煤泥免烘干降粘處理技術(shù)

　　導(dǎo)語(yǔ)：

　　針對(duì)煤泥處理難題，提出了一種煤泥免烘干的處理方法，方便后續(xù)的運(yùn)輸和利用。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《煤泥免烘干降粘處理技術(shù)》，通過(guò)向煤泥中直接添加降粘劑，使其失水脆化，達(dá)到易破碎、運(yùn)輸存儲(chǔ)不粘的目的。試驗(yàn)研究表明，吸/固水材料選擇101ZX樹(shù)脂、脫水助劑選擇醋酸鈣且二者質(zhì)量比為9:1時(shí)，脆化效果最好，當(dāng)降粘劑添加量為濕煤泥質(zhì)量的8.9‰時(shí)，可以達(dá)到理想的脆化效果，同時(shí)又兼顧了經(jīng)濟(jì)性。該技術(shù)不燃燒化石燃料，無(wú)煙塵尾氣排放，具有良好的應(yīng)用和推廣前景。

　　煤泥免烘干降粘處理技術(shù)

　　1. 研究背景

　　煤泥的主要來(lái)源是煤炭生產(chǎn)和洗選加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，其主要應(yīng)用是和高熱值煤摻混后作為動(dòng)力煤燃燒使用。但濕煤泥的粘濕特性使其很難被資源化利用，同時(shí)也給煤泥的運(yùn)輸和儲(chǔ)存帶來(lái)諸多困難。為了解決煤泥粘濕所帶來(lái)的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外均采用烘干干燥法處理煤泥，使其失水脆化后，方便后續(xù)的運(yùn)輸和利用。

　　通過(guò)對(duì)煤泥進(jìn)行深入的研究，提出了一種煤泥免烘干的處理方法，即通過(guò)向煤泥中直接添加降粘劑，使其失水脆化，達(dá)到易破碎、運(yùn)輸存儲(chǔ)不粘的目的。具體工藝為通過(guò)破碎機(jī)，將煤泥破碎成小塊，然后將特別研制的降粘劑添加入小塊煤泥中，然后將之混合捏合;添加降粘劑后的煤泥失水脆化，在后續(xù)的破碎步驟中可以輕易的破碎;破碎后的煤泥呈松散顆粒狀，即使再施加壓力也無(wú)法團(tuán)聚，因此可方便地進(jìn)行存儲(chǔ)、裝卸、運(yùn)輸和摻混。同時(shí)對(duì)煤泥處理降粘劑進(jìn)行了大量試驗(yàn)，使其處理效率更高、處理后的煤泥狀態(tài)好，同時(shí)要求不引入重金屬和其他有害物質(zhì)，對(duì)煤泥燃燒熱值無(wú)負(fù)面影響，安全環(huán)保無(wú)污染。

　　2. 技術(shù)原理

　　試驗(yàn)煤泥選取自某選煤廠，該煤泥的SiO2含量為60.2%、Al2O3含量為30.0%、Fe2O3含量為4.3%、CaO含量為3.1%、TiO2和MgO含量均為1.2%。主要成分為SiO2和Al2O3，所含比例大于90%，且比例為2:1，與高嶺土的晶體化學(xué)式(2SiO2·Al2O3·2H2O)相符。

　　煤粉本身的持水性和粘性都較低，但是煤泥卻具有較高的持水性和粘性，而干燥后的煤泥堅(jiān)硬且具有很高的強(qiáng)度，這一點(diǎn)與高嶺土性質(zhì)一致。通過(guò)以上分析并結(jié)合煤炭的形成機(jī)制和伴生礦物規(guī)律，可以推斷出該煤泥中含有大量的高嶺土，也正是由于高嶺土的存在才導(dǎo)致了煤泥的粘濕特性。

　　若要降低煤泥的粘性首先需要將高嶺土中的水分分離出來(lái)，為了防止其二次吸水，則需要吸水能力更強(qiáng)的材料將水分吸收，而且需要保證這種材料吸水后不會(huì)引起煤泥粘性的增加。但是通過(guò)物理擠壓或離心的方法很難將高嶺土片層間的水分分離出來(lái)，這時(shí)就需要降粘劑本身通過(guò)攜帶的離子電荷破壞和壓縮蒙脫石片層之間的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而迫使高嶺土將水分釋放出來(lái)，然后再進(jìn)行吸收。因此，煤泥免烘干處理降粘劑要求集脫水、吸水、儲(chǔ)水功能于一體，同時(shí)還需滿足環(huán)保要求。

　　選擇高價(jià)離子電荷作為破壞和壓縮高嶺土片層結(jié)構(gòu)的主要工具，片層結(jié)構(gòu)被壓縮后導(dǎo)致其持水空間坍塌，失去持水功能，水分子由片層中游離出來(lái)，為下一步的吸/固水工作進(jìn)行提供了基礎(chǔ)。

　　脫水助劑選取醋酸鈣和醋酸鎂，并通過(guò)試驗(yàn)在二者之中擇優(yōu)選擇。醋酸鈣脫水性能優(yōu)于醋酸鎂，因此選取醋酸鈣作為脫水助劑并確定醋酸鈣的添加量為0.9‰。

