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1、水煤漿技術(shù)和水煤漿添加劑沈健南京大學表面和界面化學工程技術(shù)研究中心1水煤漿（CoalWaterMixture,簡稱CWM)2水煤漿技術(shù)發(fā)展簡況60年代，前蘇聯(lián)開始研究開發(fā)CWM輸送技術(shù)。1957年建立了米拉-新林斯卡全長61km、年運量180萬t輸CWM管線。70年代后期，美國開始研究開發(fā)CWM燃燒技術(shù)。1981年日本開始研究開發(fā)CWM技術(shù)。1981年我國開始CWM的研究研究。1984年瑞典建成世界上第一座25萬tCWM/a的大型工業(yè)化制漿廠。1985年日本開始大規(guī)模生產(chǎn)CWM。1985.08.-1986.10.在勿來電廠連續(xù)3200h，燒CWM10.8萬t。1985
2、年意大利Snamprogetti公司和EnichemAnic公司先后建起了2座10萬tCWM/a的制漿廠。1989年前蘇聯(lián)和意大利Snamprogetti公司合資建成一項投資2.1億盧布，包括1座500萬tCWM/a的制漿廠、兩根直徑0.53m、長260km的輸漿管線和6座200MW電站鍋爐改燒CWM的工程。80年代我國分別建成5萬tCWM/a撫順水煤漿實驗廠和3萬tCWM/a八一水煤漿廠。1992年中國分別采用瑞典Carbogel和日本日揮的制漿技術(shù)建成25萬tCWM/a的京西制漿廠和兗日水煤漿有限公司。1994年中國魯南化肥廠建成以CWM為原料，12萬t合成氨/a
3、裝置。1996年中國渭河化肥廠采用美國德士古和日本宇部的技術(shù)建成以CWM為原料，30萬t合成氨、52萬t尿素/a裝置。3影響CWM成漿性能的因素3.1煤種表面組成表面形貌內(nèi)水含量礦物質(zhì)種類和含量3.2煤粒子的粒徑和粒徑分布τ=τy+Κrn式中τ—剪切應力；τy—屈服應力；r—剪切速率；Κ和n—經(jīng)驗常數(shù)。當n=1時，即為賓漢流的表達式；當τy=0時，則是塑性流的表達式。τ-τy=ηz+[(η0-ηx)]/{1+[(η0-ηx)/B]}式中η0—低剪切速率下的粘度；ηz—高剪切速率下的粘度；B—流動參數(shù)。根據(jù)對所得到的實驗結(jié)果的分析和論證，獲得了τy和B的表達式，即有：屈
4、服應力τy服從下列公式：τy=C[Ψ/（Ψm-Ψ）][(ρs-ρl)gDΨ](ΚDsΨ/ξ)式中C—無量綱常數(shù)；Ψ—固體物濃度；Ψm—最大填充濃度；ρs—固體密度；ρl—流體密度；g—重力加速度；D—顆粒的幾何平均尺寸；Κ—活性表面積的指標，定義為形成懸浮液的顆?？偙砻娣e（設(shè)為球型）與顆粒總體積之比；Ds—顆粒平均粒度的表面積；ξ—顆粒的平均形狀系數(shù)，定義為體積相等的球型顆粒與非球型顆粒兩者的表面積之比。3.3水煤漿添加劑4CWM的穩(wěn)定模型和水煤漿添加劑的作用機理煤粒子在水中的受力示意圖吸附水煤漿添加劑的煤粒子在水中的受力示意圖煤粒子在水中受到合力為：4R3?cg－R
5、3(3Cos?－Cos3?)?wg－KC＝6?cwRCos?Sin?式中R為煤粒子的半徑；?c和?w分別為煤和水的密度；g為重力加加速度常數(shù)；K為相互作用系數(shù)，量綱為N/濃度；C為CWM的煤濃濃度；?cw為煤水界面張力，量綱為N/m；?為水在煤表面的接觸角。5水煤漿添加劑的種類5.1陽離子型5.2非離子型多為聚氧乙烯聚氧丙烯的嵌段聚醚，如瑞典Carbogel公司1975年開發(fā)的環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷嵌段聚醚，聚乙烯多胺烷基環(huán)氧化合物。5.3陰離子型5.3.1木質(zhì)素磺酸及其鹽5.3.2腐植酸鹽及其鹽5.3.3亞甲基萘磺酸及其鹽日本花王公司開發(fā)的一種水煤漿添加劑。5.3.4聚苯
6、乙烯磺酸及其鹽日本Lion公司在80年代中期開發(fā)的一種水煤漿添加劑。5.3.4聚脂肪族二烯烴磺酸鹽日本合成橡膠公司研制的一種水煤漿添加劑。5.3.5聚（甲基）丙烯酸及其鹽日本觸媒公司80年代末生產(chǎn)的一種水煤漿添加劑。5.3.6亞甲基萘磺酸-苯乙烯磺酸-馬來酸及其鹽南京大學表面和界面化學工程技術(shù)研究中心1993年研制的一類水煤漿添加劑（簡稱NDF）。6水煤漿添加劑的性能6.1與煤的相互作用6.2用量6.3分子量Tab.1RelationshipbetweenthemolecularweightofNDFandtheapparentviscosityofCWMMolecu
7、larWeighttheApparentViscosityofFlowPropertyCWM（cp,25?C,100s-1）0?bad4,000660good20,000460excellent200,0002900notgood6.4親水基團的種類6.5親水基團的數(shù)量6.6金屬離子的價態(tài)和濃度7結(jié)論7.1NDF具有對煤種適應性強、用量少和分散性好等優(yōu)點。用其制得的水煤漿濃度高、成本低和穩(wěn)定性好。7.2吸附在煤表面的NDF，改善了煤水間的相容性，NDF的最佳用量為千分之二。7.3可以通過調(diào)節(jié)NDF的分子量、磺化率和羧基含量使NDF處理煤/水界面張力及
