水煤漿制備技術在環保領域的運用

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摘要：分析了制漿原料的多樣化發展，從環保型分散劑、分散劑復配兩個方面研究了水煤漿分散劑的環保性需求。在探討了水煤漿技術在固廢與廢液處理的研究現狀的基礎上，對今后的相關研究進行了展望。

關鍵詞：水煤漿；制備技術；環保領域；研究進展

煤炭在能源供應體系中占據十分重要位置，水煤漿制備技術近年來應用廣泛，在環境保護方面做出了重要貢獻。

1制漿原料的多樣化發展

在技術發展的初級階段，主要通過精煤來形成水煤漿進而保證水泥煤的質量，其產生的水煤漿在濃度、穩定性上都相對較好。但因高質量的煤種數量較少，所以水煤漿設備投入也在增加，從而使得技術使用的空間大大縮小[1]。現在水煤漿技術制備工藝得到了大幅度提升，水煤漿分散劑的使用更加廣泛、效果也更明顯，且當前燃燒氣化技術也在不斷提升，使得水煤漿制漿原料的發展呈現出多元化的趨勢，使得煤種制漿變得更加豐富。隨著人們環保意識的提升，水煤漿制備技術也得到大幅提升。

2水煤漿分散劑的環保性要求

其一是木質素系水煤漿分散劑。該類分散劑在原料上以堿法造紙、木材水解過程所產生的黑液提取相關木質素，然后對其進行化學反映構建成為水煤漿分散劑，其特點在于使用范圍廣泛而且對環境無害[2]。其二是腐植酸系水煤漿分散劑。該類分散劑在原料上以腐植酸為原料，通過化學改性等形式來形成，其優勢在于原料資金投入較少、對環境無害、使用范圍廣泛。與普通改性后的腐植酸系分散劑相比，該類分散劑的穩定性更高。在原理上，分散劑復配采用不同類型分散劑進行融合，其不僅能加強漿體的濃度性，還能促使水煤漿的粘度效果得以提升。通過一系列相關實驗表明：分散劑以淀粉基水煤漿進行復配后，其性能得到了顯著性提升，漿體的使用效果得以顯著提升，在使用數量上減少了非環保型分散劑的使用量[3]。但并非所有該分散劑在進行復配后都可提升使用效果，在進行不同分散劑復配過程中，需進行深入研究，對于復配的類型、方式、數量等應進行大量實驗。

3水煤漿技術在固廢液廢的研究進展

隨著工業的不斷發展，固體廢棄物（固廢）的產量也在逐年不斷增加，固廢中含有大量的毒害物質，其可生化性較差。根據已有的相關統計，國內近80%的固廢中污泥沒有得到較好處理，濃縮后對其進行填埋、焚燒、堆肥等方式易對環境造成損害。但如果現在污泥處理中融入相應的水煤漿技術，利用污泥、煤、水和分散劑融合來構建污泥水煤漿，并把其運用在水煤漿鍋爐燃燒和氣化爐氣化中，這樣能對污泥處置進行清潔化處理，還可節省污泥處置中能源的消耗[4]。姚杰等人對污泥與高灰熔點的煤共漿氣化進行了系統研究，其研究表明：當污泥摻混量的比例為16.7%左右時，有效氣的排放量會有所減少，灰熔融溫度和氣化溫度也隨之降低，在這種形勢下的氧耗、水耗、煤耗都能會大大減少。除污泥外的其他有機固廢處置中也采用了水煤漿技術。李婷婷等人用處理過的麥秸稈與貧瘦煤共漿，就漿體的氣化與燃燒性能進行了系統性研究；其實驗結果表明：成漿濃度為60%時，麥秸稈加入量可達40%，能在一定程度上降低煤漿燃燒特征溫度。與固廢排放量相似，我國相應廢水排放量在逐年上升，廢液來自紡織業、印刷等相關行業。在當前技術下，廢液處理技術主要為物理法、化學法、生物法等，該類處理方式具有速度較慢、時間較長、使用空間較大、化學藥品耗用較多、能源損耗較大和資金投入較多等特征，易對環境造成破壞。所以根據實際狀況使用工業廢水制備水煤漿，不但可以有效利用工業廢水，減少廢水處理的資金損害，還可節約生產過程中工業用水量，有助于節約水資料[5]。崇立芹等人就印染染色工藝的廢水制漿作系統研究，其研究表明：廢水中含有的化學助劑對水煤漿的性能可起到分散和穩定作用。

