CN102329669A - 水煤浆添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水煤浆添加剂，将两种分散剂、渗透剂和乳化剂按照一定比例进行复配，得到了一种普适性、成浆性良好的添加剂。本发明添加剂应用于多种气化用煤制成的水煤浆中，在0.5～2.5‰的掺量下，水煤浆即已达到、甚至优于GB/T18855-2002标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种水煤浆添加剂，尤其涉及一种适应性广、成浆性良好的水煤浆添加剂。
背景技术
我国矿物能源以煤为主，到2010年，一次能源消费结构中，煤占60%左右，因此，大力发展洁煤技术，高效清洁地利用我国煤炭资源，对于促进能源与环境协调发展，满足国民经济快速稳定发展需要，具有极其重要的战略意义。
水煤浆是一种新型、高效、清洁的煤基燃料，它是由66%~69%不同分布的煤，30%左右的水和约1%的化学添加剂制成的混合物，又被称为液态煤。世界能源界自上世纪七十年代就开始了对水煤浆的研究，我国是世界上较早开发这一项目的国家，“水煤浆制备与燃烧技术”从“六五”到“八五”都列为国家重点科技攻关项目。但是，由于水煤浆是一种粗颗粒悬浮体，而且煤炭是一种疏水性物质，因此要使水煤浆保持良好的流变性和稳定性，是非常困难的。
加入添加剂是解决这一问题的有效方法，特别是对高浓度 、高稳定性水煤浆的制备，添加剂的作用尤为关键。因此，水煤浆添加剂的研究与应用引起了人们高度重视，并取得了很多成果，如专利CN101007972A公开的一种对苯乙烯磺酸钠与壬基酚聚氧乙醚复配的添加剂；CN1693429A公开的一种多种磺酸盐混合而成的表面活性剂；CN101225336A公开的一种碱木素/磺化丙酮/甲醛缩聚物；CN101368117A公开的丙烯酸系列添加剂等；但是，上述水煤浆添加剂或普适性有限，或用量较大导致高成本，其应用受到限制。
而且，对不同的水煤浆来讲，添加剂之间也存在匹配性，水煤浆添加剂一般以复配的形式出现，而这种匹配性也会直接影响水煤浆的性能，因此选择合适的复配对象，以提高水煤浆浓度、降低水煤浆粘度、和降低添加剂用量，是我们面临的一个重要课题。
发明内容
本发明提供了一种水煤浆添加剂及其制备方法，将分散剂、乳化剂和渗透剂等多个组分复配，使得该添加剂普适性好，用量少，并且成浆性良好。
本发明水煤浆添加剂，包括萘系分散剂、渗透剂和乳化剂。
根据所述添加剂的一种优选实施方式，其中，所述添加剂中还包括木质素磺酸钠。
根据所述添加剂的又一种优选实施方式，其中，所述萘系分散剂为β-萘磺酸甲醛缩聚物。
根据上述添加剂的一种优选实施方式，其中，所述渗透剂为阴离子型或非离子型渗透剂。
根据所述添加剂进一步的优选实施方式，其中，所述渗透剂为α-烯基磺酸钠、磷酸酯、烷基硫酸酯钠、琥珀酸酯磺酸盐、聚醚、聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠或烷基萘磺酸钠中的一种或几种混合。
根据上述添加剂另一进一步优选实施方式，其中，所述乳化剂为水溶性乳化剂。
根据所述添加剂更进一步优选实施方式，其中，所述乳化剂为羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、聚氧丙烯醚、聚氧乙烯醚或聚氧乙烯酯中的一种或几种混合。
根据上述添加剂再进一步的优选实施方式，其中，所述β-萘磺酸甲醛缩聚物、木质素磺酸钠、渗透剂和乳化剂的重量配比为：1：0.1～3.0：0～0.05：0～0.05。
上述添加剂的制备方法为：将所述β-萘磺酸甲醛缩聚物和木质素磺酸钠配成水溶液，然后加入渗透剂和乳化剂搅拌均匀。
根据所述制备方法的一种优选实施方式，其中，所述加料过程中，温度不超过70℃。
萘磺酸甲醛缩聚物可以有效提高煤颗粒表面的亲水性，同时较大的空间位阻可以有效防止煤颗粒的聚结，具有分散性好、浆流动性好等优点；木质素磺酸钠能够降低萘磺酸甲醛缩聚物带来的高成本，并改善以石油化工产品为原料的萘磺酸甲醛缩聚物面临原料短缺的困境；乳化剂一般用于液体两相体系中，用以分散在分散相表面，形成薄膜或双电层，阻止分散相凝结，我们在本发明中，将乳化剂用于固液两相体系发现，乳化剂能够阻止保证不溶于水的各化学组分均匀分散，对提高水煤浆的稳定性有着重要的意义；渗透剂是混凝土行业应用普遍的外加组分，我们在本发明中，将其用于水煤浆中，可以促进分散剂等成分与煤炭颗粒的结合。
本发明水煤浆添加剂在各种水煤浆中适应性好，而且用量少，成浆性好。
具体实施方式
本发明水煤浆添加剂，包括分散剂、渗透剂和乳化剂。
分散剂优选为β-萘磺酸甲醛缩聚物和木质素磺酸钠；
渗透剂可以是非离子或阴离子型渗透剂，如JFC、NP、OEP、AEP等，优选阴离子型渗透剂，如市场常见的烷基磺酸钠、烷基硫酸酯钠等；
乳化剂选用水溶性乳化剂，如羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、乳化剂EL、乳化剂BP、以及NP、OP系列乳化剂等市场常见乳化剂。
