一种配合煤水煤浆的制备方法与流程

本发明属于煤化工技术领域，涉及一种配合煤水煤浆的制备方法。

背景技术：

水煤浆作为一种新型煤基流体燃料，是一种可以代替重油和煤的清洁燃料，具有浓度高、粒度细、燃烧效率高等优点，应用广泛。而煤气化作为煤化工的重要基础工艺，水煤浆的气化也是研究的重点，水煤浆浓度的高低直接决定着气化工艺能耗指标的高低，制备高浓度水煤浆对高气化效率、低比煤耗、低比氧耗等关键参数至关重要。

高浓度水煤浆的制备一直是水煤浆领域的难题，尤其是对于难成浆的煤种，低阶煤是公认的制浆性能较差的煤种，水分和灰分含量高，氧元素含量高，可磨性差，热值低，制备的煤浆浓度低，在气化领域无法满足应用要求。cn101173765a公开了一种利用低阶煤制备水煤浆的方法，包括将破碎后的低阶煤与水按比例混合，然后进行湿式粗研磨，湿式粗研磨后的部分煤浆与水混合进行湿式细研磨后送入过滤装置，另一部分煤浆直接送入过滤装置，然后进行高速搅拌、静置或低速搅拌得到水煤浆产品；但该方法所用低阶原料煤水含量高，所需操作较为繁多，所得水煤浆产品的浓度有限。

cn105038878a公开了一种制备水煤浆的方法，通过将低阶煤破碎，然后分部分进行粗磨、脱水、细磨、超细磨等步骤，再经捏混、强剪切处理后，得到水煤浆产品，该方法采用的低阶煤含水量高，需要经过多次磨粉处理，且还包括脱水步骤，操作步骤多，难度加大。

为了提高水煤浆产品的浓度及其气化性能，改变或改进原料往往会造成成本的提高，因此可以从其他途径提高水煤浆浓度，例如配煤技术，配煤技术目前虽有应用，但在水煤浆的制备领域涉及不多，对于采用何种材料与煤配合效果更好以及配料比例的选择均未有明确的说明，还需要进行研究，此种方法也不会造成原料成本提高，甚至可以降低成本。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法采用配煤技术，利用石油焦和粉煤灰提高原料煤的成浆性能，从而提高水煤浆的浓度和堆积效率，所得水煤浆气化效率高，所需原料成本降低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将原料煤、石油焦和粉煤灰配合后破碎，得到第一浆料；将石油焦、粉煤灰与水、添加剂混合，得到第二浆料；

(2)将步骤(1)得到的第一浆料和第二浆料混合搅拌，得到第三浆料，然后进行整形细磨，得到第四浆料；

(3)将步骤(2)得到的第四浆料进行筛分处理，筛下来的浆料为第五浆料，筛余物为第六浆料；

(4)将步骤(3)得到的部分第六浆料返回步骤(1)与第二浆料混合，剩余的第六浆料返回步骤(2)进行整形细磨；步骤(3)得到的第五浆料输出得到水煤浆。

本发明中，通过采用配煤技术，在原料煤基础上再添加石油焦和粉煤灰形成配合煤，再经过混合、整形细磨、筛分处理等处理步骤制备水煤浆；该配合煤能够降低水煤浆的灰分含量，提高原料煤的成浆性能，从而提高水煤浆的浓度，而不同组分间粒度的配合可以提高水煤浆堆积效率，降低水煤浆的水分含量；上述两方面的作用可以有效提高水煤浆的热值，降低灰熔点，从而更好地应用于气化领域。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述原料煤包括褐煤、烟煤或无烟煤中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：褐煤和烟煤的组合，烟煤和无烟煤的组合，褐煤、烟煤和无烟煤的组合等。

优选地，步骤(1)制备第一浆料时，所述原料煤、石油焦和粉煤灰配合的质量比为(6～9):(1～3):(0～1)，例如6:1:0.1、6:2:0.5、6:3:1、7:1:0.2、7:2:0.8、7:3:0.6、8:2:0.4、9:1:0.3或9:3:0.05等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为(7～9):(1～2):(0～1)。

