專利名稱:保持穩(wěn)定化煤水漿的方法
本發(fā)明涉及一種保持穩(wěn)定化煤水漿的方法，此煤水漿的粘度很低，即使保存了很長一段時間也能毫無困難地通過管道傳輸。
人們從很早就開始研究以漿的形式運送粉末的技術，其原因在于運送固體粉末的流體很容易加以處理。最近，人們?yōu)檠芯恳环N生產(chǎn)高濃度水煤進行了許多調(diào)查研究，生產(chǎn)高濃度水煤漿的目的在于提高通過管道以漿的形式運送煤的效率而又不產(chǎn)生飛塵的自發(fā)著火。高濃度水煤漿是這樣生產(chǎn)的控制煤粉的粒徑分布使空隙比達到最小，然后把得到的細碎煤粉與水混合，得到含煤率在60%至70%重量百分比或更高一些的水煤漿。這在很多出版物中發(fā)表過。
這樣制備的高濃度煤水漿的粘度大約在1000至2000厘泊之間，因此其流動性足以進行管道運輸。但是這樣的高濃度水煤漿中包含緊密堆積的大量煤粉顆粒，在運輸過程中每個煤粉顆粒都與其他顆?；ハ嗯鲎病Ｋ簼{中的煤濃度這樣高，只要漿的成分小有變化或者混入少量雜質(zhì)，其流動性就能顯著變化。當高濃度水煤漿在管道運輸過程中流動性發(fā)生變化時，就會出現(xiàn)象管道堵塞這樣的問題。
大家都知道高度濃水煤漿的pH值對其粘度發(fā)生很大的影響。換句話說，pH值越高，漿的粘度越低。假定這是由于漿體中的氫離子濃度變化引起了煤粉顆粒表面電荷量的變化或者引起了煤粉顆粒表面吸附的表面活性劑的功能的變化，那么顆粒之間的相互作用哪怕只有略微的變化，高濃度水煤漿的粘度將大大變化，這是因為高濃度水煤漿中的煤粉顆粒是緊密堆積的，顆粒之間的距離被極大地減小了。
除了氫離子之外，金屬離子(特別是帶有正電荷的多價金屬離子)也會使?jié){的粘度增加。
正如本技術領域：
內(nèi)所公知的那樣，雖然煤表面的酸性根據(jù)等級及存貯條件會發(fā)生變化，水煤漿通常是呈酸性的。煤中含有煤灰，煤灰中主要包括氧化硅和氧化鋁，此外還有堿土金屬(如鈣和鎂)和重金屬(如鉻、釩和鐵)的鹽，它們能溶解在酸性漿中，使?jié){的粘度在一段時間內(nèi)增加。
為了克服這一缺點，人們提出了這樣的方法，在制備漿時加堿以提高漿液的pH值。但是，就是這樣制備的堿性漿在長時間存放之后也會成為酸性。因此這個方法不能有效地克服上述缺點。
發(fā)明人以前也曾提出過一種生產(chǎn)高濃度水煤漿的方法，這個方法的特征在于把磨細的煤粉與含表面活性劑的水和下列兩種物質(zhì)之一混合一種物質(zhì)是堿金屬鹽(其陰離子能與多價金屬離子生成難溶或不溶鹽);另一種物質(zhì)是無機絡合劑(能與多價金屬離子生成高度穩(wěn)定的浴合物)，(參見日本專利公開申請第20691/1984號)。但是，與上面提到的控制pH值的方法相似，添加劑跟在一段時間內(nèi)釋放出來的多價金屬離子發(fā)生反應，會使添加劑的量減少，到最后，本方法中的添加劑就失去活性了。這樣，在漿液貯存時，添加劑必須加以補充。在以消除漿中的多羥陽離子為自的而作了大量調(diào)查研究之后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)添加劑即使沒有和多價金屬離子發(fā)生反應，其本身也會因在一段時間內(nèi)變性而失去活性。因此，這個方法在經(jīng)濟上也有缺點。特別是高濃度水煤漿中的顆粒為增加流動性而被磨得相當細，結果在磨細這一步驟中漿的溫度將會上升。溫度越高，添加劑變性的速度越快，效益也就越低。