所述添加剂的制备方法如下：
原料： β-萘磺酸甲醛缩聚物 按照传统方法制得
木质素磺酸钠、渗透剂烷基磺酸钠、乳化剂均为市场购得
70℃温度下，将β-萘磺酸甲醛缩聚物、木质素磺酸钠在水中搅拌溶化，然后加入渗透剂和乳化剂，搅拌均匀。
实施例（1）：
β-萘磺酸甲醛缩聚物、木质素磺酸钠、渗透剂和乳化剂重量配比为1：1.0～1.5：0.04～0.05：0.02～0.03。按照所述制备方法复配成添加剂。
实施例（2）：
β-萘磺酸甲醛缩聚物、木质素磺酸钠、渗透剂和乳化剂重量配比为1：0.5～0.9：0.01～0.02：0.02～0.03。按照所述制备方法复配成添加剂。
实施例（3）：
β-萘磺酸甲醛缩聚物、木质素磺酸钠、渗透剂和乳化剂重量配比为1：0.1～0.3：0.01～0.02：0.02～0.03。按照所述制备方法复配成添加剂。
实施例（4）：
β-萘磺酸甲醛缩聚物、木质素磺酸钠、渗透剂和乳化剂重量配比为1：2.5～3.0：0.04～0.05：0.02～0.03。按照所述制备方法复配成添加剂。
上述实施例中，渗透剂可以是α-烯基磺酸钠、磷酸酯、烷基硫酸酯钠、琥珀酸酯磺酸盐、聚醚、聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠或烷基萘磺酸钠中的一种或几种混合；乳化剂可以是羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、聚氧丙烯醚、聚氧乙烯醚或聚氧乙烯酯中的一种或几种混合。
将从市场上购买的多种气化用煤，按不同比例进行混合，得到4中混合煤，编号为A、B、C、D，表1和表2为各种煤工业和元素分析结果。
将上述4个实施例中所制备的添加剂，应用于上述4种气化用煤制成的水煤浆中，掺量在0.5～2.5‰的范围内。
从表1和表2可以看出，不同煤种的化学、物理成分和性能结构相差较大，这对添加剂的适应性提出了苛刻的要求。
表3-1 本发明水煤浆添加剂对不同煤种的成浆性（浓度，测试标准GB/T18856.2）
从表3-1中可以看出，掺量在0.5～2.5‰的范围内，即可制备出浓度大于60%的水煤浆，已达到GB/T18855-2002标准。
表3-2 本发明水煤浆添加剂对不同煤种的成浆性（粘度，测试标准GB/T18856.4）
在20℃、100S-1的剪切速率下测试，从表3-2中可以看出，所制备水煤浆的表观粘度均仅为1000～1300MPa·s左右，符合GB/T18855-2002标准。
综上所述，本发明提供的水煤浆添加剂在各种水煤浆中适应性好，而且用量少，成浆性好。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。
Claims (10)
1.一种水煤浆添加剂，其特征在于，包括萘系分散剂、渗透剂和乳化剂。
2.根据权利要求1所述的水煤浆添加剂，其特征在于，还包括木质素磺酸钠。
3.根据权利要求1所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述萘系分散剂为β-萘磺酸甲醛缩聚物。
4.根据上述任意一项权利要求所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述渗透剂为阴离子型或非离子型渗透剂。
5.根据权利要求4所述的水煤浆添加剂，其特征在于，渗透剂为α-烯基磺酸钠、磷酸酯、烷基硫酸酯钠、琥珀酸酯磺酸盐、聚醚、聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠或烷基萘磺酸钠。
6.根据权利要求4所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述乳化剂为水溶性乳化剂。
7.根据权利要求6所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述乳化剂为羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、聚氧丙烯醚、聚氧乙烯醚或聚氧乙烯酯。
8.根据权利要求6所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述β-萘磺酸甲醛缩聚物、木质素磺酸钠、渗透剂和乳化剂的重量配比为：1：0.1～3.0：0～0.05：0～0.05。
9.一种水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，制备过程如下：将β-萘磺酸甲醛缩聚物和木质素磺酸钠配成水溶液，然后加入渗透剂和乳化剂搅拌均匀。
10.根据权利要求9所述的水煤浆添加剂的制备方法，其特征在于，所述加料过程中，温度不超过70℃。
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