超细神府煤应用于水煤浆提浓技术的研究

神府煤属于低变质的不黏结煤,低灰、低硫、高内水,煤质特性致使其难以制备成高浓度、低黏度的水煤浆。为了提高神府煤水煤浆浓度,基于粒度级配理论,在神府煤水煤浆制备中加入超细煤粉,通过干法成浆筛选不同粒径煤粉的最佳配比以及2种添加剂的复配比例,探讨了不同粒径的超细神府煤粉对水煤浆黏度和稳定性的影响。结果表明:添加剂TJJ1与TJJ2的质量比为4∶1时对水煤浆具有较好的分散效果,当3种粒径煤粉的质量分数比例为W125~200∶(Wd50=12μm∶Wd50=6.5μm)=40∶(60∶40)时,制备的神府煤水煤浆浓度接近70%,黏度低于1200 m Pa·s,稳定性为B级,水煤浆可满足工业使用要求。     

伊泰煤、神府煤及其配煤的水煤浆成浆性比较与分析

通过伊泰煤、神府煤及其配煤的成浆性试验,在煤浆浓度、黏度和目测流动性等方面进行了比较与分析,并讨论了粒度级配对煤浆浓度的影响。结果表明,伊泰煤可以制得浓度和流动性均较好的水煤浆,制得的水煤浆粒度呈双峰分布,煤浆浓度较神府煤水煤浆略高。随着煤浆中粗粒子(8目~40目)的增加,煤浆浓度增加,但对水煤浆气化过程中大颗粒煤粉的碳转化率也有影响。     

SAF及其与木质素磺酸钠复配分散剂的性能研究

用丙酮、甲醛、无水亚硫酸钠和水通过缩合反应制备了水煤浆分散剂SAF,并将其与木质素磺酸钠(木钠)进行复配,评价了分散剂对宁夏回族自治区羊场湾产煤的成浆性能。以表观黏度1 500 mPa.s为标准,采用复配分散剂(SAF∶木钠=1∶2)制备的水煤浆的最大成浆浓度为71%,而采用SAF、木钠制备水煤浆的最大成浆浓度分别为67%,63%;SAF、木钠和复配分散剂制得的水煤浆48 h均无沉淀产生,而三者制得水煤浆的72 h产生的析水率分别为6.0%,4.2%,2.4%,表明复配分散剂可提高煤的成浆浓度,降低析水率。     

粒度级配对神府煤成浆性能的影响

为提高神府煤制备水煤浆的成浆性能,分析了神府煤的原煤性质,说明神府煤的成浆指标为11.55,属于很难成浆煤种。对不同粒度级配的干基煤样进行粒度分析,通过粗、细煤粉单独制浆实验和不同粒度级配煤粉的成浆性实验,研究了不同粒度级配对水煤浆成浆性的影响。结果表明:经过级配的干基煤样具有双峰粒度分布特征,适宜制浆;粗煤粉不能单独成浆,细煤粉单独制浆的最大成浆浓度为61%;粗细煤粉质量比约为1∶2时,水煤浆具有较好的流动性和稳定性,最大成浆浓度可达63.8%,此时水煤浆黏度为1000 mPa·s,符合工业水煤浆制备标准,说明合理的粒度级配可降低水煤浆黏度,增强流动性及稳定性。     

氨基磺酸系高效水煤浆添加剂合成与性能研究

为提高水煤浆添加剂的分散性,降低加入比例,针对神府煤表面性质和结构特点,以对氨基苯磺酸钠、苯酚、甲醛为主要原料进行了三元共缩聚反应研究,探讨了不同合成条件对产物成浆性能的影响,成功合成氨基磺酸系高效水煤浆添加剂。结果表明,最佳合成条件为苯酚、对氨基苯磺酸钠摩尔比为1.8∶1,甲醛、对氨基苯磺酸钠+苯酚摩尔比为1.4∶1,反应体系p H值为9,反应温度为85℃,反应时间为5 h,添加剂加入比例为0.15%时,即可制得浓度为64%的神府煤气化水煤浆。     

基于木钠盐与NNO复配水煤浆添加剂制备试验研究

为克服单一添加剂的缺点,提高水煤浆性能,研制了一种基于木质素磺酸钠与亚甲基二萘磺酸钠(NNO)复配的新型水煤浆添加剂,研究了添加剂复配比、添加剂用量、煤粒级配及温度等对水煤浆成浆性能的影响。结果表明,木质素磺酸钠与亚甲基二萘磺酸钠的复配比为1∶2,添加剂用量为0.8%,0.25、0.18、0.12 mm煤粒质量比为1∶2∶3.5时制备的水煤浆具有较好的稳定性及流动性,黏度为2 000 m Pa·s,浆液流动性达B级,且放置1、3 d后,落棒实验均显示一棒落底。水煤浆黏度与温度的自然对数成线性关系,即随着温度的升高,水煤浆黏度下降明显。     

