水煤浆添加剂的研究现状

近年来,水煤浆技术作为一种高效的煤炭清洁利用途径备受关注。但水煤浆的成浆性能受到煤质、煤粉粒度分布、添加剂等因素的制约,其中添加剂是水煤浆制备过程中决定生产成本和浆体性能的重要因素。介绍了传统水煤浆添加剂的主要特点,综述了污泥、工业废水、生物质等废弃物作为环保型水煤浆添加剂的研究进展,并对水煤浆添加剂未来的发展方向进行了展望。

改性木质素磺酸钠在煤沥青水浆中的性能研究

为提高煤沥青利用率,以LS(木质素磺酸钠)为主要原料,经磺甲基化和缩合反应后合成MLS(改性木质素磺酸钠)分散剂,用于制备煤沥青水浆。采用FTIR(红外光谱)、XRD(X射线衍射)和表面张力分析了MLS的结构及性质,采用响应曲面法考察其最佳制备条件,并研究浆体的分散稳定性。结果表明MLS分散剂的最佳制备条件为:磺甲基化试剂质量分数12%,甲醛质量分数18%,尿素质量分数10%,反应温度80℃,反应时间4 h。当MLS质量分数为0.5%时,最大制浆质量分数达到54.83%,而LS的最大制浆质量分数仅为51.44%。且MLS分散剂制备的浆体,属于屈服假塑性流体,符合Herschel-Bulkley模型,屈服应力较小。静置5 d后,LS和MLS制备的浆体析水率分别为3.45%和2.30%,说明MLS的降黏增稳能力较强,利于提高煤沥青水浆的工业应用。

黑岱沟选煤厂高浓度煤泥浆制备

以黑岱沟选煤厂煤泥为研究对象,采用单因素试验法探究了剪切强度、剪切时间、煤浆浓度、添加剂用量、添加剂种类及温度对高浓度煤泥浆流变特性及稳定性的影响规律,得到了满足中远距离管道输送要求的高浓度煤泥浆制备条件。结果表明,符合中远距离管道输送要求的高浓度煤泥浆最佳制备条件为:剪切时长15 min、剪切强度2500 r/min、添加剂用量0.5%、浆体浓度64%~65%。在最佳条件下制备的浆体表观黏度为492 mPa·s,沉降15 d后,仍能保持较好的流动性;添加剂种类对于煤浆流变特性改善效果影响显著,对于黑岱沟煤泥,准能矸电公司提供的水煤浆添加剂可达到最优降黏效果,相较木质素磺酸盐类及萘系添加剂,降黏效果分别超过700、200 mPa·s;选用准能矸电公司水煤浆添加剂及最佳制备条件下,高浓度煤泥浆的流变特性及稳定性完全满足中远距离管道输送要求。

水煤浆添加剂的研究进展

介绍了水煤浆添加剂的分类、作用机理、研究进展及评价方法,结合表面活性剂、碳基添加剂、聚合物和胶体纳米颗粒等的研究成果,提出了水煤浆添加剂未来的发展趋势及面临的问题与挑战,尽管水煤浆面临稳定性差、燃烧性能和污染物排放控制等挑战,但随着全球能源安全和环境保护需求的不断增加,水煤浆添加剂仍将有广阔的应用前景。

水煤浆添加剂TS-M1对几种煤成浆效果的试验研究

为了考察复合高效水煤浆添加剂TS-M1在水煤浆制浆中的整体成浆效果,以4种特定的煤种为制浆对象,对煤浆质量分数、黏度、流动性及稳定性等进行了量化分析。试验结果及现场应用情况表明:针对煤气化项目现场的应用条件及4种特定煤种,复合高效水煤浆添加剂TS-M1在常规添加量1‰~4.5‰范围内,可制得最高成浆质量分数分别为64%、63.5%、65%和68%的水煤浆,同时能保持良好的煤浆黏度、流动性及稳定性。

高浓度水煤浆的制备措施

简述了煤浆制备工艺流程,结合某公司水煤浆加压气化煤浆制备的生产实际情况,针对几种影响水煤浆浓度的主要因素,分析了制备高浓度水煤浆需要控制磨煤机内钢棒级配、调整煤浆出料槽泵出口管线高度、磨煤机滚筒筛冲洗水、煤浆添加剂的用量、超细磨系统应用等关键操控点,通过生产中实测数据的比对,结合多年操作经验提出了相应的改进措施,以便为业内提供一些参考与借鉴。

生物质水煤浆的制备工艺及成浆性

生物质水煤浆燃料具有热值高、燃烧特性好以及绿色环保等特性,是新型能源,对缓解当今世界能源危机具有重要意义。以生物质开发利用技术为基础,全面总结了国内研究人员在生物质水煤浆的制备工艺方面的研究进展,对废液和固废物用于水煤浆的制备工艺进行分析。把握影响成浆性的两大主要因素,研究生物质作为水煤浆添加剂参与制浆的优缺点。结合目前生物质水煤浆在制备工艺和生物质型添加剂方面的研究现状,对未来生物质水煤浆的发展进行了思考和展望。

