一种超细水煤浆及其制备方法

摘要

本发明公开了一种低挥发分煤浆专用分散剂及其制备方法。本发明提供的一种超细水煤浆，由下述质量配比的组分组成：煤粉60～80份；煤浆分散剂0.1～2份；水15～35份。本发明提供的超细水煤浆的制备方法，包括如下步骤：将所述煤粉、煤浆分散剂和水进行混合，并经磨矿即得所述超细水煤浆。本发明由于采用超细研磨制浆，水煤浆粒度细，比表面积大，有利于提高低挥发分水煤浆的燃烧效率。

权利要求

1.一种低挥发分煤浆专用分散剂的制备方法，包括如下步骤：亚硫酸钠和丙酮进行磺化反应；然后向该反应体系中加入甲醛和碱木素，经缩聚反应即得所述分散剂；

其特征在于：所述磺化反应中，丙酮与亚硫酸钠的摩尔份数比为1：(0.1～0.8)，所述磺化反应的温度为30～60℃，时间为10分钟～1.5小时；

所述缩聚反应中，所述甲醛与所述磺化反应步骤中所加入的丙酮的摩尔份数比为1：(1.1～2.2)，所述碱木素的摩尔添加量为丙酮的10％～80％，所述缩聚反应的温度为

60～110℃，时间为1～8小时。

2.权利要求1所述方法制备的低挥发分煤浆专用分散剂。

3.一种超细水煤浆，由下述质量配比的组分组成：煤粉 60～80份；

煤浆分散剂 0.1～2份；

水 15～35份；

所述煤粉为低挥发分煤粉；

所述煤粉的粒径小于1mm；所述超细水煤浆的粒径小于10μm；

所述煤浆分散剂为权利要求2所述的低挥发分煤浆专用分散剂。

4.根据权利要求3所述的超细水煤浆，其特征在于：所述低挥发分煤粉为石油焦粉、贫煤粉和瘦煤粉中至少一种。

5.权利要求3或4所述超细水煤浆的制备方法，包括如下步骤：将所述煤粉、煤浆分散剂和水进行混合，并经磨矿即得所述超细水煤浆。

说明书

一种超细水煤浆及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种超细水煤浆及其制备方法，属于煤炭洁净煤技术领域。

背景技术

[0002] 水煤浆是一种新型煤基流体燃料或原料，具有流动性好、燃烧效率高、节能环保等特性，是代油、代煤的理想燃烧和气化原料。目前我国水煤浆制备与燃烧技术经过20多年的研发与应用已趋于成熟并进入产业化应用阶段，取得了较好的经济和环境效益。据不完全统计，截止2010年底，全国各类制浆厂的设计生产能力已超过8000万吨/年，其中燃料用浆3000万吨/年，气化用浆5000万吨/年，在建和建成的气化用浆保守估计超过1亿吨。水煤浆厂数量和总生产能力均居世界第一位。

[0003] 然而，水煤浆技术在发展过程中存在着制浆煤种局限、水煤浆价格偏高等问题。严重影响水煤浆的市场竞争力。我国目前水煤浆用煤大多以中等挥发分煤为主，这类煤虽然具有良好的成浆性和燃烧性，但资源有限、价格偏高，这是造成制浆成本偏高的主要问题。为此，拓宽制浆煤种是解决上述问题的主要途径。

[0004] 我国拥有丰富的低挥发分煤炭资源，这类煤种以贫煤、贫瘦煤为主，主要分布在山西潞安、河南鹤壁和郑州、河北峰峰、山东淄博以及云贵川等矿区。其特点是水分低、硫分低、热值高、灰熔点高、着火点高、燃烧性差，目前用于锅炉散烧存在燃烧不完全、锅炉效率低的问题。

[0005] 与此同时，我国有丰富的石油焦资源。石油焦是石油加工过程中延迟焦化装置的副产品，石油焦的产量约为原料油的25％～30％。随着世界原油的重质化、劣质化和原油深度加工的进展，石油焦产量不断上升，据估计目前我国石油焦的产量已突破1500万吨/年，石油焦一般为黑色或暗灰色坚硬固体，具有碳含量高、灰分低（0.3～1.2%）、挥发分低（10～15％）水分低、热值高（30～35MJ/kg）等特性，其低位热值约为煤的1.5～2倍。但其硫含量和氮含量一般比较高，挥发分低导致不易燃烧。

