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煤中矿物质对水煤浆性质的影响 第六图书馆 煤 矿物质 水煤浆 性质洁净煤技术谢亚雄 李保庆不详1996第六图书馆 第六图书馆 细一 摹 -生 兰 孙 盎 尉 迟 唯 由 国 科 学 院 山 西 煤 炭 化 学 研 究 谋 转 化 国 家 重 点 ～ 摘要 对水洗、醮洗和 Hc I HF深度脱灰 方法来脱除煤 中矿物 质．研 完了水煤 浆 C WM 的最 高煤 浆_浓度 MX C I 、浆体流 变性及 静 态稳定性 的相 应变化。不 同的煤经水 洗 、 酸洗 预处理 后对水 煤 装性 质的 影响不 同．其影响主要 来 自于煤 浆 中所溶 出的可溶无机 离子的 浓度 ．特 别是高价阳 离子 的浓 度 高浓 度的可溶 高价 阳 离子 ．增 加 了浆体 的表观粘度 ，降低 MX C I 和改善流变性。 用 H c l HF深度脱灰预处理方法使C WM 性质明显变坏。 矿物质对水 煤 浆性质 的影响 主要是 由于其 亲水性及 可溶 离子 的影响 ， 关 键 词 兰， 生脱 除 矿 枷 质 殷 水煤浆作为燃料油的代用品， 自 7 0年代以来得 到了许多国家的高度重视 关于煤的粒度分布-添 加剂的种类．以及灰含量、内在水分、氧化程度和 表面活性官能团的性质及含量等煤的性质对水煤浆 r ￡ 质的影响已有详细研究。煤中矿物质对水煤浆性 质有较大的影响。由于煤表面性质的差异．矿物质 的 同含量和组成影响着煤的成浆性．但至今矿物 质对水煤浆的影响还未进行系统的研究 l 实 验 采用安徽淮南潘一矿气煤，山西长治潞安石圪 节矿瘦煤和山西阳泉三矿无烟煤． 其性质列于表 1 、 表 2 煤粒度服从 “ A l f r e d ”粒度分布。 脱除煤中矿物质采用水洗 、酸洗段深度脱灰 3 种方法。水洗、酸洗及脱灰煤的制备如下用无离 子水或 1 r n o l HC I 洗涤煤， 在 6 0℃下搅拌 3 h 制 备水洗和酸洗煤。脱灰煤的制 备是将煤用 3 too l HC I 在 6 0 、 下搅拌 3 h， 再加入 2 0 的 HF ．在室 温下浸泡 7 2 h ，过滤后用无离子水洗涤煤，将酸洗 及脱灰煤洗涤至不含 c l为止．并在 N 中干燥。 水煤浆是由煤、 添加剂 干基煤重量的 1 和 蒸馏水进行混合并在 3 0 0 0 r ／ rai n的转速下搅拌 1 0 ra i n制备而成 。用 NX S 1 1 型旋转式粘度测定仪测 定表观粘度． 在表观粘度达到 1 ． 5 P a s ， 剪切速率 为 2 8 ， 3 8 s 时， 测定煤的最高浓度 MX C L 浆体 流变性按 c 式作回归分析 式中 为浆体表 表 l 煤样分析 观牯度．P a s ；S为剪切速率 ．s ；C为常数 ， 为流变指数 ． 得到浆体流变指数 ” ． 一 0时． 浆体 田糸 ” 八五”抖搜攻 戈项 目 具有屈服胀塑性 ； n O时．浆体呈屈服假塑性 。浆 体静态稳定性 浆体底层产生硬沉淀前所能存放的 时间为标准，甩捧八法测定。用等离子体原子发射 光谱 I C P 测定浆体离心分离上层清液中离子的组 洁净煤技术 1 6年第 2卷革 l期 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 1 ∞ 担 0 ． 甓 。 。 篓 0 5 媒浆 维度， 翦切遣率 一 b 吾 3 程处理对 5 | 泉漠 水煤壤表观带度及境 娈性 均影响 a 丧现帖度．1 mo ] HC ] 酸、 先； b 流变吐 7 3 3 ，3 mo [H C[ 和 2 0 ％HF酸洗 水煤浆性质的不同影响，对水煤浆上层清液 中的离 子组成及浓度进行了测定 2 2 水煤浆浆体中可溶离子的组成及浓度分析 不同预处理条件下水煤浆体系中的离子，一方 面来源于外加添加剂．另一方面来源于煤中无机矿 物质的溶解。这些离子不仅影响煤粒表面电化学性 质 ，而且也影响分散介质的 p H值及添加剂与煤之 间的相互作用，从而影响水煤浆的性能。 煤经预处理后，矿物质组成与含量均发生变化 表 5 ， 从而改变浆体可溶离 子组成和浓度。 利用电 感偶合等离子体原子发射光谱 I C P ．对水煤浆上 层清液的离子组成进行定性和定量分析 ，考察不同 预处理对离子组成及浓度的变化情况． 结果见表 6 。 