• 第35卷第02期煤炭技术Vol.35№o.022016年02月coal TechnologyFeb.2016doi:10.13301/ cnki.ct.2016.02.117水煤浆添加剂研究进展浅析张菲菲(中国矿业大学北京)化学与环境学院,北京100093摘要:简述了国内外水煤浆添加剂发展现状,浅析了目前我国对不同种类水煤浆添加剂的研究进展,展望了水煤浆添加剂的发展趋势。关键词:水煤浆;添加剂;分散剂;稳定剂中图分类号:TQ536文献标志码:A文章编号:1008-8725(2016)02-0302-03Research Progress of water Coal Slurry AdditivesZHANG Fei-fei(School of Chemical and Environmental Engineering. China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing100083 ChinaAbstract: Introduces the present development situation about coal slurry additives at home and abroadanalyzes the progress of different kinds of water coal slurry additives at present in China and points outhe development trend of coal water slurry additive.Key words: coal water slurry additive; dispersant; stabilize0引言司、美国 OxceFuel公司等。日本Lon公司推出的以水煤浆技术发展到今天已经拥有很多优势,随 PSSNa为基础的水煤浆添加剂以及从数百种分散剂着煤浆管道输煤这一新兴运输方式的应用,可以采中研发筛选出的AC710分散剂,与传统分散剂相用泵送、雾化的方式,在高温高压下气化实现水煤浆比,提高了分散与稳定效果并于20世纪投入规?;羝?燃气的联合循环应用,不仅大大缓解了能源生产 Gabrieli研究发现用PSNa作添加剂时煤粒运输的紧张局面,而且避免了煤炭在制备、中转、接间静电排斥作用与位阻排斥作用并存从而改变了煤收及使用等各个环节的损耗与对环境的污染。粒间的吸附方式,使得煤颗粒在水中的分散效果大1水煤浆制备工艺大提升。美国 OxceFuel公司复配2种表面活性剂得性能良好的水煤浆需要同时满足以下条件:较到的水煤浆添加剂,利用各自具有的亲水基来使煤高的含煤浓度,煤的质量分数通常在60%-70%,以颗粒达到润湿分散效果。美国 Nat Distillers公司研发便于充分地燃烧;适宜的表观黏度;优良的稳定性,出的新型非离子型分散剂,在不使用稳定剂的情况以避免贮存过程中产生不可恢复的硬沉淀;严格的下,水煤浆质量分数即可达到70%,保持3个月以上煤粒细度控制,要求最大粒度小于0.3πm,并且小不产生硬沉淀,具有适用煤种范围广、水硬度低等优势于0074m粒级的质量不应少于75%。由于煤炭相对国外,我国水煤浆技术研究开始于20世纪的天然疏水性,不易被水润湿且由于煤浆的细度要80年代初,在水煤浆添加剂研制方面,许多国产添求很细,容易聚结,致使煤粒与水很难密切地结合成加剂已经陆续问世但仍存在煤浆黏度大、消耗量多整体。所以添加剂的种类和性能在水煤浆制备工艺成本高等问题,性价比高、适应性广的添加剂有待进中至关重要步开发。2国内外水煤浆发展现状3水煤浆添加剂研究进展自20世纪30年代开始,国外研究人员在水煤水煤浆添加剂的分类方法有很多,以水煤浆添浆添加剂的筛选和研制方面进展迅速,研发了一批加剂的使用功能为标准,可将其分为分散剂、稳定剂性能优良的水煤浆添加剂,如水煤浆专用添加剂及辅助药剂三大类。NSF和PSS,并且工业化生产已经达到一定规模。为31分散剂进一步开发高性价比的添加剂,科研人员进行了多分散剂分类方法多样,为便于分类探讨,在此以方面不断探索,比较突出的研发公司有日本Lion公分散剂在水中的解离离子电性情况分类,分为离子国家自然科学基金项目(51474221)型、非离子型及阳离子型三大类。由于阳离子型水煤第35卷第02期水煤浆添加剂研究进展浅析—张非菲Vol 35 No 02浆添加剂价格昂贵,效果差,科研工作者对其研究也析,并测定出添加剂对于煤粒的表面吸附量及电位很少涉及。变化量,得出结论,通过对极性和非极性基团的调整(1)阴离子型分散剂增大了煤粒之间的空间位阻效应和静电排斥作用阴离子型分散剂价格相较于其他添加剂,价格使水煤浆的黏度降低,分散稳定性提高便宜,是水煤浆制备的首选。自然界中的土壤、河流、湖泊海洋中蕴藏大量①聚烯烃系列的腐植酸,以棕、黑腐植酸为原料制备水煤浆,来源聚烯烃磺酸盐系列以苯乙烯磺酸、丁二烯,乙烯广泛,并且可以取得可观的社会经济效益。因此,对等单体聚合磺化而成,通过控制相对分子质量多少腐植酸盐及磺化腐植酸盐系列添加剂的研究方面也对低灰水煤浆达到减黏及稳定作用。如聚环烯磺酸显得尤为重要。盐、聚二烯磺酸盐等周志军等以农村废弃稻秆粉末与山东衮州精煤冉宇庆等聚烯烃系列NDF水煤浆添加剂应用为原料,研究不同种类单一表面活性剂及不同复配于神府煤和东滩煤,其用量降低并且水煤浆制品的比例添加剂对生物质水煤浆的表观黏度、流动性及界面张力灵活可控,研究发现其中起主导作用的为经济性等方面的影响后发现以一定比例复配后的添NDF的亲水基团。加剂应用于水煤浆的制备技术中后效果最佳②聚丙烯酸酯系列李华民等以腐植酸含量较高的霍林河矿高风化孙立力等采用均相聚合法,合成了一种新型三度褐煤为原料提纯制备腐植酸添加剂,通过腐植酸元共聚物高分子表面活性剂PS-1,对其特性黏数、试验、萘系实验对比发现其使用效果相当,但其价格表面张力、界而张力等产品性能进行了测定分析,探只有萘系添加剂的20%。讨了表面张力发生变化的机理。④各类取代基聚萘磺酸盐系列③木质素磺酸盐及其改性产品吴国光等对不同变质程度的煤种与萘磺酸钠甲木质素相比较石油产品合成的水煤浆添加剂来醛缩合物NSF的缩合度之间的关系进行的研究表源广泛,是广泛存在于地球上的可再生资源。利用造明,中等变质程度的煤中与NSF的缩合度有最佳匹纸业及木材水解业产生的木质素,通过化学改性配值。为使水煤浆取得更好的稳定性,研究人员进一制备出水煤浆添加剂,不仅可以缓解造纸等行业带步将NSF与木质素磺酸钠进行复配,其稳定性明显来的环境污染,而且可以降低水煤浆添加剂生产成提高。本,前景广阔,是未来水煤浆添加剂研究的重要方⑤聚羧酸盐及磷酸盐系列向。近年来,相关工作者进行了大量研究。聚羧酸盐系列分散剂的分子结构中的羧基和酯宋金梅根据木质素的结构与性质,对比3组实基同时具有亲水疏水性,可通过聚合单体直接共聚验制备方案后筛选岀了制备木质素改性添加剂的最法,功能化聚合法、原位聚合法与接枝方法等调节其佳方案,优化了水煤浆成浆方案,对比原料煤以及分中的酸酯比例,从而调节分子亲水亲油值来改变水别添加LPSM、LFSA、萘系分散剂的常村精煤水煤浆煤浆的分散效果。如马来酸钠-丙烯酸钠共聚物、马的燃烧特性后发现改性木质素可以提高燃料煤的燃来酸钠-甲基丙烯酸钠共聚物、马来酸钠-甲基烯丙烧特性基磺酸钠等。王国房等以水煤浆表观黏度为指标,对水煤浆吴晓华等以双鸭山原煤、屯留煤泥、潞宁原煤进行了产品性能评价试验,筛选出制备碱木质素改常村煤泥进行成浆试验,对比合成的聚羧酸列水煤性添加剂最佳路线T艺方案,通过与萘系、脂肪族添浆添加剂与常规萘系添加剂,发现其用量少、成浆浓加剂的对比,发现加入新型水煤浆添加剂水煤浆表度高,适宜工业化生产。观黏度相对有所下降。(2)非离子型分散剂戴财胜等通过引入活性基团的方法,制备出以①聚氧乙烯系列改性碱木素水煤浆添加剂、制得降黏提稳的高效复聚氧乙烯类分散剂的相对分子质量可通过控制合型水煤浆添加DCSA环氧乙烷加和个数来达到适宜的HLB值。李风起等通过对改性木质素自身分子结构的分李永盺等以水煤浆的成浆性为指标,研究了8303-Vol. 35No 02水煤浆添加剂研究进展浅析——张菲非第35卷第02期种不同变质煤种与壬基酚聚氧乙烯醚型添加剂的不煤浆生产厂中进行工业应用试验后,推广应用取得同聚合度之间的相关规律,结果发现:8种煤的成浆了良好的社会和经济效益。性能随添加剂聚合度的增加而增加;当聚合度增加国家水煤浆工程技术研究中心针对以神华为代到一定值时,成浆性能达到最佳状态,之后水煤浆的表的低阶煤复配出气化水煤浆专用新型添加剂,并成浆性能反而随聚合度的增大而降低。由此可见,试验出分散剂最佳用量定黏最高成浆浓度,对比国在制备新型添加剂时,合理控制聚合度非常必要。内其他水煤浆生产厂商产品,发现其在流动性能、稳②聚氧乙烷系列定性能方面均据有较大优势。聚氧乙烷类分散剂对高浓度的水煤浆适应性能34其他辅助添加剂良好。除分散剂稳定剂外,还有一些其他辅助水煤浆郭荣等以环氧乙烷与环氧内烷为原料合成新型添加剂如消泡剂pH调节剂、杀菌药剂、乳化剂等。复合水煤浆添加剂,对六盘水水洗精煤及贵州某地在辅助添加剂方面近年来对乳化剂的研究相对较多。普通烟煤进行水煤浆成浆性能测试研究最终结果4水煤浆添加剂的发展趋势表明其水煤浆浓度大于65%,且水煤浆黏度较低、随着环境、能源问题的日益明显,水煤浆技术作适应煤种范围广、长时间静止后不发生硬沉淀。为洁净煤技术的一项重要内容受到国家高度重视,32稳定剂水煤浆添加剂的研制对水煤浆技术至关重要,成为制备好的水煤浆需进行贮存和远距离输送水水煤浆应用的研究重点在此综合看来,以可再生资煤浆稳定性要求较高。稳定剂是为防止水煤浆形成源进行改性筛选利用多种水煤浆添加剂复配出高硬沉淀而添加的其主要作用分为2点:①使水煤浆效复合添加剂技术或利用多个化学反应制备出新型存放时具有高黏度流动时具有低黏度;②避免产生水煤浆添加剂,成为研究人员未来研究的主要方向硬沉淀。因此,新型稳定剂的研发也很有必要。和水煤浆添加剂的发展趋势。(1)无机电解质参考文献这类物质的作用为压缩双电层,降低静电排斥(1]朱睿杰高效复合型水煤浆添加剂及其分散机理的研究D湘力,促进颗粒凝结:对已吸附有阴离子表面活性剂分潭湖南科技大学,2009子颗粒起“搭桥”作用,从而形成网络结构起到稳定2宁庆戴郁宋光等亚甲基禁磺酸-苯乙烯镇酸一马来酸盐对作用,主要是一些无机矿物质。水煤浆的分散作用研究[南京大学学报:自然科学版,1995(2)高分子有机化合物高分子有机化合物分子线性长度大、极性基团[3]王国房碱木质素改性制备气化水煤浆添加剂!]煤炭学报201338(4688-693种类含量多,通过键合作用形成架桥结构。4]戴財胜高旭丽.木质素制神华煤水煤浆添加剂[J.煤炭学报李雪萍等研究了溴代十六烷疏制备疏水瓜胶合2012.37(6:1034-1038.成反应的活化剂、溴代烷烃最佳用量及反应时间等5周志军李响周俊虎等生物质水煤浆及添加剂的研究[门煤炭方面因素的影响,探索出最佳工艺条件并对疏水瓜学报201237(1):147-15胶与瓜胶水溶液的稳定性进行对比,结果表明疏水6]李华民初莱.风化褐煤腐植酸制水煤浆添加剂的研究J煤炭工程,2003(8)27-28品溶液的稳定性大大提高,并且具有很好7吴国光王晓春刘炯天,水煤浆添加剂NF制浆试验及其效能的的抗菌性能。研究[].中国矿业大学学报2005(6)25-28423.3复配型添加剂[8]吴晓华朱书全茅晔辉等聚羧酸系列水煤浆添加剂的合成及性水煤浆添加剂分子结构和煤质存在着匹配性能研究J.选煤技术,20074:37-40复配的分散剂用量要比单独使用相应分散剂少得9李水斯,了水杰,兴权王基酚聚氧乙烯醚聚合度对水煤浆浆体多,而且可以提高水煤浆浓度,降低煤浆黏度,达到性质的影响[J].燃料化学学报,200514:421-425廉价、高效的目的,是水煤浆添加剂进一步开发和应0陶文生菜绍斌,浅谈水煤浆的应用前景]煤炭技术202l(6):74-75用的重要方向。作者简介:张菲菲(1990-),女,河北邢台人,硕士研究生在读,淮南矿业公司以归属于不同煤种的10种样煤研究方向矿物加工化学药剂电子信箱:742890189cmn进行了成浆性能试验对比,并在不同生产工艺的水赉任编辑:李富文收稿日期:2015-11-07304

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