优选地，步骤(1)所述破碎至第一浆料的粒径不大于5mm，例如5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1mm或0.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1～4mm。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)制备第二浆料时，所述水、添加剂与石油焦、粉煤灰的质量比为(7～21):(0.1～1):(50～55):(24～43)，例如7:0.1:50:24、7:0.1:52:30、7:0.1:55:35、14:0.5:50:25、14:1:55:40、21:0.2:50:30或21:0.6:52:35等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选(7～18):(0.1～1):(52～55):(25～35)。

优选地，步骤(1)制备第二浆料时，石油焦和粉煤灰先破碎至粒径为25～80μm，例如25μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm或80μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述添加剂包括木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：木质素磺酸盐和腐植酸盐的组合，腐植酸盐和萘磺酸甲醛缩合物的组合，木质素磺酸盐、腐植酸盐和萘磺酸甲醛缩合物的组合等。

本发明中，添加剂的加入可以调节混合原料的黏度及煤浆的稳定性和析水性，保证水煤浆黏度的稳定，通过选择合适的添加剂及其使用量，在提高水煤浆浓度的同时，不会造成黏度的提高而造成影响流动性与稳定性。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述混合搅拌在双轴搅拌釜内进行。

优选地，步骤(2)所述第一浆料和第二浆料混合时，第一浆料所占比例为35～45wt％，例如35wt％、36wt％、38wt％、40wt％、42wt％或45wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述整形细磨后得到的第四浆料的粒径为25～70μm，例如25μm、30μm、40μm、50μm、60μm或70μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为30～60μm。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述筛分所用筛分设备的目数为200～400目，例如200目、230目、250目、270目、300目、325目或400目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述返回步骤(1)与第二浆料混合的第六浆料占比40～60wt％，例如40wt％、42wt％、45wt％、48wt％、50wt％、54wt％、57wt％或60wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述水煤浆的浓度为67.5wt％以上，例如67.5wt％、68wt％、69wt％、70wt％、71wt％、72wt％、73wt％、或74wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(4)所述水煤浆的平均粒径为30～70μm，例如30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、60μm、65μm或70μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选30～65μm。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将原料煤、石油焦和粉煤灰按照(6～9):(1～3):(0～1)的质量比配合后破碎，破碎至粒径不大于5mm，得到第一浆料；将石油焦、粉煤灰先破碎至粒径为25～80μm，再与水、添加剂按照(50～55):(24～43):(7～21):(0.1～1)的质量比混合搅拌，得到第二浆料；

(2)将步骤(1)得到的第一浆料和第二浆料通入双轴搅拌釜进行混合搅拌，其中第一浆料占比35～45wt％，得到第三浆料，然后进行整形细磨，得到粒径为25～70μm的第四浆料；

(3)将步骤(2)得到的第四浆料进行筛分处理，筛分所用筛分设备的目数为200～400目，筛下来的浆料为第五浆料，筛余物为第六浆料；

(4)将步骤(3)得到的质量分数为40～60wt％的第六浆料返回步骤(1)与第二浆料混合，剩余的第六浆料返回步骤(2)进行整形细磨；步骤(3)得到的第五浆料输出得到水煤浆，所述水煤浆的浓度为67.5wt％以上，平均粒径为30～70μm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述方法采用配煤技术，在原料煤基础上再添加石油焦和粉煤灰形成配合煤，所述配合煤提高煤种的成浆性能及水煤浆的浓度，可以达到67.5wt％以上，从而提高水煤浆的热值及气化效率，更好地用作气化水煤浆；

(2)本发明所述方法中配合煤组分间粒度的配合可以提高水煤浆堆积效率，降低水煤浆的水分含量；

(3)本发明所述方法操作简便，可以有效降低原料成本及能耗。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的配合煤水煤浆的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明，但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明具体实施方式部分提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将原料煤、石油焦和粉煤灰配合后破碎，得到第一浆料；将石油焦、粉煤灰与水、添加剂混合，得到第二浆料；

