本发明涉及水煤浆加工领域，特别涉及一种采用单磨机和低阶煤制备超精细水煤浆的方法。
背景技术：
中国是煤炭大国。中国能源储量结构为：煤炭占58.8％、石油占2.8％、天然气0.3％、水能9.5％，其中，煤炭占绝对优势。这就决定了在未来相当长的时间内，煤炭的主要能源地位不会改变。但是，燃烧固态煤炭会造成的环景污染、损害人们的身体健康。据统计，燃烧原煤造成了我国大气中so2排放的90％、烟尘排放的70％。
水煤浆就是将固体煤燃料加水经过研磨，使其变为流态的煤燃料，其类似重油液态燃烧应用的特点。水煤浆按其质量可分为：常规水煤浆、经济水煤浆、超精细水煤浆。现有技术的水煤浆一般采用双磨机研磨的工艺。例如以下工艺：水煤浆1-2mm的粗料、加水、分散剂高浓度粗磨、高浓度细磨、加稳定剂搅拌、滤浆、产品水煤浆装罐。这样的加工方式存在的问题是：1)球磨机装球量少，影响研磨效率和产量；2)园形和棒形球磨介质研磨效率低；3)水煤浆粒径大、粘度高；4)生产工艺复杂；5)磨机多、单机产量低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种采用单磨机和低阶煤制备超精细水煤浆的方法，以提高单机产量、降低成本、增加利润。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种采用单磨机和低阶煤制备超精细水煤浆的方法，包括以下步骤：
将原煤破碎至范围在1mm～2mm之间的初始粒径，得到煤粉；
将多种不同规格的异形研磨介质按重量比例配比，得到研磨介质组，其中，每一种所述异形研磨介质均具有多个摩擦面；
在球磨机内充分混合溶剂、所述研磨介质组、所述煤粉；
在所述球磨机内加入分散剂溶液和稳定剂溶液；
以预定时长运行所述球磨机，得到熟磨水煤浆；
过滤所述熟磨水煤浆，得到成品水煤浆。
优选的，所述研磨介质组的体积占所述球磨机的容积的范围为40％～60％。
优选的，所述异形研磨介质的多种规格包括：一号介质为6.3mm×18mm、二号介质为9mm×26mm、三号介质为12.6mm×36mm、四号介质为17mm×48mm、五号介质为21mm×60mm、六号介质为27mm×80mm、七号介质为33mm×100mm。
优选的，在所述研磨介质组的总重量中，所述一号介质占25％、所述二号介质占20％、所述三号介质占20％、所述四号介质占15％、所述五号介质占10％、所述六号介质占5％、所述七号介质占5％。
优选的，每一种所述异形研磨介质的材质为铸铁或者铸钢，所述球磨机的内衬材质为铸铁或者铸钢。
优选的，所述研磨介质组的总重量与所述煤粉的总重量之比为1:0.1～1:0.35。
优选的，所述分散剂溶液和所述稳定剂溶液的浓度均为30％。
优选的，所述预定时长为0.5h～4h。
优选的，所述分散剂溶液中溶质为聚烯烃磺酸盐、所述稳定剂溶液中溶质为聚乙烯醇。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1)用本发明制得的水煤浆粒径为d50＝8.282um，极大好于国家水煤浆最高i级标准；2)水煤浆浓度高于国家标准2个百分点(可提高燃烧效率和运输效率)；3)粘度为181mpa·s远远低于国家标准1200mpa·s(粘度小的流体，便于喷咀喷出燃烧和管道输送)；4)由于粒径更小，所以燃烧更快、温度更高、节约能源；5)研磨效率高，比传统水煤浆单机提高2～4倍产量；6)工艺简单、所用设备少、投资小、产出高、利润高；7)扩大了低阶煤用途、特别是创出了低阶煤能生产超精细水煤浆的新路子。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为本发明一种采用单磨机和低阶煤制备超精细水煤浆的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明采用单磨机和低阶煤制备超精细水煤浆的方法，主要包括以下步骤：
s1：将原煤破碎至范围在1mm～2mm之间的初始粒径，得到煤粉；
s2：将多种不同规格的异形研磨介质按重量比例配比，得到研磨介质组，其中，每一种所述异形研磨介质均具有多个摩擦面；
s3：在球磨机内充分混合溶剂、所述研磨介质组、所述煤粉；
s4：在所述球磨机内加入分散剂溶液和稳定剂溶液；
s5：以预定时长运行所述球磨机，得到熟磨水煤浆；
s6：过滤所述熟磨水煤浆，得到成品水煤浆。
