专利名称:保持稳定化煤水浆的方法
本发明涉及一种保持稳定化煤水浆的方法，此煤水浆的粘度很低，即使保存了很长一段时间也能毫无困难地通过管道传输。
人们从很早就开始研究以浆的形式运送粉末的技术，其原因在于运送固体粉末的流体很容易加以处理。最近，人们为研究一种生产高浓度水煤进行了许多调查研究，生产高浓度水煤浆的目的在于提高通过管道以浆的形式运送煤的效率而又不产生飞尘的自发着火。高浓度水煤浆是这样生产的控制煤粉的粒径分布使空隙比达到最小，然后把得到的细碎煤粉与水混合，得到含煤率在60%至70%重量百分比或更高一些的水煤浆。这在很多出版物中发表过。
这样制备的高浓度煤水浆的粘度大约在1000至2000厘泊之间，因此其流动性足以进行管道运输。但是这样的高浓度水煤浆中包含紧密堆积的大量煤粉颗粒，在运输过程中每个煤粉颗粒都与其他颗粒互相碰撞。水煤浆中的煤浓度这样高，只要浆的成分小有变化或者混入少量杂质，其流动性就能显著变化。当高浓度水煤浆在管道运输过程中流动性发生变化时，就会出现象管道堵塞这样的问题。
大家都知道高度浓水煤浆的pH值对其粘度发生很大的影响。换句话说，pH值越高，浆的粘度越低。假定这是由于浆体中的氢离子浓度变化引起了煤粉颗粒表面电荷量的变化或者引起了煤粉颗粒表面吸附的表面活性剂的功能的变化，那么颗粒之间的相互作用哪怕只有略微的变化，高浓度水煤浆的粘度将大大变化，这是因为高浓度水煤浆中的煤粉颗粒是紧密堆积的，颗粒之间的距离被极大地减小了。
除了氢离子之外，金属离子(特别是带有正电荷的多价金属离子)也会使浆的粘度增加。
正如本技术领域：
内所公知的那样，虽然煤表面的酸性根据等级及存贮条件会发生变化，水煤浆通常是呈酸性的。煤中含有煤灰，煤灰中主要包括氧化硅和氧化铝，此外还有碱土金属(如钙和镁)和重金属(如铬、钒和铁)的盐，它们能溶解在酸性浆中，使浆的粘度在一段时间内增加。
为了克服这一缺点，人们提出了这样的方法，在制备浆时加碱以提高浆液的pH值。但是，就是这样制备的碱性浆在长时间存放之后也会成为酸性。因此这个方法不能有效地克服上述缺点。
发明人以前也曾提出过一种生产高浓度水煤浆的方法，这个方法的特征在于把磨细的煤粉与含表面活性剂的水和下列两种物质之一混合一种物质是碱金属盐(其阴离子能与多价金属离子生成难溶或不溶盐);另一种物质是无机络合剂(能与多价金属离子生成高度稳定的浴合物)，(参见日本专利公开申请第20691/1984号)。但是，与上面提到的控制pH值的方法相似，添加剂跟在一段时间内释放出来的多价金属离子发生反应，会使添加剂的量减少，到最后，本方法中的添加剂就失去活性了。这样，在浆液贮存时，添加剂必须加以补充。在以消除浆中的多羟阳离子为自的而作了大量调查研究之后，发明人发现添加剂即使没有和多价金属离子发生反应，其本身也会因在一段时间内变性而失去活性。因此，这个方法在经济上也有缺点。特别是高浓度水煤浆中的颗粒为增加流动性而被磨得相当细，结果在磨细这一步骤中浆的温度将会上升。温度越高，添加剂变性的速度越快，效益也就越低。
由于高浓度水煤浆的分散介质是水，所以一旦浆形成，煤粉粒子的表面即与水相接触。众所周知水是一种极化溶剂，一些电解质在水中是高度溶解的。而煤是含碳物质和煤灰的混合物。煤灰含有氧化硅氧化铝和其它一些金属的盐类，磨碎时部分煤灰暴露在粒子表面。因此，高浓度水煤浆中含有的煤灰也一直与水接触。水是很好的溶剂，一部分灰与会溶入水中，从而象前面所述的那样增加浆的粘度。pH值降低时，煤灰的溶解一般将要加快。在任何pH值范围内要想完全禁止溶解是不可能的。即使在制备时通常使用氢氧化钠等物使高浓度水煤浆呈碱性，煤中的灰分也会在一段时间内溶解在浆中，使粘度增加。煤灰的溶解随煤中所含灰分的性质而有很大变化。一些煤不易制成具有高度流动性的高浓度水煤浆，因为在制备过程中有大量煤灰溶解出来。
