Synthesis, characterization and application of a dispersant based on rosin for coal-water slurry

A rosin derivative and maleopimaric acid diethanolamide(MAD), was synthesized, characterized by FTIR and1 H NMR, and applied as dispersant for the coal-water slurry(CWS) prepared from Chinese Shenfu coal. The CWS application performance investigation shows that the MAD dispersant has better abilities in reducing CWS viscosity and stabilizing the slurry than a commercial dispersant—sulfonated naphthalene-formaldehyde condensate(SNF). The physicochemical property investigation of the two tested dispersants shows that the adsorption amount of the MAD at coal-water interface is much larger than that of SNF, and the MAD has better wetting property than the SNF on the coal surface. It indicated that the excellent capabilities of MAD are related to the adsorption mode of standing upright on the coal surface. Based on the above, the mechanism of dispersion and stabilization of the CWS prepared from MAD dispersant is presented.

煤对CWM分散剂吸附性能的研究

本文选择三种具有代表性CWM分散剂，借助FT-IR和XPS等现代实验手段时分散剂在煤表面的吸附性能进行了分析，揭示了CWM分散剂吸附特征，为从组成和结构上选取优良分散剂提供实验依据。

PSS分散剂亲油基团对不黏煤成浆特性及表面吸附行为影响

为改善不黏煤成浆浓度低,浆体性能差的现状。以神华不黏煤(SNC)为研究对象,选用5种不同亲油基强度的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)分散剂。通过考察PSS亲油基强度与SNC水煤浆的流变特性、稳定性能、润湿性能及吸附行为之间的构效关系,探究分散剂亲油基团对SNC的成浆作用机理。结果表明:PSS分散剂亲油基团强度显著影响不黏煤制浆的稳定性、流变性和表观黏度。亲油链段加长,分子之间相互交联作用加剧,形成的空间位阻变大,使得浆体稳定性提高。但因分散剂分子在煤表面吸附量及其吸附常数随PSS聚合度的增加先增大后减小,水煤浆的表观黏度和流变性会在PSS聚合度为187时出现极大值。PSS分散剂在煤颗粒表面吸附符合Langmuir单分子层吸附模型,分散剂在浆体中分子间的交联概率低,可均匀吸附在SNC颗粒表面,进而在煤颗粒表面形成均匀的水分子吸附位点,促进形成质地均匀的水化膜。分散剂添加量为干煤粉的0.6%,浆体浓度达61%以上时所制备的SNC水煤浆具有更好的成浆性能。

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究Ⅹ分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明,多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后,又形成多层吸附,单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下,煤的变质程度越低,表面含氧亲水官能团的比例越高,孔隙率越高,比表面积越大,这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高,其表面疏水区面积的比例越高,分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大,这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤,是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素,主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤,疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂,吸附量明显高;而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂,吸附量明显小。

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。

改性木质素磺酸钠对水煤浆成浆性能的影响

针对来自于造纸废液的木质素磺酸钠(NLS)作为水煤浆分散剂较差的性能,通过磺化和缩聚反应对其进行了化学改性,制备出了改性木质素磺酸钠(MNLS)。研究了改性木质素磺酸钠对中阶山东煤(煤样来自山东兖州业有限公司)和低阶神华煤水煤浆成浆性能的影响。结果表明:与木质素磺酸钠相比,改性木质素磺酸钠对水煤浆的分散降黏能力显著提高,且优于常用的萘系分散剂;在MNLS分散剂添加量的质量分数为0.8%时,山东煤水煤浆质量分数为67%,神华煤水煤浆质量分数达到62%。改性木质素磺酸钠通过在煤粒上吸附后产生静电斥力和空间位阻来达到对水煤浆的分散降黏作用。

