CN104073306A - 一种水煤浆的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水煤浆的生产方法，其中，该方法包括将VAE废水与煤粉混合并磨浆，其中，所述VAE废水含有VAE乳液和水；并调节所述VAE废水的pH值为7-9。本发明利用VAE废水代替清水制备水煤浆，减少了化工污水的处理费用，也解决了污水的后续处理问题，并能够满足制得的水煤浆的燃烧性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种水煤浆的生产方法。
背景技术
水煤浆是由大约65质量%的煤、34质量%的水和1质量%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，可以像油一样易于存储、管道运输和雾化燃烧，被称为液态煤炭产品。水煤浆改变了煤的传统燃烧方式，它的燃烧效率可达95%以上，且二氧化硫、氮氧化物的排放量及烟尘浓度均达到环保要求，因此，应用极为广泛，并显示出了巨大的环保节能优势。
现有技术的方法中，有通过将污泥与水煤浆混合后作为燃料使用，例如，CN1632377A公开了一种城市污泥的燃烧处理法，该方法包括将含水70-85%的城市污泥和含水30-40%的成品水煤浆以2:3-3.5的体积比搅拌混合成液体燃料，用浆泵加压至0.6-0.65MPa送入喷枪，同时将压力在0.6-0.7MPa的压缩空气送至炉膛内燃烧器的喷嘴出口处，射入炉膛使其呈雾化悬浮状态。
但是，水煤浆中35%左右为水，而且对水质有一定的要求，在我国近二十年来从初试到商品化，制造水煤浆时都用自来水（或称清水）。
众所周知，目前，世界性的缺水已经成为人类的一大难题。全世界都在重视节水和用水方法的改进。而我国又是世界上缺水国之一，近年来，国家巨额投资于对江河、湖泊、水库等水利设施的改造建设，通过南水北调解决缺水地区的用水困难等。各企业、事业单位的生产和人民日常生活中已经把节水作为重大事项对待。
水煤浆的制造对水的消耗量极大，例如，生产10万吨的水煤浆需用水3.5万吨左右，再加上清洗设备等工业常规需求，用水量不容忽视。因此，如果能够科学利用污水（如工业废水，生活废水等），使其代替清水作为水煤浆生产用水，能为国家和企业带来可观的经济效益和社会效益。此外，污水回收利用避免了其对环境的污染，还解决了一定的环境问题，可谓一举多得。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用污水作为水煤浆生产用水的方法，在节约用水、降低水煤浆成本的同时还节约了对污水进行后处理的费用以及避免了污水对环境的污染。
化工工业产生的污水必须要经过后续的污水处理，以防止直接排放对环境造成严重污染以及对人体造成损伤，经过后续处理的污水可以作为生产装置用水或锅炉补水，以实现其循环利用。但是，有些装置产生的污水，如VAE废水会对污水的回用装置产生巨大影响，而严重影响污水的回用量以及节水量。因此，本发明的发明人发现，如果将化工工业产生的污水用于水煤浆的生产而供水煤浆锅炉燃烧，不但可以节省所述污水的后处理费用，还能够消除污水回用装置生产的问题，实现了炼油化工污染物不转移、不出厂的目的。
本发明提供了一种水煤浆的生产方法，其中，该方法包括将VAE废水与煤粉混合并磨浆，其中，所述VAE废水含有VAE乳液和水；并调节所述VAE废水的pH值为7-9。
通过对采用本发明的方法生产的水煤浆进行分析和测定，其粘度、稳定性和热值（发热量）完全能够满足工业需要，满足GB/T18855-2002对于水煤浆基本性能的要求。
此外，本发明的方法利用了化工工业产生的污水，实现了节省所述污水的后处理费用，消除污水回用装置生产的问题以及环保的目的。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
按照本发明，所述水煤浆的生产方法包括将VAE废水与煤粉混合并磨浆，其中，所述VAE废水含有VAE乳液和水；并调节所述VAE乳液的pH值为7-9。
按照本发明，调节所述VAE废水的pH值为7-9，更优选调节所述VAE废水的pH值为7-8是为了保证得到的水煤浆的稳定性，以及保持水煤浆浆液的均一性。其中，所述调节VAE废水的pH值的方法可以为本领域常规的方法，例如，用碱性物质进行调节，具体可以选自氢氧化钠和/或氢氧化钾以及它们的水溶液中的一种或多种；或者为了节约成本，也可以采用偏碱性的废水进行调节，如燕山化工一厂碱渣废水等。
本发明中，对于满足上述条件的VAE废水的来源并没有明确的限定，所述VAE废水通常为生产VAE乳液涂料工艺产生的污水。例如，所述VAE废水中含有的水包括清洗过滤器产生的清洗水、高压清洗鼓式过滤器产生的废水、冲地水等。所述VAE废水的主要成分为VAE乳液，一般来说，尽管VAE废水中的VAE乳液（主要为醋酸乙烯-乙烯共聚物和醋酸乙烯单体）能够为水煤浆的燃烧提供热值，但是，所述VAE废水中VAE乳液的含量一般不会太高，例如，一般情况下，以VAE废水的重量为基准，所述VAE乳液的含量为2重量%以下，优选为0.5-1.2重量%，且其测定方法为本领域技术人员所公知。COD分析值为5000～8000mg/l，还含有微量设备润滑油、微量碎胶粒等。pH值在5左右。
