CN109576024A - 水煤浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水煤浆及其制备方法。该水煤浆由60‑70wt%的煤粉、29‑39wt%的水和0.5‑1.5wt%复合添加剂组成，所述复合添加剂包括如下重量份数的组分：丙烯酸与苯乙烯聚合物钠盐10‑15份辛基酚聚氧乙烯醚45‑50份聚丙烯酰胺3‑5份聚丙烯酸钠3‑5份羟乙基纤维素3‑5份阿拉伯胶5‑10份无机盐5‑10份pH调节剂10‑15份消泡剂1‑3份乳化剂1‑3份杀菌剂1‑3份。本发明的有益效果为：该水煤浆具有较高的浓度。

Description

水煤浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤基液体燃料，特别涉及一种水煤浆及其制备方法。

背景技术

在我国丰富煤炭资源的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。但是，煤是疏水性物质，水煤浆属于粗颗粒悬浮体，即便是易制浆并具有高堆积效率的粒度分布的煤种也较难成浆。为保证正常使用，水煤浆应具有较低的黏度、较低的析水率、较好的流动性和稳定性。同时基于雾化和燃烧效率以及经济因素考虑，水煤浆应具有较高的含煤量以及降低的制浆成本。在水煤浆中加入添加剂是解决上述问题的有效方法。

公开号为CN104818063A的中国专利公开了一种水煤浆添加剂及其用途，同时公开了一种水煤浆。该水煤浆由原料煤199吨、添加剂1.1015吨和水90吨组成。添加剂由减水剂、木质素磺酸盐、无机碱、乙二醇、五水偏硅酸钠和羧甲基纤维素组成。各组分含量如下：减水剂20-40wt％、木质素磺酸盐20-35wt％、无机碱20-35wt％、乙二醇2-20wt％、五水偏硅酸钠2-15wt％以及羧甲基纤维素1-10wt％。

但是，该水煤浆的浓度仍然较低，有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种水煤浆。该水煤浆具有较高的浓度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水煤浆，由60-70wt％的煤粉、29-39wt％的水和0.5-1.5wt％复合添加剂组成，

所述复合添加剂包括如下重量份数的组分：

丙烯酸与苯乙烯聚合物钠盐10-15份

辛基酚聚氧乙烯醚45-50份

聚丙烯酰胺3-5份

聚丙烯酸钠3-5份

羟乙基纤维素3-5份

阿拉伯胶5-10份

无机盐5-10份

pH调节剂10-15份

消泡剂1-3份

乳化剂1-3份

杀菌剂1-3份。

本发明进一步设置为：所述无机盐包括氯化钙和氯化镁，所述氯化钙和氯化镁的混合重量比为1∶1。

本发明进一步设置为：所述pH调节剂为氨水。

本发明进一步设置为：所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

本发明进一步设置为：所述乳化剂为OP-30。

本发明进一步设置为：所述杀菌剂为Acticide EPW。

本发明另一发明目的在于提供一种水煤浆的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取丙烯酸与苯乙烯聚合物钠盐10-15份、辛基酚聚氧乙烯醚45-50份、聚丙烯酰胺3-5份、聚丙烯酸钠3-5份、羟乙基纤维素3-5份、阿拉伯胶5-10份、无机盐5-10份、pH调节剂10-15份、消泡剂1-3份、乳化剂1-3份、杀菌剂1-3份，将各组分混合均匀得到复合添加剂；

步骤2：按照复合添加剂0.5-1.5wt％、水29-39wt％和煤粉60-70wt％称取复合添加剂、水和煤粉，将复合添加剂加入水中，搅拌均匀制成添加剂水溶液，然后加入煤粉并送入球磨机进行磨浆，得到原始水煤浆；