不同相对分子质量对接枝磺化木质素水煤浆分散剂吸附分散性能的影响

采用接枝磺化缩聚法制备了不同相对分子质量碱木质素系水煤浆分散剂(GCL3J系列),研究相对分子质量对水煤浆吸附分散性能的影响。流变学研究结果表明,具有三维空间网络结构的GCL3J分散降黏性能均优于具有线性结构的萘系分散剂。等温吸附和Zeta电位测试结果表明,GCL3J在煤粒表面的吸附特征属于Langmuir型单分子层吸附,随着相对分子质量的增加,其在煤粒上的吸附量逐渐减少,吸附作用力逐渐增强,并逐渐以疏水作用吸附为主。中等相对分子质量的GCL3J-3(Mw为31500 Da,特性黏度为8.06 mL/g)在煤粒表面吸附后,具有适宜的吸附量和吸附强度,且负电性最高,对水煤浆具有最优的分散降黏作用。

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。

聚羧酸盐侧链长度对水煤浆分散性能的影响及其作用机理

合成了一系列具有不同侧链长度的梳型聚羧酸盐(PC),研究了PC侧链长度对水煤浆的分散和流变性能的影响,使用X射线光电子能谱(XPS)分析了PC在煤水界面的吸附,并结合水煤浆Zeta电位及PC对煤颗粒的润湿性探讨了PC的分散作用机理,为设计制得高效的聚羧酸盐水煤浆分散剂提供依据。结果表明:长主链、短侧链和高阴离子基团含量的PC500(侧链聚合度n=11)具有优良的分散性,所制水煤浆属假塑性流体。PC在煤表面呈单分子层吸附,其中PC500的吸附密度和吸附厚度均最大,分别为0.638 mg·m-2和4.20 nm,其对煤粒润湿性也较好,所制水煤浆Zeta电位绝对值最高。侧链长度适中的PC500通过平衡吸附层厚度与Zeta电位发挥空间位阻和静电斥力作用分散水煤浆,其可有效地降低水煤浆Gibbs能,使煤粒间'团聚'减弱,浆体分散性提高。

新型阴离子水煤浆分散剂的制备与表征

以甲基丙烯酸(MAA)和丙烯磺酸钠(SAS)为原料,(NH4)2S2O8/NaHSO3氧化还原体系作为引发剂,NaH-SO3同时为链转移剂,采用水溶液自由基聚合反应,制得了甲基丙烯酸-丙烯磺酸钠共聚物(PMS)分散剂,通过TGA-DSC、GPC及IR等手段对聚合物的结构、热稳定性以及相对分子质量及其分布进行了表征和分析。并考察了PMS的合成条件及用量对水煤浆分散效果的影响。实验表明,PMS最佳合成条件为:甲基丙烯酸和丙烯磺酸钠的单体摩尔比为0.65∶0.35,引发剂用量占单体的质量分数8%,其中(NH4)2S2O8∶NHSO3=4∶1.67,反应温度为75℃,其用量为0.5%时,水煤浆的分散性能最佳。

城市污泥与淮南煤共制水煤浆制浆性能的试验

通过在淮南煤中添加三种淮南城市污水污泥进行制备水煤浆的试验研究,结果表明,在淮南煤中添加三种污水污泥A、B和C制浆最大浓度降低3%～4%,污泥水煤浆的制浆性能均很好。污泥A、B可共制最大浓度为65%的水煤浆,污泥添加量不大于2%,添加污泥B的制浆性能较优于添加污泥A,污泥C最大添加量可达25%。添加污泥C共制水煤浆的最大浓度为66%,此时污泥最大添加量为10%。添加污泥A、B对水煤浆有效浓度影响有限,节水比例也很小;污泥C的添加可以节省1/5～2/5的工业用水,但对水煤浆气化的影响很大。

煤泥对木质素系分散剂的吸附性能研究

为了解木质素系分散剂(LS)对煤泥成浆性能的影响,根据LS在煤泥表面的静态吸附试验,采用动力学方程和等温吸附模型对吸附曲线进行拟合分析,研究LS在煤泥表面的吸附作用机理。结果表明:LS初始浓度对吸附过程有显著影响,初始质量浓度为0.4 g/L时,吸附效果最佳;LS初始浓度相同时,吸附量随温度升高而增加;吸附过程符合伪二级动力学方程,吸附速率由表面扩散和颗粒内扩散联合控制;吸附行为符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,热力学参数计算结果表明LS主要通过氢键、静电等作用自发吸附在煤泥表面,通过增加煤泥表面润湿性,提高浆体分散稳定性。

