ملاط ماء الفحم
أولا: الخصائص والوظائف الفيزيائية
خليط الفحم والماء هو خليط مصنوع من الفحم والماء وكمية قليلة من المواد الكيميائية المضافة. يُقسم خليط الفحم والماء، حسب الغرض منه، إلى وقود عالي التركيز، وخليط فحم وماء مُستخدم في تغويز أفران تكساكو. يمكن ضخ خليط الفحم والماء، وتذريره، وتخزينه، وإشعاله، وحرقه في حالة مستقرة. يمكن استبدال طن واحد من زيت الوقود بحوالي طنين من خليط الفحم والماء.
يتميز خليط الفحم والماء المُستخدم في الاحتراق بكفاءة احتراق عالية، وتوفير للطاقة، وفوائد بيئية، وهو جزء مهم من تقنية الفحم النظيف. يمكن نقل خليط الفحم والماء لمسافات طويلة عبر خطوط الأنابيب باستثمارات وتكاليف تشغيل منخفضة. ويمكن حرقه مباشرةً دون تجفيف بعد وصوله إلى المحطة، كما أن عملية التخزين والنقل مغلقة تمامًا.

يُسبب الماء فقدانًا للحرارة، ولا يُولّد حرارةً أثناء عملية الاحتراق. لذلك، يُفترض أن يصل تركيز الفحم إلى مستوى عالٍ نسبيًا، يتراوح بين 65% و70% عمومًا. تُشكّل الإضافات الكيميائية حوالي 1%. يُشكّل فقدان الحرارة الناتج عن الماء حوالي 4% من القيمة الحرارية لخليط الفحم والماء. يُعدّ الماء مادةً خامًا لا غنى عنها في عملية التغويز. ومن هذا المنطلق، يُمكن خفض تركيز الفحم إلى 62% و65%، مما قد يُؤدي إلى زيادة احتراق الأكسجين.
لتسهيل تفاعلات الاحتراق والتغويز، يتطلب خليط الفحم والماء متطلبات معينة لدقة الفحم. الحد الأقصى لحجم جسيمات خليط الفحم والماء للوقود (بنسبة نفاذ لا تقل عن 98%) هو 300 ميكرومتر، ومحتوى أقل من 74 ميكرومتر (200 شبكة) لا يقل عن 75%. تكون دقة خليط الفحم والماء للتحويل إلى غاز أكثر خشونة بقليل من دقة خليط الفحم والماء للوقود. يُسمح بأن يصل الحد الأقصى لحجم الجسيمات إلى 1410 ميكرومتر (14 شبكة)، ومحتوى أقل من 74 ميكرومتر (200 شبكة) يتراوح بين 32% و60%. ولتسهيل ضخ خليط الفحم والماء وتذريره، يتطلب خليط الفحم والماء أيضًا متطلبات للسيولة.
عند درجة حرارة الغرفة ومعدل قص يبلغ 100 ثانية، يُشترط ألا تتجاوز اللزوجة الظاهرية 1000-1500 ملي باسكال. يتطلب خليط الفحم والماء المستخدم في نقل الأنابيب لمسافات طويلة لزوجة ظاهرة لا تتجاوز 800 ملي باسكال في درجة حرارة منخفضة (أقل درجة حرارة سنوية للأنابيب المدفونة تحت الأرض) ومعدل قص يبلغ 10 ثانية-1. بالإضافة إلى ذلك، يُشترط أن تكون لزوجة خليط الفحم والماء منخفضة عندما يكون في حالة تدفق، مما يُسهّل استخدامه؛ وعندما يتوقف عن التدفق ويكون في حالة سكون، يُمكن أن يُظهر لزوجة عالية لسهولة التخزين.
يُعد استقرار ملاط الفحم والماء أثناء التخزين والنقل أمرًا بالغ الأهمية، لأنه مزيج من الطورين الصلب والسائل، ويسهل فصلهما، لذا يجب عدم تكوّن "ترسب عسر" أثناء التخزين والنقل. يُشير ما يُسمى "الترسب العسر" إلى الراسب الذي لا يُمكن استعادته إلى حالته الأصلية بتحريك ملاط الفحم والماء. تُسمى قدرة ملاط الفحم والماء على الحفاظ على أداء عدم إنتاج ترسب عسر "استقرار" ملاط الفحم والماء. سيؤثر ضعف استقرار ملاط الفحم والماء بشكل خطير على الإنتاج بمجرد حدوث الترسب أثناء التخزين والنقل.