(2)将步骤(1)得到的第一浆料和第二浆料混合搅拌，得到第三浆料，然后进行整形细磨，得到第四浆料；

(3)将步骤(2)得到的第四浆料进行筛分处理，筛下来的浆料为第五浆料，筛余物为第六浆料；

(4)将步骤(3)得到的部分第六浆料返回步骤(1)与第二浆料混合，剩余的第六浆料返回步骤(2)进行整形细磨；步骤(3)得到的第五浆料输出得到水煤浆。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1：

本实施例提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法的工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：

(1)将原料煤、石油焦和粉煤灰按照6:3:1的质量比配合后破碎，破碎至粒径不大于4mm，得到第一浆料；将石油焦、粉煤灰先破碎至粒径为50～60μm，再与水、添加剂木质素磺酸钠按照50:28:21:1的质量比混合搅拌，得到第二浆料；

(2)将步骤(1)得到的第一浆料和第二浆料通入双轴搅拌釜进行混合搅拌，其中第一浆料占比40wt％，得到第三浆料，然后进行整形细磨，得到粒径为45～55μm的第四浆料；

(3)将步骤(2)得到的第四浆料进行筛分处理，筛分所用筛分设备的目数为300目，筛下来的浆料为第五浆料，筛余物为第六浆料；

(4)将步骤(3)得到的质量分数为50wt％的第六浆料返回步骤(1)与第二浆料混合，剩余的第六浆料返回步骤(2)进行整形细磨；步骤(3)得到的第五浆料输出煤浆槽得到水煤浆。

本实施例中，所得水煤浆产品的浓度达到73.9wt％，平均粒径为48μm，黏度为1058mpa·s。

实施例2：

本实施例提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将原料煤、石油焦和粉煤灰按照8.8:1:0.2的质量比配合后破碎，破碎至粒径不大于1mm，得到第一浆料；将石油焦、粉煤灰先破碎至粒径为32～40μm，再与水、添加剂腐植酸钠按照55:35:9.5:0.5的质量比混合搅拌，得到第二浆料；

(2)将步骤(1)得到的第一浆料和第二浆料通入双轴搅拌釜进行混合搅拌，其中第一浆料占比35wt％，得到第三浆料，然后进行整形细磨，得到粒径为30～40μm的第四浆料；

(3)将步骤(2)得到的第四浆料进行筛分处理，筛分所用筛分设备的目数为400目，筛下来的浆料为第五浆料，筛余物为第六浆料；

(4)将步骤(3)得到的质量分数为40wt％的第六浆料返回步骤(1)与第二浆料混合，剩余的第六浆料返回步骤(2)进行整形细磨；步骤(3)得到的第五浆料输出煤浆槽得到水煤浆。

本实施例中，所得水煤浆产品的浓度达到67.5wt％，平均粒径为35μm，黏度为1300mpa·s。

实施例3：

本实施例提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将原料煤、石油焦和粉煤灰按照8:1.5:0.5的质量比配合后破碎，破碎至粒径不大于2mm，得到第一浆料；将石油焦、粉煤灰先破碎至粒径为70～80μm，再与水、添加剂萘磺酸甲醛缩合物按照52:30:17.9:0.1的质量比混合搅拌，得到第二浆料；

(2)将步骤(1)得到的第一浆料和第二浆料通入双轴搅拌釜进行混合搅拌，其中第一浆料占比45wt％，得到第三浆料，然后进行整形细磨，得到粒径为60～70μm的第四浆料；

(3)将步骤(2)得到的第四浆料进行筛分处理，筛分所用筛分设备的目数为230目，筛下来的浆料为第五浆料，筛余物为第六浆料；

(4)将步骤(3)得到的质量分数为60wt％的第六浆料返回步骤(1)与第二浆料混合，剩余的第六浆料返回步骤(2)进行整形细磨；步骤(3)得到的第五浆料输出煤浆槽得到水煤浆。

