CN109082313A - 一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水煤浆技术领域，尤其涉及一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂及其应用方法。具体是一种提高成煤年份较浅的低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂即表面改性剂及其应用方法，可以提高低阶煤种制成水煤浆的成浆浓度、降低粘度和提高稳定性。本发明提效剂包括以下各组份按重量份数比组成，提效剂的用量按照干基煤粉重量的百分比计算：SPAN40：75～85%；SPAN60：5～10%；柴油:5～15%。本发明提效剂可增大低阶煤煤粉的接触角，增强低阶煤煤粉的疏水性，提高低阶煤煤粉表面的zeta电位，增强煤粉颗粒的静电斥力，提高煤粉颗粒在水溶液中的分散性。提效后低阶煤水煤浆具有较高的成浆浓度，粘度低、稳定性好等特点。

Description

一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂及其应用方法
技术领域
本发明属于水煤浆技术领域，尤其涉及一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂及其应用方法。具体是一种提高成煤年份较浅的低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂即表面改性剂及其应用方法，可以提高低阶煤种制成水煤浆的成浆浓度、降低粘度和提高稳定性。
背景技术
近年来随着我国经济的高速发展，各类化石能源的需求量不断攀升，2016年石油和天然气需求量分别增长5.5％和8％。于此同时经济的高速发展受到生态环境保护的制约，因此化石能源的清洁高效利用迫在眉睫。我国是个煤炭资源大国，煤炭储量位居世界第三，在我国一次能源利用占比中煤炭仍高达到60％以上，因此寻找高效、清洁的煤基代油燃料成为我国煤炭资源利用的一大发展方向。截至2016年，在我国已探明的煤炭储量中，低阶煤即成煤年份较浅的煤种占比高达40％左右。因此如何清洁、高效的利用成煤年份较浅的煤炭资源成为我国能源发展的重要议题。
水煤浆是一种清洁、高效的煤基液体燃料，它是由60％-70％的煤粉、30％-40％的水和1％左右的化学添加剂，经过一定的制备工艺加工而成。具有良好的流动性和稳定性，能够实现泵送、雾化和稳定燃烧，是理想的代油燃料，可以广泛的应用于工业和电站锅炉。在水煤浆的制备过程中，化学添加剂对水煤浆的成浆浓度、粘度、流变特性和稳定性有着决定性的作用。然而由于低阶煤具有成煤年份较浅、孔隙发达、含氧官能团丰富等因素，导致使用常规化学添加剂制备的低阶煤水煤浆难以达到国家标准——水煤浆国家工业制备标准GB/T 18855-2002，主要是成浆浓度偏低，小于60％、粘度大、稳定性较差。因此开发适用于低阶煤水煤浆的提效剂即表面改性剂对水煤浆技术的发展和推广应用有着重要的意义，同时对我国低阶煤炭资源的清洁、高效利用有着积极作用。基于此，我认为开发一种针对低阶煤水煤浆的低成本提效剂很有必要的。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂及其应用方法，目的为了提供一种成本较低，制备得到成浆浓度较高、粘度较低、稳定性较好各项指标符合《水煤浆国家工业制备标准》(GB/T 18855-2002)的低阶煤水煤浆。
为了实现上述发明目，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，包括以下各组份按重量份数比组成，提效剂的用量按照干基煤粉重量的百分比计算：
SPAN40：75～85％；SPAN60：5～10％；柴油:5～15％；
其制备方法是：根据干基煤粉重量确定加入提效剂用量，将上述三种原料按上述重量份数比混合并搅拌均匀，即可制提效剂。
所述SPAN40是一种可生物降解的表面活性剂，是指失水或脱水山梨醇脂肪酸酯类乳化剂，又称脱水山梨醇单棕榈酸酯或山梨醇酐十六酸酯或清凉茶醇棕榈酸酯。
所述SPAN60是一种可生物降解的表面活性剂，是指十八酸山梨醇酯或者是，失水或脱水山梨醇硬脂酸酯或清凉茶醇硬脂酸酯或者是，失水或脱水山梨醇单十八酸酯或山梨糖醇酐硬脂酸酯。
所述柴油是指轻质石油产品柴油，是复杂的烃类混合物。
所述提效剂包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：85％；SPAN60：5％；柴油：10％；
所述提效剂或表面改性剂应用于神木煤的制浆中，采用干法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.8％，提效剂为干基煤粉重量的0.3％，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下。
所述提效剂，包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：75％；SPAN60：10％；柴油：15％；
所述提效剂或表面改性剂应用于哈拉沟煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.8％，提效剂为干基煤粉重量的0.4％，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下。
所述提效剂包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：85％；SPAN60：10％；柴油：5％；
