寧東能源化工基地煤炭資源豐富，具有很好的開采價值和商業應用價值。西北化工研究院受委托對該基地2個礦區的煤進行制漿中試研究，探索合理的工業磨機制漿工藝條件。通過變換球磨機的操作條件和關鍵參數，逐一優化對應條件下最大生產能力及最佳漿體特性，最后確定出適合2種煤的工藝條件。
1、制漿工藝流程及關鍵設備
1.1原料煤質分析
本試驗所用2種煤的煤質分析見表。
由表l數據可以看出，2種煤屬變質程度較淺的長焰煤，具有可磨指數高、制漿能量消耗低、漿體燃燒特性好、磨損腐蝕小、污染物排放量少等優點，但也存在煤化程度低、內在水分高導致漿體濃度不高等缺陷。
從表1數據還可以看出，該煤2個樣品O/C比達到0. 18，處于較高的水平，預計煤質結構中親水官能團較多，煤的制漿濃度較低。
1.2制漿流程
試驗以西北化工研究院水煤漿加壓氣化中試裝置制漿系統為基礎，經改造形成本研究的制漿系統流程。原煤自煤場由皮帶輸送機送入破碎篩分系統，經破碎、分選后，粒徑小于12mm的煤粒分別經內螺旋輸送機、斗提機、電磁振動給料器、皮帶計量輸送機送入磨機。添加劑在溶解槽中溶解后進入制漿水槽，水與煤粒一同進入溢流式球磨機，經一步濕法開路制漿，制得一定濃度的煤漿。出磨機的煤漿經磨機出口圓筒篩除去大顆粒物體，篩下料漿經低壓料漿泵送入廢漿池，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
1.3關鍵設備
1.3.1磨機
磨機為西北化工研究院水煤漿加壓氣化中試裝置配套制漿系統的球磨機。磨機為長筒溢流式、1. 5m×3.0m、裝機功率95kW、額定電壓380V、機重20t，內襯橡膠板，附帶盤車系統、潤滑系統、降溫系統。
1.3.2破碎機
本試驗規模小，選用一錘式破碎機，該機生產能力要求給料粒度<100mm，出料粒度<15mm，每小時生產能力為2t—5t，功率5kW，自重0.5t。
1.3.3皮帶計量輸送機
輸送機主要由固定機架、稱重框架、支撐座、拉力傳感器、儀表組成。當皮帶輸送機輸送物料時，物料重量通過稱重架傳到傳感器上，經過儀表的自動計算處理，將重量信號轉變為流量信號而顯示出來，并把總量累計起來。
2、制漿試驗過程主要參數的設置
2.1裝球率
根據經驗，裝球率在45%~50%的產品粒度最細，磨礦能耗最低，堆積效率也較高。
本次試驗球磨機裝球率初步定為40%。實際試驗中，可按照裝球率小于40%、40%和大于40%的順序進行試驗，通過對3種不同條件下制取的煤漿進行分析，結合磨機實際功耗狀況，優選出最佳的裝球率。
2.2鋼球的級配
根據磨機的大小和轉速、物料的可磨性及密度、粒度等參數，首先計算出磨機所需的最大直徑為∮60mm，然后選擇∮50mm、∮45mm、∮40mm、∮30mm共5種不同規格的鋼球作為磨機的磨介。在原裝置鋼球配比試驗運行數據的基礎上，本次試驗不同規格的鋼球配比根據鋼球裝填率、依據“兩頭小中間大，fritt's球徑分數分配法”，最后確定試驗所用鋼球級配規格。
2.3球磨機的轉速
試驗計算出的磨機臨界轉速為38.45r/min。根據轉速與堆積效率、比表面積、相對能耗之間的關系可知．轉速值為臨界值70%左右時，效果較好。據此，通過基本配電裝置和減速驅動齒輪及帶輪裝置控制磨機的轉速保持在27r/min。
2.4磨機產能及關鍵物料量的配比
總體而言，磨機產能由磨機的軸功率Ⅳ和磨碎單位質量物料所需功耗w決定。國內外關于Ⅳ的計算方法有很多，從總體計算效果及對實際工況的適應性來看，張榮曾計算法和Bond's Third Theory法分別對N和W計算與實際工況更接近。本試驗以這兩種方法為基礎，計算出磨機的產能為2. 85t/h。
3、制漿試驗
3.1裝球率36%的制漿試驗
3.1.1添加劑加量試驗
試驗從2009年4月16日正式開始。更換鋼球、單體試車、聯動試車結束后，用制漿水對磨機及相應的管線、槽罐、泵類設備進行清洗，并維持制漿水流量在1.1t/h左右。逐步向磨機送入空氣干燥基A煤至1. 5t/h，改變添加劑加量進行試驗，結果見表3。
從表3可以看出，隨著添加劑加量逐步增大，料漿性能得到改善，但是在加量高于0.5%（即添加劑量為7. 5kg/h）后，其性能增加幅度不大，從煤漿質量及制漿經濟性角度考慮，該煤添加劑加量選用0. 5%時較為合適。
