浆包括煤粉、添加剂和水；所述煤粉包括中颗粒物料研磨至平均粒径≤45μm的颗粒物料和平均粒径为100～300μm的大颗粒与平均粒径为40～100μm的小颗粒物料混合组成；所述中颗粒物料占所述煤粉总质量的5～30％；所述添加剂选自木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物；所述添加剂与所述中颗粒物料干基质量比可为0.1～1：100，具体可为0.5:100；所述水煤浆质量百分浓度可为55～70％。本专利技术中，所述煤粉可包括中颗粒物料研磨至平均粒径≤45μm的颗粒物料和平均粒径可为200μm、100～200μm、200～300μm或150～250μm的大颗粒与平均粒径可为40～70μm的小颗粒物料混合组成，所述中颗粒物料具体可占所述煤粉总质量的15％、5～15％、15～30％或10～25％；具体采用200μm和45μm进行分级，平均粒径大于200μm的为大颗粒物料，平均粒径小于45μm的为小颗粒物料，45～200μm之间的为中颗粒物料。本专利技术中，从原料煤颗粒中取出一部分本专利技术所述粒度级的中颗粒物料，将其研磨成小颗粒，从而使得原料煤颗粒粒度范围形成断层，从而实现完全间断级配，大颗粒占煤粉总质量的范围会因煤质不同而不同。上述的水煤浆中，所述木质素磺酸盐包括木质素磺酸铵和/或木质素磺酸钠；所述腐植酸盐包括腐植酸钠和/或腐植酸镁。上述的水煤浆中，制备所述煤粉的方法包括如下步骤：利用分级技术将原煤粉分离为大颗粒、中颗粒和小颗粒三种不同粒径物料，然后采用超细研磨技术将所述中颗粒物料研磨至平均粒径≤45μm后与所述大颗粒和小颗粒物料混合得到。本专利技术中，所述原煤粉可由不同变质程度的煤种制成。本专利技术还提供了上述的水煤浆的制备方法，包括如下步骤：(1)将原料煤粉和水混合研磨制成粗浆；(2)将粗浆加水稀释后经过第一次分级，得到粒径＞d1大颗粒煤浆和粒径<d1煤浆；d1为100～300μm；(3)所述粒径<d1煤浆经过第二次分级，得到粒径d2～d1中颗粒煤浆和粒径<d2小颗粒煤浆；d2为40～100μm；(4)所述粒径<d2小颗粒煤浆经过浓缩后与所述粒径>d1大颗粒煤浆脱水混合；(5)所述粒径d2～d1中颗粒煤浆经过第一次浓缩后和所述添加剂混合，经超细研磨至颗粒平均粒径≤45μm后与所述粒径>d1大颗粒和粒径<d2小颗粒混合物料混合，即得到所述低能耗完全间断粒度级配的水煤浆。本专利技术，d2具体可为40～70μm。本专利技术中，所示原料煤粉制成粗浆，采用大颗粒煤浆、小颗粒煤浆的尺寸范围中的具体数值的粒径分级，剩余的颗粒即为中颗粒煤浆，然后将中颗粒煤浆进一步研磨，然后通过调整中颗粒煤浆与大颗粒和小颗粒煤浆的比例，以大幅提高煤浆的浓度。本专利技术所述低能耗完全间断粒度级配的水煤浆应用于制备燃料和/或气化水煤浆领域中。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术方法通过分级和超细研磨技术，使粒度区间分布出现断层，实现水煤浆颗粒的完全间断粒度级配，细颗粒充分填充粗颗粒形成的孔隙，形成效率极高的紧密堆积状态，同时细颗粒的存在可提高煤浆流动性，煤浆浓度大幅提高。2、本专利技术通过分级技术控制细磨机入料粒度，可有效提高细磨机工作效率，减少设备消耗，能耗大幅度降低。3、本专利技术制备方法简单，为连续式生产工艺，满足水煤浆制备及煤化工企业的连续、稳定生产要求。附图说明图1为本专利技术水煤浆完全间断粒度级配示意图。图2为本专利技术低能耗完全间断粒度级配水煤浆制备流程图。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1、低能耗完全间断粒度级配燃料水煤浆的制备本实施例用的原料煤为神华煤，其全水Mt＝17％，收到基灰分Aar＝10％，收到基挥发分Var＝25％。按照图1所示的制备流程，本专利技术利用该原料煤制备完全间断粒度级配高浓度燃料水煤浆的过程如下：(1)将神华煤进行粗破；(2)将破碎后煤粉与水混合送入棒磨机制成质量百分浓度为52％的粗浆，输送至来料缓冲罐，并加水稀释至质量百分浓度为20％；(3)将浓度为20％的粗浆由泵送入一级分级装置(0.200mm分级)，分级为>0.200mm物料和<0.200mm物料，<0.200mm物料进入缓冲罐备用；(4)缓冲罐中的<0.200mm物料由泵送入二级分级装置(0.045mm分级)，分级为0.200～0.045mm物料和<0.045mm物料，0.200～0.045mm物料进入缓冲罐备用，(0.200～0.045mm物料占神华煤总质量的15％)，<0.045mm物料送入浓缩装置；(5)<0.045mm物料经浓缩装置浓缩后与步骤(3)中的>0.200mm物料均进入脱水装置进行脱水；(6)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低能耗完全间断粒度级配的水煤浆，其特征在于：该水煤浆包括煤粉、添加剂和水；所述煤粉包括中颗粒物料研磨至平均粒径≤45μm的颗粒物料和平均粒径为100～300μm的大颗粒与平均粒径为40～100μm的小颗粒物料混合组成；所述中颗粒物料占所述煤粉总质量的5～30％；所述添加剂选自木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物；所述添加剂与所述中颗粒物料干基质量比为0.1～1：100；所述水煤浆质量百分浓度为55～70％。

【技术特征摘要】
1.一种低能耗完全间断粒度级配的水煤浆，其特征在于：该水煤浆包括煤粉、添加剂和水；所述煤粉包括中颗粒物料研磨至平均粒径≤45μm的颗粒物料和平均粒径为100～300μm的大颗粒与平均粒径为40～100μm的小颗粒物料混合组成；所述中颗粒物料占所述煤粉总质量的5～30％；所述添加剂选自木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物；所述添加剂与所述中颗粒物料干基质量比为0.1～1：100；所述水煤浆质量百分浓度为55～70％。2.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于：所述木质素磺酸盐包括木质素磺酸铵和/或木质素磺酸钠；所述腐植酸盐包括腐植酸钠和/或腐植酸镁。3.根据权利要求1或2所述的水煤浆，其特征在于：制备所述煤粉的方法包括如下步骤：利用分级技术将原煤粉分离为大颗粒、中颗粒和小颗粒三种不同粒径物料，然后采用超细研磨技术将所述中颗粒物料研磨至平均粒径≤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李发林，王国房，何红兴，边岳，苏鑫，王建军，蔡洪涛，杜丽伟，张桂玲，张静，
申请(专利权)人：煤科院节能技术有限公司，煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11