CN104004556B - 一种有机/无机复合水煤浆添加剂 - Google Patents

一种有机/无机复合水煤浆添加剂 Download PDF

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Abstract

一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将羧甲基纤维素钠插层于蒙脱土层间并与玻纤粉、磺酸盐分散剂复配得到，其组成为：（a）羧甲基纤维素钠插层蒙脱土10-15%；（b）玻纤粉1-5%；（c）磺酸盐分散剂35-40%；（d）pH调节剂适量；（e）纯净水45-50%。本发明的有机/无机复合水煤浆添加剂在制备水煤浆的同时实现蒙脱土的剥离，降低羧甲基纤维素钠分子之间的相互作用，提高其使用效率和稳定效果，同时其它组分对于避免煤颗粒的团聚，提高水煤浆的稳定性，改善水煤浆触变性能还产生协同效果。该水煤浆添加剂具有适用煤种广泛、成浆容易、煤浆分散性、稳定性和流变性能优异等优点。

Description

一种有机/无机复合水煤浆添加剂
技术领域
本发明涉及一种水煤浆添加剂，具体涉及一种有机/无机复合水煤浆添加剂的新配方。
背景技术
煤以其得天独厚的自然能源，成为世界各国政府高效开发与利用的竞争之地。尤其，面对全球石油资源日趋紧张的局势，全球科学家已将积极探究经济可行的洁净煤技术，作为节能减排高效利用能源的重要手段之一。中外大量的实践证明，水煤浆（CWM）技术是当今技术可靠，经济可行的大规模煤炭利用手段。
CWM是一种具有一定粒径分布的煤粉分散于水介质中制成的高浓度多组分多相的煤/水分散体系。此煤/水复合体系界面相容与稳定性问题，已被公认为至今世界CWM技术工程化的重要前沿难题。CWM添加剂是CWM加压气化、燃烧和输送工程中必不可少的化工助剂，至今仍是CWM进步与技术先进的关键。理想的CWM具有良好的流动性和较长时间的稳定性，恰如石油产品一样储存、运输，并且具有无自燃性、污染低的优点，是目前比较经济的煤代油洁净燃料和化工原料，同时也是目前以煤造气制油的主要原料，具有良好的市场前景和显著的社会、经济与环境效益。我国是一个缺油、少气、富煤的国家，因此发展CWM技术对我国的能源结构调整，促进社会、经济与环境的协调发展，保障国家能源安全都具有十分重要的战略意义。
制备水煤浆的关键在于水煤浆添加剂。良好的水煤浆添加剂必须同时保证对各种煤种的适应性，良好的界面相容性及煤浆的稳定性和良好流动性。水煤浆的稳定性包括煤浆在无外力条件下煤颗粒抵抗重力作用的能力及在运输过程中抵抗震动的能力。而煤浆良好流动性则保证了在管道中输送的能力。因此好的水煤浆添加剂需要同时实现水煤浆的高静态稳定性和低剪切粘度，即制备的水煤浆必须具有良好的触变性。
羧甲基纤维素钠水解后可形成特殊的多羟基结构，与水形成氢键而达到增稠的目的，常被人们用作水煤浆稳定剂。但单纯使用羧甲基纤维素钠时，羧甲基纤维素钠分子之间的相互作用会导致使用效率的下降，影响稳定效果。同时，羧甲基纤维素钠对提高水煤浆触变性的作用也不明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将羧甲基纤维素钠插层于蒙脱土的层间，并与玻纤粉、磺酸盐系分散剂复配得到一种新型有机/无机复合水煤浆添加剂。所述的水煤浆添加剂在制备水煤浆的同时实现蒙脱土的剥离，可明显降低羧甲基纤维素钠分子之间的相互作用，提高羧甲基纤维素钠的使用效率和稳定效果，同时其它组分对于避免煤颗粒的团聚，提高水煤浆的稳定性，改善水煤浆触变性能还产生协同效果。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，以重量百分比计，由以下组分构成：
（a）羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，用量为10-15%；
（b）玻纤粉，所述的玻纤粉的长径比介于20:1～30:1之间，用量为1-5%；
（c）磺酸盐分散剂，用量为35-40%；
（d）pH调节剂，适量；
（e）纯净水，用量为45-50%。
本发明所述的羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，其羧甲基纤维素钠与蒙脱土质量比为3:1至4:1，粒度小于5um。
所述的羧甲基纤维素钠插层蒙脱土的制备方法如下：
（1）将蒙脱土配置成悬浮液，加热到78～85℃；
（2）加入羧甲基纤维素钠的水溶液，其中水：羧甲基纤维素钠：蒙脱土的质量比为15～20：3～4：1；
（3）将上述混合物在78～85℃下，恒温搅拌回流；
（4）过滤，滤饼用水洗涤，干燥，破碎，粉磨，过筛，即得所述的羧甲基纤维素钠插层蒙脱土。
本发明所述的玻纤粉为市场销售的长径比介于20:1～30:1之间的玻纤粉。
本发明所述的磺酸盐分散剂包括但不限于苯磺酸盐、萘磺酸盐、木质素磺酸盐及其聚合物或共聚物。
本发明所述的pH调节剂是用于调节水煤浆pH值，实现浆体呈弱碱性环境的各种碱度调节剂，如NaOH、Na2CO3等。
本发明将羧甲基纤维素钠插层于蒙脱土的层间，将羧甲基纤维素钠插层蒙脱土与玻纤粉、磺酸盐系分散剂复配得到水煤浆添加剂，在制备水煤浆的同时实现蒙脱土的剥离，可明显降低羧甲基纤维素钠分子之间的相互作用，提高羧甲基纤维素钠的使用效率和稳定效果，同时蒙脱土表面的电荷还可以提供静电位阻，避免煤颗粒的团聚，提高水煤浆的稳定性。而蒙脱土的片层结构则可在一定程度上提高水煤浆的触变性。本发明的水煤浆添加剂中使用玻纤粉，在静止状态下可以形成一定的空间位阻，避免煤颗粒的团聚，而在外力剪切作用下则可沿剪切作用方向有序排列，使水煤浆的剪切粘度明显下降，实现水煤浆触变性能的改善。
本发明的有益效果：本发明的有机/无机复合水煤浆添加剂制备工艺简单，操作容易。羧甲基纤维素钠插层于蒙脱土的层间提高了羧甲基纤维素钠使用效率及水煤浆的稳定性。玻纤粉在剪切作用下的有序排列，提高了水煤浆的触变性，更有利于水煤浆的管道运输。该水煤浆添加剂具有适用煤种广泛、成浆容易、煤浆分散性、稳定性和流变性能优异等优点。
具体实施方式
实施例1：
制备羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，具体方法如下：
（1）将蒙脱土配置成悬浮液，加热到80℃；
（2）加入羧甲基纤维素钠的水溶液，其中水：羧甲基纤维素钠：蒙脱土的质量比为15：3：1；
（3）将上述混合物在80℃下，恒温搅拌回流3h；
（4）过滤，滤饼用水洗涤，干燥，破碎，粉磨，过筛。
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将10g羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，5g玻纤粉，35g木质素磺酸钠，50g水搅拌均匀。以上述混合物制浆后再用NaOH调剂pH值至8.0即可。
 实施例2：
制备羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，具体方法如下：
（1）将蒙脱土配置成悬浮液，加热到80℃；
（2）加入羧甲基纤维素钠的水溶液，其中水：羧甲基纤维素钠：蒙脱土的质量比为20：4：1；
（3）将上述混合物在80℃下，恒温搅拌回流3h；
（4）过滤，滤饼用水洗涤，干燥，破碎，粉磨，过筛。
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将15g羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，1g玻纤粉，39g萘磺酸钠甲醛缩合物，45g水搅拌均匀。以上述混合物制浆后再用Na2CO3调剂pH值至8.0即可。
 实施例3：
制备羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，具体方法如下：
（1）将蒙脱土配置成悬浮液，加热到85℃；
（2）加入羧甲基纤维素钠的水溶液，其中水：羧甲基纤维素钠：蒙脱土的质量比为18：4：1；
（3）将上述混合物在85℃下，恒温搅拌回流3h；
（4）过滤，滤饼用水洗涤，干燥，破碎，粉磨，过筛。
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将12g羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，3g玻纤粉，40g萘磺酸钠甲醛缩合物，45g水搅拌均匀。以上述混合物制浆后再用Na2CO3调剂pH值至8.0即可。
实施例4：
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将实施例1制得的10g羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，5g玻纤粉，35g聚苯乙烯磺酸钠，50g水搅拌均匀。以上述混合物制浆后再用Na2CO3调剂pH值至8.0即可。
实施例5：
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将实施例1制得的10g羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，5g玻纤粉，35g丙烯酸-苯乙烯共聚物磺酸钠，50g水搅拌均匀。以上述混合物制浆后再用Na2CO3调剂pH值至8.0即可。
 实施例6：
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将实施例2制得的12g羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，3g玻纤粉，38g马来酸酐-苯乙烯共聚物磺酸钠，47g水搅拌均匀。以上述混合物制浆后再用NaOH调剂pH值至8.0即可。
实施例7：
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将实施例2制得的12g羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，3g玻纤粉，36g丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物磺酸钠，49g水搅拌均匀。以上述混合物制浆后再用Na2CO3调剂pH值至8.0即可。
实施例8：
一种有机/无机复合水煤浆添加剂，将实施例1制得的12g羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，3g玻纤粉，40g甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物磺酸钠，45g水搅拌均匀。以上述混合物制浆后再用NaOH调剂pH值至8.0即可。

