李 剛，李 慧

（新疆天智辰業(yè)化工有限公司，新疆 石河子 832016）

新疆準東煤田位于準格爾盆地的東部，是新疆四大煤田之一，也是我國最大的整裝煤田，煤田自西向東劃分為五彩灣、大井、將軍廟、西黑山和老君廟5個礦區(qū)[1]。目前準東煤田累計探明煤炭資源儲量為2 136億t，具有儲量巨大、開采成本低、煤的反應性好且容易燃盡等優(yōu)勢[2]。準東煤田發(fā)展定位是以煤電、煤化工為主，參與“疆煤外運”，是“西氣（煤制天然氣）東輸”“疆電東送”的重要基地[3]。

準東地區(qū)露天礦多、煤產(chǎn)量大、煤價低，該地區(qū)煤主要用于鍋爐，但由于露天煤全水較高、金屬含量高、成漿性差，在煤化工方面尤其是水煤漿氣化方面的應用及研究較少。新疆天智辰業(yè)化工有限公司2臺水煤漿氣化爐于2015年8月開車，首次實現(xiàn)6.5 MPa水煤漿水冷壁清華爐的工業(yè)運行，為年產(chǎn)35萬t乙二醇和17萬t 1，4-丁二醇項目提供合成氣。為降低原料成本，該公司利用不同煤種摻配準東露天煤的方法，對露天煤的成漿性能進行實驗研究，以滿足水煤漿氣化爐使用需求，為準東露天煤資源合理化利用提供了新思路。

1 實 驗

1.1 實驗樣品來源及工業(yè)分析

原料煤來源：準東露天煤、寬溝煤、烏東煤、北山煤、黑山煤、紅沙泉煤；添加劑來源：臨猗縣科華工貿(mào)有限公司。

按照 GB 474—2008、GB/T 212—2008、GB/T 211—2007、GB 213—2008的方法對原料煤進行工業(yè)分析，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，各煤種的變質(zhì)程度不同，水分、灰分、固定碳含量有較大差異。其中，準東露天煤全水和內(nèi)水都很高，全水25.39%，內(nèi)水7.97%，灰分較低，為5.76%，固定碳較低，為46.46%，可磨性指數(shù)相對較高，較易研磨。寬溝、烏東、黑山3種煤的全水和內(nèi)水比較低。

1.2 實驗樣品制備

采用干法研磨、濕法制漿的方式制備水煤漿樣品。將原料煤用鄂式破碎機粉碎成一定粒度，然后用小型棒磨機制粉，根據(jù)煤的可磨性指數(shù)和制氣化用水煤漿的粒度要求，控制磨制時間，制得所需粒度分布的煤粉。按照所需的配比稱取煤粉，加入添加劑、一次水，在電子攪拌器1 000 r/min下攪拌10 min，檢測料漿的性能參數(shù)。配煤制漿中，準東露天煤與其他5種煤質(zhì)量比選為 7∶3、6∶4、5∶5、4∶6。實驗用各煤種的粒度分布見表2。

表1 原料煤工業(yè)分析

表2 各煤種的粒度分布%

1.3 料漿性能測定方法

濃度測定：采用GB/T 18856.2—2008中規(guī)定的紅外干燥法測定水煤漿的濃度。檢測設備為梅特勒-托利多國家貿(mào)易（上海）有限公司生產(chǎn)的HX-204型快速水分分析儀。

黏度測定：采用GB/T 18856.4—2008中規(guī)定的方法測定水煤漿的表觀黏度。檢測設備為成都儀器廠生產(chǎn)的NXS-4C型黏度計。在溫度為20℃，恒溫水浴中，將適量均勻的水煤漿試樣倒入測量容器中，首先靜止恒溫5 min，然后將剪切速率從0升至 100 s-1，在剪切速率為100 s-1時，每隔12 s記錄1次實驗數(shù)據(jù)，共計6次，然后將所有數(shù)據(jù)取平均值，即為水煤漿的表觀黏度。

穩(wěn)定性測定：將制得的料漿在封閉的玻璃容器內(nèi)靜置24 h、48 h，采用落棒的方法，分別觀察24 h、48 h后上層清液的析水量及煤漿是否有硬沉淀，析水量越少、無硬沉淀，則穩(wěn)定性越好。用A、B、C、D 4級表示水煤漿的穩(wěn)定性，A級：煤漿不發(fā)生分層、沒有析水，沒有沉淀；B級：煤漿少量析水，稍有分層；C級：大量析水，底部有軟沉淀，攪拌后流動性良好；D級：煤漿有無法攪拌的硬沉淀。