6种安徽煤的成浆特性

对淮南(张集、顾桥)、淮北(桃园、朱庄、朔里)和宿州(木瓜界)等6个煤样进行成浆性研究,并与陕西神府煤成浆性进行了对照。结果表明,6种安徽煤可磨指数比神府煤高,属易磨煤:制得的水煤浆粒度呈双峰分布,水煤浆含量、表观粘度较神府煤制得的水煤浆要高,属于易制浆煤。     

高灰尾煤制浆工艺的研究

选用淮南新庄孜矿选煤厂尾煤进行制浆试验,考察添加剂浓度、搅拌时间、不同添加剂配比对水煤浆流变性的影响;使用添加剂941号,煤浆最高浓度可达72.2%;萘磺酸盐最佳用量为0.8%、搅拌时间大约为10 min,此时水煤浆粘度最低;磺化腐植酸钠比例较高时,浆体呈现假塑性,复配添加剂MN∶MH在4∶6以上时,可制得成本更经济的水煤浆。     

神府煤水煤浆管道输送试验研究

为获得神府煤水煤浆最佳管道输送参数,进行了水煤浆流变性试验,确定了水煤浆临界剪切速率。通过水煤浆剪切速率和剪切应力的关系确定神府煤水煤浆流变性模型,拟合出适于神府煤水煤浆流变性的数学方程。在不同管道直径和水煤浆浓度下,研究了水煤浆平均速率对管道压力损失的影响,得到了最佳水煤浆管道输送参数。结果表明:神府煤水煤浆临界剪切速率为40.74 s-1,水煤浆拟合后的流变方程符合宾汉塑性体模型,适宜泵送和管道输送。低浓度、低黏度的水煤浆更适合管道输送。在水煤浆平均流速相同的条件下,管道直径越小,管道压力损失越大。管道直径为200~300 mm时,神府煤水煤浆在管道输送中的压力损失在工业应用合理范围内,适宜管道输送。     

响应面优化法改善神府煤成浆性的试验研究

针对神府煤低灰、低硫、高内水,难以制备出高浓度、低黏度水煤浆的问题,以超细煤粉平均粒径12、6.5μm质量分数和复配分散剂用量为因素,采用Box-Behnken设计试验得到水煤浆黏度的回归方程模型,利用响应面分析三因素对水煤浆黏度的影响,并优化试验结果。结果表明,神府煤制备水煤浆的最优配方为:12μm煤粉质量分数为55%,6.5μm煤粉质量分数为35%,分散剂用量为1.04 g,预测水煤浆黏度为918.65 m Pa·s。在定浓条件下,按照最优配方进行试验验证,水煤浆黏度从1975 m Pa·s降至1066.67 m Pa·s,且优化后水煤浆的稳定性和流变性明显改善。     

淮化Texaco气化炉备选煤种所用水煤浆分散剂的遴选

研究了多种水煤浆分散剂对安徽淮化Texaco气化炉备选煤种成浆性能的影响。结果表明,萘系分散剂对煤种成浆浓度高、流动性好;木质素类分散剂对煤的成浆浓度较低,流动性较差。相较于分散剂而言,煤质是影响水煤浆成浆性能的最关键的因素。北宿煤的制浆浓度大部分都在65.0%以上,是制备气化用浆性能较好的煤种。满足实际生产能力的要求下,HH分散剂对华亭煤最高制浆浓度达60.5%,ZH分散剂对北宿煤最高制浆浓度达67.0%,对于不同的煤种,不可盲目追求性价比较高、广谱性强的分散剂。     

生物质水煤浆流变特性研究

以福建无烟煤、水葫芦、添加剂等制备生物质水煤浆,研究了其流变特性。结果表明：添加3％～3．5％的水葫芦及1％的分散剂制得的生物质水煤浆粘度在0．8～1．2Pa·s之间,且稳定性较好。生物质含量提高,生物质水煤浆的粘度逐渐上升;分散剂含量为1％时,能够制得流变性较佳的生物质水煤浆;搅拌强度的增加能够使生物质水煤浆的粘度降低;当温度低于60℃时生物质水煤浆的粘度随温度升高而下降;当温度高于60℃时,生物质水煤浆的粘度随温度升高而上升。     