由于高濃度水煤漿的分散介質(zhì)是水，所以一旦漿形成，煤粉粒子的表面即與水相接觸。眾所周知水是一種極化溶劑，一些電解質(zhì)在水中是高度溶解的。而煤是含碳物質(zhì)和煤灰的混合物。煤灰含有氧化硅氧化鋁和其它一些金屬的鹽類，磨碎時部分煤灰暴露在粒子表面。因此，高濃度水煤漿中含有的煤灰也一直與水接觸。水是很好的溶劑，一部分灰與會溶入水中，從而象前面所述的那樣增加漿的粘度。pH值降低時，煤灰的溶解一般將要加快。在任何pH值范圍內(nèi)要想完全禁止溶解是不可能的。即使在制備時通常使用氫氧化鈉等物使高濃度水煤漿呈堿性，煤中的灰分也會在一段時間內(nèi)溶解在漿中，使粘度增加。煤灰的溶解隨煤中所含灰分的性質(zhì)而有很大變化。一些煤不易制成具有高度流動性的高濃度水煤漿，因為在制備過程中有大量煤灰溶解出來。
本發(fā)明的目的就在于提供在長期存放時不惡化煤漿的性質(zhì)，使煤漿的粘度保持低而穩(wěn)定的方法。本發(fā)明的上述目的可以通過向煤漿加入堿金屬的硅酸鹽和/或碳酸鹽來實現(xiàn)。這些堿金屬的硅酸鹽或碳酸鹽能和鈣離子和/或鎂離子生成不溶于水的化合物的鹽。開始制備煤漿時，把水和表面活性劑加入磨細的煤粉中。鹽的數(shù)量必須足夠能把離子濃度通過把離子轉換成上面指出的不溶性化合物的途徑維持在一個預定的水平上。
圖1通過兩種不同的煤漿的比較，表示煤漿的粘度和貯存期之間的關系。
圖2表示具有不同硅酸鈉濃度的一種煤漿的粘度與貯存期之間的關系。
圖3表示上層清液中的鈣離子濃度和存貯存期的關系。
圖4表示粘度與漿中的SiO2-3和Ca2+的摩爾比之間的關系。
圖5表示粘度與煤漿中Ca2+濃度之間的關系。
圖6和圖7表示離子濃度和煤漿的pH之間的關系。
圖8和圖9表示粘度和煤漿中煤濃度之間的關系。
圖10是高濃度水煤漿的貯存裝置的示意圖。
圖11是煤漿制備裝置的示意圖。
為克服上面提到的缺點而作了大量調(diào)查研究之后，發(fā)明人認為高濃度煤漿的粘度由于下列原因而隨時間的增加而增加;
在制備高濃度水煤漿時為降低其粘性所用的表面活性劑通常是陽離子表面活性劑，由于表面活性劑的疏水性它被煤粉顆粒的表面所吸附，煤粉因此而帶上負電。這樣，陰離子表面活性劑把疏水性煤粉表面轉化成了親水性表面。換句話說，表面活性劑把高濃度水煤漿從疏水性膠體轉化成了親水性膠體。根據(jù)上面提到的表面活性劑的兩種功能，加入陰離子表面活性劑就可降低高濃度水煤漿的粘度。更具體地說，第一表面活性劑使煤粉粒子表面呈親水性，從而在每個煤粉粒子周圍形成一很薄的水層，煤漿粒子的結塊就因位阻現(xiàn)象而被防止。第二煤粉粒子都帶上負電，在它們之間產(chǎn)生了靜電排斥力，從而防止了煤粉的結塊，從而降低漿的粘度。雖然具有上述的第一個作用的不僅有陰離子表面活性劑，還有非離子型表面活性劑，但在高濃度水煤漿中最好使用陰離子表面活性劑，這是因為在煤漿中煤粉粒子的濃度高達70%重量百分比或更高，其中煤粉粒子互相緊密堆積，粒子之間的靜電排斥力在防止結塊方面是起很大作用的。
從上面的研究結果來看，發(fā)明人相信煤粉粒子上的電荷在降低粘度方面是起了非常重要的作用的。在電荷量減少的條件下，漿的粘度增加。為降低漿的粘度而采取增加煤粉粒子上的電荷以增加粒子的分散的方法是非常有效的。在美國專利第4，282，006號中，發(fā)表了在漿中摻入某些添加劑以控制煤粉表面的電荷。眾所周知帶負電膠體粒子的電荷量根據(jù)溶劑中陽離子的種類和濃度不同而有很大變化，這是因為陽離子會選擇性地集中和/或吸附在帶負電粒子的周圍或表面上，把帶負電粒子的電荷中和掉。陽離子的吸收越強，煤粉的電荷量越小。帶負電粒子吸附陽離子影響親水性膠體的穩(wěn)定性這一現(xiàn)象人們已研究了很長時間了。眾所周知，在陽離子中，在帶負電粒子上氫離子吸附最強其次是多價金屬離子。多價金屬離子的價降低，其吸附性也降低。這一事實與陰離子的電荷密度有關。離子的電荷密度越高，其吸附性也越強。
這些事實可以很好地說明前面說過的高濃度水煤漿的粘度隨pH值改變而顯著變化這一性質(zhì)。
