分散剂对煤泥选煤厂煤浆特性的影响研究

刘 可

（晋能集团泰山隆安煤业有限公司，山西 忻州 036600）

泰山隆安煤业公司矿井选煤厂隶属于晋能集团，属于矿井型动力煤选煤厂，设计规模为1.8Mt/a。该选煤厂50～0.5mm采用有压产品重介旋流器分选。粗煤泥经浓缩旋流器组浓缩分级后煤泥离心机脱水回收，细煤泥由压滤机回收，煤泥水闭路循环。该选煤厂生产的副产品1 号煤泥和2 号煤泥的发热量和价值都不高，一般都是对其进行遗弃处理。为实现废物利用，可以采用分散剂的办法来提出煤泥煤浆的性能，将价值不高的煤泥实现制浆产品的技术措施。其中，分散剂是有效提高煤泥煤浆性能的关键因素，分散剂对煤浆的浓度、粘度、稳定性以及雾化、燃烧、制浆成本上都有明显的影响。因此本文主要是采用聚合物改性木质素、萘磺酸盐及复配方三种分散剂对1 号煤泥和2 号煤泥制备煤浆的性能进行研究。

1 试验研究

1.1 试验方法

选取泰山隆安煤业公司选煤厂的两种副产品1号煤泥和2 号煤泥，从变质程度分析可知，1 号煤泥变质程度较低，2 号煤泥变质程度较高。分散剂配方：A 配方，单一的聚合物改性木质素，采用木质素、二硫化碳、氢氧化钠、偶氮二异丁腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯制备而成；B 配方，单一的萘磺酸盐分散剂，将萘磺酸盐类废水过滤去除杂质，然后将其与亚甲基丁二酸混合回流，去除废水中的溶解杂质，再将其与醋酸乙酯等物质在钯催化剂的作用下反应，制得萘磺酸盐分散剂；C配方，将A 配方和B 配方按质量比5 ∶5 配制成复配分散剂。分散剂的添加量为干煤粉质量的1%（按干基煤计）。

1.2 粒度分布

对副产品1 号煤泥和2 号煤泥的粒度分布情况进行分析检测，检测设备：美国贝克曼公司生产的KWC-610L 激光粒度分析仪。将1 号煤泥和2 号煤泥进行干燥烘干，然后在KWC-610L 激光粒度分析仪进行检测，得到煤泥的粒度分布图，如图1、图2 所示。

从图1、图2 的煤泥粒度分布示意图可知，1 号煤泥的粒径为2～100μm，2 号煤泥的粒径为2～180μm。从该结果可知，两种煤泥的粒度及含量全部符合煤泥制浆的基本要求。制备浆液时，粗细颗粒可以相互填充，有效地提高堆积效率和流动性。

图2 1 号煤泥粒度分布示意图

2 结果与讨论

2.1 分散剂对煤浆流变特性的影响分析

不同分散剂对煤泥煤浆的流变特性的影响是不相同的，采用A 配方、B 配方分散剂对1 号煤泥和2 号煤泥的流变特性进行检测，可得图3、图4、图5、图6。性能的指标很多，其中一个重要指标是流变特性，表示浆体受剪切作用所产生的变形与所受剪切力的关系。研究流变特性对煤泥煤浆的管道输送、喷射、搅拌设备的研制、工业生产的指导有理论和现实意义。

图3 1#煤泥在分散剂B 配方的流变特性

图4 1#煤泥在分散剂A 配方的流变特性

图5 2#煤泥在分散剂B 配方的流变特性

图6 2#煤泥在分散剂A 配方的流变特性

由流变特性图可知，当1 号煤泥、2 号煤泥添加分散剂B 和分散剂A 后，1 号煤泥、2 号煤泥制备的煤浆粘度值均随剪切速率的增加而逐渐变小。这一数据充分表明，通过该两种分散剂制备的煤浆在静止状态下的稳定性较好，在流动状态下煤浆的粘度较低、流动性较好；煤泥制浆浓度与煤浆的粘度成正比例关系；煤浆剪切变稀特性显著，剪切速率增大，粘度下降，当剪切速率大于40s-1后粘度保持稳定。

2.2 分散剂对定粘浓度、稳定性、流动性的影响

当1 号煤泥和2 号煤泥中分别添加A 配方、B配方、C配方时，对其制备的成浆特性进行定粘浓度、稳定性、流动性研究，分析结果如表1 所示。

表1 煤泥分散剂后成浆特性分析

由表1 数据可知，当采用B 配方单一的萘磺酸盐做为制浆的分散剂时，1 号煤泥和2 号煤泥的流动性能都较为理想，可以制备得到较高浓度的煤浆，但是制备的煤浆稳定性能不佳，存在着大量的析水，产生的是软沉淀物；当采用A 配方单一的聚合物改性木质素做分散剂时，1 号煤泥和2 号煤泥的流动性能都较差，但是其稳定性能较好，产生的软沉淀物；添定粘浓度为添加A 配方比添加B 配方时更低，添加B 配方比添加A 配方时更易制得高浓度的煤泥煤浆，B 配方分散剂更容易提高成浆性浓度。

当采用C 配方萘磺酸盐和聚合物改性木质素按质量比5:5 配置成复配分散剂时，1 号煤泥和2 号煤泥制备的煤浆的定粘浓度均比单独添加A 配方和B 配方时有一定的提高，煤浆的稳定性也有相应的提高。因此，在泰山隆安煤业公司选煤厂的煤泥制备煤浆时，可以采用复配分散剂C，可以有效地提高煤泥煤浆的定粘浓度和稳定性。

从试验结果可知，复配分散剂C 不是对所有的煤泥的成浆浓度都有影响，具体的影响情况同煤泥变质程度有关，必须通过试验进行确定。从该试验情况可知，复配分散剂C 对变质程度较大的2 号煤泥的定粘浓影响较大，对1 号煤泥的定粘浓影响较小，但对2 号煤泥和1 号煤泥的流动性、稳定性影响较大。

在泰山隆安煤业公司选煤厂的煤泥制备煤浆时可以采用复配分散剂C，萘磺酸盐和聚合物改性木质素按质量比5:5 进行配制，添加量为干煤粉质量的1%（按干基煤计）。从当前的实践应用效果来看，该复配分散剂C 的应用效果理想。

3 结论

（1）对泰山隆安煤业公司选煤厂副产品1 号煤泥和2 号煤泥进行了采用不同分散剂制备煤浆的研究。两种煤泥添加配方B 萘磺酸盐做为分散剂时制得煤浆的成浆性、流动性均比添加配方A 聚合物改性木质素时好，B 分散剂对两种煤泥煤浆的降粘作用强，缺点是稳定性不理想。

（2）复配方C 分散剂能有效地提高2 号煤泥的定粘浓度，并且流动性和稳定性改善效果理想；对1 号煤泥的定粘浓度影响不大，对成浆的流动性和稳定性产生较大影响。

（3）采用复配方C 分散剂作为选煤厂副产品1号煤泥和2 号煤泥的分散剂，其性能较好且成本较低。从当前的实践应用效果来看，该复配方C 分散剂的应用，为企业创造了较好的经济效益。