本发明的目的就在于提供在长期存放时不恶化煤浆的性质，使煤浆的粘度保持低而稳定的方法。本发明的上述目的可以通过向煤浆加入碱金属的硅酸盐和/或碳酸盐来实现。这些碱金属的硅酸盐或碳酸盐能和钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的盐。开始制备煤浆时，把水和表面活性剂加入磨细的煤粉中。盐的数量必须足够能把离子浓度通过把离子转换成上面指出的不溶性化合物的途径维持在一个预定的水平上。
图1通过两种不同的煤浆的比较，表示煤浆的粘度和贮存期之间的关系。
图2表示具有不同硅酸钠浓度的一种煤浆的粘度与贮存期之间的关系。
图3表示上层清液中的钙离子浓度和存贮存期的关系。
图4表示粘度与浆中的SiO2-3和Ca2+的摩尔比之间的关系。
图5表示粘度与煤浆中Ca2+浓度之间的关系。
图6和图7表示离子浓度和煤浆的pH之间的关系。
图8和图9表示粘度和煤浆中煤浓度之间的关系。
图10是高浓度水煤浆的贮存装置的示意图。
图11是煤浆制备装置的示意图。
为克服上面提到的缺点而作了大量调查研究之后，发明人认为高浓度煤浆的粘度由于下列原因而随时间的增加而增加;
在制备高浓度水煤浆时为降低其粘性所用的表面活性剂通常是阳离子表面活性剂，由于表面活性剂的疏水性它被煤粉颗粒的表面所吸附，煤粉因此而带上负电。这样，阴离子表面活性剂把疏水性煤粉表面转化成了亲水性表面。换句话说，表面活性剂把高浓度水煤浆从疏水性胶体转化成了亲水性胶体。根据上面提到的表面活性剂的两种功能，加入阴离子表面活性剂就可降低高浓度水煤浆的粘度。更具体地说，第一表面活性剂使煤粉粒子表面呈亲水性，从而在每个煤粉粒子周围形成一很薄的水层，煤浆粒子的结块就因位阻现象而被防止。第二煤粉粒子都带上负电，在它们之间产生了静电排斥力，从而防止了煤粉的结块，从而降低浆的粘度。虽然具有上述的第一个作用的不仅有阴离子表面活性剂，还有非离子型表面活性剂，但在高浓度水煤浆中最好使用阴离子表面活性剂，这是因为在煤浆中煤粉粒子的浓度高达70%重量百分比或更高，其中煤粉粒子互相紧密堆积，粒子之间的静电排斥力在防止结块方面是起很大作用的。
从上面的研究结果来看，发明人相信煤粉粒子上的电荷在降低粘度方面是起了非常重要的作用的。在电荷量减少的条件下，浆的粘度增加。为降低浆的粘度而采取增加煤粉粒子上的电荷以增加粒子的分散的方法是非常有效的。在美国专利第4，282，006号中，发表了在浆中掺入某些添加剂以控制煤粉表面的电荷。众所周知带负电胶体粒子的电荷量根据溶剂中阳离子的种类和浓度不同而有很大变化，这是因为阳离子会选择性地集中和/或吸附在带负电粒子的周围或表面上，把带负电粒子的电荷中和掉。阳离子的吸收越强，煤粉的电荷量越小。带负电粒子吸附阳离子影响亲水性胶体的稳定性这一现象人们已研究了很长时间了。众所周知，在阳离子中，在带负电粒子上氢离子吸附最强其次是多价金属离子。多价金属离子的价降低，其吸附性也降低。这一事实与阴离子的电荷密度有关。离子的电荷密度越高，其吸附性也越强。
这些事实可以很好地说明前面说过的高浓度水煤浆的粘度随pH值改变而显著变化这一性质。
