（兖矿鲁南化肥厂，山东 滕州277527）
［中图分类号］ TQ 546.1［文献标识码］B［文章编号］1004-9932（2013）
我厂目前使用的神木煤具有低灰分、低硫、低磷、低灰熔点（1 080～1 130 ℃）、中高发热量、热稳定性好、化学活性好、不粘结及有害杂质极低等特点，较适合水煤浆加压气化工艺用煤要求，且价格比烟煤便宜。但由于它属于低阶煤，又具有高内在水分、高比表面、高极性官能团含量和可磨性差等特点，难以制取高浓度水煤浆（最高浓度为60%），从而增加了气化的能耗和成本，影响了经济效益。国家水煤浆工程技术研究中心自主开发的低阶煤分级研磨制浆工艺技术，能够有效地提高水煤浆浓度并改善其流变性。2011年我厂采用该工艺技术，通过增加水煤浆超细研磨机系统，对原有的水煤浆制备系统进行改造，使整个制浆系统得到优化，水煤浆浓度和质量得到提高，取得了良好的经济效益。
1 原来的情况
我厂拥有3套德士古水煤浆气化装置和1套四喷嘴水煤浆气化装置。制浆原料煤以神木煤为主，制浆工艺采用2套φ3.8 m×5.8 m棒磨机、1套φ3.2 m×4.5 m棒磨机、1套φ3.2 m×4.5 m球磨机系统。改造前水煤浆制备工艺主要存在以下问题。
（1）水煤浆的浓度偏低。低浓度的水煤浆进入气化炉后使得气化室内的水分增加，增加的这部分水需要由液态（温度30～50 ℃）变成过热水蒸气（1 300～1 400 ℃）参与气化反应，此过程所需要的热量来自部分煤的完全燃烧反应，造成煤耗、氧耗上升，使出气化反应室的二氧化碳含量升高，有效气体含量降低。
（2）水煤浆中煤的粒径分布不合理，浆体的流变性与雾化性能较差，致使煤炭转化率低。
（3）水煤浆中煤的粒径偏大，致使煤浆管道、泵、阀门、气化炉喷嘴等磨损严重，使用寿命短、开工时间短。
（4）对原料煤的选择性和适应性相对较差。
2 低阶煤分级研磨制浆工艺技术及应用
水煤浆分级研磨级配制浆工艺包括配煤、破碎、磨煤、搅拌、调浆以及筛分水煤浆中的大颗粒与杂物等环节（图1）［1］。
该工艺的关键主要包括以下几项。
（1）坚持多破少磨，提高原料煤破碎效率
破、磨是水煤浆制浆工艺的核心，按照“多破少磨”原则，破碎机出料粒径越小越好。因为破碎机的动力能耗占整个制浆工艺的15%以上，因此选择合适的破碎机能显著提高单机制浆能力和降低吨浆能耗。我厂采用的是HSZ600环锤式破碎机，它结合了锤式破碎机与反击式破碎机的优点。原料煤进入破碎机后，首先受到随转子高速旋转的环锤的冲击作用而破碎，被破碎的物料同时从环锤外获得动能，高速冲向破碎板，受到第二次破碎，然后落到筛板上，受到环锤的剪切、挤压、研磨以及物料与物料之间的相互作用进一步破碎，并通过筛孔排出。不能破碎的杂物则进入金属收集器，定期清除。环锤式破碎机可根据工艺要求调整条间隙，改变出料粒径，确保出料粒径≤15 mm。
（2）采用“分级研磨”，提高磨矿效率
“分级研磨”制浆技术是通过增加超细浆制备系统，采用粗磨与超细磨分级研磨，使粗、细煤浆的研磨既分开又有机结合，以获得较高的磨矿效率，改善粒径分布，提高制浆浓度。细浆制备环节的关键设备为超细磨机。棒磨机生产的煤浆由低压煤浆泵出口倒淋分流出10%，通过混合器与水混合制成浓度为50%左右的煤浆，从立式超细磨机筒体下部进浆口均匀连续地送入磨机内，主机电机通过减速机、联轴器拖动主轴和研磨盘使机内的陶瓷珠和煤浆进行充分研磨、冲击、剪切，使粉体颗粒被不断磨细，同时浆流由下往上运动，被磨细的浆料从筒体上部的出浆口溢出再流入振动筛，过325目(或400目)标准筛后入成品池，细煤浆出浆平均粒径≤20 μm，形成超细煤浆。超细磨机填充率高，调节能力强，产品质量稳定，节能省电。
我厂采用的是CYM-5000C2型水煤浆超细研磨机，该机是在广泛使用的CYM型超细研磨机的基础上，根据精细水煤浆行业发展的需要，新开发的一种水煤浆超细研磨专用设备。该研磨机磨制细颗粒（≤15 μm）煤浆的磨矿效率高，填充率高（100％），耗电量少（将粒径80 μm水煤浆磨到15 μm耗电量仅是球磨机的10%）。该超细磨机与我厂其他磨机的性能参数对比见表1。
（3）粗、细煤浆研磨结合，优化粒径级配
水煤浆中煤的粒径分布是决定水煤浆浓度和流动性的重要因素。好的粒径级配可以使添加剂被煤粒表面很好地吸附，从而提高煤浆的稳定性。
我厂通过大量的煤浆粒径级配和研磨特性试验，获得了神木煤制水煤浆最佳的粒径级配和磨矿条件，制备出了能够满足储运和气化要求的高质量水煤浆。通过“优化粒径级配”，明显提高了该制浆工艺对煤种的适应性。该制浆工艺不但适用于成浆性较难的煤，对容易成浆的煤效果更加明显，与常规高浓度制浆工艺相比可以提高煤浆浓度3%～5%，可获得较高的磨矿效率且降低了能耗，较常规高浓度制浆工艺吨浆电耗减少25%以上。
（4）采用高效添加剂