孙友文1，李乐伦1，刘颖1，魏国栋2，俎宇2，王石维2，孙慧2，陈艳2
（1.兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐832000；
2.宁波中科远东催化工程技术有限公司，浙江 宁波315040）
［摘 要］新疆准东地区煤炭资源储量丰富，且以褐煤和长焰煤等低阶煤为主。为实现新疆准东低阶煤的高效清洁利用，在新疆准东地区煤田不同矿区选取具有代表性的6种不同变质程度的低阶煤，开展添加不同种类添加剂的水煤浆提浓试验（单种煤制浆），以评价在合适的粒度级配下实验室合成出的不同种类添加剂对水煤浆的提浓作用，以及不同种类添加剂与不同煤种在成浆性方面的适应性及匹配性。试验结果表明，实验室合成的多种添加剂，在较小的添加量条件下，可使准东煤的成浆浓度相较于市场上几种应用效果较好的木质素配方添加剂的成浆浓度基本上能提高2%以上，且所制得的水煤浆的流动性和稳定性总体上表现较好，并找到了适合每种煤样制备性能最优水煤浆的合成添加剂，这对新疆准东低阶煤及我国低阶煤的高效清洁利用具有积极的意义。
［关键词］新疆准东低阶煤；水煤浆；试验研究；试验条件；试验方法；添加剂；煤浆提浓试验；适应性研究
［中图分类号］TQ544 ［文献标志码］A ［文章编号］1004-9932（2022）02-0017-05
0 引 言
我国是一个“富煤、少油、缺气”的国家［1］，在全国已探明化石能源储量中，煤炭储量占94%，石油和天然气储量仅占6%，煤炭在我国化石能源结构中占据绝对主导地位。新疆准东地区煤炭资源储量丰富，预测煤炭资源储量达3 900×108 t，累计已探明储量2 136×108 t，是我国最大的整装煤田。准东煤田以褐煤和长焰煤等低阶煤为主，其煤质介于年轻烟煤与褐煤之间，主要煤质特点［2］为：高氧碳比，煤颗粒表面含氧官能团多、亲水性好，属成浆性能较差的煤种，制备的水煤浆浓度低。
水煤浆应用技术是煤炭资源高效清洁利用的有效途径之一。水煤浆通常是由55%～65%的煤、35%～45%的水和少量添加剂组成的煤基流体燃料和气化原料［3-4］，其利用途径主要有燃烧放热和气化，目前我国水煤浆的应用呈南方及沿海城市以燃烧放热为主、北方及主要产煤区以气化为主的特点［5］。水煤浆应用技术中，水煤浆作为浆体燃料和气化原料，浆体的浓度与运行成本有着非常大的关系——研究表明，水煤浆浓度哪怕提高1%，都可带来非常可观的经济效益。
水煤浆气化过程中，如果水煤浆浓度太低，即进入气化炉的原料中水分太多，气化过程中会消耗大量热量用于水的汽化，导致气化装置煤耗、氧耗偏高，所产粗煤气中有效气含量偏低，明显影响气化装置的运行效能；而影响水煤浆质量的三大因素是原料煤煤质特征、煤浆粒度分布和制浆添加剂。因此，低阶煤制水煤浆的提浓研究，尤其是不同煤种制水煤浆提浓的添加剂之适应性研究具有非常重要的意义。
1 试验条件及方法
在新疆准东地区煤田不同矿区选取具有代表性的6种不同变质程度的低阶煤，开展添加不同种类添加剂的水煤浆提浓试验（单种煤制浆），以评价实验室合成出的不同种类添加剂在合适的粒度级配下对水煤浆的提浓作用，以及不同种类添加剂与不同煤种在成浆性方面的适应性及匹配性，以期找出与各煤种适配的添加剂，使准东煤的成浆浓度在原基础上平均提高2%以上。
1.1 试验原料
本试验原料煤为新疆准东煤田6个不同矿区的煤粉，6个煤样（代号）的工业分析和元素分析数据见表1（硫含量采用红外光谱法测得），6个煤样灰分之煤基氧化物含量分析数据见表2。
由表1可以看出：6个煤样的氧元素含量高低顺序为MC≈BS＞YM＞BP＞LHG＞HS，6个煤样的碳元素含量高低顺序为HS＞BP＞MC≈YM＞LHG＞BS，6个煤样的氧碳比（O/C）高低顺序为BS＞MC≈YM＞LHG≈BP＞HS；6个煤样的灰分高低顺序为LHG＞BS＞BP＞MC≈YM＞HS。可以得出，煤样HS/BP/LHG的变质程度高于煤样YM/BS/MC的变质程度，以此组具有代表性的6种不同变质程度的新疆准东煤作为研究对象，能更全面地反映准东煤的煤质特性，利于更全面地指导水煤浆提浓添加剂及其适应性研究工作的开展。
由表2可以看出：6个煤样灰分中的氧化物主要成分为SiO2、Al2O3、CaO，6个煤样的这3种主要成分含量合计高低顺序为LHG＞MC＞BP＞YM＞BS＞HS。灰分中的氧化物含量对水煤浆的粘度有较大的影响，进而影响煤浆的流动性及成浆性。
1.2 试验所用添加剂
试验所用水煤浆添加剂主要采用实验室自行合成且经过配方优化的合成添加剂，其代号分别为110830、110831、110832、110833、061704、051802、110817、110818、110819、102303；为比较不同添加剂在新疆准东煤制浆中的提浓效果，还挑选了市场上应用效果较好的木质素配方添加剂，包括AYSHMZS、TJSSMZS、SQMZS和QLJYMZS。
1.3 试验方法
1.3.1 煤浆的制备及试验所用仪器设备
实验室煤浆的制备：煤粉制备采用GJ-2B双钵密封式制样粉碎机，每个料钵中分别加入100 g预破碎并烘干好的小颗粒煤，研磨得到一定粒度分布的煤粉；称取150 g煤粉，测定煤粉的固含量，以干基量计算并称量制浆所需的水和添加剂，将水、添加剂、煤粉混合搅拌润湿，然后用电动搅拌器搅拌浆体，搅拌器转速设定为800 r/min、搅拌时间设定为3 min，得到状态均匀的水煤浆浆体。
更多内容详见《中氮肥》2022年第2期