在对高浓度水煤浆所作的调查研究中，发明人还发现了一个不能单独用pH值的变化来解释的现象。这就是，当高浓度水煤浆在制备之后贮存一定时间时，其粘度将随时间的增长而增长。根据前面调查所得的发现，取浆的上层清液进行分析，结果发现阳离子(如钙离子或镁离子)的浓度比刚制备完时的浓度有相当大的增长。发明人以前曾提出过一种去除浆中的多价金属离子的方法，这个方法把能和多价金属离子生成难溶盐的阴离子或者把能生成稳定的金属络合物的络合剂加入浆中来掩蔽有害的多价金属离子，以防止这些金属离子被煤粉吸附，从而降低了高浓度水煤浆的粘度。这样就可获得性质稳定的浆。但就是这种方法制备的浆在长时间贮存时，其上层清液中的阳离子浓度也会增加，从而增加浆的粘度。发明人还发现粘度的增长率随添加剂的种类而变化。这些发现说明倘若粘度增大率很高，则添加剂本身已经变性。
在为了寻找具有抗变性的高稳定与多价金属离子的高强结合力以及去除上述金属离子的优异性能的廉价添加剂而作了大量调查研究之后，发明人已经找到了防止在贮存管道运输过程中浆的粘度上升的方法，这个下面将要描述的最佳实施方法，包括添加硅酸钠和/或碳酸钠作为多价金属离子去除剂。
下面的实施例将进一步具体说明本发明。
〔制备实施例1〕把煤、水和磺化萘甲醛缩合物的钠盐(作为阴离子表面活性剂)送入球磨机中进行湿磨，得到的煤粉粒径分布为60目或更小的粒子占99%，100目或更小的粒子占93%，200目或更小的粒子占80%，400目或更小的粒子占65%。这样制备的高浓度水煤浆的煤浓度为69%重量百分比，往浆中加入0.5%重量百分比(以干煤为基准)阴离子表面活性剂。在制备浆的过程中，往浆中加入0.3%(重量百分比(以干煤为基准)的氢氧化钠，把浆的pH值调整到大约为8。这样得到的浆的粘度为4200厘泊。这种浆以后叫作“原料浆”虽然在本实施例中pH值调整到8，实际上本发明中6至11中的pH值都是可以的。
把六偏磷酸钠作为能与多价金属阳离子生成不溶盐的阴离子加到所得的浆中，把浆的粘度降到1200厘泊，煤浓度为69%重量百分比。加入的六偏磷酸钠的数量为浆中干煤重量的0.1%。含六偏磷酸钠的浆以下叫作“浆A”。
用浆中干煤重量0.1%的硅酸钠(水玻璃)代替六偏磷酸钠加到原料浆中，浆的粘度变为1200厘泊，这与浆A在煤浓度为69%重量百分比时的粘度相等，含有硅酸钠的浆以下叫作“浆B”。
这样可看出，六偏磷酸钠在降低浆的粘度上的作用与硅酸钠相同。上面制备的浆A和浆B贮存在65℃的温度下，并在给定的时间间隔对其粘度进行测量。
测量结果见图1。对浆A而言，粘度在贮存测试开始之后立即上升，3天后粘度即达到与原料浆相同的值;而浆B则不同于浆A，其粘度等于刚制备好的值，即使贮存30天也看不出任何增长。
浆A的粘度增长的一个原因是在一段时间内，煤灰从煤中溶解出来，从煤灰中产生的多价金属阳离子与六偏磷酸阴离子发生反应生成不溶于水的磷酸盐，导致加入的六偏磷酸的消耗。此外，还注意到六偏磷酸盐将视pH值、温度和其它条件不同转化为正磷酸盐或者通过缩聚作用转化为磷酸盐。转化的六偏磷酸盐不再具有与溶解的多价金属相离子生成不溶于水的盐的性质。浆A在上面的贮存试验中粘度显著上升的另一原因恐怕是六偏磷酸盐本身的变性。
虽然在某些条件下硅酸盐在水溶液中像六偏磷酸盐一样是可以缩聚的，但从图1可以清楚地看出浆B的粘度不随时间延续而增大，是保持稳定的。发明人相信这是因为硅酸盐在浆中呈水溶液状态时，其缩聚反应速率相当低，即使缩聚反应在这一段时间发生那也是可以忽略的;或者是因为即使硅酸盐的缩聚物也能与多价金属离子反应，生成不溶于水的盐。
从制备实施例1可以明显看出硅酸钠具降低起始粘度，降低水浆粘度增加，并能在很长的一段时间内保持浆的流动性质稳定的极好的作用。
