一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法与流程

本发明属于水煤浆制备技术领域，涉及一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，尤其涉及一种提高长距离管道运输水煤浆终端产品浓度的方法。

背景技术：

煤浆管道输送可以作为除铁路、公路和水路输送外的另一种重要的煤炭资源输送方式，具有投资相对较低、对环境影响小、受气候影响小和输送成本低等优点，是一种安全高效、技术先进、节能省地且洁净环保的运煤方式。受流变性及稳定性的影响，常规管道输送煤浆的浓度一般低于55％，且粒度级配不合理。在水煤浆燃烧和气化过程中，提高水煤浆浓度将会使煤浆的燃烧和气化效率显著提高，当煤浆浓度低于60％时，不利于进行燃烧或气化反应；水煤浆燃烧和气化要求煤浆浓度为60％～75％，所以需要对低浓度管输煤浆终端产品质量进行提升。

cn105194912a公开了一种长距离输煤管道终端煤浆提浓系统装置及方法，所述装置包括管道加热器、输煤管道、沉降过滤式离心机、储浆罐、浓缩机和污水处理厂。输煤管道内的煤浆经过管道加热器加热后，进入沉降过滤式离心机脱水，脱水后产品运至储浆罐，沉降过滤式离心机的滤液进入沉降离心液桶，由泵输送至浓缩机浓缩，浓缩机底流由泵输送至搅拌桶，搅拌桶内的煤浆经过搅拌后由泵输送至储浆罐，浓缩机溢流通过管道输送至污水处理厂。储浆罐内的高浓度煤浆可直接供给煤化工用户使用。所述方法能耗高，流程相对复杂，且煤浆粒度级配优化不合理，导致产品煤浆浓度较低。

cn105312003a公开了一种长距离管道终端煤浆脱水与细磨联合制浆装置，所述装置包括中浓度煤浆罐、沉降过滤离心机、刮板输送机、混合搅拌罐、浓缩机、细磨机、污水处理厂、煤浆隔膜泵和高浓度煤浆罐。中浓度煤浆罐内长距离管输煤浆经过沉降过滤离心机脱水后，产品通过刮板输送机运至混合搅拌罐内，滤液进入沉降离心液桶并输送至浓缩机浓缩，浓缩机底流送至细磨机内进一步细磨后进入混合搅拌罐，浓缩机溢流通过管道输送至污水处理厂，脱水后产品和浓缩机底流经过混合搅拌罐混合搅拌后形成化工煤浆成品，由煤浆隔膜泵输送至高浓度煤浆罐内储存并供给煤化工用户直接使用。该方法能耗高，流程相对复杂点，虽然煤浆粒度级配有一定优化效果，但是煤浆浓度提高幅度不大。

可见，现有技术中用于管输水煤浆终端产品浓度提升的方式能耗较大且效率较低，对煤浆粒度分布优化不足，煤浆中粗颗粒较多致氧耗增加且反应不完全。

技术实现要素：

针对现有技术中存在能耗较大且效率较低，对煤浆粒度分布优化不足，煤浆中粗颗粒较多致氧耗增加且反应不完全等问题，本发明提供了一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法。本发明所述方法可以优化煤浆粒度级配，与管道输送终端产品相比使浓度至少提升8～20个百分点，且煤浆流动性、稳定性和雾化性能均有大幅改善。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将部分管道运输煤浆与水和添加剂混合进行细磨，得到第一浆料；

(2)将部分管道运输煤浆、部分步骤(1)所述第一浆料、水和添加剂混合后进行超细磨，得到第二浆料；

(3)将剩余步骤(1)所述第一浆料与步骤(2)所述第二浆料混合得到第三浆料；

(4)将原煤与剩余管道运输煤浆、部分步骤(3)所述第三浆料、水和添加剂混合，进行湿法磨矿后得到第四浆料；

(5)将步骤(4)所述第四浆料与剩余步骤(3)所述第三浆料混合，筛分除杂后得到成品煤浆。

本发明所述方法尤其适用于提高长距离管道运输水煤浆终端产品的浓度，其中所述“长距离”是指距离＞10km。

本发明中，步骤(1)所述部分管道运输煤浆与步骤(2)所述部分管道运输煤浆以及步骤(4)所述剩余管道运输煤浆视为一个整体，故所述“部分”、“部分”和“剩余”属于清楚表述。

步骤(2)所述的“部分步骤(1)所述第一浆料”与步骤(3)所述的“将剩余步骤(1)所述第一浆料”整体为步骤(1)所述的第一浆料，故所述“部分”与“剩余”属于清楚表述。