在對高濃度水煤漿所作的調(diào)查研究中，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了一個不能單獨用pH值的變化來解釋的現(xiàn)象。這就是，當高濃度水煤漿在制備之后貯存一定時間時，其粘度將隨時間的增長而增長。根據(jù)前面調(diào)查所得的發(fā)現(xiàn)，取漿的上層清液進行分析，結果發(fā)現(xiàn)陽離子(如鈣離子或鎂離子)的濃度比剛制備完時的濃度有相當大的增長。發(fā)明人以前曾提出過一種去除漿中的多價金屬離子的方法，這個方法把能和多價金屬離子生成難溶鹽的陰離子或者把能生成穩(wěn)定的金屬絡合物的絡合劑加入漿中來掩蔽有害的多價金屬離子，以防止這些金屬離子被煤粉吸附，從而降低了高濃度水煤漿的粘度。這樣就可獲得性質(zhì)穩(wěn)定的漿。但就是這種方法制備的漿在長時間貯存時，其上層清液中的陽離子濃度也會增加，從而增加漿的粘度。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)粘度的增長率隨添加劑的種類而變化。這些發(fā)現(xiàn)說明倘若粘度增大率很高，則添加劑本身已經(jīng)變性。
在為了尋找具有抗變性的高穩(wěn)定與多價金屬離子的高強結合力以及去除上述金屬離子的優(yōu)異性能的廉價添加劑而作了大量調(diào)查研究之后，發(fā)明人已經(jīng)找到了防止在貯存管道運輸過程中漿的粘度上升的方法，這個下面將要描述的最佳實施方法，包括添加硅酸鈉和/或碳酸鈉作為多價金屬離子去除劑。
下面的實施例將進一步具體說明本發(fā)明。
〔制備實施例1〕把煤、水和磺化萘甲醛縮合物的鈉鹽(作為陰離子表面活性劑)送入球磨機中進行濕磨，得到的煤粉粒徑分布為60目或更小的粒子占99%，100目或更小的粒子占93%，200目或更小的粒子占80%，400目或更小的粒子占65%。這樣制備的高濃度水煤漿的煤濃度為69%重量百分比，往漿中加入0.5%重量百分比(以干煤為基準)陰離子表面活性劑。在制備漿的過程中，往漿中加入0.3%(重量百分比(以干煤為基準)的氫氧化鈉，把漿的pH值調(diào)整到大約為8。這樣得到的漿的粘度為4200厘泊。這種漿以后叫作“原料漿”雖然在本實施例中pH值調(diào)整到8，實際上本發(fā)明中6至11中的pH值都是可以的。
把六偏磷酸鈉作為能與多價金屬陽離子生成不溶鹽的陰離子加到所得的漿中，把漿的粘度降到1200厘泊，煤濃度為69%重量百分比。加入的六偏磷酸鈉的數(shù)量為漿中干煤重量的0.1%。含六偏磷酸鈉的漿以下叫作“漿A”。
用漿中干煤重量0.1%的硅酸鈉(水玻璃)代替六偏磷酸鈉加到原料漿中，漿的粘度變?yōu)?200厘泊，這與漿A在煤濃度為69%重量百分比時的粘度相等，含有硅酸鈉的漿以下叫作“漿B”。
這樣可看出，六偏磷酸鈉在降低漿的粘度上的作用與硅酸鈉相同。上面制備的漿A和漿B貯存在65℃的溫度下，并在給定的時間間隔對其粘度進行測量。
測量結果見圖1。對漿A而言，粘度在貯存測試開始之后立即上升，3天后粘度即達到與原料漿相同的值;而漿B則不同于漿A，其粘度等于剛制備好的值，即使貯存30天也看不出任何增長。
漿A的粘度增長的一個原因是在一段時間內(nèi)，煤灰從煤中溶解出來，從煤灰中產(chǎn)生的多價金屬陽離子與六偏磷酸陰離子發(fā)生反應生成不溶于水的磷酸鹽，導致加入的六偏磷酸的消耗。此外，還注意到六偏磷酸鹽將視pH值、溫度和其它條件不同轉化為正磷酸鹽或者通過縮聚作用轉化為磷酸鹽。轉化的六偏磷酸鹽不再具有與溶解的多價金屬相離子生成不溶于水的鹽的性質(zhì)。漿A在上面的貯存試驗中粘度顯著上升的另一原因恐怕是六偏磷酸鹽本身的變性。
雖然在某些條件下硅酸鹽在水溶液中像六偏磷酸鹽一樣是可以縮聚的，但從圖1可以清楚地看出漿B的粘度不隨時間延續(xù)而增大，是保持穩(wěn)定的。發(fā)明人相信這是因為硅酸鹽在漿中呈水溶液狀態(tài)時，其縮聚反應速率相當?shù)停词箍s聚反應在這一段時間發(fā)生那也是可以忽略的;或者是因為即使硅酸鹽的縮聚物也能與多價金屬離子反應，生成不溶于水的鹽。
