CN112920865A - 一种水煤浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水煤浆制备技术领域，公开了一种水煤浆及其制备方法，该方法包括：(1)将煤粉进行粉碎，接着进行机械挤压；(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉，然后进行超声处理，超声处理的频率为80‑100kHz，超声处理的时间为170‑260min，超声处理的温度为30‑35℃；(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，得到水煤浆；其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，所述烟煤与所述褐煤的质量比为(4‑7)：1。本发明制备的水煤浆具有较高的浓度，较低的黏度以及较好的稳定性，同时也具有较低的硫含量。
Description
技术领域
本发明涉及水煤浆制备技术领域，具体涉及一种水煤浆及其制备方法。
背景技术
水煤浆是一种新型、高效、清洁的煤基燃料，水煤浆具有石油一样的流动性，热值大致相当于油的一半，被称为液态煤炭产品，可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧以及各种建筑物供暖和生活热水，在我国丰富煤炭资源的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。
现有工业化的水煤浆浓度基本都在60％(wt)左右，气化过程中，需要将水煤浆中大量的水分蒸发掉，水分蒸发会吸收气化炉内的热量，因此需要耗费更多的煤粉和氧气燃烧来维持气化炉内的煤气化反应温度，导致水煤浆气化技术整体效率普遍偏低，比煤耗、比氧耗偏高，有效气含量偏低，而一般水煤浆浓度提高1％(wt)，产量可以增加2-3％，因此提高水煤浆的浓度对煤化工意义重大。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的水煤浆浓度不高的问题，提供一种水煤浆及其制备方法，该方法制备得到的水煤浆浓度较高。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种水煤浆的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将煤粉进行粉碎，接着进行机械挤压；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉，然后进行超声处理，超声处理的频率为80-100kHz，超声处理的时间为170-260min，超声处理的温度为30-35℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，得到水煤浆；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，所述烟煤与所述褐煤的质量比为(4-7)：1。
优选地，在步骤(1)中，将煤粉粉碎至粒度≤1mm。
优选地，在步骤(1)中，所述机械挤压的压力为100-120MPa。
优选地，在步骤(2)中，所述亚甲基二萘磺酸钠与所述羧甲基纤维素钠的质量比为(5.5-7)：1。
优选地，在步骤(2)中，所述亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与所述煤粉的质量比为(0.012-0.0145)：1。
优选地，在步骤(2)中，所述煤粉与所述水的质量比为(2.2-2.8)：1。
优选地，在步骤(2)中，所述氧化镁与所述煤粉的质量比为(0.015-0.02):1。
优选地，在步骤(3)中，所述剪切的速率为140-170S-1。
优选地，在步骤(3)中，所述剪切的时间为40-50min。
本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的水煤浆。
本发明所述的方法制备得到的水煤浆具有较高的浓度，较低的黏度以及较好的稳定性，同时也具有较低的硫含量。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供一种水煤浆的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将煤粉进行粉碎，接着进行机械挤压；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉，然后进行超声处理，超声处理的频率为80-100kHz，超声处理的时间为170-260min，超声处理的温度为30-35℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，得到水煤浆；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，所述烟煤与所述褐煤的质量比为(4-7)：1。
在具体实施方式中，所述烟煤与所述褐煤的质量比可以为4：1、4.5：1、5：1、5.5：1、6：1、6.5：1或7：1。
在优选情况下，在步骤(1)中，将煤粉粉碎至粒度≤1mm。
在本发明中，对于所述机械挤压的设备没有特殊要求，可以为本领域的常规选择。
在本发明中，在步骤(1)中，所述机械挤压的压力为100-120MPa。具体地，所述机械挤压的压力可以为100MPa、101MPa、102MPa、103MPa、104MPa、105MPa、106MPa、107MPa、108MPa、109MPa、110MPa、111MPa、112MPa、113MPa、114MPa、115MPa、116MPa、117MPa、118MPa、119MPa或120MPa。
在本发明中，所述的压力为绝对压力。
在本发明中，通过对煤粉进行机械挤压，使得原料煤内部部分孔隙结构被破坏，使其气孔体积大幅减小，降低了孔隙吸附水的能力，进而提高煤粉的成浆浓度。
在本发明中，在步骤(2)中，所述亚甲基二萘磺酸钠与所述羧甲基纤维素钠的质量比为(5.5-7)：1。具体地，所述亚甲基二萘磺酸钠与所述羧甲基纤维素钠的质量比可以为5.5：1、5.6：1、5.7：1、5.8：1、5.9：1、6：1、6.1：1、6.2：1、6.3：1、6.4：1、6.5：1、6.6：1、6.7：1、6.8：1、6.9：1或7：1。
