CN104560248A - 一种利用工业废水制备的水煤浆及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用工业废水制备的水煤浆，包含煤粉、工业废水及添加剂，添加剂包括分散剂和稳定剂，分散剂成分中阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂重量比为8:2，其中，阴离子表面活性剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐、聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐中的两种或三种组合物，非离子表面活性剂为脂肪醇酯或脂肪酸酯，稳定剂成份中羟丙基甲基纤维素、淀粉、木质纤维素重量比为89：10：1。发明还公开了制备水煤浆的工艺方法，包括原料煤破碎、研磨、过滤、搅拌并熟化、成品水煤浆储存等步骤。实施发明在节约用水、降低成的同时，还可节省对工业废水进行后处理的费用以及避免工业废水对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及水煤浆的生产技术领域，具体涉及一种采用工业废水制备的水煤浆及工艺方法。
背景技术
水煤浆 ( 简称 CWM) 是一种经济、 洁净、 可替代石油和天然气的液体燃料和化工原料，它由大约65%的煤、34%的水和1%左右的添加剂通过物理加工方法制成，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。水煤浆改变了煤的传统燃烧方式，其燃烧效率可达95%以上，且二氧化硫、氮氧化物排放量及烟尘浓度均达到环保要求，应用极为广泛，并显示出了巨大的节能环保优势。与煤炭的液化、气化相比，水煤浆投资少、成本低，在中国能源发展计划中具有十分重要的战略意义。
水煤浆的制备对水的消耗量极大，例如，生产10万吨水煤浆需用水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。
由于水煤浆制备对煤和水质都有一定的要求，二十多年来一直采用清水制备水煤浆，在确保水煤浆的浓度及煤颗粒粒度时所制得的水煤浆稳定性偏低，粘度普遍偏大,主要原因是水煤浆的浓度、粘度、稳定性及煤颗粒粒度四项指标的要求是互相矛盾和相互制约的，例如浓度高、粒度细就不利于降低粘度，粘度低、粒度粗又会使稳定性变差。为提高燃烧效率，GB/T18855-2008规定：粒度上限为300微米，74微米筛余大于75%，平均颗粒直径在70微米以下。
现有的技术方法中，有通过VAE废液制备水煤浆，例如CN104073306公开了采用将VAE废液PH值调节到7～9，采用山西大同煤制备水煤浆，粒度上限1000微米，平均粒度100～200微米，粒度分布范围100～710微米。CN104073306中公开了VAE废水制浆，平均粒度100～200微米。粒度过粗不利于提高燃烧效率。有的陶瓷企业采用酚水所制水煤浆的浓度为45%～48%，不但稳定性差，而且还增加了耗氧量。
从VAE废液制浆中，煤的粒度分布在100～710微米，与水煤浆的新旧标准GB/T18855-2002、GB/T18855-2008都有很大的差距，不利于提高水煤浆的燃烧效率，而且颗粒粗，稳定性很难达到要求。有的陶瓷企业采用酚水制备水煤浆的浓度在50%以下，以上所述的水煤浆均不符合国家技术标准。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种利用工业废水制备的水煤浆及工艺方法，在节约用水、降低成本的同时，还可节省对工业废水进行后处理的费用以及避免工业废水对环境的污染。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种利用工业废水制备的水煤浆，包含煤粉、工业废水及添加剂，添加剂包括分散剂和稳定剂，分散剂成分中阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂重量比为8:2，其中，阴离子表面活性剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐、聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐中的两种或三种组合物，非离子表面活性剂为脂肪醇酯或脂肪酸酯，稳定剂成份中羟丙基甲基纤维素、淀粉、木质纤维素重量比为89：10：1。
优选情况下，添加剂的总重量为煤粉和工业废水总重量的0.5～1%。
优选情况下，煤粉的原料煤为陕西煤、甘肃煤或新疆煤。
优选情况下，工业废水含有槟榔碱、鞣质、木质素、糖甜味剂、蛋白质、香精香料、氢氧化钙成分。
优选情况下，工业废水含有醚类、醇类有机化合物成分。
优选情况下，工业废水含有酚、氨、氰化物、硫化物成分。
优选情况下，相对于100重量份的煤粉，所述工业废水的用量为 45～65 重量份。
优选情况下，相对于100 重量份的煤粉，所述工业废水的用量为50～60重量份。
一种制备上述水煤浆的工艺方法，包括以下步骤：先将原料煤输送到破碎机破碎，形成煤粉;在双搅处加入工业废水和分散剂，通过单搅进入球磨机研磨,形成煤浆;煤浆在磨浆机出口处流入振动筛，过滤去除大颗粒杂物和纤维质杂质后，流入均质桶进行强搅;将煤浆泵入中间桶，加入稳定剂搅拌均匀并熟化;将成品水煤浆泵入成品罐储存。
优选情况下，水煤浆中煤粉平均颗粒直径为 40～99微米。