所述VAE乳液中的主要成分及其含量为本领域技术人员所公知，并可以参考现有技术，所述VAE乳液含有醋酸乙烯-乙烯共聚物和醋酸乙烯单体，一般情况下，以VAE乳液的重量为基准，醋酸乙烯-乙烯共聚物的含量为60-85重量%，醋酸乙烯单体的含量为15-40重量%。
按照本发明，优选情况下，为了使得到的水煤浆浆液的均一性、稳定性更好，本发明所述方法还包括将VAE废水与煤粉，以及分散剂和/或稳定剂混合。所述分散剂和稳定剂的用量可以根据本领域的常识以及根据实际需要进行选择，优选，所述分散剂和稳定剂的总用量为VAE废水和煤粉总重量的0.1-1重量%。其中，所述分散剂的种类为本领域技术人员所公知，优选情况下，所述分散剂为FDN高效减水剂（具体可以为萘磺酸钠甲醛缩合物，并可以商购获得，例如购自福州通达科技有限公司、北京独创科技有限公司）。其中，所述稳定剂的种类为本领域技术人员所公知，例如可以为羧甲基纤维素钠（可以商购获得，例如购自福州通达科技有限公司、北京独创科技有限公司）。优选情况下，所述稳定剂的用量为VAE废水和煤粉总重量的0.1-0.5重量%，所述分散剂的用量为VAE废水和煤粉总重量的0.5-1重量%。
按照本发明，为了使VAE废水与煤粉混合的更均匀，所述混合优选在搅拌条件下进行，所述混合的温度为15-45℃，优选为20-40℃。所述搅拌的方式和速度取决于VAE废水和煤粉的用量，搅拌的方式可以为机械搅拌，例如，搅拌的速度可以为40-60rpm。本发明对于VAE废水与煤粉混合的时间没有特别的限定，以满足上述所得产物的性能为准。
根据本发明，所述VAE废水和煤粉的相对用量可以与现有技术相同，优选地，为了既能够保证制得的水煤浆的燃烧性能，又能够保证制得的水煤浆的粘度适当，相对于100重量份的煤粉，所述VAE废水的用量为45-65重量份，进一步优选为50-60重量份。
本发明中，对于所述煤粉的各项性能没有特别的限定，优选的，所述煤粉为烟煤能制浆煤粉，优选为经过水洗的洗净煤，且对磨浆前煤粉的颗粒大小没有特别限定，例如，煤颗粒的平均颗粒直径可以为2-10厘米。
根据本发明，所述磨浆的方式可以为本领域公知的各种方式，如利用湿法磨浆机，特别是流体声能湿法磨浆机进行的湿法磨浆。所述磨浆的条件也可以为本领域公知的条件，优选的，所述磨浆的条件使得磨浆后的水煤浆中煤粉的颗粒直径小于1000微米，煤粉的平均颗粒直径为100-200微米。本发明中，所述水煤浆中煤粉的粒度为本领域公知的由GB/T18856.3的方法测定出的粒度。
根据本发明，实施上述方式的方法可以为间歇式生产工艺，也可以为连续式生产工艺。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
下面，通过以下实施例对本发明进行更详细的说明。
本发明实施例中，所用VAE废水为来自东方有机化工厂，生产VAE工艺的VAE废水，所述VAE废水含有VAE乳液和水，其中，以VAE废水的重量为基准，其中VAE乳液的含量为1.5重量%，水的含量为98重量%，其他成分含量为0.5重量%。以所述VAE乳液的重量为基准，所述VAE乳液中含有65-70重量%的醋酸乙烯-乙烯共聚物和30-35重量%的醋酸乙烯单体。
所用煤粉为烟煤，购自山西同煤集团，烟煤的平均颗粒直径为3厘米。
所述水煤浆样品的试样按GB/T18856.1的规定进行采样和制备；水煤浆的浓度（重量%）根据GB/T18856.2进行测定；水煤浆中煤粉的粒度（微米）根据GB/T18856.3进行测定；水煤浆的表观粘度（浆体温度20℃，剪切率100s-1，mpas）根据GB/T18856.4进行测定；水煤浆的发热量（收到基低位热值（kcal/kg（MJ/kg）））根据GB/T213的方法进行测定。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的水煤浆的制备。
（1）将2吨的VAE废水进行测定，并用碱性污水（来自燕山化工一厂的碱渣废水）调节所述VAE废水的pH值（pH试纸测定）为7；
（2）在搅拌下，将100重量份的煤粉、50重量份的上述VAE废水以及0.9重量份的减水剂萘磺酸钠甲醛缩合物和0.6重量份的稳定剂羧甲基纤维素钠混合，并用流体声能湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品P1；
（3）从P1中采样并制备待测定的水煤浆样品，测定水煤浆样品中煤粉的粒度，水煤浆样品的浓度，表观粘度和发热量，结果如表1所示。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的水煤浆的制备。
（1）将2吨的VAE废水进行测定，并用碱性污水调节所述VAE废水的pH值（pH值试纸测试）为8；
（2）在搅拌下，将100重量份的煤粉、57重量份的上述VAE废水以及1.4重量份的减水剂萘磺酸钠甲醛缩合物和0.16重量份的稳定剂羧甲基纤维素钠混合，并用流体声能湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品P2；