〔制备实施例2〕把各种数量即0.005，0.01，0.05，0.1%重量百分比(以干煤为基准)的硅酸钠各加到制备实施例1中制得的原料浆中，这样制得的每种浆，C(0.005%重量百分比)、D(0.01%重量百分比)、E(0.05%重量百分比)和F(0.1重量百分比)煤浓度为69%重量百分比时在刚加入硅酸钠时的粘度为1200厘泊。对这些浆进行和制备实施例1中的试验一样的贮存试验，并在给定的时限内对每种浆的粘度进行测量。测试结果见图2。从图2中可以看出加入的硅酸钠量如果减少，则粘度随时间的增加将会加速。这不是因为硅酸盐随时间的消逝而变性(失效)，失去摄取多价金属离子的能力，而是因为煤灰随时间的增长慢慢地溶解在煤浆水中，结果对于溶解的煤灰的量而言硅酸盐的相对量就变得不够了。对每种浆的上层清液中的钙离子浓度(Ca2+)也加以测量，得到的结果见图3。可以理解上层清液中Ca2+浓度增加，浆的粘度也增加。如加入的硅酸钠量很小，其绝对量对溶解的煤灰量而言就不够了。
〔制备实施例3〕原料浆的制备与制备实施例1中一样，除了选用不同的煤。这个实施例中选用的煤所含的煤灰含量较低，因此可以认为煤灰的溶解量要比制备实施例1中的要小。上层清液中的钙离子浓度低达3.2毫摩尔/升。往浆中加入氯化钙(CaCl2)以模似煤灰的溶解。再往制得的浆中加入硅酸盐，测定浆的粘度以确认其效果。测定结果见图4。本实施例中所用的浆其煤浓度是67%重量百分比，加入的CaCl2的量是0.071%重量百分比(以干煤为基准)。图4中的虚线B表示加入CaCl2前浆的粘度，点A表示加入CaCl2后浆的粘度。从图4中的测定结果可以清楚地看出，如果每摩尔Ca2+中加入2摩尔(SiO2-)硅酸钠的话，浆的粘度确定降到加入CaCl2之前的值。从这个制备实施例，可以知道获得其摄取多价离子的能力而又降低浆的粘度所必需的硅酸钠的量。
〔制备实施例4〕在各种煤浆中加入CaCl2，然后对它的粘度变化加以测量。测试结果见图5。其中η°表示加入CaCl2前浆的粘度，η表示加入CaCl2后浆的粘度。从图5中的结果可以很清楚地看出如果上层清液中的Ca2+浓度超过600-700ppm，则浆的粘度为加入CaCl2前的粘度的1.5倍。但如果上层清液中的钙离子浓度低于600ppm，浆的粘度就很低，差不多等于加入CaCl2前的粘度。
〔制备实施例5〕对从煤粉中溶解出来的离子加以分析，检查与两种浆的粘度上升有关的多价金属离子的种类。把60克粒径在37-105um的煤粉与300克水混合，混合物的pH用盐酸或氢氧化钠控制在各个值上。把上面混合物存放约一个月后对其上层清液中的多价金属离子进行分析。分析时发现其中浓度较高的多价金属离子见图6和图7。从分析结果可以清楚地看出在低pH值对铝离子和铁离子大量溶出，当pH值上升时，这些离子的量明显减少。pH值在约6至8时，事实上观察不到溶解，而pH为6至8对一般高浓度水煤浆而言是很常见的。与此相反碱土金属离子(象钙离子和镁离子)即使在pH值高达6-8时还以相当高的浓度溶解。从本实施例获得的结果可以推定对随时间推移使煤浆稠化起主要作用的多价金属离子是钙离子和镁离子。
〔制备实施例6〕制备实施例5已经说明即使在pH值很高时，与浆随时间推移而稠化有关的多价金属离子是呈很高浓度溶液状态的煤浆上层清液中的钙离子和镁离子。这个实施例中的结果可以证实硅酸钠在降低粘度方面的作用。用和与制备实施例1的方法相同的方法制备煤浆，除选用与制备实施例1和3中的均不相同的煤。本实施例中所用的煤有较高的煤灰含量，因此，可以推定阳离子会大量溶解。在制备煤浆时，加入氢氧化钠把pH值调整到大约为6。往部分煤浆再加入一定量的氢氧化钠，把pH值调整为8.5。或者用另一种方法，把0.1%重量百分比(以浆中干煤基准)的硅酸钠加入浆中。这样得到两种浆。图8示出了每种浆的粘度和煤浓度之间的关系。图8中，曲线G表示刚制备好pH值为6的浆的粘度，曲线H表示用氢氧化钠把pH调整到8.5的浆的粘度，曲线I表示含有硅酸钠的浆的粘度。从图8中可以清楚地看出把pH值调整到8.5可以减小浆的粘度。制备实施例4中得到的结果提示我们浆的粘度下降率低是由于浆的上层清液中含有的钙离子和镁离子的缘故。因此，假如我们用加入硅酸钠的方法把留在上层清液中的钙离子和镁离子完全去掉，则粘度的下降将更快。