[0006] 选择国内丰富的低挥发分煤（如贫瘦煤、贫煤等）和石油焦，利用它们的热值高、水分低、耐燃烧的特点，开发制浆新工艺制取超细水煤（石油焦）浆，用于燃烧不仅可以大大提高锅炉燃烧效率，还可以拓展制浆用煤种，降低制浆成本，很有现实意义。

[0007] 目前低挥发分煤制备水煤浆只是刚刚起步，煤浆平均粒度与烟煤煤浆相同为50μm，尚无低挥发分煤制备超细制浆的报道。在电站锅炉中虽然可以稳定燃烧，但与燃用高挥发分煤浆相比，存在着火时间后移、锅炉负荷和效率下降的问题。

[0008] 石油焦制备水煤浆技术刚刚起步，多与烟煤配合制浆；煤浆平均粒度与烟煤煤浆相同，为50μm，尚无石油焦制备超细制浆的报道。制备的水煤浆存在粘度高、稳定性差。水焦浆的燃烧目前只进行实验室小型研究工作，基本未进行工业燃烧试验。

发明内容

[0009] 本发明的目的是提供一种超细水煤浆及其制备方法。

[0010] 本发明提供了一种低挥发分煤浆专用分散剂的制备方法，包括如下步骤：亚硫酸钠和丙酮进行磺化反应；然后向该反应体系中加入甲醛和碱木素，经缩聚反应即得所述分散剂。

[0011] 上述的制备方法，所述磺化反应中，丙酮与亚硫酸钠的摩尔份数比可为1：（0.1～0.8），具体可为1：0.1、1：0.5或1：0.8，所述磺化反应的温度可为30～60℃，具体可为
30℃、45℃或60℃，时间可为10分钟～1.5小时，具体可为10分钟、1小时或1.5小时；

[0012] 所述缩聚反应中，所述甲醛与所述磺化反应步骤中所加入的丙酮的摩尔份数比可为1：（1.1～2.2），具体可为1：1.1、1：1.5或1：2.2，所述碱木素的摩尔添加量可为丙酮的10%~80%，如10%、50%或80%，所述缩聚反应的温度可为60～110℃，具体可为60℃、100℃或
110℃，时间可为1~8小时，具体可为1小时、5小时或8小时。

[0013] 本发明提供了由上述方法制备的低挥发分煤浆专用分散剂。

[0014] 本发明提供的一种超细水煤浆，由下述质量配比的组分组成：

[0015] 煤粉 60～80份；

[0016] 煤浆分散剂 0.1～2份；

[0017] 水 15～35份。

[0018] 上述的超细水煤浆中，所述煤粉、煤浆分散剂与水的质量份数比具体可为（0.25~0.4）：（69~72）：（27.25~30.7）、0.3：69：30.7、0.4：72：27.6或0.25：72.5：27.25。

[0019] 上述的超细水煤浆中，所述煤粉可为低挥发分煤粉。

[0020] 上述的超细水煤浆中，所述低挥发分煤粉具体可为石油焦粉、贫煤粉和瘦煤粉中至少一种。

[0021] 上述的超细水煤浆中，所述煤粉的粒径小于1mm；所述超细水煤浆的粒径小于10μm。

[0022] 上述的超细水煤浆中，所述煤浆分散剂具体可为上述的低挥发分煤浆专用分散剂。

[0023] 本发明提供的上述超细水煤浆的制备方法，包括如下步骤：将所述煤粉、煤浆分散剂和水进行混合，并经磨矿即得所述超细水煤浆。

[0024] 本发明具有以下有益效果：可对现有的分级研磨制浆工艺水煤浆生产线进行适当改动，即磨矿采用制浆原料先进入粗磨机然后再进入细磨机的制浆工艺。该制浆工艺简单，节约磨矿电耗和制浆成本。由于采用超细研磨制浆，水煤浆粒度细，比表面积大，有利于提高低挥发分水煤浆的燃烧效率。