從制備實施例1可以明顯看出硅酸鈉具降低起始粘度，降低水漿粘度增加，并能在很長的一段時間內(nèi)保持漿的流動性質(zhì)穩(wěn)定的極好的作用。
〔制備實施例2〕把各種數(shù)量即0.005，0.01，0.05，0.1%重量百分比(以干煤為基準)的硅酸鈉各加到制備實施例1中制得的原料漿中，這樣制得的每種漿，C(0.005%重量百分比)、D(0.01%重量百分比)、E(0.05%重量百分比)和F(0.1重量百分比)煤濃度為69%重量百分比時在剛加入硅酸鈉時的粘度為1200厘泊。對這些漿進行和制備實施例1中的試驗一樣的貯存試驗，并在給定的時限內(nèi)對每種漿的粘度進行測量。測試結果見圖2。從圖2中可以看出加入的硅酸鈉量如果減少，則粘度隨時間的增加將會加速。這不是因為硅酸鹽隨時間的消逝而變性(失效)，失去攝取多價金屬離子的能力，而是因為煤灰隨時間的增長慢慢地溶解在煤漿水中，結果對于溶解的煤灰的量而言硅酸鹽的相對量就變得不夠了。對每種漿的上層清液中的鈣離子濃度(Ca2+)也加以測量，得到的結果見圖3?？梢岳斫馍蠈忧逡褐蠧a2+濃度增加，漿的粘度也增加。如加入的硅酸鈉量很小，其絕對量對溶解的煤灰量而言就不夠了。
〔制備實施例3〕原料漿的制備與制備實施例1中一樣，除了選用不同的煤。這個實施例中選用的煤所含的煤灰含量較低，因此可以認為煤灰的溶解量要比制備實施例1中的要小。上層清液中的鈣離子濃度低達3.2毫摩爾/升。往漿中加入氯化鈣(CaCl2)以模似煤灰的溶解。再往制得的漿中加入硅酸鹽，測定漿的粘度以確認其效果。測定結果見圖4。本實施例中所用的漿其煤濃度是67%重量百分比，加入的CaCl2的量是0.071%重量百分比(以干煤為基準)。圖4中的虛線B表示加入CaCl2前漿的粘度，點A表示加入CaCl2后漿的粘度。從圖4中的測定結果可以清楚地看出，如果每摩爾Ca2+中加入2摩爾(SiO2-)硅酸鈉的話，漿的粘度確定降到加入CaCl2之前的值。從這個制備實施例，可以知道獲得其攝取多價離子的能力而又降低漿的粘度所必需的硅酸鈉的量。
〔制備實施例4〕在各種煤漿中加入CaCl2，然后對它的粘度變化加以測量。測試結果見圖5。其中η°表示加入CaCl2前漿的粘度，η表示加入CaCl2后漿的粘度。從圖5中的結果可以很清楚地看出如果上層清液中的Ca2+濃度超過600-700ppm，則漿的粘度為加入CaCl2前的粘度的1.5倍。但如果上層清液中的鈣離子濃度低于600ppm，漿的粘度就很低，差不多等于加入CaCl2前的粘度。
〔制備實施例5〕對從煤粉中溶解出來的離子加以分析，檢查與兩種漿的粘度上升有關的多價金屬離子的種類。把60克粒徑在37-105um的煤粉與300克水混合，混合物的pH用鹽酸或氫氧化鈉控制在各個值上。把上面混合物存放約一個月后對其上層清液中的多價金屬離子進行分析。分析時發(fā)現(xiàn)其中濃度較高的多價金屬離子見圖6和圖7。從分析結果可以清楚地看出在低pH值對鋁離子和鐵離子大量溶出，當pH值上升時，這些離子的量明顯減少。pH值在約6至8時，事實上觀察不到溶解，而pH為6至8對一般高濃度水煤漿而言是很常見的。與此相反堿土金屬離子(象鈣離子和鎂離子)即使在pH值高達6-8時還以相當高的濃度溶解。從本實施例獲得的結果可以推定對隨時間推移使煤漿稠化起主要作用的多價金屬離子是鈣離子和鎂離子。