本实施例中，所得水煤浆产品的浓度达到69.9wt％，平均粒径为63μm，黏度为1258mpa·s。

实施例4：

本实施例提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将原料煤、石油焦和粉煤灰按照7:2.3:0.7的质量比配合后破碎，破碎至粒径不大于5mm，得到第一浆料；将石油焦、粉煤灰先破碎至粒径为40～50μm，再与水、添加剂腐植酸钠按照54:31.2:14:0.8的质量比混合搅拌，得到第二浆料；

(2)将步骤(1)得到的第一浆料和第二浆料通入双轴搅拌釜进行混合搅拌，其中第一浆料占比42wt％，得到第三浆料，然后进行整形细磨，得到粒径为40～50μm的第四浆料；

(3)将步骤(2)得到的第四浆料进行筛分处理，筛分所用筛分设备的目数为325目，筛下来的浆料为第五浆料，筛余物为第六浆料；

(4)将步骤(3)得到的质量分数为55wt％的第六浆料返回步骤(1)与第二浆料混合，剩余的第六浆料返回步骤(2)进行整形细磨；步骤(3)得到的第五浆料输出煤浆槽得到水煤浆。

本实施例中，所得水煤浆产品的浓度达到69.5wt％，平均粒径为43μm，黏度为1158mpa·s。

实施例5：

本实施例提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将原料煤和石油焦按照8.5:1.5的质量比配合后破碎，破碎至粒径不大于3mm，得到第一浆料；将石油焦、粉煤灰先破碎至粒径为60～70μm，再与水、添加剂木质素磺酸钠按照51:40:8.7:0.3的质量比混合搅拌，得到第二浆料；

(2)将步骤(1)得到的第一浆料和第二浆料通入双轴搅拌釜进行混合搅拌，其中第一浆料占比38wt％，得到第三浆料，然后进行整形细磨，得到粒径为50～64μm的第四浆料；

(3)将步骤(2)得到的第四浆料进行筛分处理，筛分所用筛分设备的目数为250目，筛下来的浆料为第五浆料，筛余物为第六浆料；

(4)将步骤(3)得到的质量分数为45wt％的第六浆料返回步骤(1)与第二浆料混合，剩余的第六浆料返回步骤(2)进行整形细磨；步骤(3)得到的第五浆料输出煤浆槽得到水煤浆。

本实施例中，所得水煤浆产品的浓度达到68.5wt％，平均粒径为55μm，黏度为1109mpa·s。

对比例1：

本对比例提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(1)中直接将原料煤破碎后与水、添加剂混合，不再分为第一浆料和第二浆料。

本对比例中，由于未采用石油焦和粉煤灰作为原料煤的配合组分，单独采用低阶煤作为水煤浆的原料，成浆性能降低，所得水煤浆的浓度降低为45wt％，造成气化效率降低，无法满足气化要求；同时颗粒间粒径的配合作用减弱，水分含量相对较高。

对比例2：

本对比例提供了一种配合煤水煤浆的制备方法，所述方法参照实施例1中的方法，区别仅在于：步骤(1)中第二浆料制备时不加入添加剂，其所占质量比例由水代替。

本对比例中，由于水煤浆制备过程中未加入添加剂，在水煤浆浓度提高的同时，其黏度也会增大，达到2000mpa·s，造成水煤浆的流动性降低，不利于水煤浆的应用。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述方法采用配煤技术，在原料煤基础上再添加石油焦和粉煤灰形成配合煤，所述配合煤提高煤种的成浆性能及水煤浆的浓度，可以达到67.5wt％以上，从而提高水煤浆的热值及气化效率，更好地用作气化水煤浆；而配合煤组分间粒度的配合可以提高水煤浆堆积效率，降低水煤浆的水分含量；所述方法操作简便，可以有效降低原料成本及能耗。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所用原料、操作的等效替换及辅助原料、操作的添加，具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。