[发明专利]一种用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法。

背景技术

在世界范围内，褐煤的储量占有煤储量相当大的比例，其中有的可以露天开采，有的靠近港口码头或靠近能源大规模消耗地，有的甚至是该地区唯一可利用的大宗能源，因此褐煤是一种重要资源。但褐煤水分高，发热量低，直接利用效率低，不利于长途运输，要大规模开发利用必须对其加工提质。

褐煤在本专利申请中泛指低阶煤，为叙述方便以褐煤作为代表。

在现有的褐煤脱水提质工艺中，水热脱水工艺(HYDROTHERMAL DEWATERING PROCESS)是一种特别有发展前途的技术，其优点是避免了气化脱水所需要消耗的汽化热，因而耗能较低，而且该过程可以发生脱羧基反应，以二氧化碳的形式脱除褐煤中的氧元素，脱水比较彻底，改制后的褐煤热值高，性质较稳定，可以生成高浓度高稳定性的水煤浆。

高压热水脱水技术的具体工艺可参见美国专利US 3992784公开的褐煤热脱水工艺(THERMAL DEWATERING OF BROWN COAL)。澳大利亚专利申请PCT/AU02/00714(HIGH PRESSURE EXTRACTION)公开了一种完善并应用这种褐煤热脱水工艺的工艺流程和具体装置。该工艺和装置在技术上仍存在不完善或欠理想之处，即该工艺过程虽然以脱羧基的形式降低了褐煤的亲水性，并以缩小褐煤毛细孔的形式降低了毛细管的对水的吸附作用，但经过处理的褐煤仍然存在相当的毛细管结构，因此仍具有吸附毛细水的能力，这在一定程度上会限制水煤浆的成浆浓度。日本专利PCT/JP04110207公开了一种高含水煤的脱水方法(METHOD FOR DEWATERING WATER-CONTAINING COAL)，该发明公开的技术方案的技术要点是在高温高压状态下对褐煤施加剪切力，以达到破坏褐煤颗粒内的毛细管结构的目的。该技术方案使得褐煤水热脱水技术达到了较为完善的水平，但在高温高压状态下对褐煤施加剪切力对处理设备具有极高的要求，高压高温设备的制造难度和制造成本可能会成为该工艺的商业化的极大障碍。另外，剪切装置会消耗大量的作为优质能源的电力，也会使得以节能和降低碳排放为目的褐煤水热脱水技术所具有的优越性有所降低。

发明内容

本发明公开的利用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法是在上述技术方案的基础上，在水煤浆经过高温高压处理以后，不经减压，直接进入高压浆体颗粒粉碎装置，对浆体颗粒进行粉碎处理，进一步破坏褐煤颗粒的毛细管结构。

其具体步骤包括：

A.将褐煤用干式或湿式粉碎方式初步粉碎，加适量水充分搅拌混匀，制成适合用泥浆泵输送的粗水煤浆；

B.在常温下将粗水煤浆用泥浆泵加压至水蒸汽分压在下一步加热温度的饱和蒸汽压力以上；

C.将粗水煤浆加热至150-350℃并保持适当时间；

D.用加热处理后的水煤浆与待加热的水煤浆进行热交换，使其温度降至100℃以下；

E.水煤浆进入高压浆体颗粒粉碎装置进行颗粒粉碎并减压至常压；

F.在控制适当浆体粘度的前提下将水煤浆脱水至目标浓度。

步骤B所述的常温是指粗水煤浆配置完成后的自然温度，具体可能是100℃以下的任何温度，而不是通常所指的20℃左右的温度或正常室内温度。

所述的高压浆体颗粒粉碎装置为利用浆体的高压势能作为动力源，利用靶撞击流、射流对撞、流体动力发声或其作用方式对浆体内的固体颗粒进行粉碎的一类装置。如中国专利03150397.7公开的“流体声能水煤浆制备系统”中的“超微细声能水煤浆粉碎装置”，美国专利US4261521公开的射流对撞粉碎装置，2005年6月出版的《煤炭学报》第30卷第3期马安昌等的文章《前混合水射流超细粉碎煤粒的试验研究》所披露的“前混合水射流超细粉碎试验装置”中的角形喷嘴和靶体部分。

这类装置的工作原理是利用浆体的高压势能作为动力源，在高压势能的作用下使浆体加速并撞击靶体，或两股浆体流相互撞击，或利用流动的浆体产生声波或超声波，通过以上过程中的撞击、剪切、空化作用对浆体内的固体颗粒进行粉碎。高压浆体颗粒粉碎技术是固体颗粒超微细粉碎技术中具有节能、细度指标高、易于规模化生产的一类新型粉碎技术。