（3）从P2中采样并制备待测定的水煤浆样品，测定水煤浆样品中煤粉的粒度，水煤浆样品的浓度，表观粘度和发热量，结果如表1所示。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的水煤浆的制备。
（1）将2吨的VAE废水进行测定，并用碱性污水调节所述VAE废水的pH值（pH试纸测定）为9；
（2）在搅拌下，将100重量份的煤粉、57重量份的上述VAE废水以及1.4重量份的减水剂萘磺酸钠甲醛缩合物和0.16重量份的稳定剂羧甲基纤维素钠混合，并用流体声能湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品P3；
（3）从P3中采样并制备待测定的水煤浆样品，测定水煤浆样品中煤粉的粒度，水煤浆样品的浓度，表观粘度和发热量，结果如表1所示。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的水煤浆的制备。
按照实施例2的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中，将100重量份的煤粉、65重量份的上述VAE废水以及1.485重量份的减水剂萘磺酸钠甲醛缩合物和0.165重量份的稳定剂羧甲基纤维素钠混合，并用流体声能湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品P4。从P4中采样并制备待测定的水煤浆样品，测定水煤浆样品中煤粉的粒度，水煤浆样品的浓度，表观粘度和发热量，结果如表1所示。
实施例5
本实施例用于说明本发明提供的水煤浆的制备。
按照实施例2的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中，将100重量份的煤粉、45重量份的上述VAE废水以及1.3重量份的减水剂萘磺酸钠甲醛缩合物混合，并用流体声能湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品P5。从P5中采样并制备待测定的水煤浆样品，测定水煤浆样品中煤粉的粒度，水煤浆样品的浓度，表观粘度和发热量，结果如表1所示。
对比例1
本对比例用于说明水煤浆的参比制备方法。
按照实施例2的方法制备水煤浆，不同的是，使用相同重量的市政自来水代替步骤（1）的VAE废水，并调节所述水煤浆的pH值为7，得到参比水煤浆产品DP1。然后按照实施例1的方法测定水煤浆样品DP1中煤粉的粒度，水煤浆样品的浓度，表观粘度和发热量，结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，根据本发明的方法制备得到的水煤浆产品P1-P5的各项性能优越，水煤浆样品的浓度均能达标，表观粘度都较低，说明流动性均较好，此外，实施例中水煤浆样品的发热量均能达到Ⅱ级标准以上，说明本发明的方法制备得到的水煤浆具有优异的燃烧性能。而且，P2产品与用清水制备的DP1产品的各项性能相同，也证明本发明的方法制得的水煤浆品质良好。
根据本发明的方法制备的水煤浆产品的成本与清水制浆成本基本相同甚至更少。此外，本发明的方法回收利用了VAE废水，不但节约了VAE废水的后续处理的费用，还避免了废液排放所造成的环境污染。
Claims (9)
1.一种水煤浆的生产方法，其特征在于，该方法包括将VAE废水与煤粉混合并磨浆，其中，所述VAE废水含有VAE乳液和水；并调节所述VAE废水的pH值为7-9。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述VAE废水的pH值为7-8。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，以VAE废水的重量为基准，所述VAE乳液的含量为2重量%以下；所述VAE乳液含有醋酸乙烯-乙烯共聚物和醋酸乙烯单体。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括将VAE废水与煤粉，以及分散剂和/或稳定剂混合，所述分散剂和稳定剂的总用量为VAE废水和煤粉总重量的0.1-1重量%。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，所述混合在搅拌条件下进行，所述混合的温度为15-45℃。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，相对于100重量份的煤粉，所述VAE废水的用量为45-65重量份。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，相对于100重量份的煤粉，所述VAE废水的用量为50-60重量份。
8.根据权利要求1、4、7或8所述的方法，其中，所述煤粉为烟煤能制浆煤粉。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述磨浆的条件使得磨浆后的水煤浆中煤粉的颗粒直径小于1000微米，水煤浆中煤粉的平均颗粒直径为100-200微米。
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