3.1.2制漿濃度試驗
根據添加劑加量試驗，以入磨機空氣干燥基煤1. 5t/h、添加劑加量7.5kg/h、制漿水量1.1t/h為基準，進行原料A的制漿濃度試驗，結果見表4。
從表4可以看出，在煤量保持1. 5t/h、添加劑量7. 5kg/h的前提下，制漿水量由1.1t/h逐步調整至0. 9t／h后，煤漿黏度由692. 8mPa -s變為1 064. 2mPa -s，流動性由9.Os延長至10.3s。根據水煤漿實際使用時對其黏度、流動性和穩定性要求，制漿水量低于0. 9t/h后煤漿的流變特性變差，不利于煤漿的輸送和使用。因此，該煤在性能參數允許的條件下能夠制取62.5%的煤漿。
3.1.3磨機負荷調整試驗
據2.4理論計算，該磨機的制漿能力為2.85t/h，已進行的試驗中最大運行負荷為2.6t/h，且水量偏多，不能代表實際的煤漿濃度。根據制漿濃度試驗，最佳濃度為62.5%，此時磨機的負荷為2.4t/h，低于理論計算的2.85t／h。為驗證理論計算的準確性及考察該煤在此磨機下的最大產能，在濃度不變的前提下，增大進入磨機的各物料量，并按上述取樣步驟進行取樣，當入磨機總物料量達到2. 88t/h時，停止增加負荷。磨機在不同負荷下所取煤漿樣品分析結果見表5。
從表5可以看出，在煤量1. 8t/h、水量1.08t/h的狀態下，煤漿的黏度為1 067mPa -s、流動性在10. 5s內、穩定性保持不變、磨機電流量增加至122A，說明在此工況下，此負荷是合適的，若進一步增加磨機負荷，煤漿的流變特性會逐步變差，磨機功耗增大，甚至影響磨機的正常運行。
3.1.4更換煤種制漿試驗
上述試驗結束后，皮帶輸送機加料口更換原料B煤進行制漿試驗。因原料B煤的可磨指數與灰熔融性溫度均與原料A煤不同，適合原料A煤的制漿參數不一定適合B煤。因此需重復A煤制漿試驗，分別進行添加劑加量、制漿濃度及制漿負荷試驗，結果見表6。
在相同的試驗步驟下，煤種B在添加劑加量為原煤量的0.43%(添加劑量為6.45kg/h)時，能夠取得較好的制漿效果。經制漿濃度試驗，該煤能夠制取質量分數為61. 2%的煤漿，人磨機煤量1.5t/h時，黏度為1 066. 9mPa．s．流動性為10.4s。同時加大入磨機水量、煤量，磨機負荷增加至2.78t/h后，煤漿流變特性開始變差，驗證了由于可磨性較A煤差，在相同操作條件下，B煤制漿能力要稍小于A煤的制漿能力。
3.2裝球率為40%和43%時的制漿試驗
為考察裝球率對制漿效果的影響，在裝球率為36%的試驗基礎上，進行了裝球率為40%和43%的制漿試驗，其內容、步驟與3.1節一致，結果見下頁表7和表8。
從下頁表7可以看出，在磨機裝球率為40%的條件下，由于出磨機煤粒的粒度分布與裝球率為36%時的粒度分布相比發生了改變，原料B最佳添加劑加量為原料量的0. 48%，可制漿濃度達到了62%。磨機負荷也由2. 58t/h增加至2.81t/h，而煤漿相關特性如黏度、流動性、穩定性及磨機電流變化不大。原料A最佳添加劑量為人磨機原料的0.44%，可制漿質量分數為63%，磨機負荷為1.86t/h。磨機電流增大至130A。
從下頁表8可以看出，在磨機裝球率為43%的條件下，原料A的添加劑加量為原料量的0.45%，制漿質量分數達到63%，磨機負荷在2.86t/h的條件下，磨機電流為143 A，比裝球率為36%、40%時功耗要大。原料B添加劑加量為原料量的0. 49%，制漿質量分數為61%，磨機負荷在2.95t/h的條件下，電流為143 A。
4、結論
本試驗通過改變磨機裝球率，對寧東2種低變質程度煤制漿進行了添加劑加量試驗、制漿濃度試驗及制漿負荷試驗，驗證了適合寧東煤制漿的球磨機鋼球裝球率、添加劑加量及制漿負荷。試驗結果表明，在球磨機裝球率為40%,的條件下，寧東煤A、B分別能夠制取質量分數為62%、63%的煤漿，比試驗前根據煤質分析數據預測的結論要好。同時，用該煤制取的煤漿流變特性能夠滿足工業氣化使用要求，在此裝球率和不同鋼球級配下，單位質量煤漿制漿功耗最低。
富通新能源專業銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