水煤浆喷嘴材料的应用研究

水煤浆技术是我国洁净煤发展战略的重要组成部分 ,而喷嘴是水煤浆燃烧器中的关键部件之一 ,喷嘴材料的抗磨和抗热冲击性能直接影响水煤浆应用的经济性和安全性。文章对国内外水煤浆喷嘴材料的研究和应用进行了评述 ,并提出了今后水煤浆喷嘴材料的研究和发展方向。

聚羧酸系水煤浆分散剂的试验研究

研究了以丙烯酸、苯乙烯磺酸钠和聚乙二醇为主要原料制备聚羧酸系高效水煤浆分散剂的方法。探讨了大分子单体的合成条件,并分析了共聚反应时引发剂用量、单体浓度和链转移剂用量对分散剂平均分子量和黏度的影响。用合成的分散剂对屯留煤泥进行成浆性能测试,在浆体浓度为75.27%、添加剂用量为0.4%时,水煤浆黏度仅为898.54 mPa.s,结果表明该分散剂适用于该煤种,并用乌氏黏度计测定了该分散剂溶液的黏度,确定其相对分子量大小为20 000~30 000。

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。

腐植酸系分散剂合成条件及对水煤浆黏度的影响

采用腐植酸为原料,丙烯酸为接枝共聚单体,过硫酸钾为引发剂,采用溶液聚合法制备腐植酸-丙烯酸接枝共聚物,并检测其对水煤浆黏度、流动性、稳定性的影响。通过正交实验,得出了腐植酸-丙烯酸接枝共聚物的合成优化条件:丙烯酸与腐植酸质量比为0.35∶1.00,引发剂用量5%,反应温度75℃,保温时间2 h,腐植酸-丙烯酸接枝共聚物对陕西彬长煤水煤浆具有良好的分散性能,当分散剂用量为0.12%时,水煤浆的表观黏度为956 mPa.s。

分散剂在煤表面吸附膜厚度的研究

本文采用Ｘ光电子能谱加氩离子刻蚀法，测出三种分散剂在煤表面吸附膜的近似厚度。发现它和分散剂效能有极好的相关性。讨论了作用机理和结构上的特点。

分散剂对补连塔低阶煤水煤浆成浆性影响

分散剂是影响水煤浆成浆性的关键因素。为了提高补连塔低阶煤水煤浆成浆性,采用不同种类分散剂、分散剂用量、分散剂复配成浆实验,研究分散剂对补连塔低阶煤水煤浆的成浆性影响。

水煤浆分散体系中阴离子型分散剂的吸附特性和降粘效应

研究了一种阴离子型分散剂在煤表面的吸附特性和其产生的降粘效应，以及它们与煤表面结构性质间的关系。结果表明，阴离子型分散剂的吸附性能和降粘效应受煤表面含氧官能团尤其是羧基官能团的显著制约。低温热处理（２００～３００℃）使年轻煤表面疏水化作用显著增强，从而显著地提高了分散剂在煤表面的吸附性能及其对水煤浆产生的降粘效应，因此，年轻煤的成浆性得到大幅度改善。

分散剂表面吸附特性和相关电化学性质对煤浆分散体系流变特性的影响

采用１７种不同变质程度的中国煤，详细研究了一种阴离子型分散剂在煤表面的吸附特性及其相关的表面电化学性质对煤成浆性及浆体流变特性的影响。结果表明，煤成浆性及浆体流变性并不单独取决于煤对分散剂的吸附量和煤表面动电位的大小。反映煤成浆性的浆体最高煤浆浓度取决于分散剂在煤表面的Ｌａｎｇｍｕｉｒ饱和吸附量Γｓ和相应动电位ξｓ的乘积Γｓ×ξｓ，而浆体流变指数则依赖于两者比值的大小Γｓ／ξｓ。表明水煤浆分散体系中煤颗粒的分散一方面是靠静电分散作用来实现，另一方面，分散剂在煤表面的吸附所产生的非静电分散作用也起了重要作用。同时，分散剂的表面吸附使煤表面产生的吸附荷电效应不能过高，否则，会对流体流变性不利。