所述提效剂或表面改性剂应用于先锋煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.9％，提效剂为干基煤粉重量的0.2％，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下。
所述提效剂包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：80％；SPAN60：8％；柴油：12％；
所述提效剂或表面改性剂应用于俄罗斯煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.7％，提效剂为干基煤粉重量的0.5％，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下。
一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂的应用方法，是将提效剂按照重量份数比例加入到水溶液中，然后再加入干基煤粉和常用水煤浆添加剂并搅拌均匀；所述提效剂用量为干基煤粉重量的0.2～0.5％，所述水煤浆添加剂的用量为干基煤粉重量的0.5％-1％之间的任意量，具体为0.5％或0.6％或0.7％或0.8％或0.9％或1％。
所述提效剂能够配成任意浓度的水溶液，以溶液形式加入到未加提效剂或表面改性剂的低阶煤水煤浆中，应用于干法制浆和湿法制浆工艺中。
本发明具有如下优点及有益效果：
本发明产品与未加提效剂即表面改性剂的低阶煤水煤浆相比，本发明的低阶煤水煤浆提效剂可以增大低阶煤煤粉的接触角，增强低阶煤煤粉的疏水性；可以提高低阶煤煤粉表面的zeta电位，增强煤粉颗粒的静电斥力，提高煤粉颗粒在水溶液中的分散性。
本发明的提效后低阶煤水煤浆具有较高的成浆浓度，即增加含煤量，提效剂可使得低阶煤水煤浆最大成浆浓度，即含煤量，提高5％；同时具有粘度低、稳定性好等特点。
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的说明，但不受本实施例所限。
具体实施方式
本发明是一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂及其应用方法，其中一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，即表面改性剂，包括以下各组份按重量份数比组成，提效剂的用量按照干基煤粉重量的百分比计算：
SPAN40：75～85％；
SPAN60：5～10％；
柴油:5～15％。
其制备方法是：根据干基煤粉重量确定加入提效剂用量，将上述三种原料按上述重量份数比混合并搅拌均匀，即可制提效剂。
所述SPAN40是一种可生物降解的表面活性剂，是指失水或脱水山梨醇脂肪酸酯类乳化剂，又称脱水山梨醇单棕榈酸酯或山梨醇酐十六酸酯或清凉茶醇棕榈酸酯。
所述SPAN60是一种可生物降解的表面活性剂，是指十八酸山梨醇酯或者是，失水或脱水山梨醇硬脂酸酯或清凉茶醇硬脂酸酯或者是，失水或脱水山梨醇单十八酸酯或山梨糖醇酐硬脂酸酯。
所述柴油是指轻质石油产品柴油，是复杂的烃类混合物。
本发明提效剂可以配成任意浓度的水溶液，以溶液形式加入到未加提效剂或表面改性剂的低阶煤水煤浆中，可应用于干法制浆和湿法制浆工艺中。
本发明提效剂的应用方法是：
将所述的提效剂按照重量份数比例加入到水溶液中，然后再加入干基煤粉和常用水煤浆添加剂并搅拌均匀，所述提效剂用量为干基煤粉重量的0.2～0.5％。所述水煤浆添加剂的用量为干基煤粉重量的0.5％-1％。
实施例1：
本发明一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：85％；SPAN60：5％；柴油：10％。
把本发明提效剂或表面改性剂应用于神木煤的制浆中，采用干法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.8％，提效剂为干基煤粉重量的0.3％，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下左右，各低阶煤水煤浆的最大成浆浓度提升效果见表1。提效后的低阶煤水煤浆具有较好的流变特性，并可稳定储存3个月以上。
表1
实施例2：
本发明一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：75％；SPAN60：10％；柴油：15％。
把本发明提效剂或表面改性剂应用于哈拉沟煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.8％，提效剂为干基煤粉重量的0.4％，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下左右，各低阶煤水煤浆的最大成浆浓度提升效果见表2。提效后的低阶煤水煤浆具有较好的流变特性，并可稳定储存3个月以上。
表2
实施例3：本发明一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：85％；SPAN60：10％；柴油：5％。
把本发明提效剂或表面改性剂应用于先锋煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.9％，提效剂为干基煤粉重量的0.2％，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下左右，各低阶煤水煤浆的最大成浆浓度提升效果见表3。提效后的低阶煤水煤浆具有较好的流变特性，并可稳定储存3个月以上。
表3
实施例4：