在本发明中，在步骤(2)中，所述亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与所述煤粉的质量比为(0.012-0.0145)：1。具体地，所述亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与所述煤粉的质量比可以为0.012：1、0.0123：1、0.0125：1、0.0127：1、0.013：1、0.0133：1、0.0135：1、0.0137：1、0.0139：1、0.014：1或0.0145：1。
在本发明中，在步骤(2)中，所述煤粉与所述水的质量比为(2.2-2.8)：1。具体地，所述煤粉与所述水的质量比可以为2.2：1、2.3：1、2.4：1、2.5：1、2.6：1、2.7：1或2.8：1。
在本发明中，在步骤(2)中，所述氧化镁与所述煤粉的质量比为(0.015-0.02):1。具体地，所述氧化镁与所述煤粉的质量比可以为0.015:1、0.0155:1、0.016:1、0.0165:1、0.017:1、0.0175:1、0.018:1、0.0185:1、0.019:1、0.0195:1或0.02:1。
在具体实施方式中，所述超声处理的频率可以为80kHz、81kHz、82kHz、83kHz、84kHz、85kHz、86kHz、87kHz、88kHz、89kHz、90kHz、91kHz、92kHz、93kHz、94kHz、95kHz、96kHz、97kHz、98kHz、99kHz或100kHz。
在具体实施方式中，所述超声处理的时间可以为170min、180min、190min、200min、210min、220min、230min、240min、250min或260min。
在具体实施方式中，所述超声处理的温度可以为30℃、31℃、32℃、33℃、34℃或35℃。
在本发明中，采用超声处理可以提高原料在水中的溶解性、均匀性和稳定性。
在本发明中，在步骤(3)中，所述剪切的速率为140-170S-1。具体地，所述剪切的速率可以为140S-1、145S-1、150S-1、155S-1、160S-1、165S-1或170S-1。
在本发明中，在步骤(3)中，所述剪切的时间为40-50min。具体地，所述剪切的时间可以为40min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min、49min或50min。
本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的水煤浆。
在本发明中，选择合适的煤种，并采用机械挤压，超声处理等一系列工艺，添加合适的原料，使得制备得到的水煤浆具有较高的浓度，较低的浓度以及较好的稳定性，同时制备得到的水煤浆硫含量较少，环保节能。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
(1)将煤粉粉碎至粒度为1mm，接着进行机械挤压，机械挤压的压力为110MPa；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉(甲基二萘磺酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为5.5：1，亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与煤粉的质量比为0.0145：1，煤粉与水的质量比为2.6：1，氧化镁与煤粉的质量比为0.015:1)，然后进行超声处理，超声处理的频率为80kHz，超声处理的时间为200min，超声处理的温度为35℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，剪切的速率为150S-1，剪切的时间为47min，得到水煤浆A1；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，烟煤与褐煤的质量比为5：1。
实施例2
(1)将煤粉粉碎至粒度为0.7mm，接着进行机械挤压，机械挤压的压力为120MPa；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉(甲基二萘磺酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为6：1，亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与煤粉的质量比为0.013：1，煤粉与水的质量比为2.2：1，氧化镁与煤粉的质量比为0.017:1)，然后进行超声处理，超声处理的频率为90kHz，超声处理的时间为260min，超声处理的温度为30℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，剪切的速率为140S-1，剪切的时间为50min，得到水煤浆A2；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，烟煤与褐煤的质量比为4：1。
实施例3
(1)将煤粉粉碎至粒度为0.5mm，接着进行机械挤压，机械挤压的压力为100MPa；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉(甲基二萘磺酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为7：1，亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与煤粉的质量比为0.0125：1，煤粉与水的质量比为2.5：1，氧化镁与煤粉的质量比为0.02:1)，然后进行超声处理，超声处理的频率为90kHz，超声处理的时间为215min，超声处理的温度为33℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，剪切的速率为170S-1，剪切的时间为40min，得到水煤浆A3；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，烟煤与褐煤的质量比为7：1。
实施例4