II. نظرة عامة على تقنية تحضير خليط الفحم والماء
يتطلب خليط الفحم والماء تركيزًا عاليًا من الفحم، وحجمًا دقيقًا للجسيمات، وسيولة جيدة، وثباتًا جيدًا لتجنب الترسيب العسر. يصعب تحقيق جميع الخصائص المذكورة أعلاه في آنٍ واحد، لأن بعضها مقيد بشكل متبادل. على سبيل المثال، تؤدي زيادة التركيز إلى زيادة اللزوجة وتدهور السيولة. كما أن السيولة الجيدة واللزوجة المنخفضة تُفاقمان الاستقرار. لذلك، من الضروري مراقبة التركيز فورًا.لونمترجهاز قياس الكثافة المحمول باليدتتمتع بدقة تصل إلى 0.003 جم / مل، مما يمكنها من تحقيق قياس دقيق للكثافة والتحكم بدقة في كثافة الملاط.

1. اختر الفحم الخام المناسب لعملية اللب
بالإضافة إلى تلبية متطلبات المستخدمين النهائيين، يجب مراعاة خصائص اللب في الفحم المستخدم في عملية استخلاص اللب، وتحديدًا صعوبة عملية استخلاص اللب. يسهل إنتاج ملاط الفحم والماء عالي التركيز في بعض أنواع الفحم في الظروف العادية. أما أنواع الفحم الأخرى، فتتطلب عملية استخلاص أكثر تعقيدًا وتكلفة أعلى. وتؤثر خصائص اللب للمواد الخام المستخدمة في استخلاص اللب بشكل كبير على الاستثمار وتكلفة الإنتاج وجودة ملاط الفحم والماء في مصنع استخلاص اللب. لذلك، يجب إتقان قانون خصائص اللب في الفحم، واختيار الفحم الخام المستخدم في استخلاص اللب وفقًا للاحتياجات الفعلية ومبادئ الجدوى الفنية والعقلانية الاقتصادية.
2. التصنيف
لا يتطلب خليط الفحم والماء الوصول إلى الدقة المطلوبة لحجم جسيمات الفحم فحسب، بل يتطلب أيضًا توزيعًا جيدًا لحجم الجسيمات، بحيث تملأ جسيمات الفحم ذات الأحجام المختلفة بعضها البعض، وتقلل الفجوات بينها، وتحقق "كفاءة تكديس" أعلى. يؤدي تقليل الفجوات إلى تقليل كمية المياه المستخدمة، ويسهل إنتاج خليط الفحم والماء عالي التركيز. تُعرف هذه التقنية أحيانًا باسم "التدريج".
3. عملية اللب والمعدات
في ظل خصائص حجم جزيئات الفحم الخام وظروف قابلية الطحن المحددة، فإن كيفية جعل توزيع حجم جزيئات المنتج النهائي من عجينة الفحم والماء يحقق "كفاءة تكديس" أعلى يتطلب اختيارًا معقولًا لمعدات الطحن وعملية اللب.
4. اختيار الإضافات المطابقة للأداء
لتحقيق تركيز عالٍ، ولزوجة منخفضة، وانسيابية واستقرار جيدين في خليط الفحم والماء، يجب استخدام كمية صغيرة من المواد الكيميائية، المعروفة باسم "المضافات". تؤثر جزيئات هذه المواد على السطح الفاصل بين جزيئات الفحم والماء، مما يُقلل اللزوجة، ويُحسّن تشتت جزيئات الفحم في الماء، ويُحسّن استقرار خليط الفحم والماء. تتراوح كمية المواد المضافة عادةً بين 0.5% و1% من كمية الفحم. هناك أنواع عديدة من المواد المضافة، وتركيبتها غير ثابتة، ويجب تحديدها من خلال البحث التجريبي.
وقت النشر: ١٣ فبراير ٢٠٢٥