〔制备实施例7〕把煤灰含量约为18%的煤和水及作为阴离子表面活性剂的磺化的萘甲醛缩合物的钠盐一起送入球磨机中磨细，从而得到一种水煤浆。在这一步控制煤和水的混合比，使得煤的浓度为65%重量百分比。往所得的浆中加入氢氧化钠使pH调整为8。浆中煤的浓度通过水来控制。测量浆的粘度，得到的结果见图9中曲线3所示。
用和上面相同的方法制备煤浆，唯一的不同是在磨细这一步中加入0.1%重量百分比(以煤作基准)的硅酸钠。用和上面一样的方法来测量浆的粘度，得到的结果见图9中的曲线K。即使煤浓度一样，含有硅酸钠的煤浆的粘度也大大低于无硅酸钠的煤浆的粘度。这一事实证实了本发明的作用。
此外，不含硅酸钠的煤浆具有假塑变值和假可塑性，也就是说，其表现粘度会以切变率下降。这个事实说明煤浆中的煤粉粒子有很强的内聚力。因此从上面提到的发现可以理解煤灰的溶解形成的阳离子中和煤粉粒子的电荷。从而减弱粒子间的排斥力。与此相反，含有硅酸钠的煤浆差不多是牛顿流体，几乎观察不到上面提到的塑变值。这个事实说明煤粉粒子在浆中的分散度增加了。上面得到的含有硅酸钠的煤浆分别保存在80，70，50或20℃，测量它们的粘度随时间的变化。保存在80℃的煤浆一周后粘度为3000厘泊，一个月后完全失去了流动性。保存在70，50和20℃的样品一周后的粘度分别为1700，1300和1300厘泊，一个月后分别为3000，1300，和1300厘泊。这些测试中所用煤浆的煤浓度为65%重量百分比，则制备好时粘度为1250厘泊。在各个温度下保存一个月后煤浆的滤出液中的Ca2+浓度分别为1900ppm(80℃)、800ppm(70℃)和大约100ppm(50℃和20℃)。
从上面的结果可以清楚地看出煤灰的溶解会随温度上升而加速。要把本发明的效果维持一个较长时间，以等于或低于70℃的温度为佳，最好为50℃或低于50℃的温度。
〔制备实施例8〕把以浆中干煤为基准的0.1%重量百分比的硼酸钠加到制备实施例1中制备的原料浆中，并测量其粘性。煤浓度为65%重量百分比时它为1500厘泊。对这种煤浆进行与制备实施例1相同的贮存测试。30天后其粘滞度上升到2500厘泊。
〔制备实施例9〕重复与制备实施例8相同的步骤，除了用碳酸钠代替硼酸钠。所得煤浆的粘度为2100厘泊，在与制备实施例8相同的条件下贮存30天粘度上升到2500厘泊。
〔制备实施例10〕重复与制备实施例8相同的步骤，降了用硫酸钠代替硼酸钠。所得煤浆的粘度为2800厘泊，在与制备实施例8相同的条件下贮存30天粘度上升到3600厘泊。
〔制备实施例11〕重复与制备实施例8相同的步骤，除了用亚硫酸钠取代硼酸钠。所得煤浆的粘度为1900厘泊，在与制备实施例8相同的条件下贮存30天，粘度上升至3000厘泊。
〔制备实施例12〕重复与制备实施例8相同的步骤，除了用氟化钠取代硼酸钠。所得煤浆的粘度为1400厘泊，在与制备实施例8相同的条件下贮存30天后，粘度增长至1500厘泊。
〔实施例1〕把煤、水和作为阴离子表面活性剂的磺化萘甲醛缩合物的钠盐装入球磨机进行研磨，得到的煤粉粒径分布如下包含小于或等于60目的粒子(重量)为97%，小于或等于100目的粒子89%，小于或等于200目的粒子80%，小于或等于200目的粒子80%，小于或等于400目的粒子55%。这样制备的高浓度和煤浆中的煤浓度为62%(重量百分比)。在浆中加入0.5%(重量百分比，以干煤为基准)的阴离子表面活性剂。
把得到的浆分别保存在20℃，50℃，70℃下，30天之后，这些浆的粘度将增加。