本发明一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：80％；SPAN60：8％；柴油：12％。
把本发明提效剂或表面改性剂应用于俄罗斯煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.7％，提效剂为干基煤粉重量的0.5％，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下左右，各低阶煤水煤浆的最大成浆浓度提升效果见表4。提效后的低阶煤水煤浆具有较好的流变特性，并可稳定储存3个月以上。
表4
实施例5：
本发明中所述的水煤浆添加剂的用量还可以为为干基煤粉重量的0.5％或0.6％或1％均在本发明的实施范围之内。

Claims (10)

1.一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，其特征是：包括以下各组份按重量份数比组成，提效剂的用量按照干基煤粉重量的百分比计算：
SPAN40：75～85%；
SPAN60：5～10%；
柴油:5～15%；
其制备方法是：根据干基煤粉重量确定加入提效剂用量，将上述三种原料按上述重量份数比混合并搅拌均匀，即可制提效剂。
2.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，其特征是：所述SPAN40是一种可生物降解的表面活性剂，是指失水或脱水山梨醇脂肪酸酯类乳化剂，又称脱水山梨醇单棕榈酸酯或山梨醇酐十六酸酯或清凉茶醇棕榈酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，其特征是：所述SPAN60是一种可生物降解的表面活性剂，是指十八酸山梨醇酯或者是，失水或脱水山梨醇硬脂酸酯或清凉茶醇硬脂酸酯或者是，失水或脱水山梨醇单十八酸酯或山梨糖醇酐硬脂酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，其特征是：所述柴油是指轻质石油产品柴油，是复杂的烃类混合物。
5.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，其特征是：所述提效剂包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：85% ；
SPAN60：5% ；
柴油：10%；
所述提效剂或表面改性剂应用于神木煤的制浆中，采用干法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.8%，提效剂为干基煤粉重量的0.3%，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下。
6.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，其特征是：所述提效剂，包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：75%；
SPAN60：10%；
柴油：15%；
所述提效剂或表面改性剂应用于哈拉沟煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.8%，提效剂为干基煤粉重量的0.4%，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下。
7.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，其特征是：所述提效剂包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：85%；
SPAN60：10%；
柴油：5%；
所述提效剂或表面改性剂应用于先锋煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.9%，提效剂为干基煤粉重量的0.2%，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下。
8.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂，其特征是：所述提效剂包括以下各组份按重量份数比组成：
SPAN40：80%；
SPAN60：8%；
柴油：12%；
所述提效剂或表面改性剂应用于俄罗斯煤的制浆中，采用湿法制浆工艺，选用不同的水煤浆添加剂，用量为干基煤粉重量的0.7%，提效剂为干基煤粉重量的0.5%，表观粘度控制在1000mPa.s，水煤浆温度25℃，剪切速率为100s-1下。
9.一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂的应用方法，其特征是：将提效剂按照重量份数比例加入到水溶液中，然后再加入干基煤粉和常用水煤浆添加剂并搅拌均匀；所述提效剂用量为干基煤粉重量的0.2～0.5%，所述水煤浆添加剂的用量为干基煤粉重量的0.5%-1%之间的任意量，具体为0.5%或0.6%或0.7%或0.8%或0.9%或1%。
10.根据权利要求5所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆浓度的提效剂的应用方法，其特征是：所述提效剂能够配成任意浓度的水溶液，以溶液形式加入到未加提效剂或表面改性剂的低阶煤水煤浆中，应用于干法制浆和湿法制浆工艺中。
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