本发明具备的有益效果：工业废水必须经过后续处理，以防止直接排放对环境造成严重污染和对人体造成损伤。根据本发明制备的水煤浆产品成本比利用清水制浆添加剂成本略有增加，水煤浆的各项技术指标均达到标准要求。此外，本发明充分利用工业废水，不但节约了水资源，而且节约了废水处理费用，通过水煤浆1000～1200℃高温燃烧实现工业废水的无害化处理。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中，所用工业废水分别来自湖南口味王集团、湖南胖哥食品有限公司（标记为废水1）；株洲海利精细化工有限公司、湖南昊华化工（标记为废水2）；衡阳衡利丰、湖南智成化工（标记为废水3）。
所用原料煤分别为陕西煤（标记为煤X）、甘肃煤 (标记为煤G)、新疆煤 (标记为煤J)。
所述水煤浆样品的试样按 GB/T18856.1进行采样和制备；水煤浆的浓度（重量 %）根据 GB/T18856.2 进行测定；水煤浆的表观粘度（浆体温度20℃，剪切率100s-1）根据GB/T18856.4进行测定；水煤浆中煤粉的粒度（74μm筛余大于75%）根据GB/T18856.3进行测定；稳定性（3个月无硬沉淀）根据GB/T213的方法进行测定。
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）将废水1进行油水分离；
（2）在搅拌下，将100重量份的煤X、64重量份的上述废水1以及0.492重量份的分散剂和1.066重量份稳定剂，并用湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品X1；
（3）从X1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，并静置3个月测试稳定性，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）将废水2进行油水分离；
（2）在搅拌下，将100重量份的煤X、64重量份的上述废水2以及0.820 重量份的分散剂和0.820重量份的稳定剂，并用湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品X2；
（3）从X2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，并静置3个月测试稳定性，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）将废水3进行油水分离；
（2）在搅拌下，将100重量份的煤X、64重量份的上述废水3以及1.148 重量份的分散剂和0.41重量份的稳定剂混合，并用湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品X3；
（3）从X3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，并静置3个月测试稳定性，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1的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中，将100重量份的煤G，57重量份的上述废水1以及0.5495重量份的分散剂和重量份的 0.942稳定剂，并用湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品G1。从G1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，并静置3个月测试稳定性，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1的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中，将100重量份的煤G，57重量份的上述废水2以及 0.785重量份的分散剂和0.785重量份的稳定剂，并用湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品 G2。从G2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，并静置3个月测试稳定性，结果如表 1 所示。
实施例 6
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1的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中，将100重量份的煤G, 57重量份的上述废水3以及1.0205重量份的分散剂和0.471重量份的稳定剂，并用湿法磨浆机进行湿法磨浆,得到水煤浆产品G3。从G3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，并静置3个月测试稳定性，结果如表 1 所示。
实施例 7
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1的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中,将100重量份的煤J，49重量份的上述废水1以及0.447重量份的分散剂和1.043重量份的稳定剂，并用湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品 J1。从J1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，并静置3个月测试稳定性，结果如表 1 所示。
实施例 8