在这些测试中所用的浆的煤浓度为62%(重量百分比)，刚制备好时粘度为700厘泊。分别在20℃，50℃或70℃下保存30天之后，粘度分别约为720，950和1500厘泊。
上层清液中的Ca2+和Mg2+浓度随温度增加而增加，表1示出了测试结果。
贮存期间粘度的增加程度和上面说过的离子的液解均与浆中煤的种类有关。这个趋势对每种煤而言都是相同的。
pH值通过加入氢氧化钠的方法在测试时自始至终保持恒定在7.9。
硅酸钠中的硅酸盐生成的阴离子能与多价金属离子生成难溶于水的盐，在把浆在70℃贮存30天之后向其中加入0.5%(重量百分比以干煤为基准，对每摩尔Ca2+加入2摩尔(SiO2-)的硅酸盐。煤浓度为62%重量百分比(这是刚制备好时的值)时，粘度为700厘泊。
接下来用相同的方法，不用硅酸钠而用碳酸钠以0.45%的重量百分比(以干煤计)加在70℃下贮存30天的浆中。煤浓度为62%重量百分比时，粘度为700厘泊。这个结果和用硅酸钠时的结果相同。
〔实施例2〕对实施例1中制备好的原料浆进行贮存测试。这种浆保存在图10中的贮存罐1中。为了防止煤浆中的煤粉沉淀，用泵2通过管道3使浆循环，并用罐中的搅动片4搅动煤浆。浆中的Ca2+浓度通过插在罐1中的钙离子电极5由探测器6来测量。当钙离子浓度大于100ppm时，就把预定量的贮存在罐9中的硅酸钠溶液加到罐1中。当探测器6通过电极与测得钙离子浓度小于50ppm时，由泵控制器7控制的泵8就停止向罐1中供应硅酸钠。
对本实施例中的最高粘度30天和60天的煤浆的粘度性进行测量，结果发现30天和60天后煤浆的粘度和刚制备好时一样。在试验期间，硅酸钠差不多每20天向罐1供应。加入的溶液量约为每吨浆1.6升。罐9中硅酸钠的浓度为20%(重量百分比)。
从上面的实施例可以清楚地看出，把浆贮存很长一段时间而不使其粘性有任何增加，在贮存期间不改变浆的性质而保持其低粘性根据本发明是完全可能的。
〔实施例3〕对制备实施例6中使用的煤进行浆制备试验。也就是说，把煤灰含量约为18%的煤以10千克/小时的流率送入图11中的球磨机111中，和水作为阴离子表面活性剂的磺化萘甲醛缩合物的钠盐及氢氧化钠一起进行研磨，得到的煤浓度为65%重量百分比，pH值为8，表面活性剂为0.5%重量百分比(以干煤计)。球磨机的内直径为0.5米，轴向长度约1米，内部装有许多钢球。为了把pH值调整到8，要测量氢氧化钠的所需量，应事先测定好。10%的氢氧化钠溶液从罐112中通过泵113加到球磨机111中。40%的阴离子表面活性剂溶液从罐114通过泵115加到球磨机111中。为了把浆中煤浓度调整为65%重量百分比水从罐116通过泵117加到球磨机111中。测量水的数量时对原煤、氢氧化钠溶液和表面活性剂溶液中的水分也应加以考虑。在制备煤浆时，首先把0.1%重量百分比(以干煤计)的硅酸钠从罐118通过泵119加到球磨机111中。测量贮存罐120中的煤浆上层清液中的钙离子浓度，并通过控制器122控制泵119使钙离子浓度保持在50-100ppm。这样得到的煤浆粘度为1250厘泊，煤浓度为65%重量百分比。但是，不用硅酸钠制备出来的煤浆在煤浓度为65%重量百分比时粘度为3100厘泊。
至于煤的浓度，考虑到燃料系统的经济性，水浆中的煤浓度至少应达60%重量百分比。这是因为对每10%的水消耗在浆中的热能差不多为1.2%煤热长。因此，煤浓度越高越好，但用现有技术来制备浓度超过80%的水煤浆似乎是很困难的。但是，本发明并不局限在低于80%的煤浓度上。
对煤粉粒径分布而言，本发明并不限制在给出的实施例子上，而是至少适用其组成如下的煤粉小于或等于60目的粒子重量至少为97%，小于或等于100目的粒子重量85%至90%，小于或等于200目的粒子重量为75%至80%，小于或等于400目的粒子重量50%至55%。
