煤炭加工與綜合No.2,2010COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION水煤漿分散劑的發(fā)屬動向謝欣馨,戴愛軍,杜彥學(xué),崔意華(西北化工研究院,陜西西安710600摘要:介紹了水煤漿分散劑的分散機理、種類以及性能特點,分析和論述了國內(nèi)外水煤漿添加劑的發(fā)展動向,在此基礎(chǔ)上,指出了開發(fā)新型高分子聚合物分散劑以及不同分散劑之的復(fù)配,是今后水煤漿分散劑研究的方向。關(guān)鍵詞:水煤漿;分散劑;髙分子聚合物;發(fā)展動向中圖分類號:TQ536文獻標(biāo)識碼:A文章編號:10058397(2010)02004304水煤漿作為煤炭加工利用技術(shù),較好地實現(xiàn)劑、穩(wěn)定劑和其他輔助添加劑,其中分散劑起關(guān)了固體物料流態(tài)化和加壓操作。按用途可將水煤鍵作用。目前,工業(yè)應(yīng)用的水煤漿分散劑主要有漿分為燃燒用和氣化用兩類。氣化用水煤漿是指萘系、腐植酸系、木質(zhì)素系、聚烯烴系、丙烯酸把原煤加工研磨成微細煤粉,按煤約65%、水約系以及相關(guān)復(fù)配產(chǎn)品。35%的比例混合,再加入適量(約1.0%)的化學(xué)添加劑配制而成的高濃度煤/水分散體系,水煤1分散劑的分散機理23漿可作為代油燃料和制備合成氣的氣化原料,是分散劑的主要作用是改變煤粒的表面性質(zhì),目前國內(nèi)外潔凈煤技術(shù)之一。由于水煤漿既能保增強靜電斥力,促進煤粒均勻分散在水中,防止持煤的物理化學(xué)性能,又能像石油一樣具有良好煤粒聚結(jié),提高水煤漿的流動性的流動性和穩(wěn)定性,可以泵送,又易儲運和調(diào)(1)潤濕分散作用。制漿用分散劑是具有親整;可以霧化燃燒,又屬低污染潔凈燃料;而且水與親油兩性的表面活性劑,一端的非極性疏水燃燒效率高,有著代油、節(jié)能、環(huán)保、綜合利用端極易與煤炭表面結(jié)合而吸附,另一端親水基則等多種效益,因此,受到世界各國工業(yè)界的高度朝外伸向水中,使煤粒的疏水表面轉(zhuǎn)化為親水重視性,并形成水化膜。水化膜有效降低水的表面張優(yōu)良的水煤漿應(yīng)具有高濃度、低黏度、良好力,并提高煤粒的表面張力,從而將煤粒隔離流動性及穩(wěn)定性等特點。為達到此目的,需添加開,減少煤粒問的阻力,降低黏度。適量的化學(xué)添加劑。制漿用添加劑主要有分散(2)靜電斥力分散作用。DVO理論成功地用粒子間的范德華引力作用和帶電粒子擴散雙電層重疊產(chǎn)生的靜電斥力作用說明分散體系的穩(wěn)定收稿日期;201001-13作者簡介:謝欣馨(1984—),女,陜西安康人,2003年畢性,對離子性分散劑而言,除能改善煤表面的親業(yè)于西安科技大學(xué)高分子材料專業(yè),工學(xué)學(xué)士,西北化工研究院水性外,還能增強其靜電斥力,促使煤顆粒分散助理工程師,電話:029-83870140。于水介質(zhì)中。Funk等人認(rèn)為分散劑能改變煤粒cacaceceeocececeoceoeececececececececececoceeeeeeeccecececdececaceceeexceeececeeec內(nèi)可以在磨機周圍安裝除塵器。學(xué)技術(shù),2007,35(5):97-100.[2]張榮曾、水煤漿制漿技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版參考文獻社,1996[3]苗云霞.水煤漿制備工藝技術(shù)研究[打].河北化工,[1]李安.水煤漿技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其新進展[J].