水煤浆制备的级配技术及其粒度分布模型

级配技术是水煤浆制备的关键技术之一。制备高浓度水煤浆，要求水煤浆中的大小煤粒相互填充，达到较高的堆积密实度，即煤粉大颗粒间的空隙由小颗粒充填，小颗粒的空隙由更小的颗粒充填，使得煤粒间产生较高的堆积效率（常大于等于70%），形成空隙最小的堆积，这样就可以减少水的消耗，容易制成高浓度水煤浆。

制浆中的煤粉属于粒径连续分布的颗粒群，研究其堆积特性必须建立描述粒度分布的数学模型，最常用的粒度分布模型有Rosin-Rammler模型和Alfred模型。水煤浆的粒度分布若符合或接近上述模型，则水煤浆的粒度分布合理，堆积效率最高，预测浓度最大。

中国矿业大学开发的“给定浓度分布计算堆积效率与制浆浓度预测软件”，可计算任意粒度分布的堆积效率，预测可制浆浓度，据此评价粒度分布的优劣，分析和改进制浆工艺，指导水煤浆生产。此外，该校还提出了“隔层堆积理论”，不但已成功地用于指导制浆实验，而且通过实验或在计算机模拟中获得了证明，逐步发展成了一种更为实用的最优粒度分布理论。通过隔层堆积理论，采用该软件进行模拟计算得到了堆积效率与模型参数n之间的关系（图5-1）。图5-1表明，对于Alfred粒度分布，最佳的模型参数n值在0.3左右；而Rosin-Rammler分布的n值则为0.7～0.8。

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图5-1　不同模型参数n与堆积效率的关系对比图

（据郝临山等，2003）

Rosin-Rammler粒度分布的堆积效率虽然比Alfred分布的略低，但仍可满足制备高浓度水煤浆的需要，而且在生产中容易实现。此外，Rosin-Rammler分布的堆积效率关系曲线更平缓些，也就是参数n对堆积效率的影响没有Alfred分布那么敏感，在实际生产中有较强的参数适应性。因此，我国制备水煤浆不是按照国外常用的Alfred分布模型，而是采用Rosin-Rammler分布模型，实践证明效果良好。