正如上面提到的那样，碳酸钠具有和硅酸钠差不多相同的作用。发明人通过实验证实加入浆中的碳酸钠添加剂的作用。这些实验这里不再重复，因为它们差不多是这里所举例子的翻版。能生成微溶或不溶盐的其他阴离子还有草酸盐、氟化物、硫化物、亚硫酸盐等等。发明人也研究了这些阴离子的作用。但从经济的眼光来看，发现利用硅酸钠和/或碳酸钠是最有效的，此外，含有上面的其它阴离子的煤浆在燃烧时会生成有毒物质，因而会引起严重的环境污染问题。
权利要求
1.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括如下步骤(1)制备一种含有至少60%(以重量计)煤粉，0.1%至2%(重量百分比以干煤重量计)阴离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述浆的pH值在6至11之间，粘度不超过3000厘泊；(2)把能与钙离子和/或镁离子生成不溶于水的碱金属化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐加入上述浆中，加入的量能基本上把所有的上述离子转化成上述的不溶于水的化合物；(3)连续地、或断续地探测溶解在上述浆中的钙或镁离子；(4)向上述浆中加入上述的硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量能基本上把所有上述探测到的离子转化成上述的不溶于水化合物。
2.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括如下步骤(1)制备一种含有至少60%(以重量计)的煤粉，0.1%至2%(以重量计，根据干煤重量计算)的阳离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述浆的pH值在6至11之间，粘度不超过3000厘泊;(2)向上述浆中加入能与钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上;(3)连续地、或断续地检测溶解在上述浆中的钙离子和/或镁离子;(4)向上述浆中加入上述碱金属的硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上。
3.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括下列步骤(1)制备一种含有至少60%(以重量计)的煤粉，0.1%至2%(以重量计，根据干煤重量计算)的阴离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述浆的pH值在6至11之间，粘度为不超过3000厘泊;(2)向上述浆中加入能与钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上;(3)向上述浆中连续地或断续地加入上述的盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上。