煤炭科2009,32(7):44煤炭加工與綜合利用2010年第2期的表面電性,提高煤表面的Zea電位,而使水化2.2非離子型分散劑膜增厚,防止煤粒間相互接觸,既提高∫水煤漿非離子型分散劑主要是聚氧乙烯系列和聚氧的流動性,又提高了水煤漿的穩(wěn)定性乙烷系列。這類分散劑的優(yōu)點是分子的親水親油(3)空間位阻與嫡斥力分散作用。所謂空性和相對分子質(zhì)量易于調(diào)節(jié)和控制,不受水質(zhì)及間位阻分散作用是指使煤粒表面吸附一層物質(zhì)煤中可溶物影響,無需添加穩(wěn)定劑,但價格昂如添加劑分子等,這樣就在顆粒間增加了一層貴,而且需配用消泡劑,適宜制高濃度水煤漿。障礙,當(dāng)顆粒相互接近時,可機械的阻擋聚結(jié)水化膜也是一種空間位阻。體系的熵總是自發(fā)3水煤漿分散劑的發(fā)展動向地向增加方向發(fā)展,當(dāng)兩個帶吸附層的顆粒相性能優(yōu)良、具有競爭力的水煤漿分散劑產(chǎn)品互接近,彼此重合時,由于吸附層中的高分子占有大量的市場。如:日本開發(fā)的水煤漿專用分物質(zhì)運動的自由度受到妨礙,吸附分子的熵減散劑NSF(萘磺酸鹽聚合物)和PSS(聚苯乙烯磺少,顆粒有再次分開的傾向,這就是熵斥力的酸鹽)都已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),并達到了相當(dāng)規(guī)模。作用結(jié)果。南京大學(xué)研究人員開發(fā)的NDF(亞甲基萘磺酸鈉總之,高效水煤漿分散劑的特點是有效地吸苯乙烯磺酸鈉-馬來酸鈉)適應(yīng)的煤種較多,附在煤表面,提高煤的親水性,并能在煤表面形分散性強,占有大量的水煤漿添加劑市場。目前成雙電層和立體障礙。性能優(yōu)異的水煤漿分散劑多采用石油產(chǎn)品合成,其生產(chǎn)成本維持在較高水平。2分散劑的種類及其性能特點研制水煤漿分散劑要同時考慮成本與效能,分散劑種類主要有陰離子型、陽離子型和非達到最優(yōu)性價比。目前分散劑的研究側(cè)重于分散離子型,常用的主要有陰離子型和非離子型。劑對煤粒的影響,分散劑本身的研究工作做得相2.1陰離子型分散劑對較少。已有的研究表明,從微觀上研究分散機陰離子型分散劑又分為合成有機高分子分散理,從而了解分散劑在煤水表面的吸附形態(tài),分劑和天然高分子改性分散劑兩大類。其中天然高散劑的結(jié)構(gòu)特征對水煤漿流變性的影響以及與不分子改性分散劑主要有木質(zhì)素系分散劑和腐植酸同煤質(zhì)的匹配規(guī)律,是改變目前水煤漿漆加劑研系分散劑;合成有機高分子分散劑主要有桊磺酸制及篩選工作中經(jīng)驗性及盲目性的有效途徑。鹽系、聚烯烴磺酸系、聚羧酸鹽系等。3.1從分散機理研究分散劑與煤的作用機制(1)腐植酸系列分散劑的特點是分散性能強,水煤漿分散劑分子結(jié)構(gòu)特征(主結(jié)構(gòu)特征可單獨使用,但成漿的穩(wěn)定性差。取代基的類型及性質(zhì)、聚合度、磺化度及羥值(2)木質(zhì)素磺酸鹽系列分散劑的優(yōu)點是來源等)與煤質(zhì)及煤表面物理化學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)廣泛(造紙廢液再加工),原料豐富,價格便宜,系,這種匹配性影響著煤的成漿性、流變性以及穩(wěn)定性較好,缺點是制漿黏度較大,漿流動性不漿體穩(wěn)定性。 Hitoshi等研究了P和Q兩種分好,所以常復(fù)配使用43。散劑對煤成漿性的影響,在相同的制漿條件下,(3)各類取代基的萘磺酸鹽聚合物系列的特對含內(nèi)在水分高的煤來說,使用Q分散劑比使用點是適用范圍廣,分散性好,減黏作用強,漿流P分散劑使煤漿濃度提高了2%~4%,從而證實型好,但漿穩(wěn)定性差,價格偏高。了分散劑分子結(jié)構(gòu)特征和煤的內(nèi)在水分之間的相(4)聚烯烴系列分散劑對低灰水煤漿具有較關(guān)性。李永昕等人◇研究發(fā)現(xiàn)添加劑的主結(jié)構(gòu)好的分散穩(wěn)定性,但需要嚴(yán)格控制分子質(zhì)量及其特征、取代基的性質(zhì)、磺化度及聚合度與靈武煤分布,而且價格較高,對煤種要求較嚴(yán)格。漿體各性質(zhì)間存在明顯的匹配規(guī)律,其中,主結(jié)(5)聚羧酸系列分散劑,如多環(huán)多元羧酸、構(gòu)特征、聚合度和磺化度的影響最為顯著。分散聚羧酸鹽、多聚磷酸鹽和羥基苯甲酸聚合物鈉鹽性能強的添加劑不利于煤漿流變特性的改善,在等,兼有分散和穩(wěn)定雙重作用,但漿流動性不一定范圍內(nèi)磺化度的增加能明顯改善漿體的流變好,價格偏高。特性;添加劑的聚合度是影響漿體成漿性和穩(wěn)定2010年第2期謝欣馨等:才水煤漿分散劑的發(fā)展動向性的重要因素。鄒立壯,朱書全等測定了分穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn),兩性離子分散劑改善了水煤散劑與煤所形成分散體系的Zeta電位,研究了分漿的各項性能,具有很好的降黏效果,并明顯增散劑對改性煤粒界面電化學(xué)性質(zhì)的影響,建立了強了漿體的靜態(tài)穩(wěn)定性;當(dāng)陰、陽離子單體質(zhì)量成漿性經(jīng)驗?zāi)Ｐ?其計算值與實驗結(jié)果很相近比為3:1時,漿體表現(xiàn)出最好的流變特性,且而且還能反應(yīng)出各變量對煤的成漿性所產(chǎn)生的漿體表觀黏度最低。由此可見,兩性離子分散劑影響。具有良好的應(yīng)用價值。水煤漿分散劑在煤粉表面的吸附能力對于分3.3不同添加劑的復(fù)配散劑的研究也很重要。2003年土耳其的有研究發(fā)現(xiàn),幾種分散劑復(fù)配使用會產(chǎn)生協(xié)Karatepe, Nilgun測定了以月桂基醚硫酸鈉為潤同效應(yīng),可以提高水煤漿濃度,降低漿黏度,減濕劑情況下,非離子表面活性劑 Tween-80(聚少總添加劑用量,達到成本低、效能高的目的。氧乙烯失水山梨醇單油酸酯)分散劑在土耳其褐最常見的方式為陰/陰離子復(fù)配,非/非離子復(fù)煤顆粒表面的吸附能力,并系統(tǒng)研究了分散劑的配,非/陰離子復(fù)配。濃度、溫度、時間和pH值對分散劑吸附能力的研究表明,陰/非離子表面活性劑復(fù)配作為影響。研究結(jié)果通過一個兩階矩陣來分析各種參高效水煤漿分散劑是比較理想的。ThF數(shù)對吸附能力的影響,并且通過一個線性數(shù)學(xué)模 Tadrost'研究非離子表面活性劑和陰離子分散型來描繪出在實驗條件下各種分散劑對每種煤樣劑復(fù)配時發(fā)現(xiàn),由于非離子表面活性劑的吸附行的吸附能力。黃仁和等2選取3種具有代表為不同,加入少量時,非離子表面活性劑以親水性分散劑研究其制漿性能和物化性質(zhì)的相關(guān)性得的EO鏈和煤粒表畝吸附,憎水部分朝向溶液,出:分散劑吸附層厚度和制漿性能有較好的相關(guān)所以容易產(chǎn)生絮凝,當(dāng)非離子表面活性劑的量增性,吸附層越厚,減黏效果愈好?？臻g位阻效應(yīng)多超過一個臨界濃度后,吸附反向,以親水的是減黏效果的一個決定因素。并借助HVO理論EO鏈朝向溶液,達到分散效果。但是在用非離討論分散劑與煤的作用機理,揭示出一種理想分表面活性劑和陰離子分散劑復(fù)配時一定要注意散劑在結(jié)構(gòu)上應(yīng)有的特征,即親固基團應(yīng)選擇多非離子表面活性劑的添加量,因為少量的非離子芳香環(huán),分布在單體兩端,以形成尾式吸附為表面活性劑不但不能分散降黏,反而會使體系黏好;親水基應(yīng)為-SO3,以增加分散劑在煤表面度增大,降低分散效果,過多的表面活性劑又會吸附強度,提高抗剪切性能和流變性,作為分散增加成本。劉明華研究陰/陰離子表活性劑復(fù)劑親油基團長鏈要比短鏈好。配時,利用自行研制的聚羧酸系分散劑PMMA3.2開發(fā)研究新型高分子聚合物分散劑(馬來酸酐一丙烯酸_2一丙烯酰胺基—2—甲基美國專利Us005100438A公開了一種水煤漿丙磺酸鈉共聚物)與萘系分散劑按不同質(zhì)量比進添加劑及其制備方法,該添加劑由多羧酸與聚醚行復(fù)配,并研究復(fù)配分散劑對成漿性能的影響,多元醇和脂肪胺共聚而成,用量約為煤漿重量的結(jié)果表明PMMA具有很好的分散能力,在低溫度0.4%~4%,固體煤含量在60%~80%的水煤漿下能保持漿體較好的穩(wěn)定性和流動性;經(jīng)過復(fù)配穩(wěn)定性好。吳曉華,朱書全等試驗合成了后的萘系/聚羧酸系分散劑,大大提高了其綜合種新型的聚羧酸系列水煤漿分散劑,考查了該分效果,使得漿體的黏度均低于800mPa·s,其穩(wěn)散劑對雙鴨山原煤、屯留煤泥、潞寧原煤、常村定性均能在1個月以上,具有很好的市場應(yīng)用煤泥的成漿效果,并與目前工業(yè)上已經(jīng)應(yīng)用成熟場景的萘系分散劑作了對比。結(jié)果表明,聚羧酸系列4結(jié)語分散劑在提高成漿濃度和降低添加劑用量方面明顯優(yōu)于萘系分散劑。張光華等以a-甲基丙烯開發(fā)合成高效的新型高分子聚合物,具體可酸、丙烯磺酸鈉和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化從以下幾方面著手銨為原料(DMC),合成兩性離子分散劑,用于(1)從分子結(jié)構(gòu)特征方面研究分散劑與煤質(zhì)水煤漿制漿?？疾鞚{體的成漿性、流變性及靜態(tài)及煤表面物理化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性,從微觀上闡明46煤炭加工與綜合利用2010年第2期煤與分散劑作用機制;[7] Marek Pawlik. Polymeric dispersants for coal-water(2)研究水煤漿添加劑在煤粉表面的吸附能slurries[J]. Colloids and Surfaces A: Physirehem Eng力,考察外界因素,如溫度、攪拌、pH值等對Asperts,2005,266:32-908]王曉春,吳國光,王共遠。水煤漿添加劑及其研究進展煤的影響規(guī)律等;[刀].煤化匚,2004(6):15-183)篩選其它助劑,以彌補單一分散劑性能9]李永昕,李保慶,陳誦英,孫成功.添加劑分子結(jié)構(gòu)特上的不足征與靈武煤水煤漿漿體各性質(zhì)間匹配規(guī)律研究[].燃水煤漿分散劑存在對煤種的匹配性差的問料化學(xué)學(xué)報,1997,25(3):247-252題,復(fù)配使用能使分散劑配方在性價比方面具有「10]鄒立壯,朱書全,王曉玲,郭相坤,崔廣文,不同水煤漿分散劑與煤之間的相互作用規(guī)律研究:Ⅺ分散劑改性優(yōu)勢,因此,開發(fā)新型高分子聚合物,并注重選煤粒的界面性質(zhì)及其對CWS性質(zhì)的影響[J].燃料化擇合適的復(fù)配對象,是今后水煤漿分散劑研究的學(xué)學(xué)報,2006,34(2):160方向。[11] KaratePe, Nilgun. 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