〔制備實施例6〕制備實施例5已經(jīng)說明即使在pH值很高時，與漿隨時間推移而稠化有關的多價金屬離子是呈很高濃度溶液狀態(tài)的煤漿上層清液中的鈣離子和鎂離子。這個實施例中的結果可以證實硅酸鈉在降低粘度方面的作用。用和與制備實施例1的方法相同的方法制備煤漿，除選用與制備實施例1和3中的均不相同的煤。本實施例中所用的煤有較高的煤灰含量，因此，可以推定陽離子會大量溶解。在制備煤漿時，加入氫氧化鈉把pH值調(diào)整到大約為6。往部分煤漿再加入一定量的氫氧化鈉，把pH值調(diào)整為8.5。或者用另一種方法，把0.1%重量百分比(以漿中干煤基準)的硅酸鈉加入漿中。這樣得到兩種漿。圖8示出了每種漿的粘度和煤濃度之間的關系。圖8中，曲線G表示剛制備好pH值為6的漿的粘度，曲線H表示用氫氧化鈉把pH調(diào)整到8.5的漿的粘度，曲線I表示含有硅酸鈉的漿的粘度。從圖8中可以清楚地看出把pH值調(diào)整到8.5可以減小漿的粘度。制備實施例4中得到的結果提示我們漿的粘度下降率低是由于漿的上層清液中含有的鈣離子和鎂離子的緣故。因此，假如我們用加入硅酸鈉的方法把留在上層清液中的鈣離子和鎂離子完全去掉，則粘度的下降將更快。
〔制備實施例7〕把煤灰含量約為18%的煤和水及作為陰離子表面活性劑的磺化的萘甲醛縮合物的鈉鹽一起送入球磨機中磨細，從而得到一種水煤漿。在這一步控制煤和水的混合比，使得煤的濃度為65%重量百分比。往所得的漿中加入氫氧化鈉使pH調(diào)整為8。漿中煤的濃度通過水來控制。測量漿的粘度，得到的結果見圖9中曲線3所示。
用和上面相同的方法制備煤漿，唯一的不同是在磨細這一步中加入0.1%重量百分比(以煤作基準)的硅酸鈉。用和上面一樣的方法來測量漿的粘度，得到的結果見圖9中的曲線K。即使煤濃度一樣，含有硅酸鈉的煤漿的粘度也大大低于無硅酸鈉的煤漿的粘度。這一事實證實了本發(fā)明的作用。
此外，不含硅酸鈉的煤漿具有假塑變值和假可塑性，也就是說，其表現(xiàn)粘度會以切變率下降。這個事實說明煤漿中的煤粉粒子有很強的內(nèi)聚力。因此從上面提到的發(fā)現(xiàn)可以理解煤灰的溶解形成的陽離子中和煤粉粒子的電荷。從而減弱粒子間的排斥力。與此相反，含有硅酸鈉的煤漿差不多是牛頓流體，幾乎觀察不到上面提到的塑變值。這個事實說明煤粉粒子在漿中的分散度增加了。上面得到的含有硅酸鈉的煤漿分別保存在80，70，50或20℃，測量它們的粘度隨時間的變化。保存在80℃的煤漿一周后粘度為3000厘泊，一個月后完全失去了流動性。保存在70，50和20℃的樣品一周后的粘度分別為1700，1300和1300厘泊，一個月后分別為3000，1300，和1300厘泊。這些測試中所用煤漿的煤濃度為65%重量百分比，則制備好時粘度為1250厘泊。在各個溫度下保存一個月后煤漿的濾出液中的Ca2+濃度分別為1900ppm(80℃)、800ppm(70℃)和大約100ppm(50℃和20℃)。
從上面的結果可以清楚地看出煤灰的溶解會隨溫度上升而加速。要把本發(fā)明的效果維持一個較長時間，以等于或低于70℃的溫度為佳，最好為50℃或低于50℃的溫度。
〔制備實施例8〕把以漿中干煤為基準的0.1%重量百分比的硼酸鈉加到制備實施例1中制備的原料漿中，并測量其粘性。煤濃度為65%重量百分比時它為1500厘泊。對這種煤漿進行與制備實施例1相同的貯存測試。30天后其粘滯度上升到2500厘泊。
〔制備實施例9〕重復與制備實施例8相同的步驟，除了用碳酸鈉代替硼酸鈉。所得煤漿的粘度為2100厘泊，在與制備實施例8相同的條件下貯存30天粘度上升到2500厘泊。
〔制備實施例10〕重復與制備實施例8相同的步驟，降了用硫酸鈉代替硼酸鈉。所得煤漿的粘度為2800厘泊，在與制備實施例8相同的條件下貯存30天粘度上升到3600厘泊。
〔制備實施例11〕重復與制備實施例8相同的步驟，除了用亞硫酸鈉取代硼酸鈉。所得煤漿的粘度為1900厘泊，在與制備實施例8相同的條件下貯存30天，粘度上升至3000厘泊。
〔制備實施例12〕重復與制備實施例8相同的步驟，除了用氟化鈉取代硼酸鈉。所得煤漿的粘度為1400厘泊，在與制備實施例8相同的條件下貯存30天后，粘度增長至1500厘泊。