　　超高性能吸水樹(shù)脂的吸水性能是高嶺土的幾百倍，因此選擇多種型號(hào)超高性能吸水樹(shù)脂作為吸/固水材料。所有高吸水樹(shù)脂型號(hào)均為公司自主研發(fā)的吸水樹(shù)脂，該組分為交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有吸水速度快、吸水倍率高、保水性好的特點(diǎn)。4種高性能吸水樹(shù)脂吸水速度快、吸鹽水率高，通過(guò)試驗(yàn)擇優(yōu)選擇，101ZX樹(shù)脂吸/固水效果最好，吸/固水助劑的添加量為8‰。

　　根據(jù)上述試驗(yàn)，選定添加量為0.9‰的醋酸鈣作為脫水助劑、添加量為8‰的101ZX作為吸/固水樹(shù)脂，二者比例接近9:1。按此比例將醋酸鈣和樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)配制備成煤泥處理降粘劑，總添加量為8.9‰。

　　處理前的煤泥較粘且團(tuán)聚成一團(tuán)，這樣的煤泥無(wú)法用破碎機(jī)直接破碎，既難以運(yùn)輸又無(wú)法和其他高熱值煤摻混后利用;而處理后的煤泥顆粒松散，即使施加壓力也無(wú)法團(tuán)聚在一起，既便于運(yùn)輸又可輕易地與高熱值煤進(jìn)行摻混配煤后作為動(dòng)力煤燃燒使用。

　　添加降粘劑后煤泥的熱值略有升高，水分和灰分略有下降。這是因?yàn)樘砑咏嫡硠┖螅耗嘀械淖杂伤唤嫡硠Z走，并貯存在其網(wǎng)格空腔內(nèi)變成結(jié)合水，但水分仍然在整個(gè)體系中，這就是水分略有下降但變化不大的原因;因?yàn)榻嫡硠┍旧砘曳种挥?%，因此添加降粘劑后煤泥灰分略有下降;由于煤泥中的自由水變成結(jié)合水，汽化熱降低，導(dǎo)致煤泥熱值略有提升。

　　3. 工藝流程

　　煤泥免烘干處理工藝的本質(zhì)是煤泥與降粘劑的混合和破碎，但是在工業(yè)化生產(chǎn)中，需要考慮設(shè)備的穩(wěn)定及可持續(xù)的高效運(yùn)行。因此需要對(duì)工業(yè)化處理工藝和設(shè)備選型進(jìn)行研究，選擇一套合理的流程和設(shè)備。為了便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)以及后期的維護(hù)保養(yǎng)，所有設(shè)備均選擇市面上常規(guī)型號(hào)設(shè)備。在原有的滾筒烘干設(shè)備前端增加雙軸剪切破碎設(shè)備和螺旋定量輸料器，在末端增加錘式破碎設(shè)備。

　　具體工藝流程：濕煤泥經(jīng)過(guò)雙軸剪切破碎機(jī)破碎成小塊煤泥，然后下料至刮板輸送機(jī)上，位于刮板輸送機(jī)上方的螺桿定量投料設(shè)備將預(yù)先按比例混合好的降粘劑和摻混料輸送至刮板上的煤泥，摻混降粘劑和摻混料的小塊煤泥在滾筒烘干機(jī)內(nèi)不斷翻滾和混合后在末端下料至帶式輸送機(jī)，由帶式輸送機(jī)輸送至錘式破碎機(jī)做進(jìn)一步的混合破碎，再通過(guò)帶式輸送機(jī)輸送至滾筒篩分機(jī)進(jìn)行篩分出料。

　　4. 應(yīng)用效果

　　在某貨場(chǎng)，按此工藝使用中試設(shè)備已經(jīng)處理超過(guò)3000t濕煤泥，經(jīng)過(guò)配煤后全部送至某電廠使用，產(chǎn)品的儲(chǔ)存性、運(yùn)輸性、熱值和有害物含量全部符合使用要求。

　　處理后的煤泥呈松散狀態(tài)且顆粒分明，平均粒徑小于或等于50mm，即使長(zhǎng)時(shí)間堆積也不會(huì)導(dǎo)致煤泥再次團(tuán)聚，證明煤泥免烘干處理工藝是有效可行的。

　　5. 效益分析

　　為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，國(guó)內(nèi)大多數(shù)選煤廠的煤泥烘干熱風(fēng)爐都完成了“煤改氣”改造，在《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020年)》中提到，截至2020年，原煤入選比例提升至80%以上，以現(xiàn)在原煤產(chǎn)量計(jì)算，屆時(shí)全國(guó)將產(chǎn)生2.8億t的煤泥需要處理，消耗天然氣28億m3。若采用現(xiàn)有的干燥工藝，使用高級(jí)能源來(lái)制造低級(jí)能源，不僅僅是本末倒置造成巨大的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，還會(huì)進(jìn)一步加劇國(guó)家天然氣緊缺的局面。新的煤泥免烘干處理工藝在全國(guó)推廣開(kāi)來(lái)，將會(huì)對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)以及能源安全產(chǎn)生重大意義。

　　6.推廣應(yīng)用前景

　　煤泥免烘干處理工藝相對(duì)于烘干法，在處理成本和環(huán)保方面都具有較大優(yōu)勢(shì)，免烘干處理法不燃燒化石燃料，無(wú)煙塵尾氣排放，具有良好的應(yīng)用和推廣前景。