流動性測定：采用目測法，用 A、B、C、D 4 級表示水煤漿的流動性。A級稀流體：流動性很好，呈線型；B級稠流體：流動性良好，呈線型；C級稀糊狀：流動性一般，呈不均勻線性，有坨狀；D級：流動性較差，不呈線性，呈坨狀。

2 結(jié)果與討論

2.1 單一準東露天煤成漿特性

采用同種添加劑、在添加劑添加率為2‰、3‰、4‰條件下，測定了單一準東露天煤單獨成漿的煤漿性能，結(jié)果見圖1和表3。

圖1 單一準東露天煤漿的黏-濃特性

表3 單一準東露天煤漿的流動性與穩(wěn)定性

從圖1可以看出，準東露天煤可以單獨制漿，所制水煤漿濃度低、黏度高。在同一添加劑，同一添加率條件下，煤漿濃度越高，黏度越高。當煤漿質(zhì)量分數(shù)達到49%時，黏度可達1 100 mPa·s；提高添加劑添加率，黏度相差不大。

從表3可以看出，準東露天煤漿的流動性、穩(wěn)定性都一般。當煤漿質(zhì)量分數(shù)大于47%時，流動性較差，靜置24 h后煤漿有大量水析出，煤漿濃度越低，相對沉淀較少，煤漿濃度越高，析出的水越多，硬沉淀越多，穩(wěn)定性越差。提高添加劑添加率，煤漿的流動性、穩(wěn)定性并沒有明顯改善。

結(jié)合上述分析，從煤漿濃度、黏度、流動性、穩(wěn)定性、添加劑添加率等方面綜合考慮，單一準東露天煤漿在添加劑添加率為3‰時，煤漿質(zhì)量分數(shù)最高為47%，此時煤漿黏度為 650 mPa·s。

2.2 其他煤種的最優(yōu)成漿濃度

在采用同種添加劑、不同添加劑添加率條件下，測定了寬溝煤、烏東煤、北山煤、黑山煤、紅沙泉煤5種煤單獨成漿的煤漿性能，選取5煤種最高成漿濃度下的煤漿性能指標，結(jié)果見表4。

表4 5種煤最優(yōu)成漿濃度下的煤漿性能指標

從表4可以看出，5種煤所制煤漿的最高濃度差距較大，結(jié)合各煤種工業(yè)分析，可知煤的內(nèi)水含量是影響水煤漿濃度、黏度、流動性等性質(zhì)的關鍵因素[4]。煤的內(nèi)水是水分通過煤的孔隙結(jié)構(gòu)進入到煤的內(nèi)部并停留其中的水分，內(nèi)水在制漿過程中不參與漿體的流動，內(nèi)水含量高會占據(jù)流動水的份額，使作為流動介質(zhì)的自由水份額減少，導致其不易成漿[5]。

2.3 準東露天煤與不同煤種混合成漿的特性

結(jié)合實際生產(chǎn)，將準東露天煤分別與寬溝、烏東、北山、黑山、紅沙泉5種煤混合制漿，添加劑添加率2‰，準東露天煤與不同煤種按照質(zhì)量比 4∶6、5∶5、6∶4、7∶3摻配，分析所制得的水煤漿成漿特性，結(jié)果見表5。

表5 準東露天煤與不同煤種混合成漿特性

由表5可知：（1）準東露天煤分別和寬溝煤、黑山煤混合時，混合后煤漿的濃度隨著準東露天煤比例的增加而降低，準東露天煤和寬溝煤、黑山煤質(zhì)量比為5∶5時，煤漿質(zhì)量分數(shù)可達到57%，且此時煤漿的流動性、穩(wěn)定性都很好；（2）準東露天煤和烏東煤質(zhì)量比為5∶5 時，煤漿質(zhì)量分數(shù)可達到 56.38%，黏度 561 mPa·s，但此時煤漿的流動性相對較差；（3）準東露天煤和北山煤、紅沙泉煤混合后，煤漿質(zhì)量分數(shù)均在50%左右，流動性一般，穩(wěn)定性相對較差。

3 結(jié) 論

3.1 準東露天煤可以單獨制漿，在添加劑添加率3‰的條件下，所制煤漿質(zhì)量分數(shù)最高可達到47%，黏度650 mPa·s，其流動性，穩(wěn)定性都一般。

3.2 準東露天煤與寬溝煤、黑山煤混合后，成漿效果較好，混合后煤漿的濃度、流動性、穩(wěn)定性均有明顯的提高，可以滿足水煤漿氣化爐對煤漿性能的要求。

3.3 準東露天煤和烏東煤混合后，煤漿的流動性相對較差；準東露天煤和北山煤、紅沙泉煤混合后，煤漿質(zhì)量分數(shù)均在50%左右，流動性一般，穩(wěn)定性相對較差，均不能滿足氣化生產(chǎn)要求。