(1)将煤粉粉碎至粒度为1mm，接着进行机械挤压，机械挤压的压力为105MPa；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉(甲基二萘磺酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为6.5：1，亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与煤粉的质量比为0.012：1，煤粉与水的质量比为2.8：1，氧化镁与煤粉的质量比为0.016:1)，然后进行超声处理，超声处理的频率为100kHz，超声处理的时间为170min，超声处理的温度为33℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，剪切的速率为160S-1，剪切的时间为42min，得到水煤浆A4；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，烟煤与褐煤的质量比为6：1。
实施例5
(1)将煤粉粉碎至粒度为0.3mm，接着进行机械挤压，机械挤压的压力为115MPa；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉(甲基二萘磺酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为6.5：1，亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与煤粉的质量比为0.0135：1，煤粉与水的质量比为2.4：1，氧化镁与煤粉的质量比为0.018:1)，然后进行超声处理，超声处理的频率为95kHz，超声处理的时间为230min，超声处理的温度为31℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，剪切的速率为145S-1，剪切的时间为48min，得到水煤浆A5；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，烟煤与褐煤的质量比为4.8：1。
实施例6
(1)将煤粉粉碎至粒度为1mm，接着进行机械挤压，机械挤压的压力为120MPa；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉(甲基二萘磺酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为5.8：1，亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与煤粉的质量比为0.014：1，煤粉与水的质量比为2.7：1，氧化镁与煤粉的质量比为0.019:1)，然后进行超声处理，超声处理的频率为85kHz，超声处理的时间为190min，超声处理的温度为35℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，剪切的速率为155S-1，剪切的时间为45min，得到水煤浆A6；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，烟煤与褐煤的质量比为5.5：1。
对比例1
按照实施例1的方法实施，与之不同的是，在步骤(1)中，不进行机械挤压，得到水煤浆D1。
对比例2
按照实施例1的方法实施，与之不同的是，在步骤(2)中，不进行超声处理，得到水煤浆D2。
对比例3
按照实施例1的方法实施，与之不同的是，在步骤(2)中，超声处理的频率为65KHz，得到水煤浆D3。
对比例4
按照实施例1的方法实施，与之不同的是，在步骤(2)中，超声处理的时间为150min，得到水煤浆D4。
测试例1
按照《GB/T 18856.2-2008水煤浆试验方法》和《GB/T 18856.4-2008水煤浆试验方法》测量实施例1-6和对比例1-4得到的水煤浆的浓度和黏度，并测量水煤浆的稳定性,采用《GB/T 18856.8-2002水煤浆试验方法》测定水煤浆的硫含量，结果如表1所示。
表1
通过表1的结果可以看出，本发明制备的水煤浆具有较高的浓度，较低的黏度，出现软硬沉淀的时间较长，有较好的稳定性，同时也具有较低的硫含量。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种水煤浆的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将煤粉进行粉碎，接着进行机械挤压；
(2)向水中加入亚甲基二萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、氧化镁和步骤(1)得到的煤粉，然后进行超声处理，超声处理的频率为80-100kHz，超声处理的时间为170-260min，超声处理的温度为30-35℃；
(3)将步骤(2)得到的浆料进行剪切，得到水煤浆；
其中，所述煤粉为烟煤和褐煤的混合物，所述烟煤与所述褐煤的质量比为(4-7)：1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，将煤粉粉碎至粒度≤1mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述机械挤压的压力为100-120MPa。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述亚甲基二萘磺酸钠与所述羧甲基纤维素钠的质量比为(5.5-7)：1。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述亚甲基二萘磺酸钠和羧甲基纤维素钠的总质量与所述煤粉的质量比为(0.012-0.0145)：1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述煤粉与所述水的质量比为(2.2-2.8)：1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述氧化镁与所述煤粉的质量比为(0.015-0.02):1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述剪切的速率为140-170S-1。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述剪切的时间为40-50min。
10.由权利要求1-9所述的任意一项方法制备得到的水煤浆。
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| CN107129842A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-05 | 中国矿业大学 | 一种固硫型水煤浆的制备方法 |
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