步骤3：将原始水煤浆经过振动筛除渣后泵送入滤浆器处理后进行强化剪切和匀质熟化，得到成品水煤浆。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、丙烯酸与苯乙烯聚合物钠盐属于阴离子型分散剂，具有煤种适用范围广，用量少，降黏效果好，所制得水煤浆浓度高、流动性好、稳定性强的特点。丙烯酸与苯乙烯聚合物钠盐会以苯环等疏水活性点在煤粒的疏水表面预先吸附，羧基等少部分亲水活性点与煤粒的亲水表面预先吸附，带动其疏水主链与煤粒表面的脂肪桥键吸附。大部分亲水基团羧酸根朝外与水通过氢键作用而结合；同时由于羧酸根阴离子通过静电吸引水中的阳离子，阳离子周围又聚集有水分子层，从而形成水化膜，包裹在煤粒周围，共同构成复合煤粒。复合煤粒本身荷很强的负电，在水中因为静电排斥作用，还有水化膜的空间位阻作用而难以聚结，从而促进煤粒在水中均匀分散，形成流动性良好的水煤浆；

2、辛基酚聚氧乙烯醚属于非离子型分散剂，成本较高，降黏效果不如阴离子型分散剂，但具有分子结构亲水亲油性、相对分子质量易于控制调节、不受水质和煤中可溶物影响等特点。辛基酚聚氧乙烯醚只有空间位阻小于而无静电斥力，可与煤粒发生絮凝作用，阻止煤粒沉淀的发生，从而可提高浆体稳定性；

3、聚丙烯酰胺为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好絮凝型，可以降低液体之间的摩擦阻力。聚丙烯酰胺的絮凝作用能使体系中的悬浮物质通过电中和，起到架桥吸附作用，同时PAM所具有的粘合性和增稠性也使得分散体系的网格结构更加牢固，增强颗粒间的稳定性；

4、聚丙烯酸钠为线状可溶性高分子聚合物，固态产品为白色或浅黄色块状或粉末，液态产品为无色或淡黄色黏稠液体，溶解于水、甘油、丙二醇等介质中，对温度变化稳定，具有固定金属离子的作用，能够阻止金属离子对水煤浆的消极作用；

5、羟乙基纤维素属于非离子型水溶纤维素醚类，不溶于醇，在水中不发生电离，耐酸耐碱性好，不与重金属发生沉淀；

6、阿拉伯胶是一种含钙、镁、钾等多种阳离子的弱酸性大分子多糖，相对分子质量为(5-10)*10^5，具有以阿拉伯半乳聚糖为主的、多支链的复杂分子结构。阿拉伯胶作为一种高聚物，加入水煤浆中可形成类似于胶体的网络结构，存放时水煤浆中的小颗粒相互形成溶胶，大小颗粒在粘附作用下形成絮团，导致结构稳定，同时具有价格低廉的特点；金属离子能够促进阿拉伯胶的交联作用，增加结构稳定性；

7、无机盐中的阳离子可与煤表面的电荷结合，降低颗粒间的静电斥力，增加颗粒间接触团聚的概率，提高浆体稳定性，同时能够与阿拉伯胶交联提高浆体稳定性。而本发明无机盐包括氯化钙和氯化镁，钙和镁均为二价离子。相比于一价离子和三价离子，二价离子能够提升浆体的假塑性，更有利于运输；

8、利用pH调节剂控制水煤浆pH值在7-9，小于7呈酸性，会腐蚀管道，反之，会在管道中结垢，引起管道堵塞。

具体实施方式

实施例1-5用于说明复合添加剂的组分。实施例1-5复合添加剂的组分见表1。

表1、实施例1-5复合添加剂的组分表

注：单位“份”指重量份；

无机盐包括氯化钙和氯化镁，氯化钙和氯化镁的混合重量比为1∶1；

pH调节剂为氨水，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，乳化剂为OP-30，杀菌剂为Acticide EPW。

结合表1，以下详细说明复合添加剂的制备方法。

一种复合添加剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取丙烯酸与苯乙烯聚合物钠盐、辛基酚聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、羟乙基纤维素、阿拉伯胶、无机盐、pH调节剂、消泡剂、乳化剂、杀菌剂；

步骤2：将各组分混合均匀即可。

实施例6-10用于说明水煤浆的组分。实施例6-10水煤浆的组分见表2。

表2、实施例6-10水煤浆的组分表

注：％指质量分数；

煤粉采用神华煤磨制得到；神华煤的参数如下：M_ad10.5wt％、A_d6.79wt％、V_daf35.42wt％、FC_ad53.37wt％、C_ad66.76wt％、H_ad3.48wt％、N_ad0.86wt％、S_t，ad0.37wt％、Q_b，ad26.42MJ/Kg。煤粉的粒径为88.64μm。