步骤(4)所述“部分步骤(3)所述第三浆料”与步骤(5)所述的“剩余步骤(3)所述第三浆料”整体为步骤(3)所述第三浆料，故所述“部分”与“剩余”属于清楚表述。

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，可以更好的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)所述管道运输煤浆的质量浓度为30wt％～55wt％，例如30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％或55wt％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；其最大颗粒≤3mm，例如3mm、2.6mm、2.4mm、2mm、1.7mm或1.5mm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。即低浓度管道运输煤浆。

优选地，步骤(1)所述部分管输煤浆为总管道运输煤浆质量的0～50wt％，例如0、10wt％、20wt％、30wt％、40wt％或50wt％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(1)所述添加剂为萘磺酸甲醛缩合物和/或木质素磺酸盐，本发明所述添加剂以萘磺酸甲醛缩合物和/或木质素磺酸盐效果较优，但并不仅限于所述添加剂，其他现有技术常规添加剂同样适用于本发明。

优选地，步骤(1)所述添加剂的干基加入量为第一浆料干基进料量的0～0.5wt％，例如0.1w％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％或0.5％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。本发明中，也可根据实际情况不添加添加剂。

优选地，步骤(1)所述细磨至第一浆料中粒度≤75μm的颗粒在第一浆料中占比≥60wt％，例如60wt％、65wt％、70wt％、80wt％、90wt％或100wt％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(1)所述细磨采用立式研磨和/或卧式研磨形式。

优选地，步骤(1)所述第一浆料的质量浓度为30wt％～50wt％，例如30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％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)所述部分管道运输煤浆为总管道运输煤浆质量的10wt％～50wt％，例如10wt％、20wt％、30wt％、40wt％或50wt％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(2)所述添加剂为萘磺酸甲醛缩合物和/或木质素磺酸盐。本发明所述添加剂以萘磺酸甲醛缩合物和/或木质素磺酸盐效果较优，但并不仅限于所述添加剂，其他现有技术常规添加剂同样适用于本发明。

优选地，步骤(2)所述添加剂的干基加入量为第二浆料干基进料量的0～0.5wt％，例如0.1w％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％或0.5％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。本发明中，也可根据实际情况不添加添加剂。

优选地，步骤(2)所述部分步骤(1)所述第一浆料为步骤(1)所述第一浆料质量的0wt％～95100wt％，例如0、5wt％、10wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％、90wt％或95wt％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)所述超细磨至第二浆料中粒度≤75μm的颗粒在第二浆料中占比≥80wt％，例如80wt％、85wt％、90wt％、95wt％或100％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(2)所述超细磨采用立式研磨和/或卧式研磨形式。

优选地，步骤(2)所述第二浆料的质量浓度为30wt％～50wt％，例如30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％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(3)所述第三浆料的质量浓度为30wt％～50wt％，例如30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％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(3)所述第三浆料中粒度≤75μm的颗粒在第三浆料中占比为≥65wt％，例如65wt％、70wt％、80wt％、90wt％或100wt％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)所述原煤为经过破碎后的原煤。

优选地，所述破碎为破碎至0mm～6mm。

优选地，步骤(1)所述第一浆料与步骤(2)所述第二浆料的总干基质量占步骤(5)所述成品煤浆干基质量的5wt％～40wt％，例如5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％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。

本发明中，调控第一浆料和第二浆料中总干基质量与原煤干基质量的比例，目的在于调控细颗粒在煤浆中所占的比例，从而提高煤浆的稳定性，优化没煤浆的流动性。

优选地，步骤(1)所述第一浆料的干基质量占步骤(5)所述成品煤浆干基质量的0～40wt％，例如5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％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(2)所述第二浆料的干基质量占步骤(5)所述成品煤浆干基质量的0～40wt％，例如5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％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)所述添加剂为萘磺酸甲醛缩合物和/或木质素磺酸盐，本发明所述添加剂以萘磺酸甲醛缩合物和/或木质素磺酸盐效果较优，但并不仅限于所述添加剂，其他现有技术常规添加剂同样适用于本发明。

优选地，步骤(4)所述添加剂的干基加入量为原煤干基量的0.1wt％～1wt％，例如0.1wt％、0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％或1wt％等，但并不仅限于所述添加剂，其他现有技术常规添加剂同样适用于本发明。

优选地，步骤(4)所述第四浆料的浓度为55wt％～70wt％，例如55wt％、60wt％、65wt％或70wt％等，但并不仅限于所述添加剂，其他现有技术常规添加剂同样适用于本发明。