在制备过程中，研磨介质组的体积占所述球磨机的容积的范围为40％～60％。而且，所述异形研磨介质的多种规格包括：一号介质为6.3mm×18mm、二号介质为9mm×26mm、三号介质为12.6mm×36mm、四号介质为17mm×48mm、五号介质为21mm×60mm、六号介质为27mm×80mm、七号介质为33mm×100mm。每一种异形研磨介质的研磨面都在2到20个左右。在所述研磨介质组的总重量中，一号介质占总重量5％～35％；二号介质占总重量5％～30％；三号介质占总重量5％～25％；四号介质占总重量5％～20％；五号介质占总重量5％～15％；六号介质占总重量5％～10％；七号介质占总重量5％～10％。在一个实施例中，各个介质的重量占比可以参考以下的数据：所述一号介质占25％、所述二号介质占20％、所述三号介质占20％、所述四号介质占15％、所述五号介质占10％、所述六号介质占5％、所述七号介质占5％。在其他实施例中，各个介质的重量占比也可以根据需要在范围内进行调整。
本发明所用的研磨介质为非球形或棒形的异形研磨介质，其磨擦面为2～20个。球磨机之所以能研磨粉体，靠的就是研磨介质在球磨过程中相互磨擦、碰撞、劈裂，从而达到研磨粉碎目的。众所周知，两个球形研磨介质相碰撞是点与点接触、磨擦是线与线接触：棒形研磨介质相互碰撞是线与线接触。因此这二种研磨介质接触面小、研磨效率低。而异形研磨介质有几个、十几个磨擦面，它们之间相互接触是面与面接触。一个面相当于几百个点或几十条线，因此其研磨效率比球形和棒形研磨介质高出好多倍；同时也将分散剂、稳定剂最充分地包覆到每个煤浆颗粒。这就是让水煤浆减少粘度、提高稳定性的原因。
为了提高硬度，每一种所述异形研磨介质的材质为铸铁或者铸钢。相应的，所述球磨机的内衬材质为铸铁或者铸钢。
为了达到更好的研磨效果，所述研磨介质组的总重量与所述煤粉的总重量之比为1:0.1～1:0.35。
在制备过程中，分散剂溶液中溶质为聚烯烃磺酸盐，其浓度为30％。稳定剂溶液中溶质为聚乙烯醇，其浓度为30％。
当所有材料都装在球磨机中后，可以根据需要调整研磨时长。其中，研磨的预定时长为0.5h～4h。
基于上述单磨机和低阶煤制备超精细水煤浆的方法，本发明还进行了以下三个实施例的实际加工，并对产品进行了粒度测试报告。以下实施例中对比标准为“国家标准(gb/t18855--2008)【水煤浆技术条件】”i级(最高级)：粒径＜50微米；浓度65％；粘度＜1200mpa·s。
实施例1
1)选用容积为1000升普通球磨机；
2)选用神木低阶煤300kg，并配成浓度为67％浆料。
3)配备研磨介质2.73吨：其中一号介质684kg；二号介质546kg；三号介质546kg；四号介质409kg；五号介质273kg；六号介质136kg；七号介质136kg。
4)配备自来水143.3kg。
5)将3kg分散剂+水7kg配成30％浓度分散剂溶液；将1.5kg稳定剂+水3.5kg配成30％浓度稳定剂溶液。
6)将2.73吨研磨介质和300kg神木低阶煤粉和132.8kg自来水按顺序先后加入球磨机，稍待片刻，最后加入分散剂溶液和稳定剂溶液。
7)启动球磨机进行超微细研磨0.5小时，即熟磨，然后将熟磨水煤浆经筛网过滤器过滤即得成品水煤浆并装储浆罐。
8)成品水煤浆经测试，粒径d50＝18.953um；粘度为181mpa·s：浓度为67％，三大指标均好于国家i级水煤浆标准。
实施例2
1)选用容积为1000升普通球磨机；
2)选用神木低阶煤300kg，并配成浓度为67％浆料。
3)配备研磨介质2.73吨：其中一号介质684kg；二号介质546kg；三号介质546kg；四号介质409kg；五号介质273kg；六号介质136kg；七号介质136kg。
4)配备自来水143.3kg。
5)将3kg分散剂+水7kg配成30％浓度分散剂溶液；将1.5kg稳定剂+水3.5kg配成30％浓度稳定剂溶液。
6)将2.73吨研磨介质和300kg神木低阶煤粉和132.8kg自来水按顺序先后加入球磨机，稍待片刻，最后加入分散剂溶液和稳定剂溶液。
7)启动球磨机进行超微细研磨1小时，即熟磨，然后将熟磨水煤浆经筛网过滤器过滤即得成品水煤浆并装储浆罐。
8)成品水煤浆经测试，粒径d50＝13.697um；粘度为181mpa·s：浓度为67％，三大指标均好于国家i级水煤浆标准。
实施例3
1)选用容积为1000升普通球磨机；
2)选用神木低阶煤300kg，并配成浓度为67％浆料。
3)配备研磨介质2.73吨：其中一号介质684kg；二号介质546kg；三号介质546kg；四号介质409kg；五号介质273kg；六号介质136kg；七号介质136kg。
4)配备自来水143.3kg。
5)将3kg分散剂+水7kg配成30％浓度分散剂溶液；将1.5kg稳定剂+水3.5kg配成30％浓度稳定剂溶液。
6)将2.73吨研磨介质和300kg神木低阶煤粉和132.8kg自来水按顺序先后加入球磨机，稍待片刻，最后加入分散剂溶液和稳定剂溶液。
7)启动球磨机进行超微细研磨1.5小时，即熟磨，然后将熟磨水煤浆经筛网过滤器过滤即得成品水煤浆并装储浆罐。
8)成品水煤浆经测试，粒径d50＝10.649um；粘度为181mpa·s：浓度为67％，三大指标均好于国家i级水煤浆标准。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。