煤泥免烘干降粘處理技術(shù)

　　導(dǎo)語：

　　針對煤泥處理難題，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)化果平臺推薦的《煤泥免烘干降粘處理技術(shù)》，通過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)輸存儲不粘的目的。試驗(yàn)研究表明，吸/固水材料選擇101ZX樹脂、脫水助劑選擇醋酸鈣且二者質(zhì)量比為9:1時，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，可以達(dá)到理想的脆化效果，同時又兼顧了經(jīng)濟(jì)性。該技術(shù)不燃燒化石燃料，無煙塵尾氣排放，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

　　煤泥的主要來源是煤炭生產(chǎn)和洗選加工過程中產(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，同時也給煤泥的運(yùn)輸和儲存帶來諸多困難。為了解決煤泥粘濕所帶來的問題，國內(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。

　　通過對煤泥進(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)輸存儲不粘的目的。具體工藝為通過破碎機(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法團(tuán)聚，因此可方便地進(jìn)行存儲、裝卸、運(yùn)輸和摻混。同時對煤泥處理降粘劑進(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，同時要求不引入重金屬和其他有害物質(zhì)，對煤泥燃燒熱值無負(fù)面影響，安全環(huán)保無污染。

　　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，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引起煤泥粘性的增加。但是通過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，這時就需要降粘劑本身通過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，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、儲水功能于一體，同時還需滿足環(huán)保要求。

　　選擇高價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，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‰。

　　超高性能吸水樹脂的吸水性能是高嶺土的幾百倍，因此選擇多種型號超高性能吸水樹脂作為吸/固水材料。所有高吸水樹脂型號均為公司自主研發(fā)的吸水樹脂，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種高性能吸水樹脂吸水速度快、吸鹽水率高，通過試驗(yàn)擇優(yōu)選擇，101ZX樹脂吸/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/固水樹脂，二者比例接近9:1。按此比例將醋酸鈣和樹脂進(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)，這樣的煤泥無法用破碎機(jī)直接破碎，既難以運(yùn)輸又無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┖?，煤泥中的自由水被降粘劑奪走，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，按此工藝使用中試設(shè)備已經(jīng)處理超過3000t濕煤泥，經(jīng)過配煤后全部送至某電廠使用，產(chǎn)品的儲存性、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，即使長時間堆積也不會導(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)國家號召，國內(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計劃(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)量計算，屆時全國將產(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，使用高級能源來制造低級能源，不僅僅是本末倒置造成巨大的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，還會進(jìn)一步加劇國家天然氣緊缺的局面。新的煤泥免烘干處理工藝在全國推廣開來，將會對國家的經(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于烘干法，在處理成本和環(huán)保方面都具有較大優(yōu)勢，免烘干處理法不燃燒化石燃料，無煙塵尾氣排放，具有良好的應(yīng)用和推廣前景。