作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述湿法磨矿采用立式研磨和/或卧式研磨形式。

优选地，步骤(4)所述湿法磨矿在球磨机和/或棒磨机中进行。

优选地，步骤(4)所述湿法磨矿至粒度为0～2.5mm。

作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述部分步骤(3)所述第三浆料为步骤(3)所述第三浆料质量的20wt％～100wt％，例如20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％、90wt％或100wt％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(5)所述成品煤浆的浓度较步骤(1)所述管道运输煤浆的浓度提高8wt％～20wt％，例如8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％或20wt％等，但并不仅限于所述添加剂，其他现有技术常规添加剂同样适用于本发明。

优选地，步骤(5)所述成品煤浆中粒度≤75μm的颗粒在成品煤浆中占比≥30wt％，例如30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％等，但并不仅限于所述添加剂，其他现有技术常规添加剂同样适用于本发明。

本申请所述提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法可以使用的制浆煤种广泛，特别适用于较难研磨的低阶煤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述方法通过对外来的低浓度管输煤浆进行细磨和超细磨，得到细浆和超细浆，然后按照一定比例将与原煤制得的浆料混合，填充至煤颗粒孔隙中，优化煤浆粒度级配，提高煤浆的堆积效率，提高煤浆浓度8wt％～20wt％；且得到的煤浆流动性、稳定性和雾化性能均有大幅改善；

(2)本发明所述方法制得的高浓度成品煤浆，能满足燃料浆燃烧及气化浆气化的要求，且能大幅提高煤炭燃烧和气化的转化效率；

(3)本发明所述方法工艺简单，且能实现连续化生产，参数调整快捷方便，制备的高浓度成品煤浆质量优良。

附图说明

图1是本发明实施例1所述提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例2所述提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法的流程示意图。

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提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将部分管道运输煤浆与水和添加剂混合进行细磨，得到第一浆料；

(2)将部分管道运输煤浆、部分步骤(1)所述第一浆料、水和添加剂混合后进行超细磨，得到第二浆料；

(3)将剩余步骤(1)所述第一浆料与步骤(2)所述第二浆料混合得到第三浆料；

(4)将原煤与剩余管道输送煤浆、部分步骤(3)所述第三浆料、水和添加剂混合，进行湿法磨矿后得到第四浆料；

(5)将步骤(4)所述第四浆料与剩余步骤(3)所述第三浆料混合，筛分除杂后得到成品煤浆。

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提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，本实施例所采用的低浓度管道运输煤浆与所用原煤均为陕西神木地区低阶煤，其中分析水mad为4.5wt％、全水mt为15.3wt％、灰分aad为7.9wt％、挥发分vdaf为28.8wt％。

如图1所示，所述方法包括以下步骤：

(1)选取浓度为50wt％的低浓度管道运输煤浆，最大颗粒≤2.4mm，煤浆流动性指标为13cm，煤浆流动性指标测试参考水泥《gb/t8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》行业标准中“水泥净浆流动度”测试方法，煤浆稳定性为放置2小时后析水率20％；

(2)将低浓度管道运输煤浆与水和添加剂按照质量比30:7.6:0.05混合，混合后进行细磨至第一浆料中粒度≤75μm的颗粒在第一浆料中占比80wt％，得到质量浓度为40wt％的第一浆料；

(3)取步骤(2)所述第一浆料的50wt％与部分低浓度管道运输煤浆和水、添加剂按照质量比25:40:10.1:0.07混合，进行超细磨至粒度≤75μm的颗粒占比90wt％，得到质量浓度为40wt％的第二浆料；

(4)将剩余步骤(2)所述的第一浆料与步骤(3)所述第二浆料混合得到质量浓度为40wt％的第三浆料，其中粒度≤75μm的颗粒占比85wt％；

(5)将原煤破碎至≤6mm，并与剩余部分低浓度管道运输煤浆、50wt％的第三浆料、水、添加剂按照30:43.75:27.5:5:0.21比例混合后经湿法磨矿得到质量浓度为68％的第四浆料，其中粒度≤75μm的颗粒占比32wt％；

(6)将第四浆料与剩余的50wt％的第三浆料混合，筛分除杂后得到成品煤浆，即高浓度成品煤浆，成品煤浆质量浓度为65wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为38wt％，且煤浆流动性指标为16cm，稳定性为放置8小时后析水率10％。

实施例2：

本实施例提供了一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，本实施例所采用的低浓度管道运输煤浆与所用原煤均为内蒙古鄂尔多斯地区低阶煤，其中分析水mad为5.5wt％、全水mt为18.5wt％、灰分aad为10.5wt％、挥发分vdaf为25.7wt％。