〔實施例1〕把煤、水和作為陰離子表面活性劑的磺化萘甲醛縮合物的鈉鹽裝入球磨機進行研磨，得到的煤粉粒徑分布如下包含小于或等于60目的粒子(重量)為97%，小于或等于100目的粒子89%，小于或等于200目的粒子80%，小于或等于200目的粒子80%，小于或等于400目的粒子55%。這樣制備的高濃度和煤漿中的煤濃度為62%(重量百分比)。在漿中加入0.5%(重量百分比，以干煤為基準)的陰離子表面活性劑。
把得到的漿分別保存在20℃，50℃，70℃下，30天之后，這些漿的粘度將增加。
在這些測試中所用的漿的煤濃度為62%(重量百分比)，剛制備好時粘度為700厘泊。分別在20℃，50℃或70℃下保存30天之后，粘度分別約為720，950和1500厘泊。
上層清液中的Ca2+和Mg2+濃度隨溫度增加而增加，表1示出了測試結果。
貯存期間粘度的增加程度和上面說過的離子的液解均與漿中煤的種類有關。這個趨勢對每種煤而言都是相同的。
pH值通過加入氫氧化鈉的方法在測試時自始至終保持恒定在7.9。
硅酸鈉中的硅酸鹽生成的陰離子能與多價金屬離子生成難溶于水的鹽，在把漿在70℃貯存30天之后向其中加入0.5%(重量百分比以干煤為基準，對每摩爾Ca2+加入2摩爾(SiO2-)的硅酸鹽。煤濃度為62%重量百分比(這是剛制備好時的值)時，粘度為700厘泊。
接下來用相同的方法，不用硅酸鈉而用碳酸鈉以0.45%的重量百分比(以干煤計)加在70℃下貯存30天的漿中。煤濃度為62%重量百分比時，粘度為700厘泊。這個結果和用硅酸鈉時的結果相同。
〔實施例2〕對實施例1中制備好的原料漿進行貯存測試。這種漿保存在圖10中的貯存罐1中。為了防止煤漿中的煤粉沉淀，用泵2通過管道3使?jié){循環(huán)，并用罐中的攪動片4攪動煤漿。漿中的Ca2+濃度通過插在罐1中的鈣離子電極5由探測器6來測量。當鈣離子濃度大于100ppm時，就把預定量的貯存在罐9中的硅酸鈉溶液加到罐1中。當探測器6通過電極與測得鈣離子濃度小于50ppm時，由泵控制器7控制的泵8就停止向罐1中供應硅酸鈉。
對本實施例中的最高粘度30天和60天的煤漿的粘度性進行測量，結果發(fā)現(xiàn)30天和60天后煤漿的粘度和剛制備好時一樣。在試驗期間，硅酸鈉差不多每20天向罐1供應。加入的溶液量約為每噸漿1.6升。罐9中硅酸鈉的濃度為20%(重量百分比)。
從上面的實施例可以清楚地看出，把漿貯存很長一段時間而不使其粘性有任何增加，在貯存期間不改變漿的性質(zhì)而保持其低粘性根據(jù)本發(fā)明是完全可能的。
〔實施例3〕對制備實施例6中使用的煤進行漿制備試驗。也就是說，把煤灰含量約為18%的煤以10千克/小時的流率送入圖11中的球磨機111中，和水作為陰離子表面活性劑的磺化萘甲醛縮合物的鈉鹽及氫氧化鈉一起進行研磨，得到的煤濃度為65%重量百分比，pH值為8，表面活性劑為0.5%重量百分比(以干煤計)。球磨機的內(nèi)直徑為0.5米，軸向長度約1米，內(nèi)部裝有許多鋼球。為了把pH值調(diào)整到8，要測量氫氧化鈉的所需量，應事先測定好。10%的氫氧化鈉溶液從罐112中通過泵113加到球磨機111中。40%的陰離子表面活性劑溶液從罐114通過泵115加到球磨機111中。為了把漿中煤濃度調(diào)整為65%重量百分比水從罐116通過泵117加到球磨機111中。測量水的數(shù)量時對原煤、氫氧化鈉溶液和表面活性劑溶液中的水分也應加以考慮。在制備煤漿時，首先把0.1%重量百分比(以干煤計)的硅酸鈉從罐118通過泵119加到球磨機111中。測量貯存罐120中的煤漿上層清液中的鈣離子濃度，并通過控制器122控制泵119使鈣離子濃度保持在50-100ppm。這樣得到的煤漿粘度為1250厘泊，煤濃度為65%重量百分比。但是，不用硅酸鈉制備出來的煤漿在煤濃度為65%重量百分比時粘度為3100厘泊。