Claims (5)

1.一种有机/无机复合水煤浆添加剂，以重量百分比计，由以下组分构成：
（a）羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，用量为10-15%；
（b）玻纤粉，所述的玻纤粉的长径比介于20:1～30:1之间，用量为1-5%；
（c）磺酸盐分散剂，用量为35-40%；
（d）pH调节剂，适量；
（e）纯净水，用量为45-50%。
2.根据权利要求1所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述的羧甲基纤维素钠插层蒙脱土，羧甲基纤维素钠与蒙脱土质量比为3～4:1，粒度小于5um。
3.根据权利要求2所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述的羧甲基纤维素钠插层蒙脱土采用以下方法制备：
（1）将蒙脱土配置成悬浮液，加热到78～85℃；
（2）加入羧甲基纤维素钠的水溶液，其中水：羧甲基纤维素钠：蒙脱土的质量比为15～20：3～4：1；
（3）将上述混合物在78～85℃下，恒温搅拌回流；
（4）过滤，滤饼用水洗涤，干燥，破碎，粉磨，过筛，即得所述的羧甲基纤维素钠插层蒙脱土。
4.根据权利要求1所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述的磺酸盐分散剂为苯磺酸盐、萘磺酸盐、木质素磺酸盐及其聚合物或共聚物。
5.根据权利要求1所述的水煤浆添加剂，其特征在于，所述的pH调节剂为NaOH或Na2CO3。
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