Способ снижения динамической вязкости водоугольных суспензий

Способ относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к приготовлению из угля водоугольной суспензии с заданными реологическими характеристиками. Оптимальные концентрации добавок позволяют максимально снизить вязкость водоугольной суспензии. Сущность изобретения заключается в том, что снижение динамической вязкости водоугольной суспензии, приготовленной из угля крупностью от 63 до 250 мкм, достигается в результате введения в процессе приготовления суспензии добавки гумата калия в количестве 0,70-0,80%. При этом снижение динамической вязкости водоугольной суспензии составляет от 24,6 до 63,2%. 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности. В литературе описаны способы снижения динамической вязкости водоугольной суспензии.

Аналогами изобретения могут быть следующие разработки. В существующей технологии снижение динамической вязкости ВУС достигается путем подбора гранулометрического состава дисперсной фазы суспензии [Корочкин Г.К., Мурко В.И., Своров В.А., Горлов Е.Г., Головин Г.С. Совершенствование технологии получения водоугольных суспензии. // Химия твердого топлива. - 2001. - №3. - С.13-28] при использовании различных типов дробилок и схем помола. Применение современных дробилок тонкого помола и оптимизация ситового состава позволило снизить динамическую вязкость водоугольной суспензии, с размерами угольных частиц в среднем от 70 до 80 мкм, на 50-58%.

В технологии [Хилько С.Л., Корженевская Н.Г. Кислотно-основная реакция среды в растворах сульфированных гуматов и реологические характеристики водоугольных суспензий. // Химия твердого топлива. - 1991. - №2. - С.73-76] авторами, для повышения разжижающего эффекта вводимого в суспензию раствора гумата натрия, предложено повысить рН раствора до 11,0-13,1, что позволило снизить динамическую вязкость суспензии максимум на 51%.

Аналогом изобретения может служить способ снижения динамической вязкости водоугольной суспензии [Корочкин Г.К., Мурко В.И., Своров В.А., Горлов Е.Г., Головин Г.С. Сырьевая база для приготовления высококонцентрированных водоугольных суспензий применительно к углепроводу Белово-Новосибирск. // Химия твердого топлива. - 2000. - №3. - С.83-93], проводимый в две стадии. На первом этапе осуществляется подбор гранулометрического состава суспензии, во втором вводят добавки. При этом добавка гумата натрия в количестве 1% от массы сухого угля позволяет снизить вязкость суспензии на 25%, а в случае использования углещелочного реагента (УЩР) на 39%. При этом увеличение концентрации вводимых добавок (более 1%) приводит к повышению динамической вязкости суспензии.

Дальнейшее снижение вязкости суспензии возможно путем изменения гранулометрического состава дисперсной фазы ВУС, что потребует дополнительных затрат. Авторами данного способа найдены оптимальные концентрации добавок, при которых снижение вязкости ВУС максимально.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что снижение динамической вязкости водоугольной суспензии, приготовленной из угля крупностью от 63 до 250 мкм, достигается в результате введения, в процессе приготовления суспензии, добавки гумата калия в количестве 0,70-0,80%. При этом снижение динамической вязкости водоугольной суспензии составило 24,6 и 63,2% для суспензий, приготовленных из угля класса 63 и 250 мкм соответственно.

Задачи, на решение которых направлен предлагаемый способ:

- исключить из процесса приготовления суспензии дорогостоящую стадию ультратонкого измельчения угля;

- уменьшить количество вводимой добавки без потери качества ВУС.

Признаки, используемые для характеристики способа:

- добавка гумата калия в количестве 0,70-0,80%.

На схеме устройства для определения влияния гумата калия на вязкость водоугольной суспензии обозначено:

1 - измерительный стакан;

2 - ротор;

3 - ротационный вискозиметр Viscotester VT-02;

4 - штатив.

Реализация способа.

Для приготовления суспензии был взят каменный энергетический уголь Нерюнгринского месторождения, с содержанием золы A^d=12,5%, влаги W^а=0,4% и выходом летучих веществ V^daf=19,0%.

Подготовка угля, для приготовления водоугольных суспензий, осуществлялась двухстадийным помолом. На первой стадии исходный уголь измельчался на щековой дробилке до класса - 3 мм, а затем измельчение проводилось в планетарной мельнице в течение 45 с. Из полученного угля, путем мокрого рассева, выделялись классы: 200-250, 160-200, 100-160, 63-100 мкм.

Приготавливались два вида однокомпонентных суспензий: с содержанием твердой фазы 50 и 55%. Готовились они путем механического перемешивания одного класса угля с жидкой фазой (дисперсионной средой), в качестве которой использовался водный раствор гумата калия с концентрацией 0,70-0,80%.

Испытуемая суспензия помещалась в измерительный стакан 1, с ротором 2, который устанавливался на устойчивую поверхность.

Измерения вязкости проводились ротационным вискозиметром 3 (Viscotester VT-02), закрепленным на штативе 4.

Для определения влияния добавки гумата калия на вязкостные свойства ВУС, измерения вязкости проводились в течение 300, 300, 420 и 540 с, в суспензиях, приготовленных из классов крупности угля: 200-250, 160-200, 100-160, 63-100 мкм, соответственно.

Для получения сравнительных данных параллельно проводились измерения вязкости водной суспензии без добавления гумата калия. Значения вязкости ВУС и ее изменение в присутствии гумата калия приведены в таблице 1 и 2.

Таблица 1.
Значения динамической вязкости (Па·с) суспензии, содержащей 50% угля
Испытываемая суспензия	Класс крупности угля, мкм
200-250	160-200	100-160	63-100
Водоугольная суспензия без добавок гумата калия	2,57	3,03	4,77	5,13
Водоугольная суспензия с со держанием гумата калия 0,70-0,80%	1,43	1,65	2,1	3,23
Снижение вязкости суспензии, %	44,4	45,5	56	37
Таблица 2.
Значения динамической вязкости (Па·с) суспензии, содержащей 55% угля
Испытываемая суспензия	Класс крупности угля, мкм
200-250	160-200	100-160	63-100
Водоугольная суспензия без добавок гумата калия	4,7	3,33	4,13	5
Водоугольная суспензия с содержанием гумата калия 0,70-0,80%	1,73	2,37	2,6	3,77
Снижение вязкости суспензии, %	63,2	28,8	37	24,6

Способ снижения динамической вязкости водоугольных суспензий, заключающийся в подборе гранулометрического состава дисперсной фазы крупностью 63-250 мкм и введении добавки, отличающийся тем, что в качестве добавки используют гумат калия в количестве 0,70-0,80%.