4固廢液廢的加入對漿體性能影響

針對一般水煤漿制備而言，煤的性質、顆粒組成、分散劑和溫度等都會對漿體性能造成影響。在氣化或燃燒過程中，為保證煤漿的持續穩定運作，需要大幅度加強漿體的濃度，這樣能夠有效減少比氧耗、比煤耗。轉變漿體性能首先要保證其粘度的合理性，再以此為基礎提升漿體濃度性。分散劑對于提升漿體濃度方面有一定作用，但未從根本上解決問題。一些固廢液廢與煤混合制漿，可以有效地提升成漿和燃燒氣化的效果。一些固廢液中含有水煤漿制備所需的分散劑、穩定劑及其他有益物質。針對易于成漿的固廢液廢，現在所采取的實驗方式是找尋適當的添加量。大多數情況下，固廢的融入是造成混合物不易成漿或成漿濃度大幅度下降的主要因素。馬少蓮等人的研究表明，污泥的融入使得污泥水煤漿中細顆粒不斷增加，能在一定程度上縮小顆粒間的緊密度，且保證體系中水分所占比例較多，自由水分較少，成漿濃度不斷下降。對污泥而言，如果使用水煤漿基礎進行處理，就需對原料進行改進。王國房等對其進行了深入研究，對污泥進行了再次改造制成漿。當前改性方式還不能完全提升污泥水煤漿的濃度性，其研究還要不斷加強。

5結語

將水煤漿技術應用于化工行業中，能有效地處理固廢與液廢，將相關污染物質轉化為氫氣、一氧化碳等物質，將廢棄物轉化為可重復利用的燃料或相關化工合成品。一方面，該技術能解決廢棄物的資源化難題，簡化了之前較為復雜的處置流程；另一方面，該技術還能產生一定的經濟效應，其推廣價值較高。基于環保理念開發水煤漿分散劑、使用廢液制漿、加入固廢制漿，是當下發展的重點。

當前化工的原料成分日益復雜化，這對固廢液廢與煤共漿的相關研究提出了更多挑戰，應對不同的固廢液廢在工作流程中作區別對待。要在一系列實驗的基礎上，嘗試建立多種模型對其進行預測，并在環保型分散劑復配模型、多原料共漿模型濃度預測模型進行積極嘗試[6]。在技術研發中，要選擇更為精準的方法，將模型預測與實驗進行有機結合，就不同原料共漿過程中顆粒表面特性變化規律的相關機理、預處理方式的選擇、摻混方式的選擇以及最佳摻混的相關比例等作進一步探討，進而研發出更為適用、環保系數更高的技術。

參考文獻

[1]謝欣磬.工業廢水制水煤漿氣化特性研究[D].西安：西安石油大學，2013.

[2]崇立芹，徐志強.印染染色廢水制備水煤漿的實驗研究[J].煤炭加工與綜合利用，2016（1）：61.

[3]鄒杰，許玲玉.水煤漿濃度變化對煤氣化工藝的能耗影響分析[J].煤化工，2016（2）：50－53.

[4]蘇占軍，萬勇.利用竹漿黑液制備無煙煤水煤漿的研究[J].煤炭技術，2015（2）：287－290.

[5]胡亞軒.含碳固體燃料混合成漿特性及配煤成漿濃度神經網絡預測[D].杭州：浙江大學，2015.

[6]代淑蘭，陳良勇.水煤漿的流變特性研究進展[J].鍋爐技術，2010，41（3）：76－80.

作者:楊瑞龍 單位:安徽曙光化工集團