工业废水中金属离子对水煤浆性能的影响及作用机理研究

工业废水用于制备水煤浆,有利于其资源化利用,降低工业废水的处理成本,减少环境污染。为了探究工业废水中金属离子对水煤浆黏度、稳定性和燃烧特性的影响,选用Na^(+)、Ca^(2+)两种金属离子进行实验研究。成浆实验研究结果表明,Na^(+)、Ca^(2+)存在时均会增加水煤浆的黏度,并且Ca^(2+)的增黏幅度明显高于Na^(+);Na^(+)、Ca^(2+)对水煤浆稳定性的影响较小。燃烧特性研究表明,Na^(+)、Ca^(2+)水煤浆的着火温度、燃尽温度降低,最大燃烧速率增大,Na^(+)对燃烧特性产生的积极影响比Ca^(2+)显著。

管输煤浆提浓制备气化水煤浆的工艺条件研究

管输煤浆需经提浓方可保证水煤浆的气化效率与经济性,因而很有必要考察不同原料配比、添加剂比例等工艺条件对制备高浓度气化煤浆的影响规律。以神渭管输煤浆脱水后的离心煤和压滤煤为原料,研究管输煤浆提浓工艺中制备压滤细煤浆的添加剂比例及最高成浆浓度、制备气化煤浆的最佳配比及添加剂添加量,通过对单独压滤细煤的成浆性实验、细浆和超细浆掺混比例实验、离心煤、压滤煤、细浆和超细浆最佳配比实验的设计,借助旋转黏度计、流动性测试仪、标准筛网等探索压滤细煤浆和气化煤浆的制备工艺条件。结果表明,在制备压滤细煤浆时,添加剂比例不得低于0.2%,干基最佳添加比例为0.5%,制得压滤细煤浆浓度为55.21%;在制备气化水煤浆时,离心粗煤、压滤细煤浆、细浆和超细浆的最佳配比为70∶20∶5∶5,干基添加剂总添加量为0.4%,在制备压滤细煤浆和制备气化煤浆时按比例为3∶5分2次加入。物料衡算表明,将浓度未53%的管输煤浆全部脱水后再按合理的级配制备为气化水煤浆,可在实现富余管输煤浆全部制备为高值气化水煤浆的同时消纳利用全部压滤细煤泥。

水煤浆气化装置煤浆提浓改造总结

由于煤浆制备系统制得的煤浆粒度分布不合理,水煤浆质量分数仅为58%~60%,造成气化炉的煤耗和氧耗较高,有效气含量偏低。通过增设细磨装置并采用新型煤浆添加剂后,水煤浆质量分数提高了3.57%,气化炉运行稳定,有效气体积分数提高2.18%,平均每天节省气化煤43 t、氧气21600 m^(3),成本降低91500元/d,节资效果明显。

不同分散剂对水煤浆成浆性能的影响研究

为了解萘系、木质素系和腐殖酸系分散剂对水煤浆成浆性能影响,通过成浆性试验研究不同分散剂对水煤浆定黏浓度、表观黏度、流动性及稳定性的影响规律,并探讨了不同分散剂性能差异及其作用机理。结果表明:分散剂对煤具有适配性,萘系与低阶煤01和低阶煤03、腐殖酸系与低阶煤02的适配性更高;萘系和腐殖酸系对水煤浆流动性的影响优于木质素系,分散剂对水煤浆的稳定性从高到低排序为腐殖酸系>木质素>萘系。萘系和木质素系复配,萘系复配量在90%时不影响水煤浆的成浆性能。萘系与腐殖酸系分散剂复配,腐殖酸系复配量在10%时可明显提高水煤浆的流动性和稳定性。通过研究分散剂添加量对水煤浆表观黏度的影响,发现分散剂的饱和添加量为0.6%。

不同分子质量木质素磺酸钠对煤粉的分散作用研究

应用超滤分级方法,将木质素磺酸钠分成不同分子量范围的级分.傅立叶红外光谱(FTIR)分析结果表明,分子量为5 000～10 000的木质素磺酸钠分子中亲水基团如羟基、酚羟基、磺酸根质量分数最大,随着分子量的增加,亲水基团质量分数降低.实验结果发现分子量为10 000～50 000的木质素磺酸钠级分在煤粒表面的吸附等温线近似为L型,吸附量较大,并且使煤粒的表面动电电位(ζ电位)达到-52mV,在各个级分中对盘江煤具有最好的分散降黏作用.进一步得出结论,分散剂的分散降黏作用与其在煤粒表面的吸附量和ζ电位的高低密切相关.