分散剂在水煤浆中的作用

水煤浆分散剂是水煤浆制备过程中重要的化学添加剂之一,常用的分散剂有阴离子、非离子和复配分散剂三种,本文对分散剂的研究现状、作用机理及影响因素进行了简要综述。     

IA/AA/AMPS水煤浆分散剂的制备及性能

以丙烯酸(AA)、衣康酸(IA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为反应单体,过硫酸钾和亚硫酸氢钠为氧化-还原体系引发剂,通过自由基聚合制备了IA/AA/AMPS三元共聚物水煤浆分散剂,并通过红外光谱(IR)、黏度仪进行了测试。结果表明,共聚物中引入了磺酸基和羧酸基;同时,对不同水煤浆质量分数和不同分散剂添加量的水煤浆进行了研究,水煤浆的最佳成浆质量分数为68%,当添加质量分数为0.6%的分散剂时,分散效果最佳。     

不同降解方式对淀粉基水煤浆分散剂性能的影响

分别采用氧化法(H₂O₂为氧化剂)、酸解法(HCl)两种不同的方式制备降解淀粉,在相同的实验条件下,以丙烯酸(AA)、苯乙烯磺酸钠(SSS)为单体,H₂O₂-Fe²⁺为引发剂,通过自由基聚合反应制备3种淀粉基水煤浆分散剂。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对产物的分子结构、相对分子质量及分布进行了表征和分析。将3种分散剂应用于彬长煤制浆,考察对比了浆体的表观黏度、分散剂最佳添量、最大制浆浓度、流变性、Zeta电位、吸附特性及静态稳定性等。结果表明,经氧化降解制备的淀粉基水煤浆分散剂在最佳添加量0.4%(质量分数)时,水煤浆最大制浆浓度可达到67%,表观黏度为906mPa·s,煤粒表面的Zeta电位由–12.1mV变化到–47.3mV,相较于由玉米淀粉及酸降解淀粉制备的水煤浆分散剂对彬长煤具有更好的降黏、分散、稳定作用。     

Effects of chemical structure on the properties of carboxylate-type copolymer dispersant for coal-water slurry

In this study, a series of carboxylate-type copolymer dispersants were prepared. The effects of chemical structures of the copolymer dispersants, including the molecular weight, kind, quantity and ratio of hydrophilic/hydrophobic groups, and side chain length, on the solid loading, apparent viscosity, zeta potential, rheological behavior, and stability of coal-water slurry (CWS) prepared from Dongtan, Yima, and Datong coals were systematically investigated. The dispersion performance of the copolymer can be improved by adjusting its chemical structures, and the dispersion mechanism was discussed. In addition, a high solid loading CWS with excellent stability toward settling can be achieved by means of the copolymer dispersant and carboxymethyl cellulose sodium salt (CMC-Na). Experiments have proved that the copolymer has the potential to be developed as a new high-effective dispersant for CWS. © 2009 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2009     

煤系高岭土料浆的粘度及影响因素

煤系高岭土料浆的浓分散体系为非牛顿流体,具有剪切变稀的特性. 阴离子型分散剂聚丙烯酸钠可吸附于煤系高岭土颗粒的表面,改变其表面电势,增加颗粒间的排斥能,从而起到很好的分散作用. 通过实验,研究了固相浓度、分散剂用量、粒径大小等因素对煤系高岭土料浆粘度的影响. 固相浓度增大、粒径减小时,料浆的粘度增大;分散剂可使料浆粘度降低,当最佳用量为0.3%左右,在高剪切速率(729 s-1)下,固相浓度由30%(w)提高到70%(w),料浆的粘度分别为0.004和0.020 Pa×s．     

水煤浆添加剂磺化丙酮-甲醛缩聚物的合成与性能

以丙酮、甲醛、亚硫酸钠为原料合成磺化丙酮 甲醛缩聚物型水煤浆分散剂 (SAF),考察了亚硫酸钠用量、醛酮比等因素对水煤浆分散性能的影响,实验研究发现,亚硫酸钠、甲醛和丙酮的最佳摩尔比为n(亚硫酸钠 )∶n(甲醛)∶n(丙酮) =0 4∶2 1∶1 .05。用最佳摩尔比条件下合成的SAF制浆,在投加量为w(SAF) =0 8%时最高定黏浓度达 66% (干煤粉质量分数)。流变性实验研究发现,浆体属于假塑性流体,具有明显的触变性,并且浆体在 100s-1的固定剪切速率下剪切具有较好的抗剪切性。     

水煤浆分散剂及其发展现状

简要概括了水煤浆分散剂的分散机理及其分类,在此基础上,分析了国内外水煤浆分散剂的研究现状,最后详细分析和论述了水煤浆分散剂的研究开发与工业应用前景。