结合表2，以下详细说明水煤浆的制备方法。

一种水煤浆的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照质量分数，称取复合添加剂、水和煤粉；

步骤2：将复合添加剂加入水中，搅拌均匀制成添加剂水溶液，然后加入煤粉并送入球磨机进行磨浆，得到原始水煤浆；

步骤3：将原始水煤浆经过振动筛除渣后泵送入滤浆器处理后进行强化剪切和匀质熟化，得到成品水煤浆。

对比例1

选用公开号为CN104818063A的中国专利的实施例2制成的水煤浆作为对比例1。

技术指标试验

参照GB/T 18855-2002《水煤浆技术条件》对实施例6-10和对比例1水煤浆进行试验。

表3、实施例6-10和对比例1水煤浆试验记录表

从表3可知，相比于对比例1，实施例6-10水煤浆具有更高的浓度、更高的发热量、更低的灰分和硫分、更低的黏度。由此可见，本发明制备的水煤浆具有高浓度、高热值和低黏度的特点。

稳定性试验

对实施例6-10水煤浆和对比例1水煤浆分别进行动态稳定性和静态稳定性试验。

(1)动态稳定性

称取200g水煤浆试样于带盖的塑料瓶中，放到振荡机上连续振荡6h，倾斜30s后垂直倒置8min，分别称量接收瓶和试样瓶的总质量，计算出接收瓶中水煤浆的质量和试样瓶中残留物的质量。以水煤浆的残留物占水煤浆试样的质量百分比表示水煤浆的动态稳定性。

(2)静态稳定性

称取200g水煤浆试样于带盖的塑料瓶中，静置7d，倾斜30s后垂直倒置8min，分别称量接收瓶和试样瓶的总质量，计算出接收瓶中水煤浆的质量和试样瓶中残留物的质量。以水煤浆的残留物占水煤浆试样的质量百分比表示水煤浆的静态稳定性。

在动态稳定性和静态稳定性试验中，振荡或静置后，接收瓶中水煤浆的质量和试样瓶中残留物质量之和与水煤浆试样质量相差不应超过原质量的1％，否则，本次试验无效。

表4、实施例6-10和对比例1水煤浆稳定性试验记录表

从表4可知，相比于对比例1，实施例6-10水煤浆具有更强的动态稳定性和静态稳定性。由此可见，本发明制备的水煤浆具有高稳定性，储存和输送过程中能够保持性质稳定。

本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种水煤浆，其特征是：由60-70wt%的煤粉、29-39wt%的水和0.5-1.5wt%复合添加剂组成，所述复合添加剂包括如下重量份数的组分：

丙烯酸与苯乙烯聚合物钠盐10-15份

辛基酚聚氧乙烯醚45-50份

聚丙烯酰胺3-5份

聚丙烯酸钠3-5份

羟乙基纤维素3-5份

阿拉伯胶5-10份

无机盐5-10份

pH调节剂10-15份

消泡剂1-3份

乳化剂1-3份

杀菌剂1-3份。

2.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征是：所述无机盐包括氯化钙和氯化镁，所述氯化钙和氯化镁的混合重量比为1:1。

3.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征是：所述pH调节剂为氨水。

4.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征是：所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

5.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征是：所述乳化剂为OP-30。

6.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征是：所述杀菌剂为Acticide EPW。

7.一种水煤浆的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取丙烯酸与苯乙烯聚合物钠盐10-15份、辛基酚聚氧乙烯醚45-50份、聚丙烯酰胺3-5份、聚丙烯酸钠3-5份、羟乙基纤维素3-5份、阿拉伯胶5-10份、无机盐5-10份、pH调节剂10-15份、消泡剂1-3份、乳化剂1-3份、杀菌剂1-3份，将各组分混合均匀得到复合添加剂；

步骤2：按照复合添加剂0.5-1.5wt%、水29-39wt%和煤粉60-70wt%称取复合添加剂、水和煤粉，将复合添加剂加入水中，搅拌均匀制成添加剂水溶液，然后加入煤粉并送入球磨机进行磨浆，得到原始水煤浆；

步骤3：将原始水煤浆经过振动筛除渣后泵送入滤浆器处理后进行强化剪切和匀质熟化，得到成品水煤浆。