[其他]保持稳定化煤水浆的方法

说明书

本发明涉及一种保持稳定化煤水浆的方法，此煤水浆的粘度很低，即使保存了很长一段时间也能毫无困难地通过管道传输。

人们从很早就开始研究以浆的形式运送粉末的技术，其原因在于运送固体粉末的流体很容易加以处理。最近，人们为研究一种生产高浓度水煤进行了许多调查研究，生产高浓度水煤浆的目的在于提高通过管道以浆的形式运送煤的效率而又不产生飞尘的自发着火。高浓度水煤浆是这样生产的：控制煤粉的粒径分布使空隙比达到最小，然后把得到的细碎煤粉与水混合，得到含煤率在60%至70%重量百分比或更高一些的水煤浆。这在很多出版物中发表过。

这样制备的高浓度煤水浆的粘度大约在1000至2000厘泊之间，因此其流动性足以进行管道运输。但是这样的高浓度水煤浆中包含紧密堆积的大量煤粉颗粒，在运输过程中每个煤粉颗粒都与其他颗粒互相碰撞。水煤浆中的煤浓度这样高，只要浆的成分小有变化或者混入少量杂质，其流动性就能显著变化。当高浓度水煤浆在管道运输过程中流动性发生变化时，就会出现象管道堵塞这样的问题。

大家都知道高度浓水煤浆的pH值对其粘度发生很大的影响。换句话说，pH值越高，浆的粘度越低。假定这是由于浆体中的氢离子浓度变化引起了煤粉颗粒表面电荷量的变化或者引起了煤粉颗粒表面吸附的表面活性剂的功能的变化，那么颗粒之间的相互作用哪怕只有略微的变化，高浓度水煤浆的粘度将大大变化，这是因为高浓度水煤浆中的煤粉颗粒是紧密堆积的，颗粒之间的距离被极大地减小了。

除了氢离子之外，金属离子（特别是带有正电荷的多价金属离子）也会使浆的粘度增加。

正如本技术领域内所公知的那样，虽然煤表面的酸性根据等级及存贮条件会发生变化，水煤浆通常是呈酸性的。煤中含有煤灰，煤灰中主要包括氧化硅和氧化铝，此外还有碱土金属（如钙和镁）和重金属（如铬、钒和铁）的盐，它们能溶解在酸性浆中，使浆的粘度在一段时间内增加。

为了克服这一缺点，人们提出了这样的方法，在制备浆时加碱以提高浆液的pH值。但是，就是这样制备的碱性浆在长时间存放之后也会成为酸性。因此这个方法不能有效地克服上述缺点。

发明人以前也曾提出过一种生产高浓度水煤浆的方法，这个方法的特征在于把磨细的煤粉与含表面活性剂的水和下列两种物质之一混合：一种物质是碱金属盐（其阴离子能与多价金属离子生成难溶或不溶盐）;另一种物质是无机络合剂（能与多价金属离子生成高度稳定的浴合物），（参见日本专利公开申请第20691/1984号）。但是，与上面提到的控制pH值的方法相似，添加剂跟在一段时间内释放出来的多价金属离子发生反应，会使添加剂的量减少，到最后，本方法中的添加剂就失去活性了。这样，在浆液贮存时，添加剂必须加以补充。在以消除浆中的多羟阳离子为自的而作了大量调查研究之后，发明人发现添加剂即使没有和多价金属离子发生反应，其本身也会因在一段时间内变性而失去活性。因此，这个方法在经济上也有缺点。特别是高浓度水煤浆中的颗粒为增加流动性而被磨得相当细，结果在磨细这一步骤中浆的温度将会上升。温度越高，添加剂变性的速度越快，效益也就越低。

由于高浓度水煤浆的分散介质是水，所以一旦浆形成，煤粉粒子的表面即与水相接触。众所周知水是一种极化溶剂，一些电解质在水中是高度溶解的。而煤是含碳物质和煤灰的混合物。煤灰含有氧化硅氧化铝和其它一些金属的盐类，磨碎时部分煤灰暴露在粒子表面。因此，高浓度水煤浆中含有的煤灰也一直与水接触。水是很好的溶剂，一部分灰与会溶入水中，从而象前面所述的那样增加浆的粘度。pH值降低时，煤灰的溶解一般将要加快。在任何pH值范围内要想完全禁止溶解是不可能的。即使在制备时通常使用氢氧化钠等物使高浓度水煤浆呈碱性，煤中的灰分也会在一段时间内溶解在浆中，使粘度增加。煤灰的溶解随煤中所含灰分的性质而有很大变化。一些煤不易制成具有高度流动性的高浓度水煤浆，因为在制备过程中有大量煤灰溶解出来。

本发明的目的就在于提供在长期存放时不恶化煤浆的性质，使煤浆的粘度保持低而稳定的方法。本发明的上述目的可以通过向煤浆加入碱金属的硅酸盐和/或碳酸盐来实现。这些碱金属的硅酸盐或碳酸盐能和钙离子和/或镁离子生成不溶于水的化合物的盐。开始制备煤浆时，把水和表面活性剂加入磨细的煤粉中。盐的数量必须足够能把离子浓度通过把离子转换成上面指出的不溶性化合物的途径维持在一个预定的水平上。

图1通过两种不同的煤浆的比较，表示煤浆的粘度和贮存期之间的关系。

图2表示具有不同硅酸钠浓度的一种煤浆的粘度与贮存期之间的关系。

图3表示上层清液中的钙离子浓度和存贮存期的关系。