4.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括如下步骤(1)制备一种含有至少60%(以重量计)的煤粉。0.1%至2%(重量百分比，以干煤的重量计)的阴离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述煤粉的组成如下小于或等于60目的粒子重量至少为97%，小于或等于100目的粒子重量在85%至90%之间，小于或等于200目的粒子重量在75%至80%之间，小于或等于400目的粒子重量在50%至55%之间，上述浆的pH值在6至11之间，粘度不超过3000厘泊;(2)向上述浆中加入能与钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量足以能把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上;(3)连续地或断续地检测溶解在上述浆中的钙离子和/或镁离子;(4)向上述浆加入上述盐，加入的量能足以把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上。
5.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括下列步骤(1)向一罐中加入一种含有至少60%(以重量计)的煤粉、0.1%至2%(重量百分比，以干煤的重量计)的阴离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述煤浆的pH值在6至11之间，粘度不超过3000厘泊;(2)向上述浆中加入能与钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量足以能把上述离子的浓度通过把它们转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上;(3)连续地或断续地检测溶解在上述浆中的钙离子和/或镁离子;(4)向上述浆中加入上述碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量足以能把上述离子的浓度通过把上述离子转化成上述各物的方法维持在一定的水平上。
6.一种保持稳定化煤水浆的方法，包括如下步骤(1)向一罐中加入一种含有至少60%(以重量计)的煤粉。0.1%至2%(重量百分比，以煤的干重量计)的一种阴离子表面活性剂和剩余部分(事实上是水)的煤水浆，上述浆的pH值在6至11之间，粘度为3000厘泊;(2)向上述浆中加入能与钙离子和/或镁离子生成上述盐的不溶于水的化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量足以能把上述离子的浓度通过把上述离子转化成上述化合物的方法维持在一个预定的水平上;(3)连续地或断续地检测溶解在上述浆的上层清液中的钙离子和/或镁离子;(4)向上述浆中加入上述碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量足以能把上述离子的浓度通过把上述离子转化成上述化合物的方法维持在一预定的水平上。
专利摘要
本发明涉及在煤浆长期贮存期间不恶化其性质而使其粘度保持低而稳定的方法，做法是向浆中加入能和钙离子或镁离子生成不溶于水化合物的碱金属硅酸盐和/或碳酸盐，加入的量应能足以把这些离子浓度通过使它们转化成不溶于水化合物的方法维持在一预定的水平上，加入的量还应通过连续的或断续的检测溶解在浆的上层液中钙离子和镁离子来加以控制。
文档编号B65G53/30GK87101684SQ87101684
公开日1988年3月2日 申请日期1987年3月5日
发明者梶隆一, 村中廉, 菊池秀雄, 宫寺博, 齐藤一一 申请人:株式会社日立制作所, 巴布考克日立株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan