摘要：虽然我国褐煤储量丰富，但对其利用率普遍偏低，制备高浓度水煤浆的难度较大。随着国内对褐煤制备水煤浆技术的不断深入，发现，制备高品质高浓度褐煤水煤浆，应结合煤质特性，充分考虑褐煤成浆提浓工艺影响因素，选择合适的提浓制备工艺。文章通过对褐煤成浆提浓工艺影响因素分析，简要介绍了褐煤水煤浆提浓制备工艺应用情况。
关键词：褐煤水煤浆；提浓工艺；应用
我国褐煤储量丰富，而且价格低廉。在当今国际油价高位振荡、国内油气资源短缺等背景下，褐煤发展煤化工产业无疑成为行业焦点。但如果褐煤直接被燃用，不仅热效率低，还会排放大量污染物。因此，作为洁净煤技术的重要组成之一，水煤浆制备技术一直备受关注。利用褐煤制备高性能水煤浆将是未来洁净煤技术的应用方向之一。由于褐煤直接成浆浓度低，限制了其在水煤浆气化领域的应用。因此，褐煤水煤浆提浓制备工艺一直是褐煤高效转化领域研究的难点与热点。
一、褐煤成浆提浓工艺影响因素
1.1 含水量
褐煤的含水量高是其成浆性差的主要因素之一。国内外一些单位采用热处理、酸洗、微波等预处理方法，通过破坏褐煤的孔隙结构，使其比表面积减小，平均孔径增大，进而提高成浆浓度，改善成浆流动性。
例如对鲁霍褐煤采用不同预处理方法后进行成浆性实验，结果表明：随着热处理温度的升高，成浆浓度可由41.10%逐渐升至51.19%。水洗或酸洗后热处理可起到有效的脱灰降黏作用，可使得水煤浆的成浆浓度分别增加到55%和60%，且能连续流动，其中酸洗后热处理得到的煤样气化反应活性大大降低。
1.2 粒度级配
研究表明，在制浆过程中，采用合理的粒度级配不但可使煤颗粒达到较高堆积密度（高浓度），而且可使浆体具有较好的流动性，同时粘度符合工业要求。
一般地，如图：
堆积效率对原褐煤水煤浆浓度的影响是呈线性关系的，比如堆积效率从58.34%提高到65.52%，浓度也相应提高了 5.8个百分点；同样，提质褐煤的堆积效率与水煤浆浓度线性关系也尤为显著，比如堆积效率从59.14%提高到65.88%，浓度相应提高了6.74个百分点。从中也可以看出，堆积效率对提质褐煤水煤浆浓度的影响比对原褐煤的影响更为显著。
从图可知：
堆积效率对原褐煤水煤浆流动性的影响是呈非线性关系的。在浓度一定的条件下，堆积效率从58.34%提高到65.52%，流动性相应提高了近800 mPa• s。而提质煤堆积效率与水煤浆浓度呈显著的线性关系，堆积效率从59.14%提高到64.83%，流动性相应提高了927.5 mPa• s。
1.3添加剂
水煤浆添加剂在水煤浆中所占比例不到1%，但其性能直接决定制得浆体的特性。常见的水煤浆添加剂主要有萘系添加剂、木质素系添加剂、聚羧酸系添加剂等。当前针对褐煤的高效水煤浆添加剂尚未研发出来。例如研究表明，4 种萘系分散剂的用量对蒙东褐煤水煤浆的流变性有显著影响，最佳用药量根据分散剂的结构性质有明显差别；4种萘系分散剂与褐煤均有良好的匹配性，可以制备浓度较高的褐煤水煤浆，其中MF分散剂通过添加助剂，增加亲水基磺酸基和甲基等疏水烃链提高分散剂的分散降黏效果，提高褐煤的成浆性，故与试验用褐煤匹配性最好，最佳药剂量为0.9 %，定黏浓度可达52.87 %。
1.4 温度
因褐煤内水含量较高，实际制得水煤浆质量分数不到50%，理论与实践表明，温度对褐煤成浆性影响较大，在运行中，通过采取控制水温、添加剂温度和原煤温度等措施，来提高水煤浆的温度，效果显著。以呼伦贝尔当地褐煤为例，生产水煤浆适宜的控制温度为40℃至70℃间。
水温方面。采用低压灰水，其水质优良，而且温度较高（温度大于70℃），是制浆用水的最佳选择。
添加剂温度方面。配制添加剂溶液，要求温度较高（约80℃），选择低压灰水。而在添加剂溶液入磨煤机过程中，要有低压蒸汽盘管伴热及保温。
原煤温度方面。呼伦贝尔处极寒地带，冬季寒冷且漫长，平均温度在0℃以下的天气约6 个月，冬季原煤温度极低，为了保证冬季制浆原煤温度，一方面尽量做到原煤现采现用；另一方面对整个原煤输送过程中的皮带廊进行厂房封闭，同时加设采暖装置。
1.5 配煤技术
通过配入成浆性能好的煤可有效提高褐煤的成浆浓度，但是配入新的煤种后必然会导致浆体流变性、稳定性、灰熔融温度等方面的变化，对制得的水煤浆性能有着显著的影响。
内蒙鲁霍矿褐煤的内在水含量高，亲水性较强是其成浆浓度低的主要原因，在 1000 mPa•s 时制浆浓度仅为 41 %。在褐煤中加入不同比例的石油焦后，褐煤的成浆性得到明显的改善。随着加入的石油焦增多，水煤焦浆成浆浓度越高。当石油焦与褐煤的比为 3∶2 时，褐煤与石油焦在物理和化学性质上的得到互补，可以获得浓度为60%、稳定性好、流变性为假塑性流体的水煤焦浆。
二、褐煤制浆提浓技术应用
提高褐煤的成浆性是目前国际上的一个难点，国内外有众多提高褐煤成浆性的技术，从影响因素上来看，工业上应用到的褐煤制浆技术有：配煤制浆技术、水热处理制浆技术等。
（1）配煤制浆技术
配煤制浆技术是通过物理混合的方法，将褐煤与其他煤种进行混配后制浆，以提高褐煤的成浆浓度。配煤制浆技术已应用多年，也是应用范围最广的一项传统技术。然而该技术需要配入较大比例的高阶煤，导致运输成本的提高。由于高阶煤和褐煤的表面特性不同，对添加剂也有较高的要求。
（2）水热处理制浆技术
水热处理制浆技术是将褐煤置于密闭的高压反应釜中，加热至一定温度，由于反应釜内饱和水蒸气压力导致褐煤内部的水以液体形式排出，处理后褐煤的重复吸水能力大幅度降低，并提高了成浆浓度。采用该方法，可将褐煤的成浆浓度提高到6０％左右，但该技术要求高温高压设备较多而且操作难度较大。
目前褐煤水煤浆提浓技术种类繁多，但均存在一定的问题，还未见长周期稳定运转的装置。
三、褐煤水煤浆提浓制备工艺前景
褐煤水煤浆提浓制备工艺发展前景基于中国煤炭资源状况，是适合中国国情的洁净煤技术，是目前国内对煤碳资源合理利用的一条新途径，褐煤水煤浆提浓制备工艺的研究和发展为解决中国能源合理利用问题和环境污染问题提供了广阔的前景。
1）进一步开发适合褐煤的高效添加剂，在保证水煤浆稳定性和流变性的前提下，应该考虑通过添加固硫剂和助剂，降低对环境的污染和控制灰熔融性。
2）将国内各褐煤制浆数据建立数据库，分析影响褐煤水煤浆稳定性和流变性的影响因素，利用计算机建立预测模型来指导配煤，严格控制产品质量。
3）采用罐装输送与长距离管道输送相结合，设置水煤浆中转稳定中心，降低运输成本。水煤浆浓度高，管道输送阻力大，在离心泵叶轮剪切力作用、管路开关及转折处能否造成浆体粒度分布紊乱等问题都有待解决。
四、结束语
褐煤水煤浆提浓工艺作为一种新型技术，其研究、应用情况受到社会多方面的关注。现阶段，自然环境不断恶化、自然资源日益匮乏，加强对新技术、新能源的开发是解决当前问题的重要途径。相信，随着人们对褐煤水煤浆提浓制备工艺的不断深入，以及褐煤水煤浆气生产能力不断提升。褐煤水煤浆提浓技术，在未来会有更加广泛的发展空间。
参考文献：
[1]吴玉芳.论机械自动化技术在机械制造业中的应用[J].科技风，2018（01）：133.
[2]崔鹏.机械制造中机械自动化技术的应用[J].技术与市场，2018，25（01）：136.
[3]王伟.机械自动化技术及其在机械制造中的应用探讨[J].内燃机与配件，2018（05）：63-64.
论文作者:宋伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/19
标签：褐煤论文; 水煤浆论文; 浓度论文; 技术论文; 添加剂论文; 温度论文; 制浆论文; 《基层建设》2018年第14期论文;