至于煤的濃度，考慮到燃料系統(tǒng)的經(jīng)濟性，水漿中的煤濃度至少應達60%重量百分比。這是因為對每10%的水消耗在漿中的熱能差不多為1.2%煤熱長。因此，煤濃度越高越好，但用現(xiàn)有技術來制備濃度超過80%的水煤漿似乎是很困難的。但是，本發(fā)明并不局限在低于80%的煤濃度上。
對煤粉粒徑分布而言，本發(fā)明并不限制在給出的實施例子上，而是至少適用其組成如下的煤粉小于或等于60目的粒子重量至少為97%，小于或等于100目的粒子重量85%至90%，小于或等于200目的粒子重量為75%至80%，小于或等于400目的粒子重量50%至55%。
正如上面提到的那樣，碳酸鈉具有和硅酸鈉差不多相同的作用。發(fā)明人通過實驗證實加入漿中的碳酸鈉添加劑的作用。這些實驗這里不再重復，因為它們差不多是這里所舉例子的翻版。能生成微溶或不溶鹽的其他陰離子還有草酸鹽、氟化物、硫化物、亞硫酸鹽等等。發(fā)明人也研究了這些陰離子的作用。但從經(jīng)濟的眼光來看，發(fā)現(xiàn)利用硅酸鈉和/或碳酸鈉是最有效的，此外，含有上面的其它陰離子的煤漿在燃燒時會生成有毒物質(zhì)，因而會引起嚴重的環(huán)境污染問題。
權利要求
1.一種保持穩(wěn)定化煤水漿的方法，包括如下步驟(1)制備一種含有至少60%(以重量計)煤粉，0.1%至2%(重量百分比以干煤重量計)陰離子表面活性劑和剩余部分(事實上是水)的煤水漿，上述漿的pH值在6至11之間，粘度不超過3000厘泊；(2)把能與鈣離子和/或鎂離子生成不溶于水的堿金屬化合物的堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽加入上述漿中，加入的量能基本上把所有的上述離子轉化成上述的不溶于水的化合物；(3)連續(xù)地、或斷續(xù)地探測溶解在上述漿中的鈣或鎂離子；(4)向上述漿中加入上述的硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量能基本上把所有上述探測到的離子轉化成上述的不溶于水化合物。
2.一種保持穩(wěn)定化煤水漿的方法，包括如下步驟(1)制備一種含有至少60%(以重量計)的煤粉，0.1%至2%(以重量計，根據(jù)干煤重量計算)的陽離子表面活性劑和剩余部分(事實上是水)的煤水漿，上述漿的pH值在6至11之間，粘度不超過3000厘泊;(2)向上述漿中加入能與鈣離子和/或鎂離子生成不溶于水的化合物的堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量能足以把上述離子的濃度通過把它們轉化成上述化合物的方法維持在一個預定的水平上;(3)連續(xù)地、或斷續(xù)地檢測溶解在上述漿中的鈣離子和/或鎂離子;(4)向上述漿中加入上述堿金屬的硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量能足以把上述離子的濃度通過把它們轉化成上述化合物的方法維持在一個預定的水平上。
3.一種保持穩(wěn)定化煤水漿的方法，包括下列步驟(1)制備一種含有至少60%(以重量計)的煤粉，0.1%至2%(以重量計，根據(jù)干煤重量計算)的陰離子表面活性劑和剩余部分(事實上是水)的煤水漿，上述漿的pH值在6至11之間，粘度為不超過3000厘泊;(2)向上述漿中加入能與鈣離子和/或鎂離子生成不溶于水的化合物的堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量能足以把上述離子的濃度通過把它們轉化成上述化合物的方法維持在一個預定的水平上;(3)向上述漿中連續(xù)地或斷續(xù)地加入上述的鹽，加入的量能足以把上述離子的濃度通過把它們轉化成上述化合物的方法維持在一個預定的水平上。
