一种高浓度水煤浆及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种高浓度水煤浆及其制备方法，所述高浓度水煤浆的浓度为63‑75wt％；煤浆中干燥基粗颗粒煤粉、中颗粒煤粉、细颗粒煤粉及添加剂的质量比为(10‑60)：(10‑50)：(5‑50)：(0.5‑5)。本发明专利技术以劣低质煤作为原料，通过微矿分离技术制得固含量为10％～35％，灰分为1‑10％的低灰煤浆。再以低灰煤浆作为中颗粒煤浆和细颗粒煤浆原料，在低灰煤浆中加入经精煤研磨得到的粒径为150‑500μm的粗颗粒煤粉，通过调节煤粉粒径分布呈三峰分布来配制高浓度水煤浆，其浓度范围为63‑75wt％，表观黏度为850‑1300mPa.s，流动性为B及以上，稳定性为B及以上。低质煤通过微矿分离技术提质获得的低灰煤浆不需经压滤脱水处理，亦不用考虑压滤精煤滤饼的再破碎与分散，通过微矿分离低灰煤浆直接制浆可大幅度节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度水煤浆及其制备方法和用途
本专利技术属于煤炭资源的洁净利用领域，涉及一种高浓度水煤浆制备方法及其用途。
技术介绍
能源是人类赖以生存和发展的物质基础。我国的能源结构表现为：石油与天然气等资源贫乏，煤炭资源相对丰富。我国是一个能源大国，但又是一个人均能源资源占有量低的贫国。是世界上少数几个以煤炭资源为主要能源的国家之一。近20年来，煤炭在能源消费总量中的比重由2000年的68.5％逐步升高到72.5(2007年)，2007年至2011年的比重在70％左右略有波动，从2012年至2018年煤炭在能源消费总量中的比重平均以1.6％的比例下降(国家统计局2000-2018年能源消费总量统计数据)。未来30-50年我国能源结构将发生重大调整，核能和可再生能源快速增长，煤炭占一次能源的比例逐步下降，但仍是占据半壁江山的基础能源(中国工程院、中国煤炭学会煤炭中长期发展战略研究组)。中国煤炭消费量占世界煤炭消费总量的比重由2008年的45.9％攀升到50.3(2011年)，从2012年至2018年的比重基本维持50.5％左右(2019年份《BP世界能源统计年鉴》)，对我国国民经济的发展起到不可替代的作用。因此，在今后相当长的时间内，煤炭在我国能源结构中的主导地位将不会改变。原煤在生成过程中混入了各种矿物杂质，开采和运输中不可避免地混入顶板和底板的矿物等其它杂质。煤炭洗选的主要任务就是除去原煤中的杂质，提升煤炭中可燃体含量，进而提高其品质，减少污染物排放，促进煤炭的清洁高效利用。随着煤矿采煤机械化和掘进机械化程度的提高，以及地质条件的变化，我国原煤品位越来越低。明确提出大力发展高精度煤炭洗选加工，实现煤炭深度提质和分质分级。煤泥是煤炭生产过程中的一种副产物，由于其较高的矿物质含量导致无法被直接利用。然而近年来随着采煤机械化技术的不断应用和占绝对主流的重介质选煤技术的不断发展，煤炭洗选过程中煤泥量急剧增多。2020年，预计东部地区产煤泥1490万吨，预计中部和东北地区产生煤泥8760万吨，西部地区产生煤矸石煤泥9120万吨。如果这些煤泥得不到有效利用，煤泥中大量的可燃组分将被浪费，同时给后续煤泥处理环节带来了很大的挑战。因此，煤泥的深度提质和分质分级利用已成为迫切需要解决的问题。目前国内外制备高浓度水煤浆工艺一种是采用粗粒煤为原料的湿法磨矿制浆工艺，工艺通常包括选煤(脱灰、脱硫)，粗粒煤破碎、加水磨矿、引入添加剂、搅拌与剪切，以及为剔除最终产品中的超粒与杂物的滤浆等环节。这种制浆工艺的破碎和粉碎工序多，能耗大，成本高。且制得的水煤浆质量受原煤品味的限制，难以制得高浓度低灰的高品级水煤浆，可能无法满足煤气化炉原料的要求。另一种是，利用煤泥制备水煤浆，但是煤泥浮选得到的浮精煤含有大量的水分(70-90％)，需要经过浮选精煤浓缩和压滤脱出等工艺脱除一定的水分后才可制浆，再次增加煤泥综合利用的成本。例如，采用常规浮选技术选煤后，得到的浮选精煤浆固含量20％左右，下一步进压滤机脱水，必须脱水到固含量75％左右，低于此固含量否则滤饼不成型，压滤机操作不便(例如滤饼不能方便地从压滤机上卸下来)，后续运输不便(滤饼也不能方便地用皮带运输)。然而，75％的固含量下，滤饼已丧失了流动性，而合格水煤浆产品要求水煤浆粘度适中才能通过泵送工艺最终送到锅炉或气化炉中，因此，脱水工艺后，还必须再补水，添加分散剂，把固含量降低到60％左右，以便粘度达标同时满足运输的需求。先脱水后补水，造成工序增加、设备增加、能耗增加。因此，利用现有制浆工艺通过煤泥浮选获得精煤来制备水煤浆存在的问题是：1、需经压滤脱水处理、搅拌与分散滤饼工艺，制浆成本高；2、制浆原料来源于浮选精煤，粒度分布不易调控，导致粒度分布欠佳，难以形成较高得堆积效率，制得高浓度水煤浆。除此之外，现有的水煤浆生产方法大都存在煤浆浓度提高幅度不大、流程复杂、可操作性差、能耗高等问题。另一方面，即便是浓度得到提升后，水煤浆的粘度、稳定性和流动性大幅度下降，根本无法用作水煤浆锅炉或气化炉的原料。为了解决以上问题，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种高浓度水煤浆产品，所述高浓度水煤浆的组分包括粗颗粒煤粉、中颗粒煤浆或中颗粒煤粉、细颗粒煤浆或细颗粒煤粉、添加剂和水，所述高浓度水煤浆的浓度为63-75wt％；所述粗颗粒煤粉的粒度150-500μm，所述粗颗粒煤粉的干基量占煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为10-60wt％；所述中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉的粒度为54-150μm，所述中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉的干基量占煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为10-50wt％；所述细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉的粒度为0-54μm，且不包括0，所述细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉的干基量占煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为5-50wt％；所述添加剂占煤浆中总煤粉干基量的质量百分含量为0.5-5wt％。其中，粗颗粒煤粉中煤粉粒度为150-300μm的煤粉干基量占粗颗粒煤粉干基量的质量百分比为40-60wt％；中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉粒度为54-74μm的煤粉干基量占中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉的干基量的质量百分比为20-40wt％；细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉粒度为0-15μm的煤粉的干基量占细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉的干基量的质量百分比为5-20wt％。也就是说，所述高浓度水煤浆的组分中煤粉粒径呈三峰分布，主要包括煤粉粒度为150-300μm的粗颗粒煤粉、煤粉粒度为54-74μm的中颗粒煤粉、煤粉粒度为0-15μm的细颗粒煤粉，相对于煤粉粒径呈双峰分布的水煤浆，煤粉粒径呈三峰分布配制水煤浆，不仅可以提高水煤浆的堆积效率和浓度，还能在提高浓度和堆积效率的同时保证水煤浆具有优良的流动性、稳定性，且表观黏度低于1300mPa.s。本专利技术通过煤粉粒径呈三峰分布配制的高浓度水煤浆的浓度为63-75wt％，黏度为850-1300mPa.s，流动性为B及以上，稳定性为B及以上，优选地，流动性为B+及以上，稳定性为B+及以上。更优选地，所述高浓度水煤浆的浓度为66-75wt％，黏度为850-1300mPa.s，流动性为A，稳定性为A，也就是说，本专利技术在保证水煤浆的黏度为850-1300mPa.s、稳定性和流动性双A的情况下还得到了浓度为66-75wt％的高浓度水煤浆。其中，流动性为B-(间断流动)，稳定性为B-(浆存在少量析水或少许软沉淀)，流动性为B+(间断流动)，稳定性为B+(上部少量析水或底部少许软沉淀)，其中用“+”和“-”来表示同一个级别中较好和较差结果。流动性A(连续流动)，稳定性A(不产生软沉淀)。流动性为B及以上是指包括B-和B+，稳定性为B及以上是指包括B-和B+。优选地，所述添加剂包括分散剂、稳定剂及其他助剂；所述的分散剂为一种表面活性剂，是一种两亲分子，由疏水基和亲水基两部分组成，所述的分散剂主要为木质素磺酸盐、萘磺酸盐聚合物、腐殖酸钠、萘磺酸甲醛缩合物、磺化腐殖酸盐、聚羧酸系、三聚氰胺系中的一种或至少两种的组合，添加量按照煤浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高浓度水煤浆，其特征在于，所述高浓度水煤浆的组分包括粗颗粒煤粉、中颗粒煤浆或中颗粒煤粉、细颗粒煤浆或细颗粒煤粉、添加剂和水，所述高浓度水煤浆的浓度为63-75wt.％；/n所述粗颗粒煤粉的粒度150-500μm，所述粗颗粒煤粉的干基量占高浓度水煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为10-60wt％；/n所述中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉的粒度为54-150μm，所述中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉的干基量占高浓度水煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为10-50wt％；/n所述细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉的粒度为0-54μm，且不包括0，所述细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉的干基量占高浓度水煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为5-50wt％；/n所述添加剂占高浓度水煤浆中总煤粉干基量的质量百分含量为0.5-5wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种高浓度水煤浆，其特征在于，所述高浓度水煤浆的组分包括粗颗粒煤粉、中颗粒煤浆或中颗粒煤粉、细颗粒煤浆或细颗粒煤粉、添加剂和水，所述高浓度水煤浆的浓度为63-75wt.％；
所述粗颗粒煤粉的粒度150-500μm，所述粗颗粒煤粉的干基量占高浓度水煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为10-60wt％；
所述中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉的粒度为54-150μm，所述中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉的干基量占高浓度水煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为10-50wt％；
所述细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉的粒度为0-54μm，且不包括0，所述细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉的干基量占高浓度水煤浆中总煤粉干基量的质量百分比为5-50wt％；
所述添加剂占高浓度水煤浆中总煤粉干基量的质量百分含量为0.5-5wt％。


2.根据权利要求1所述的高浓度水煤浆，其特征在于，粗颗粒煤粉中煤粉粒度为150-300μm的煤粉的干基量占粗颗粒煤粉的干基量的质量百分比为40-60wt％；中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉粒度为54-74μm的煤粉的干基量占中颗粒煤浆或中颗粒煤粉中煤粉的干基量的质量百分比为20-40wt％；细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉粒度为0-15μm的煤粉的干基量占细颗粒煤浆或细颗粒煤粉中煤粉的干基量的质量百分比为5-20wt％。


3.根据权利要求1所述的高浓度水煤浆，其特征在于，所述高浓度水煤浆的粘度为850-1300mPa.s，流动性为B及以上，稳定性为B及以上。


4.根据权利要求1所述的高浓度水煤浆，其特征在于，所述添加剂包括分散剂、稳定剂及其他助剂；所述分散剂选自木质素磺酸盐、萘磺酸盐聚合物、腐殖酸钠、萘磺酸甲醛缩合物、磺化腐殖酸盐、聚羧酸系、三聚氰胺系中的一种或几种；所述稳定剂选自聚丙烯酰胺絮凝剂、羧甲基纤维素盐、可溶性淀粉中的一种或几种；所述助剂选自氧化钙、碳酸钙、氧化铁、二氧化硅、氧化铝、富含铁基氧化物的赤泥中的一种或几种。


5.一种权利要求1所述的高浓度水煤浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将精煤进行高细破碎分别得到粗颗粒煤粉、中颗粒煤粉、细颗粒煤粉；
(2)将粗颗粒煤粉、中颗粒煤粉、细颗粒煤粉加水混合，然后加入分散剂，剪切搅拌；然后加入稳定剂、助剂搅拌得到高浓度水煤浆；
或，所述高浓度水煤浆的制备方法包括如下步骤：
(1)提供包括中颗粒煤浆和细颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾昊霖，
申请(专利权)人：深圳瑞科天启科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44