表 煤样预处理 豹后灰含量的变化 原煤 水洗 酸洗 脱灰 9 4l 9 3 7 8 ． 8 7 0 ． 3 1 l 3 ． 1 3 l Z ． 1 5 l 0 ． 0 3 2 4 】 7 Z 3 7 3 2 3 ． 3 8 在水煤浆分散体系中，由于高价无机离子对浆 体性质的影响远比低价离子显著得多 ．同时浆体中 如 Na 一 、 K 等低价离子主要来 自外加添加剂 ， 煤中 无机矿物质溶出的此类离子相对很少 ，故未定量分 析。 表 6 煤预处理前后浆体上屡清渣离子浓 度变化 注阳泉煤荥浓度 7 3】 ％；淮南煤蒙裱度 7 1 ． 7 {长治煤蒙豫鹰 7 1 ． 5 从表 6中可 看出，视煤种及预处理方法的不 同，无机矿物质的溶出离子的组成及浓度有很大差 别。在原煤浆分散体系中，溶出的金属阳离子主要 是 A 、 c a 、 Mg 计和 F e - 由于不同煤的矿物质 含量及形态不同，使溶出的主要阳离子浓度有明显 差别 阳泉原煤阳离子溶出量都很高 ．且以A1 。 为 洁净煤植术 1 9 9 6年第 2卷第 1期 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 主．其他煤 的阳离子溶出量都远低 F f 臬墁 ．丌 I 以 c a 为主。 水煤浆中溶出的高价 离 中 爱 S i O ．而 S Oi、P O 、S 如很少 ．4种煤 r 扫 除 泉煤溶出很高浓度的S i O 外． 他煤 S i t 的汗 f 出量均远低于阳泉煤。 一 般认为，煤经水洗．酸洗预处理骨．由j 。 毗 除部分矿物质使可溶无机矿物质减少．如阳泉煤鲐 水洗、酸洗后 ．高价阳、阴离 强度大夫降低．Ⅲ 是对淮南及长浩煤 ．经水洗 酸洗旨．浆体巾 离子尤其是 A 大幅度增n u 这或许是m J 酸 _ 、 ] 程中发生了离子交换 ．使煤表面的酸I 生 增加． f 『 『 肯可能改变矿物质的类型．使得它f 『 1 强搅 r 容 易溶解在水煤浆中 煤经脱灰后 ．水煤浆中溶出离 普碱， ． { 爱阳、阴离子强度急剧降低。 2 ． 3 离子强度的变化与水煤浆性能之间的关系 实验结果表 明．由于煤中矿物质钥啦 禽量的 币同，可溶矿物质离子的组成和浓度旱现 R赶的 不同 ．相 同煤 经不 同预处理 舌溶出的 l 离 绦 摩 也 有很大差异。把上层清液离子浓度 -j 前晰 I 煤 浆性质相联系，可发现 不同煤种经两 f 处坪 ．对水 煤浆性质的不同影响与水煤浆巾溶出的高价 属离 浓度密 切相关．而低价离予 如钠、钾离 的 影响甚小 溶m的高价阳离子铁 、铝、钙 、镁浓窿 越高．浆体表观粘度越 尢．煤的成浆 鼬低． 流 变性 有所改善。如酸洗 岳淮南及} ∈ 治煤的表观粘度 l_ l r ．MX C ’ I 降低及流变性改善．是由于溶出高价 离 r 壤度的增 加听引起的．而水洗、酸洗旨的 { 泉 煤 呈现完全相反的结果．表现 匈高价离 的溶 黾 口 度减少 ． 俺表观粘度降低． MX C I 著提高 『 『 『 挛性由屈服假螭性转变为屈服斗 长 塑 煤深度税灰岳．浆体中丰受阳离千浓度 著 卜 降．然而煤的成浆性明显 F 降 ．似乎与离 F强度的 蛮f ￡ 中 H 吻合．实际 哪 灰预处理傲大地减少 J 螟 l 。 、 鞋、 趣 量很低的煤 上 t增加 厂其疏 水性 ． f 码 I ‘ 成 1 。 絮状结构．煤表而疏水化怍用的 增 、 ． 成 匈影响脱灰煤水煤浆性质的最蕞 素． 导 鼬 ‘ 【 粘 『 主的 急 增 加 Mx ’ I 厦 挣怠 稳 定一q “ 降1 3 结 语 g 水洗、酚冼肚深度脱薪的预处理 方法讲究 f - 均 『 对水煤豫性 质的影啊。下同煤绛水洗及酸洗 嗣处理 州水蠼浆 质的影响下同 该影] 阳 水 浆 f r 高浓度的 毛机离 f．特 1 是高价 离 r 煤浆r 1 溶出的高价阳离 了强度越高．浆体表现精 度越 南．MX r． 1降低 ．f 嗵 浆体流蛮 I 可丽服假 铃f ￡ r I 肓所改善 脱灰预处理后对水煤浆性质的影啊最尺．导敢 茬观帮 - 衰 剧增加．MX 和静态稳定忤降低．沆 喹 坏 矿物1 最叫水煤浆性质的 盯 4 f 要 m I 。 其亲水性硬萁可溶离了的影- I 博 中矿物质对水煤荥忙 质的 响 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