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1的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中,将100重量份的煤J, 49重量份的上述废水2以及0.745重量份的分散剂和0.6705重量份的稳定剂，并用湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品 J2。从J2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，并静置3个月测试稳定性，结果如表 1 所示。
实施例 9
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1的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中，将100重量份的煤J, 49重量份的上述废水3以及1.043重量份的分散剂和0.3725重量份的稳定剂，并湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品J3。从J3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，并静置3个月测试稳定性，结果如表 1 所示。
实施例 10
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1的方法制备水煤浆，不同的是，步骤（2）中，将100重量份的煤J, 49重量份的上述废水3以及0.3725重量份的分散剂和1.11175重量份的稳定剂，并湿法磨浆机进行湿法磨浆，得到水煤浆产品J3B。从J3B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，并静置3个月测试稳定性，结果如表 1 所示。
表1
制备上述水煤浆的工艺方法包括以下步骤：先将原料煤输送到破碎机破碎，形成煤粉;在双搅处加入工业废水和分散剂，通过单搅进入球磨机研磨,形成煤浆;煤浆在磨浆机出口处流入振动筛，过滤去除大颗粒杂物和纤维质杂质后，流入均质桶进行强搅;将煤浆泵入中间桶，加入稳定剂搅拌均匀并熟化;将成品水煤浆泵入成品罐储存。优选情况下，水煤浆中煤粉平均颗粒直径为 40～99微米。
实施上述生产流程的方法可以为间歇式、立式、卧式，也可以为连续式。磨浆方式可以为本领域公知的各种方式，如利用湿法磨浆机；磨浆条件也可以为本领域公知的条件，使得磨浆后的水煤浆中煤粉颗粒直径小于1000微米，煤粉的平均颗粒直径为40～200微米，粒度直径大小根据GB/T18856.3 测定。通过对采用本发明方法生产的水煤浆进行分析和测定，其粘度、稳定性、粒度和热值（发热量）等各项指标完全能够满足工业需要，符合
GB/T18855-2008对于水煤浆基本性能的要求。
以上所述仅为本发明的部分较佳实施例，用于说明本发明而已，并不用以限制本发明的范围。凡在不脱离本发明宗旨和原则的前提下所作的任何修改、等同替换和改进等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用工业废水制备的水煤浆，包含煤粉、工业废水及添加剂，其特征在于：所述添加剂包括分散剂和稳定剂，所述分散剂成分中阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂重量比为8：2，其中，阴离子表面活性剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐、聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐中的两种或三种组合物，非离子表面活性剂为脂肪醇酯或脂肪酸酯，所述稳定剂成份中羟丙基甲基纤维素、淀粉、木质纤维素重量比为89：10：1。
2. 根据权利要求 1 所述的一种利用工业废水制备的水煤浆，其特征在于，所述添加剂的总重量为煤粉和工业废水总重量的0.5～1%。
3. 根据权利要求 1 所述的一种利用工业废水制备的水煤浆，其特征在于，所述煤粉的原料煤为陕西煤、甘肃煤或新疆煤。
4.根据权利要求 1 所述的一种利用工业废水制备的水煤浆，其特征在于，所述工业废水含有槟榔碱、鞣质、木质素、糖甜味剂、蛋白质、香精香料、氢氧化钙成分。
5.根据权利要求 1 所述的一种利用工业废水制备的水煤浆，其特征在于，所述工业废水含有醚类、醇类有机化合物成分。
6.根据权利要求 1 所述的一种利用工业废水制备的水煤浆，其特征在于，所述工业废水含有酚、氨、氰化物、硫化物成分。
7.根据权利要求 1～6所述任一种利用工业废水制备的水煤浆，其特征在于，相对于100重量份的煤粉，所述工业废水的用量为 45～65 重量份。
8.根据权利要求7所述的一种利用工业废水制备的水煤浆，其特征在于，相对于100 重量份的煤粉，所述工业废水的用量为50～60重量份。
9.一种制备权利要求 1 所述水煤浆的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：
A、先将原料煤输送到破碎机破碎，形成煤粉;
B、在双搅处加入工业废水和分散剂，通过单搅进入磨浆机研磨,形成煤浆;
C、煤浆在球磨机出口处流入振动筛，过滤去除大颗粒杂物和纤维质杂质后，流入均质桶进行强搅;
D、将煤浆泵入中间桶，加入稳定剂搅拌均匀并熟化;
E、将成品水煤浆泵入成品罐储存。
10.根据权利要求9所述水煤浆的工艺方法，水煤浆中煤粉平均颗粒直径为 40～99微米。
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