Pasta de água e carvão
I. Propriedades e funções físicas
A pasta de carvão e água é uma mistura de carvão, água e uma pequena quantidade de aditivos químicos. De acordo com sua finalidade, a pasta de carvão e água é dividida em pasta de carvão e água de alta concentração para uso como combustível e pasta de carvão e água para gaseificação em fornos Texaco. A pasta de carvão e água pode ser bombeada, atomizada, armazenada, inflamada e queimada de forma estável. Cerca de 2 toneladas de pasta de carvão e água podem substituir 1 tonelada de óleo combustível.
A lama de carvão e água para combustão apresenta excelente desempenho em termos de alta eficiência de combustão, economia de energia e benefícios ambientais, sendo um componente importante da tecnologia de carvão limpo. Essa lama pode ser transportada por longas distâncias através de dutos, com baixo investimento e custos operacionais reduzidos. Ao chegar ao terminal, pode ser queimada diretamente, sem necessidade de desidratação, e o processo de armazenamento e transporte é totalmente automatizado.
A água causa perda de calor e não gera calor no processo de combustão. Portanto, a concentração de carvão deve atingir um nível relativamente alto — geralmente entre 65% e 70%. Os aditivos químicos representam cerca de 1%. A perda de calor causada pela água corresponde a cerca de 4% do poder calorífico da suspensão de carvão e água. A água é uma matéria-prima inevitável na gaseificação. Desse ponto de vista, a concentração de carvão pode ser reduzida para 62% a 65%, o que pode aumentar o potencial de combustão com oxigênio.
Para facilitar as reações de combustão e gaseificação, a pasta de carvão e água deve atender a certos requisitos de finura do carvão. O limite superior do tamanho das partículas da pasta de carvão e água para combustível (tamanho de partícula com taxa de aprovação de no mínimo 98%) é de 300 μm, e o teor de partículas com menos de 74 μm (malha 200) não deve ser inferior a 75%. A finura da pasta de carvão e água para gaseificação é ligeiramente maior do que a da pasta de carvão e água para combustível. O limite superior do tamanho das partículas pode atingir 1410 μm (malha 14), e o teor de partículas com menos de 74 μm (malha 200) deve estar entre 32% e 60%. Para facilitar o bombeamento e a atomização da pasta de carvão e água, ela também deve apresentar requisitos de fluidez.
À temperatura ambiente e com uma taxa de cisalhamento de 100 s⁻¹, a viscosidade aparente geralmente não deve ultrapassar 1000-1500 mPa·s. A pasta de carvão e água utilizada no transporte por dutos de longa distância requer uma viscosidade aparente de no máximo 800 mPa·s em baixas temperaturas (a temperatura mais baixa do ano para tubulações enterradas) e uma taxa de cisalhamento de 10 s⁻¹. Além disso, exige-se que a pasta de carvão e água apresente baixa viscosidade quando em estado fluido, o que facilita o uso; quando o fluxo cessa e a pasta se encontra em estado estático, ela pode apresentar alta viscosidade para facilitar o armazenamento.
A estabilidade da pasta de carvão e água durante o armazenamento e transporte é crucial, pois trata-se de uma mistura de fases sólida e líquida, com fácil separação entre elas. Portanto, é essencial evitar a formação de "precipitado duro" durante esses processos. O "precipitado duro" refere-se ao precipitado que não retorna ao seu estado original mesmo com agitação da pasta. A capacidade da pasta de carvão e água de manter essa estabilidade, sem a formação de precipitado duro, é denominada "estabilidade" da pasta. Uma pasta de carvão e água com baixa estabilidade pode comprometer seriamente a produção caso ocorra precipitação durante o armazenamento e transporte.
II. Visão geral da tecnologia de preparação de pasta de carvão e água
A pasta de carvão e água requer alta concentração de carvão, granulometria fina, boa fluidez e boa estabilidade para evitar a precipitação de sedimentos. É difícil atender a todas essas propriedades simultaneamente, pois algumas delas são mutuamente restritivas. Por exemplo, o aumento da concentração causa aumento da viscosidade e deterioração da fluidez. Boa fluidez e baixa viscosidade comprometem a estabilidade. Portanto, é necessário monitorar a concentração em tempo real.Medidor de comprimentomedidor de densidade portátilPossui uma precisão de até 0,003 g/ml, o que permite realizar medições de densidade precisas e controlar com exatidão a densidade da suspensão.
1. Selecione corretamente o carvão bruto para a produção de polpa.
Além de atender aos requisitos dos usuários finais, a qualidade do carvão para polpação também deve levar em consideração suas propriedades de polpação — ou seja, a dificuldade de polpação. Alguns carvões permitem a produção de polpação concentrada em condições normais. Para outros, a polpação é mais difícil ou requer um processo mais complexo e um custo mais elevado. As propriedades de polpação da matéria-prima para polpação têm um grande impacto no investimento, no custo de produção e na qualidade da polpação na planta de polpação. Portanto, é fundamental compreender as propriedades de polpação do carvão e selecionar a matéria-prima para polpação de acordo com as necessidades reais e os princípios da viabilidade técnica e da racionalidade econômica.
2. Avaliação
A pasta de carvão e água exige não apenas que o tamanho das partículas de carvão atinja a finura especificada, mas também uma boa distribuição granulométrica, para que partículas de carvão de diferentes tamanhos se preencham mutuamente, minimizando os espaços entre elas e alcançando uma maior "eficiência de empilhamento". Menos espaços reduzem a quantidade de água utilizada e facilitam a produção de pastas de carvão e água de alta concentração. Essa tecnologia é às vezes chamada de "classificação".
3. Processo e equipamentos de polpação
Considerando as características de tamanho das partículas de carvão bruto e as condições de moagem dadas, a obtenção de uma distribuição granulométrica mais eficiente no produto final, a pasta de carvão e água, requer uma seleção criteriosa do equipamento de moagem e do processo de polpação.
4. Selecionando aditivos com desempenho compatível
Para que a pasta de carvão e água atinja alta concentração, baixa viscosidade, boa reologia e estabilidade, é necessário utilizar uma pequena quantidade de agentes químicos, denominados "aditivos". As moléculas do aditivo atuam na interface entre as partículas de carvão e a água, reduzindo a viscosidade, melhorando a dispersão das partículas de carvão na água e aumentando a estabilidade da pasta. A quantidade de aditivos geralmente varia de 0,5% a 1% da quantidade de carvão. Existem muitos tipos de aditivos, e a fórmula ideal não é fixa, devendo ser determinada por meio de pesquisa experimental.
Data da publicação: 13 de fevereiro de 2025
