郭延红王俏赵峭梅
延安大学化工学院,陕西省化学反应工程省级重点实验室
摘要：在磁感应强度0.1～0.5T条件下,研究了油、水磁化对神木煤和大同煤制三元煤浆性能的影响。结果表明,适当的磁场强度及磁化时间磁化的水、油,可以降低三元煤浆粘度,增强煤浆的流动性,从而有利于煤浆的输送,但它不利于煤浆的稳定性。各种磁场强度对2种煤浆粘度的影响规律相同,即在一定磁化时间内,煤浆粘度呈先下降后上升的趋势。磁化油、磁化水只所以可以改变煤浆性能,是因为油、水分子在磁场内结构发生了变化。煤油水三元煤浆（COW）的应用要求其浓度高、粘度低、流动度大、稳定性好。三元煤浆的性质主要由乳化剂来调控，由于三元煤浆的特殊性，使得乳化剂用量大，成本高，直接制约了它的工业化。磁化技术是将物质进行磁场处理并导致物质的宏观性质发生某些变化，从而实现某些工程目的的一种新兴技术。近年来已广泛用于节能、环保、制造、机械、农业、医学、生物等领域。但磁场对于煤油水三元煤浆的成浆性、稳定性的报道几乎没有，因此有必要对磁场作用下三元煤浆的性能进行研究，本文就磁场条件下煤油水三元煤浆的粘度、稳定性、流动性进行了研究，探讨提高三元煤浆性能及改变三元煤浆储运条件的新方法新途径。1、实验部分：1.1原料：（1）煤样：神木煤（陕西）、大同煤（山西）。（2）乳化剂：采用乳化效果较好的复合乳化剂。（3）原料油：重油（延安炼油厂）。1.2实验方法及仪器：（1）磁化装置：油、水的磁化用自制永磁磁化器。（2）煤浆的制备：采取实验室搅拌成浆。即将经过磁化的一定配比的油、水中加入1％的乳化剂成乳状液，再加入已称量的一定量的煤粉，搅拌均匀，制成一定煤浓度的煤、油、水三元煤浆。（3）煤浆测定：粘度：旋转粘度计，测定条件： B 转子，在剪切速率15.89s-1下测得。煤浆浓度：以干煤占整个煤浆重量百分比计。
根据以前的研究神木煤的制浆浓度为53%，大同煤的制浆浓度为57%。流动性：以直径6mm、重50g玻璃棒对静止放置3d后的煤浆，测定其垂直下落到停止下落这一时间。析水率：煤浆静止放置待析水稳定后，测量析水占总水量的百分数。2、实验结果与讨论：2.1磁化水对煤油水三元煤浆性能的影响：在磁化强度0.1~0.5T．水磁化时间0~10min对神木煤和大同煤进行制浆试验，随磁化时间的增大，不同磁场强度对神木煤浆粘度的影响情况基本一致。煤浆粘度随磁化时间的增大，开始逐渐降低，在8min时降至最低，磁化时间超过8min后煤浆粘度又增大。当磁场强度为0.3~0.4T时煤浆粘度下降幅度最大。磁化时间及强度对大同煤浆粘度的影响规律基本与神木煤浆相似，即在不同磁场强度下，随水的磁化时间的延长，开始煤浆粘度逐渐降低，当磁化时间为8min时，粘度降低最大，此后，煤浆粘度开始增大。不同磁场强度对煤浆粘度的影响情况一致。2.2磁化油对煤油水三元煤浆性能的影响：在磁化强度0.1~0.5T油、水磁化时间0~10min对神木煤和大同煤进行制浆试验，油、水同时磁化，神木煤浆粘度的下降幅度比只磁化水要大，煤浆粘度由只磁化水时的下降100~200mPa.s增大至下降140~240mPa·s 随磁化时间的增加，每一磁场强度对神木煤浆粘度的影响规律相同，即煤浆粘度呈先下降，后升高趋势。磁化油、水对大同煤浆粘度的影响规律与神木煤浆相同。2.3磁化油、水对煤浆稳定性的影响：从上面的研究可以看出当磁化时间为8min时，煤浆粘度最小，故以下的磁化时间均取8min磁化油、水对神木煤浆稳定性的影响，当油和水磁化8min时，煤浆的流动性在磁场强度从0.1T增加到0.4T时逐渐变好，当磁场强度增大至0.5T流动性变差。磁场对煤浆析水率也有影响，但影响程度不大，随磁场强度的增强，煤浆析水率增加，稳定性变差。从磁化油、磁化水对神木煤浆及大同煤浆粘度、流动性及稳定性的研究可以看出，适当的磁场强度及磁化时间，可以降低煤浆粘度，增强煤浆的流动性，从而有利于煤浆的输送，但它不利于煤浆的稳定性。磁化水只所以可以改变煤油水三元煤浆的性能，可能是因为水经过磁场后，水被离子化从而导致结合成大分子团的水团簇分离开来即形成细分化了的"小分子团水"。小分子团水力求回复原始水的能力而赋予水以更高的渗透力、溶解力］。而磁化可以降低油的粘度，这样使用磁化油、磁化水制备煤油水三元煤浆时，油水乳化及乳化后与煤粉的混合情况发生了变化。3、结论：（1）在磁场强度为0.3~0.4T条件下，磁化油、水对煤油水三元煤浆的粘度影响较大，随磁化时间增加，磁化油、水对神木煤、大同煤制浆粘度的影响呈先下降再上升的趋势，在磁化时间为8min时，三元煤浆粘度下降最大。（2）在相同的磁场强度及磁化时间条件下，油、水同时磁化，煤浆粘度的下降、流动性的改变比单独磁化水效果好。（3）磁化油、水在三元煤浆的成浆中，在降低煤浆粘度、改善煤浆流动性的同时使煤浆稳定性变差。