如图2所示，所述方法包括以下步骤：

(1)选取浓度为45wt％的低浓度管道运输煤浆，最大颗粒≤2mm，煤浆流动性指标为14cm，煤浆流动性指标测试参考水泥《gb/t8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》行业标准中“水泥净浆流动度”测试方法，煤浆稳定性为放置2小时后析水率25％；

(2)将低浓度管道运输煤浆与水和添加剂按照质量比50:14.4:0.09混合，混合后进行细磨至第一浆料中粒度≤75μm的颗粒在第一浆料中占比75wt％，得到质量浓度为35wt％的第一浆料；

(3)取部分低浓度管输煤浆产品与水、添加剂按照质量比50:14.4:0.09混合后经超细磨后得到第二浆料，第二浆料的质量浓度为35wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为95wt％；

(4)将剩余步骤(2)所述的第一浆料与步骤(3)所述第二浆料混合得到质量浓度为35wt％的第三浆料，其中粒度≤75μm的颗粒占比85wt％；

(5)将原煤破碎至≤6mm，并与水、添加剂按照38.72:17.43:0.21比例混合后经湿法磨矿得到质量浓度为69％的第四浆料，其中粒度≤75μm的颗粒占比25wt％；

(6)将第四浆料与第三浆料按56.15:128.96混合，筛分除杂后得到成品煤浆，即高浓度成品煤浆，成品煤浆质量浓度为60wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为60wt％，且煤浆流动性指标为18cm，稳定性为放置8小时后析水率12％。

实施例3：

本实施例提供了一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，本实施例所采用的低浓度管道运输煤浆与所用原煤均为内蒙古鄂尔多斯地区低阶煤，其组成与实施例2中相同。

所述方法参照实施例2中方法，区别在于：步骤(1)中选取浓度为35wt％的低浓度管道运输煤浆；步骤(2)中配制的第一浆料的浓度为30wt％，细磨至粒度≤75μm的颗粒占比为60wt％；步骤(3)配制的第二浆料的质量浓度为30wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为80wt％。

本实施例制得的高浓度成品煤浆，成品煤浆质量浓度为62wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为45wt％，且煤浆流动性指标为19cm，稳定性为放置8小时后析水率8％。

实施例4：

本实施例提供了一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，本实施例所采用的低浓度管道运输煤浆与所用原煤均陕西神木地区低阶煤，其组成与实施例1中相同。

所述方法参照实施例1中方法，区别在于：步骤(1)中选取浓度为55wt％的低浓度管道运输煤浆；步骤(2)中配制的第一浆料的浓度为50wt％，细磨至粒度≤75μm的颗粒占比为75wt％；步骤(3)配制的第二浆料的质量浓度为50wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为90wt％。

本实施例制得的高浓度成品煤浆，成品煤浆质量浓度为63wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为45.6wt％，且煤浆流动性指标为17cm，稳定性为放置8小时后析水率5％。

对比例1：

本对比例提供了一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，所采用的低浓度管道运输煤浆与所用原煤均为陕西神木地区低阶煤，其组成与实施例1中相同。

所述方法参照实施例1中方法，区别在于：仅采用第一浆料作为第三浆料，即不再通过超细磨制备第二浆料。

本对比例制得的成品煤浆质量浓度为65wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为33wt％，且煤浆流动性指标为15cm，稳定性为放置8小时后析水率10％。

对比例2：

本对比例提供了一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，所采用的低浓度管道运输煤浆与所用原煤均为陕西神木地区低阶煤，其组成与实施例1中相同。

所述方法参照实施例1中方法，区别在于：仅采用第二浆料作为第三浆料，即不再通过细磨制备第一浆料。

本对比例制得的成品煤浆质量浓度为65wt％，其中粒度≤75μm的颗粒占比为46wt％，且煤浆流动性指标为17cm，稳定性为放置8小时后析水率8％。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述方法通过对外来的低浓度管输煤浆进行细磨和超细磨，得到细浆和超细浆，然后按照一定比例将与原煤制得的浆料混合，填充至煤颗粒孔隙中，优化煤浆粒度级配，提高煤浆的堆积效率，提高煤浆浓度8wt％～20wt％；且得到的煤浆流动性、稳定性和雾化性能均有大幅改善；

本发明所述方法制得的高浓度成品煤浆，能满足燃料浆燃烧及气化浆气化的要求，且能大幅提高煤炭燃烧和气化的转化效率；

本发明所述方法工艺简单，且能实现连续化生产，参数调整快捷方便，制备的高浓度成品煤浆质量优良。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、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。