水煤浆制备技术在环保领域的运用

摘要：分析了制浆原料的多样化发展，从环保型分散剂、分散剂复配两个方面研究了水煤浆分散剂的环保性需求。在探讨了水煤浆技术在固废与废液处理的研究现状的基础上，对今后的相关研究进行了展望。

关键词：水煤浆；制备技术；环保领域；研究进展

煤炭在能源供应体系中占据十分重要位置，水煤浆制备技术近年来应用广泛，在环境保护方面做出了重要贡献。

1制浆原料的多样化发展

在技术发展的初级阶段，主要通过精煤来形成水煤浆进而保证水泥煤的质量，其产生的水煤浆在浓度、稳定性上都相对较好。但因高质量的煤种数量较少，所以水煤浆设备投入也在增加，从而使得技术使用的空间大大缩小[1]。现在水煤浆技术制备工艺得到了大幅度提升，水煤浆分散剂的使用更加广泛、效果也更明显，且当前燃烧气化技术也在不断提升，使得水煤浆制浆原料的发展呈现出多元化的趋势，使得煤种制浆变得更加丰富。随着人们环保意识的提升，水煤浆制备技术也得到大幅提升。

2水煤浆分散剂的环保性要求

其一是木质素系水煤浆分散剂。该类分散剂在原料上以碱法造纸、木材水解过程所产生的黑液提取相关木质素，然后对其进行化学反映构建成为水煤浆分散剂，其特点在于使用范围广泛而且对环境无害[2]。其二是腐植酸系水煤浆分散剂。该类分散剂在原料上以腐植酸为原料，通过化学改性等形式来形成，其优势在于原料资金投入较少、对环境无害、使用范围广泛。与普通改性后的腐植酸系分散剂相比，该类分散剂的稳定性更高。在原理上，分散剂复配采用不同类型分散剂进行融合，其不仅能加强浆体的浓度性，还能促使水煤浆的粘度效果得以提升。通过一系列相关实验表明：分散剂以淀粉基水煤浆进行复配后，其性能得到了显著性提升，浆体的使用效果得以显著提升，在使用数量上减少了非环保型分散剂的使用量[3]。但并非所有该分散剂在进行复配后都可提升使用效果，在进行不同分散剂复配过程中，需进行深入研究，对于复配的类型、方式、数量等应进行大量实验。

3水煤浆技术在固废液废的研究进展

随着工业的不断发展，固体废弃物（固废）的产量也在逐年不断增加，固废中含有大量的毒害物质，其可生化性较差。根据已有的相关统计，国内近80%的固废中污泥没有得到较好处理，浓缩后对其进行填埋、焚烧、堆肥等方式易对环境造成损害。但如果现在污泥处理中融入相应的水煤浆技术，利用污泥、煤、水和分散剂融合来构建污泥水煤浆，并把其运用在水煤浆锅炉燃烧和气化炉气化中，这样能对污泥处置进行清洁化处理，还可节省污泥处置中能源的消耗[4]。姚杰等人对污泥与高灰熔点的煤共浆气化进行了系统研究，其研究表明：当污泥掺混量的比例为16.7%左右时，有效气的排放量会有所减少，灰熔融温度和气化温度也随之降低，在这种形势下的氧耗、水耗、煤耗都能会大大减少。除污泥外的其他有机固废处置中也采用了水煤浆技术。李婷婷等人用处理过的麦秸秆与贫瘦煤共浆，就浆体的气化与燃烧性能进行了系统性研究；其实验结果表明：成浆浓度为60%时，麦秸秆加入量可达40%，能在一定程度上降低煤浆燃烧特征温度。与固废排放量相似，我国相应废水排放量在逐年上升，废液来自纺织业、印刷等相关行业。在当前技术下，废液处理技术主要为物理法、化学法、生物法等，该类处理方式具有速度较慢、时间较长、使用空间较大、化学药品耗用较多、能源损耗较大和资金投入较多等特征，易对环境造成破坏。所以根据实际状况使用工业废水制备水煤浆，不但可以有效利用工业废水，减少废水处理的资金损害，还可节约生产过程中工业用水量，有助于节约水资料[5]。崇立芹等人就印染染色工艺的废水制浆作系统研究，其研究表明：废水中含有的化学助剂对水煤浆的性能可起到分散和稳定作用。

4固废液废的加入对浆体性能影响

针对一般水煤浆制备而言，煤的性质、颗粒组成、分散剂和温度等都会对浆体性能造成影响。在气化或燃烧过程中，为保证煤浆的持续稳定运作，需要大幅度加强浆体的浓度，这样能够有效减少比氧耗、比煤耗。转变浆体性能首先要保证其粘度的合理性，再以此为基础提升浆体浓度性。分散剂对于提升浆体浓度方面有一定作用，但未从根本上解决问题。一些固废液废与煤混合制浆，可以有效地提升成浆和燃烧气化的效果。一些固废液中含有水煤浆制备所需的分散剂、稳定剂及其他有益物质。针对易于成浆的固废液废，现在所采取的实验方式是找寻适当的添加量。大多数情况下，固废的融入是造成混合物不易成浆或成浆浓度大幅度下降的主要因素。马少莲等人的研究表明，污泥的融入使得污泥水煤浆中细颗粒不断增加，能在一定程度上缩小颗粒间的紧密度，且保证体系中水分所占比例较多，自由水分较少，成浆浓度不断下降。对污泥而言，如果使用水煤浆基础进行处理，就需对原料进行改进。王国房等对其进行了深入研究，对污泥进行了再次改造制成浆。当前改性方式还不能完全提升污泥水煤浆的浓度性，其研究还要不断加强。

5结语

将水煤浆技术应用于化工行业中，能有效地处理固废与液废，将相关污染物质转化为氢气、一氧化碳等物质，将废弃物转化为可重复利用的燃料或相关化工合成品。一方面，该技术能解决废弃物的资源化难题，简化了之前较为复杂的处置流程；另一方面，该技术还能产生一定的经济效应，其推广价值较高。基于环保理念开发水煤浆分散剂、使用废液制浆、加入固废制浆，是当下发展的重点。

当前化工的原料成分日益复杂化，这对固废液废与煤共浆的相关研究提出了更多挑战，应对不同的固废液废在工作流程中作区别对待。要在一系列实验的基础上，尝试建立多种模型对其进行预测，并在环保型分散剂复配模型、多原料共浆模型浓度预测模型进行积极尝试[6]。在技术研发中，要选择更为精准的方法，将模型预测与实验进行有机结合，就不同原料共浆过程中颗粒表面特性变化规律的相关机理、预处理方式的选择、掺混方式的选择以及最佳掺混的相关比例等作进一步探讨，进而研发出更为适用、环保系数更高的技术。

参考文献

[1]谢欣磬.工业废水制水煤浆气化特性研究[D].西安：西安石油大学，2013.

[2]崇立芹，徐志强.印染染色废水制备水煤浆的实验研究[J].煤炭加工与综合利用，2016（1）：61.

[3]邹杰，许玲玉.水煤浆浓度变化对煤气化工艺的能耗影响分析[J].煤化工，2016（2）：50－53.

[4]苏占军，万勇.利用竹浆黑液制备无烟煤水煤浆的研究[J].煤炭技术，2015（2）：287－290.

[5]胡亚轩.含碳固体燃料混合成浆特性及配煤成浆浓度神经网络预测[D].杭州：浙江大学，2015.

[6]代淑兰，陈良勇.水煤浆的流变特性研究进展[J].锅炉技术，2010，41（3）：76－80.

作者:杨瑞龙 单位:安徽曙光化工集团