4.一種保持穩(wěn)定化煤水漿的方法，包括如下步驟(1)制備一種含有至少60%(以重量計)的煤粉。0.1%至2%(重量百分比，以干煤的重量計)的陰離子表面活性劑和剩余部分(事實上是水)的煤水漿，上述煤粉的組成如下小于或等于60目的粒子重量至少為97%，小于或等于100目的粒子重量在85%至90%之間，小于或等于200目的粒子重量在75%至80%之間，小于或等于400目的粒子重量在50%至55%之間，上述漿的pH值在6至11之間，粘度不超過3000厘泊;(2)向上述漿中加入能與鈣離子和/或鎂離子生成不溶于水的化合物的堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量足以能把上述離子的濃度通過把它們轉化成上述化合物的方法維持在一個預定的水平上;(3)連續(xù)地或斷續(xù)地檢測溶解在上述漿中的鈣離子和/或鎂離子;(4)向上述漿加入上述鹽，加入的量能足以把上述離子的濃度通過把它們轉化成上述化合物的方法維持在一個預定的水平上。
5.一種保持穩(wěn)定化煤水漿的方法，包括下列步驟(1)向一罐中加入一種含有至少60%(以重量計)的煤粉、0.1%至2%(重量百分比，以干煤的重量計)的陰離子表面活性劑和剩余部分(事實上是水)的煤水漿，上述煤漿的pH值在6至11之間，粘度不超過3000厘泊;(2)向上述漿中加入能與鈣離子和/或鎂離子生成不溶于水的化合物的堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量足以能把上述離子的濃度通過把它們轉化成上述化合物的方法維持在一個預定的水平上;(3)連續(xù)地或斷續(xù)地檢測溶解在上述漿中的鈣離子和/或鎂離子;(4)向上述漿中加入上述堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量足以能把上述離子的濃度通過把上述離子轉化成上述各物的方法維持在一定的水平上。
6.一種保持穩(wěn)定化煤水漿的方法，包括如下步驟(1)向一罐中加入一種含有至少60%(以重量計)的煤粉。0.1%至2%(重量百分比，以煤的干重量計)的一種陰離子表面活性劑和剩余部分(事實上是水)的煤水漿，上述漿的pH值在6至11之間，粘度為3000厘泊;(2)向上述漿中加入能與鈣離子和/或鎂離子生成上述鹽的不溶于水的化合物的堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量足以能把上述離子的濃度通過把上述離子轉化成上述化合物的方法維持在一個預定的水平上;(3)連續(xù)地或斷續(xù)地檢測溶解在上述漿的上層清液中的鈣離子和/或鎂離子;(4)向上述漿中加入上述堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量足以能把上述離子的濃度通過把上述離子轉化成上述化合物的方法維持在一預定的水平上。
專利摘要
本發(fā)明涉及在煤漿長期貯存期間不惡化其性質(zhì)而使其粘度保持低而穩(wěn)定的方法，做法是向漿中加入能和鈣離子或鎂離子生成不溶于水化合物的堿金屬硅酸鹽和/或碳酸鹽，加入的量應能足以把這些離子濃度通過使它們轉化成不溶于水化合物的方法維持在一預定的水平上，加入的量還應通過連續(xù)的或斷續(xù)的檢測溶解在漿的上層液中鈣離子和鎂離子來加以控制。
文檔編號B65G53/30GK87101684SQ87101684
公開日1988年3月2日 申請日期1987年3月5日
發(fā)明者梶隆一, 村中廉, 菊池秀雄, 宮寺博, 齊藤一一 申請人:株式會社日立制作所, 巴布考克日立株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan