不同分散剂在低阶煤制水煤浆中的作用机理研究

为了解分散剂对低阶煤成浆性的作用机理,应用氨基磺酸盐、木质素磺酸钠和萘系磺酸盐3种分散剂对鄂尔多斯东胜煤田褐煤的成浆性能进行研究。通过紫外-可见分光光度计检测了不同分散剂在煤表面的吸附量,测量了不同分散剂对煤表面Zeta电位的影响,并探讨了分散剂种类和用量对水煤浆流变性能的影响。结果表明,3种分散剂中氨基磺酸盐对低阶煤制水煤浆的分散作用最好,木质素磺酸钠与氨基磺酸盐复配也表现出优良的分散性能;分散剂的分散性能与吸附量和Zeta电位具有一致性,分散剂复配后的吸附量和Zeta电位明显增加。带电的分散剂分子吸附到煤颗粒上,既增大了煤颗粒的空间位阻,也增强了煤颗粒之间的静电斥力,静电排斥和空间位阻的共同作用显著提高了水煤浆的分散性。     

不同分散剂及添加量对神木煤成浆性能的影响

为了比较萘磺酸甲醛缩合物(萘系)、脂肪族、聚羧酸系、木质素磺酸钠4类分散剂在水煤浆制浆过程中的作用及效果,通过成浆性试验研究了不同分散剂对神木煤成浆的最高浓度、黏度和流动性的影响规律,并分析了不同添加剂的性能差异及其分散作用机理。结果表明:在分散剂添加量为0.2%时,分别使用萘系、脂肪族、聚羧酸系、木质素磺酸钠作为分散剂,制得神木煤浆最高浓度分别为65.97%、67.74%、66.54%和67.61%。不同分散剂的分散性能从优到劣为萘系、脂肪族、聚羧酸系、木质素磺酸钠,分散剂阴离子的匹配效果为磺酸基羧基羟基。以萘系分散剂研究分散剂添加量对神木煤水煤浆黏度的影响,发现分散剂的饱和吸附量为0.6%,随着分散剂添加量增加,水煤浆黏度降低,到达饱和吸附量后黏度反而增大。     

新型聚羧酸水煤浆分散剂对制浆性能的影响

以甲基丙烯酸、马来酸酐、聚乙二醇、丙烯磺酸钠为原料,合成聚羧酸水煤浆分散剂,应用傅里叶变换红外光谱对聚羧酸分散剂的结构进行了分析,测出聚羧酸分散剂是主要含有羧基、亚甲基和磺酸基团的聚合物,并对聚羧酸分散剂改善水煤浆性能的作用机理进行了初步探讨,考察了该分散剂对神府煤制浆性能的影响,并采用多元线性回归分析方法对制浆浓度进行了拟合.结果表明:当聚羧酸分散剂添加量为0.6%(质量分数)时,神府煤浆体质量分数可达71%,表观黏度为1214.3 mPa·s.     

煤泥对SAF的吸附特性及其对煤泥浆性能的影响

选取枣庄煤泥和朱家卯煤为研究对象,采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了枣庄煤泥的矿物组成和表面组成特征,通过吸附试验研究了枣庄煤泥对SAF的吸附机理,并探究了枣庄煤泥添加量对浆体性能的影响。试验结果表明,枣庄煤泥的矿物质主要是高岭石和石英石,且表面存在大量的缔合羟基;枣庄煤泥和朱家卯煤对SAF的吸附均为Langmuir单分子层吸附,且枣庄煤泥符合Lagergen一级模型,朱家卯煤接近Lagergen二级模型;煤泥的组成特征使得枣庄煤泥和朱家卯煤对SAF的吸附强度接近,但吸附量相差较大,浆体中枣庄煤泥的含量会影响朱家卯煤的分散效果;随着枣庄煤泥掺量增加,浆体体系浓度降低,Zeta电位下降,稳定性增强。     

淀粉水煤浆分散剂的制备及性能研究

在氧化还原体系中,以淀粉为主链,与苯乙烯磺酸钠和丙烯酸进行自由基聚合,合成新型聚羧酸盐水煤浆分散剂。通过红外光谱、动态接触角、Zeta电位对其结构和性能进行表征和分析,考察分散剂的用量和水煤浆浓度对水煤浆分散效果的影响,并对其稳定性、流变性、分散机理进行研究。淀粉水煤浆分散剂应用于神华煤制浆,提高了其制浆性能。分散剂用量为0.4%,水煤浆浓度为66%时,水煤浆的分散性能最佳,表观黏度为848 mPa·s。     

不同侧链分子量对聚羧酸减水剂作用效果影响研究

为研究具有不同侧链分子量的聚羧酸减水剂在掺有蒙脱土矿物水泥浆中的分散效果,以甲基丙烯基聚乙二醇醚和丙烯酸为原材料,合成具有不同侧链分子量的聚羧酸减水剂;利用流动度测试、TOC测试技术以及Zeta电位测试方法,研究了侧链分子量不同的聚羧酸减水剂对水泥浆体的分散作用以及蒙脱土对其分散效果的影响。结果表明:侧链分子量大的聚羧酸减水剂以其明显的空间位阻效应以及高密度电荷的优点,较好地分散水泥浆体中的水泥颗粒;但大分子量侧链易在蒙脱土分子结构中形成物理插层,易被蒙脱土吸附,其分散效果受蒙脱土影响较大。     

减水剂对煤矿胶结充填料浆输送性能影响研究

为了有效改善煤矿高浓度胶结充填料浆的输送性能,选用萘系和聚羧酸系2种高效减水剂,采用实验室试验的方法,借助流变仪对改性浆体的屈服应力、剪切应力等流变特性进行测试分析,并通过坍落度、扩展度和泌水率等因素对浆体的流动特性进行探究。结果表明:在充填料浆中添加掺量为1.5%萘系和0.4%聚羧酸系减水剂,浆体剪切屈服应力由634.4 Pa分别降低到301.6、314.7 Pa,塑性黏度由7.9 Pa·s分别提高到12.1、8.5 Pa·s;充填材料泌水率随减水剂掺量的增加不断增大,但聚羧酸减水剂泌水率更小,0.3%以下掺量时不泌水;结合环保要求考虑,建议优选聚羧酸系减水剂。     

污泥对分散剂的吸附及其对污泥水煤浆成浆特性的影响

采制城市污泥样品和煤样,采用傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜表征污泥样品的组成特征和微观形貌,测定污泥颗粒和煤颗粒对聚羧酸型分散剂SAF的吸附等温线、研究吸附动力学。此外,制备了污泥水煤浆并考察污泥掺加量与分散剂用量对水煤浆浓度的影响。结果表明,污泥中存在极强的分子间氢键缔合羟基,并含有大量由丝状微生物等形成的絮凝体结构;污泥颗粒对分散剂的饱和吸附量为7.98 mg/g,大于煤颗粒对分散剂的饱和吸附量4.91 mg/g;污泥颗粒对分散剂的吸附基本符合一级动力学方程,而煤颗粒对分散剂的吸附符合二级动力学方程,且分散剂在污泥颗粒形成的空隙中的扩散是决定吸附过程的主要因素;随污泥掺加量的增大,污泥水煤浆的定黏浓度降低、成浆性变差。污泥的组成、结构特征造成了成浆体系中污泥和煤对分散剂的竞争吸附,是影响污泥水煤浆成浆特性的重要因素,可以通过增加分散剂的用量来改善污泥水煤浆的成浆性。     

分散剂改性木质素磺酸钠的制备及吸附性能研究

为提高水煤浆分散剂木质素磺酸钠的水溶性和负电性,以木质素磺酸钠(LS)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)和烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)为原料,通过水溶液聚合法合成了木质素磺酸钠的接枝共聚物(LS-APEG-SMAS),通过傅里叶红外光谱(FTIR)对产物结构进行表征,并将其分散剂用于神华煤制浆。考察了吸附时间和分散剂浓度对饱和吸附量的影响,测定了分散之后煤的Zeta电位;采用傅里叶红外光谱表征了分散前后煤中官能团的变化,利用环境扫描电镜(ESEM)观察了分散前后煤的表观形貌。结果表明:当分散剂质量浓度为600 mg/L时,在25℃吸附12 h饱和吸附量达到8 mg/g,分散过程中Zeta电位由-8.54 mV降低到-31.5 mV,表明分散剂木质素磺酸钠的接枝共聚物对神华煤具有良好的分散稳定性。     

减水剂类型对细尾砂充填料浆流动性及强度的影响

采用聚羧酸、三聚氰胺以及萘系三种类型的减水剂，开展了减水剂在不同掺量下细尾砂充填料浆流动度、流变及强度试验，研究了减水剂类型和掺量对充填料浆流动度、屈服应力、塑性粘度、表观粘度、触变性及充填体强度的影响规律。研究表明:减水剂的掺入可以显著提高料浆流动度，降低屈服应力和表观粘度。减水剂对料浆塑性粘度的影响相对较小。此外，料浆触变性随减水剂掺量的增加呈现出先增强后减弱的变化趋势。相比三聚氰胺、萘系减水剂，聚羧酸减水剂对料浆流动性能的改善效果更优。一定充填浓度下，减水剂的掺入会降低充填体早期强度，但对充填体中后期强度影响较小，甚至略有提高。     

改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂的性能研究

经化学改性后的木质素磺酸钠作为水煤浆添加剂用于盘江煤制水煤浆，最高制浆浓度达到71％，浆的稳定性有明显改善。实验借助流变仪研究了浆的流变性能，并通过对吸附量和ζ电位的测定，研究了煤水分散体系界面性质对水煤浆成浆性的影响。     

预处理硅灰对水泥净浆和砂浆的性能影响

为充分利用硅灰的优良性能,对商品硅灰进行了不同pH值下机械化学分散预处理,用马尔文纳米激光粒度仪测试硅灰分散液的颗粒粒径和Zeta电位,并将预处理硅灰液掺入水泥中,成型水泥净浆和水泥砂浆试样,测试净浆试样室温和砂浆试样室温、冻融循环及高温下的性能。结果表明,提高分散水pH值、加入聚羧酸减水剂有利于硅灰分散细化,降低其沉降速度;掺预处理硅灰可以提高水泥净浆和水泥砂浆的力学性能,以及水泥砂浆耐高温和抗冻性性能。     

掺配煤泥对水煤浆性能影响因素的研究

研究掺混不同比例煤泥制备水煤浆,考察浆体成浆性能和气化反应特性的变化,并通过粒径分布、表面形貌、Zeta电位等分析了原因。结果表明:添加煤泥改善了水煤浆成浆性能,浆体流变性变好,呈现更强的假塑特性,稳定性增强,降低了煤泥水煤浆的气化反应温度,延长气化反应区间。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成分散程度的影响试验

针对减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成的分散程度进行试验研究。试验中选择五种粉状组成(水泥、矿渣粉、粉煤灰、石灰石粉和尾砂粉)和四种减水剂(聚羧酸系、萘系、氨基系和脂肪族系)作为研究对象,采用浆体流动度试验测定五种粉状组成的浆体流动度分别随四种减水剂掺量增加的变化规律。试验结果表明,对于水泥、矿渣粉和粉煤灰浆体,聚羧酸系高效减水剂是分散效果最好的减水剂;对于石灰石粉和尾砂粉浆体,脂肪族高效减水剂是分散效果最好的减水剂。由于脂肪族高效减水剂的单价约为聚羧酸系高效减水剂单价的1/4,因此,脂肪族高效减水剂将是制备全尾砂胶结膏体充填材料性价比最高的减水剂。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成分散程度的试验研究

针对减水剂对全尾砂胶结膏体充填料浆中粉状组成的分散程度进行了试验研究,试验中选择了五种粉状组成（水泥、矿渣粉、粉煤灰、石灰石粉和尾砂粉）和四种减水剂（聚羧酸系、萘系、氨基系和脂肪族系）作为研究对象,采用浆体流动度试验测定了五种粉状组成的浆体流动度分别随四种减水剂掺量增加的变化规律。试验结果表明：对于水泥、矿渣粉和粉煤灰浆体,聚羧酸系高效减水剂是分散效果最好的减水剂;对于石灰石粉和尾砂粉浆体,脂肪族高效减水剂是分散效果最好的减水剂。由于脂肪族高效减水剂的单价约为聚羧酸系高效减水剂单价的1/4,结论是脂肪族高效减水剂将是制备全尾砂胶结膏体充填材料的性价比最高的减水剂。     

添加剂对煤-水界面性质的影响与效能研究

将木质素磺酸钠和经化学改性后的木质素磺酸钠用于大同煤制浆。通过测定吸附量、润湿热和ξ－电位,分析了煤－水分散体系界面性质与添加剂效能的关系。从而把水煤浆成浆性与煤粒表面物化性质联系起来,对进一步探讨成浆机理,筛选、合成水煤浆添加剂具有一定的指导意义。     

纳米改性减水剂对水泥流变性及水化热的影响

采用超声分散法将氧化石墨烯(GO)按不同复配比例分散在2种不同聚羧酸减水剂(PC)中,制得改性减水剂(GO/PCs),研究GO/PCs复合物对水泥净浆流变性能及水化热的影响。结果表明,减水型GO/PCs复合物掺量在0.5‰~1.0‰范围时,增加掺量会加剧水泥浆体剪切增稠现象,增大屈服应力和塑性黏度,掺量在1.0‰~1.5‰范围时,增加掺量的作用效果相反;保坍型GO/PCs复合物的临界掺量为2.0‰。GO可延长诱导期,对水泥水化具有缓凝作用,但对72 h水化总放热量影响不大。     

减水剂对磷尾矿胶结充填料浆输送流动性能影响研究

采用贵州某磷尾矿为骨料、粉煤灰和水泥为胶凝材料,制备了胶结充填料浆。采用扩展度法、流动度法及L型管法研究了聚羧酸系和萘系减水剂对磷尾矿充填料浆流动性能的影响。结果表明,聚羧酸系减水剂添加量为1.2%时对充填料浆流动性能的改变较大,萘系减水剂添加量为8%时料浆流动性可达到较好的效果;二者相比,聚羧酸系减水剂优于萘系减水剂。同时聚羧酸系减水剂对磷尾矿充填料浆具有较强的分散作用,能改变水泥絮凝结构,提高充填料浆的流动性能。     

高强度低黏度注浆材料配比试验研究

为满足微裂隙岩体注浆加固要求,需研究一种强度高、黏度低的高性能注浆材料。选用超细水泥、硅粉、超细粉煤灰、聚羧酸系减水剂为原料,结合单因素试验和正交试验,对浆液进行改性。试验结果表明：在水泥中掺加4%～12%的硅粉,浆液的结石体强度可以提高8%～34%|用超细粉煤灰替代一定量的水泥,可以降低浆液的黏度,当粉煤灰替代量超过20%后,浆液黏度不再降低,达到作用极限值|聚羧酸系减水剂对于降低水泥浆液的黏度有着显著效果,掺加0.1%～0.5%的减水剂,浆液的黏度可以降低25%～90.6%,减水剂掺量越高,浆液析水率越大,浆液越不稳定|当水灰比为0.8、硅粉掺量为10%、粉煤灰代替量为20%、减水剂掺量为0.3%时配置的浆液性能最优,新型浆液结石体28d抗压强度为22.98MPa,比纯水泥浆液结石体的抗压强度提高13.6%,黏度为21.83s,比纯水泥浆液黏度降低89%。     

减水剂对全尾砂胶结充填料浆流变性的影响

以全尾砂胶结充填料浆为研究对象,采用桨式旋转流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMC)三种高效减水剂对料浆流变性能(屈服应力与塑性黏度)和触变性的影响。结果表明:掺入减水剂的料浆流变行为符合Bingham模型;三种类型减水剂掺入料浆后均能降低屈服应力、塑性黏度和触变环面积,且掺量越高降低幅度越大,料浆流变性改善效果越好。三种类型减水剂对料浆流变性改善程度存在差异,其中PC作用效果最好。随着养护龄期的增加,料浆的屈服应力、塑性黏度和触变环面积随之增大,减水剂对料浆流变性的作用效果减弱。