具体实施方式

[0025] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0026] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0027] 实施例1、制备低挥发分煤浆专用分散剂

[0028] 将亚硫酸钠溶解与水中得到亚硫酸钠水溶液，然后加入丙酮进行磺化反应，控制丙酮与亚硫酸钠的摩尔比为1：0.1，反应温度为30℃，反应时间为1.5小时；然后再向该磺化反应体系中加入甲醛和碱木素，控制甲醛与上步骤中加入的丙酮的摩尔比为1：1.1，碱木素的摩尔添加量为上步骤中加入的丙酮的10%，反应温度为60℃，时间为8小时，反应完毕，即得到低挥发分煤浆专用分散剂。

[0029] 实施例2、制备低挥发分煤浆专用分散剂

[0030] 将亚硫酸钠溶解与水中得到亚硫酸钠水溶液，然后加入丙酮进行磺化反应，控制丙酮与亚硫酸钠的摩尔比为1：0.8，反应温度为60℃，反应时间为10分钟；然后再向该磺化反应体系中加入甲醛和碱木素，控制甲醛与上步骤中加入的丙酮的摩尔比为1：2.2，碱木素的摩尔添加量为上步骤中加入的丙酮的80%，反应温度为110℃，时间为8小时，反应完毕，即得到低挥发分煤浆专用分散剂。

[0031] 实施例3、制备低挥发分煤浆专用分散剂

[0032] 将亚硫酸钠溶解与水中得到亚硫酸钠水溶液，然后加入丙酮进行磺化反应，控制丙酮与亚硫酸钠的摩尔比为1：0.5，反应温度为45℃，反应时间为1小时；然后再向该磺化反应体系中加入甲醛和碱木素，控制甲醛与上步骤中加入的丙酮的摩尔比为1：1.5，碱木素的摩尔添加量为上步骤中加入的丙酮的50%，反应温度为100℃，时间为5小时，反应完毕，即得到低挥发分煤浆专用分散剂。

[0033] 实施例4、制备水煤浆

[0034] （1）原料

[0035] 石油焦粉，全水0.91%，干基灰分4.0%，粒径小于1mm；

[0036] 煤浆分散剂：实施例1制备的低挥发分煤浆专用分散剂。

[0037] （2）超细水煤浆的制备

[0038] 将石油焦粉、煤浆用分散剂和水进行混合磨矿，得到浓度（即为固体质量百分含量）为68.3%、平均粒径≤10μm的水煤浆，其中，煤浆用分散剂、石油焦煤粉和水的质量份数比为0.3：69.0：30.7。

[0039] 本实施例制备的水煤浆的表观粘度为537mPa.s，稳定性（将水煤浆试样密闭静止，每天用插棒法观察水煤浆的沉淀情况，以水煤浆产生硬沉淀之前的时间作为该水煤浆试样的稳定性）大于10天，为可泵送的水煤浆。

[0040] 将本实施例制备的水煤浆用于水煤浆锅炉燃烧，燃烧效率可以达到98%以上。

[0041] 实施例5、制备水煤浆

[0042] （1）原料

[0043] 潞安煤粉（贫瘦煤），全水2.65%，干基灰分10.34%，粒径小于1mm；

[0044] 煤浆分散剂：低挥发分煤浆专用分散剂。

[0045] （2）超细水煤浆的制备

[0046] 将潞安煤粉、煤浆用分散剂和水进行混合磨矿，得到浓度（即为固体质量百分含量）为70.4%、平均粒径≤10μm的水煤浆，其中，煤浆用分散剂、潞安煤粉和水的质量份数比为0.4：72.0：27.6。

[0047] 本实施例制备的水煤浆的表观粘度为520mPa.s，稳定性大于10天，为可泵送的水煤浆。

[0048] 将本实施例制备的水煤浆用于水煤浆锅炉，燃烧效率可以达到99%。

[0049] 实施例6、制备水煤浆

[0050] （1）原料

[0051] 鹤壁煤粉，全水4.83%，干基灰分10.20%，粒径小于1mm；