PDF《离心力场中瘦煤水煤浆的沉降失稳特性》

stability;

centrifugation;

sedimentation;

coalescence;

particle 水煤浆(Coal Water Slurry, CWS ) 具有低NOx ,SOx 排放特点,是一种洁净煤技术[1] . 目前,我 国的燃料水煤浆使用量已达到

3 000 万t/ a 以上,气 化水煤浆使用量已超过

2 亿t/ a,使得我国已成为世 第8期涂亚楠等:离心力场中瘦煤水煤浆的沉降失稳特性 界上水煤浆技术领先、产能最大且应用行业最广泛的 国家[2-3] . 稳定性是燃料水煤浆品质的重要指标之一,直接 影响了产品的运输距离和存放期限. 然而,水煤浆的 稳定性测量表征始终存在诸多问题:① 国标法(倒置 法)[4] 、T 型棒法、棒插法[5] 和冷冻法[6] 均会直接破 坏样品,导致测量时无法判断样品稳定性的具体演化 过程;

② 人为主观因素影响过大,如观察法、T 型棒 法、棒插法等主要依靠肉眼观察,而国标法(倒置法) 无法保证理应残留的硬沉淀不会在人为倒置时滑落;

③ 均需要经过十几小时甚至几天的测试周期,耗时 长. 针对前两个问题,研究者们提出了基于背散射光 原理的稳定性测试方法[7-10] ,但测试周期仍然很长. 离心力可以加速水煤浆的沉降. 李桂春等[11] 参 考中羽野史的摆动离心法,通过考察离心条件(转速 和时间)下水煤浆的沉淀与静置时间的对应,来快速 表征水煤浆的稳定性. 然而其研究除需要额外搭建 测试平台外,在选定离心转速时还需要对煤浆的稳定 期限进行一个预期判断. 实际上,通过本研究可以发 现,仅仅利用离心时间与静置时间的对应并不十分合 理,因为两者的沉降过程特征并不完全一致. 针对上述问题,笔者探讨了利用 Turbiscan 背散 射光技术来研究离心过程中瘦煤水煤浆的沉降失稳 特性的方法,并提出了一个用于水煤浆稳定性判定的 思路,期颐为水煤浆稳定性的快速、定量、准确表征提 供有价参考.

1 试验及样品 1.

1 样品 煤样为来自淮北矿业集团临涣选煤厂的瘦煤,其 特性见表 1. 依据张荣曾教授的煤成浆性评价指标 计算和评价方法[12] (式(1) 和(2)),可知:该煤易成 浆,预测在合理的级配和药剂条件下可得到 73. 83% 的水煤浆. 表1煤质分析 Table

1 Proximate and ultimate analysis 工业分析/ % Mad Ad Vdaf FCdaf Qgr,d / (MJ・kg-1 ) 元素分析 / % Cad Had Oad Nad St,ad HGI 0.

48 8.

98 15.

26 84.

74 32.

79 81.

55 3.

81 2.

31 1.

11 1.

80 100 评价指标: D = 7.

5 - 0.

051 * HGI + 0.

223 * Mad + 0.

025 7 * w2 (Oad ) = 7.

5 - 0.

051 *

100 + 0.

223 * 0.

48 + 0.

025 7 * 2.

312 ≈ 2.

64 (1) 预测制浆浓度: C =

77 - 1.

2 * D =

77 - 1.

2 * 2.

64 ≈ 73. 83,% (2) 1.

2 方法1. 2.

1 样品的处理 原煤 经空气干燥后, 由颚式破碎机破碎至-3 mm,后经小型球磨机(1 kg 装填量) 分别磨制

15 min ( 过0.

3 mm 筛)、80 min 和3h, 得到粗样(CS)、细样(FS) 和超细样(UFS)3 种细度不同的煤 样进行级配.

3 种球磨样品经 OMIC LS-C(I)型激光 粒度分析仪测试其粒度分布. 基于涂亚楠的堆积效果评价指标计算方法[13] , 选择质量配比 CS ∶ FS ∶ UFS =

7 ∶

5 ∶

3 进行研究,该 配比条件下的粒度分布符合水煤浆工业生产的一般 要求,且其堆积效果较好.

3 种样品与混配后的样 品(MS)粒度分布如图

1 所示,混配后的特征数据见 表2. 图1样品粒度分析 Fig.

1 Particle size distribution of samples 表2MS 粒度分布特征值及 E 值Table