添加剂分子结构特征与灵武煤水煤浆浆体各性质间匹配规律研究

研究了分子结构特征不同的十六种添加剂与灵武煤成浆性、流变特征以及静态稳定性间的匹配规律。实验结果表明，添加剂的主结构特征、取代基的性质、磺化度及聚合度与灵武煤浆体各性质间存在明显的匹配规律，其中，主结构特征、聚合度和磺化度对灵武煤浆体各性质的影响最为显著。分散性能强的添加剂不利于灵武煤煤浆流变特性的改善，而在一定范围内磺化度的增加能明显改善浆体的流变特性；添加剂的聚合度是影响灵武煤浆体的成浆性和稳定性的重要因素。

水煤浆添加剂研究评述

水煤浆成浆性、流变性及静动态稳定性除了与煤质本身的性质密切相关外，还与添加剂的性能有关。80年代以来，国外在水煤浆添加剂方面做了大量的研究工作，研制及筛选出一批性能优良的分散剂及稳定剂。但是，到目前添加剂的研制及筛选基本上是经验性和半经验性的，使得这项工作耗费大量的时间和经费。而添加剂的分子结构特征与煤质及煤表面物理化学性质有着密切的相关性（匹配性），深入研究这种匹配规律，并建立相应的数据库，将会改变以往水煤浆添加剂研制中的经验性，对添加剂的研制起理论指导作用。本文简述国内外水煤浆添加剂研究状况以及匹配性研究的重要意义。

水煤浆添加剂研究及发展动向

简述了水煤浆技术在我国发展的背景及其基本性能,分析了水煤浆分散剂和稳定剂的作用机理及现在常用的添加剂种类和性能,介绍了国内外水煤浆添加剂的研究现状和成果,重点阐述了复配、改性等新技术的应用,以及两性离子型等新型添加剂的开发情况,结合目前存在的一些问题,展望了添加剂的发展趋势。

水煤浆掺混湿污泥对浆体成浆特性的影响

将城市湿污泥以不同的比例与煤粉掺混制备污泥水煤浆,研究污泥掺混量、添加剂、温度以及剪切速率对污泥水煤浆成浆特性的影响。结果表明:污泥掺混量增加时,污泥水煤浆的最大成浆浓度下降;3种添加剂对普通水煤浆的分散作用相当,对于污泥水煤浆,低污泥掺混量时,石油磺酸盐的分散作用较强,较高污泥掺混量时,亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠分散剂和甲基萘磺酸盐甲醛缩合物的分散作用略强;浆体温度为20<T<50℃时,表观黏度与温度近似呈线性下降;污泥水煤浆呈假塑性流变特征,污泥掺混量越大、浆体浓度越大,浆体的假塑性特征越明显。

低挥发分煤的成浆特性和水煤浆流变特性

为了研究低挥发份煤的制备水煤浆的性能,利用黏度计对水煤浆的温度、表观黏度、剪切应力以及剪切速率等参数进行测量和计算,分析加入5种不同添加剂后低挥发分煤水煤浆的成浆特性、最大成浆质量分数、温升特性、流变特性等性能,发现水煤浆的黏度随着质量分数的增加而升高;在黏度为1 000mPa.s时,加入不同添加剂的低挥发分水煤浆的最大成浆质量分数均在70%左右;加入不同添加剂对水煤浆的温升性能有不同影响,水煤浆的黏度随着温度的升高而逐渐降低,但是当水煤浆质量分数较高时,高温可能导致部分添加剂失效;随着剪切速率的增加,水煤浆的黏度逐渐降低,为假塑性流体.结果表明低挥发份煤具有很好的性能用于制备高浓度水煤浆.

3种难溶性矿物对煤成浆性的影响

以深度脱灰的大同煤为原料 ,通过加入一定量的不同类型矿物 ,用 5种药剂进行了成浆性试验 ,分析了样品界面物理化学性质 ,在此基础上探讨了矿物物理和物理化学性质对煤的成浆性的影响 .结果表明 ,矿物的密度对浆体的粘度降低起了决定性的作用 .

褐煤水煤浆提浓制备工艺研究

针对采用内蒙古某矿褐煤制浆存在浓度低(<49.0%),无法满足水煤浆气化炉正常开车需求的现状,通过对制浆温度、添加剂及粒度级配的优化研究,确立了褐煤提浓制浆工艺条件,并应用Aspen Plus软件模拟提浓前后水煤浆气化指标。研究结果表明:采用优化的粒度级配方案,选用质量分数0.5%改性萘系添加剂复配0.4%降黏助剂,在50℃下制浆,褐煤水煤浆最高浓度可达54.1%,相比优化前制浆浓度提高5.6%;提浓后水煤浆的合成气产量、冷煤气效率模拟指标分别为78.07%和70.25%,显著优于现场煤浆相应指标。

不同来源木质素磺酸钠的结构特征及用作水煤浆分散剂

引言木质素磺酸盐分子中含有苯丙烷基（C6-C3）疏水骨架和磺酸基为主要亲水基团,是具有阴离子表面活性剂结构特征的高分子化合物,来源于亚硫酸法生产纸浆或纤维浆的副产物,具有吸附分散性,广泛应用于染料、涂料、石油、煤炭工业和建筑业等领域.