煤炭加工與綜合No.2,2010COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION水煤漿分散劑的發(fā)屬動(dòng)向謝欣馨,戴愛(ài)軍,杜彥學(xué),崔意華(西北化工研究院,陜西西安710600摘要:介紹了水煤漿分散劑的分散機(jī)理、種類以及性能特點(diǎn),分析和論述了國(guó)內(nèi)外水煤漿添加劑的發(fā)展動(dòng)向,在此基礎(chǔ)上,指出了開(kāi)發(fā)新型高分子聚合物分散劑以及不同分散劑之的復(fù)配,是今后水煤漿分散劑研究的方向。關(guān)鍵詞:水煤漿;分散劑;髙分子聚合物;發(fā)展動(dòng)向中圖分類號(hào):TQ536文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10058397(2010)02004304水煤漿作為煤炭加工利用技術(shù),較好地實(shí)現(xiàn)劑、穩(wěn)定劑和其他輔助添加劑,其中分散劑起關(guān)了固體物料流態(tài)化和加壓操作。按用途可將水煤鍵作用。目前,工業(yè)應(yīng)用的水煤漿分散劑主要有漿分為燃燒用和氣化用兩類。氣化用水煤漿是指萘系、腐植酸系、木質(zhì)素系、聚烯烴系、丙烯酸把原煤加工研磨成微細(xì)煤粉,按煤約65%、水約系以及相關(guān)復(fù)配產(chǎn)品。35%的比例混合,再加入適量(約1.0%)的化學(xué)添加劑配制而成的高濃度煤/水分散體系,水煤1分散劑的分散機(jī)理23漿可作為代油燃料和制備合成氣的氣化原料,是分散劑的主要作用是改變煤粒的表面性質(zhì),目前國(guó)內(nèi)外潔凈煤技術(shù)之一。由于水煤漿既能保增強(qiáng)靜電斥力,促進(jìn)煤粒均勻分散在水中,防止持煤的物理化學(xué)性能,又能像石油一樣具有良好煤粒聚結(jié),提高水煤漿的流動(dòng)性的流動(dòng)性和穩(wěn)定性,可以泵送,又易儲(chǔ)運(yùn)和調(diào)(1)潤(rùn)濕分散作用。制漿用分散劑是具有親整;可以霧化燃燒,又屬低污染潔凈燃料;而且水與親油兩性的表面活性劑,一端的非極性疏水燃燒效率高,有著代油、節(jié)能、環(huán)保、綜合利用端極易與煤炭表面結(jié)合而吸附,另一端親水基則等多種效益,因此,受到世界各國(guó)工業(yè)界的高度朝外伸向水中,使煤粒的疏水表面轉(zhuǎn)化為親水重視性,并形成水化膜。水化膜有效降低水的表面張優(yōu)良的水煤漿應(yīng)具有高濃度、低黏度、良好力,并提高煤粒的表面張力,從而將煤粒隔離流動(dòng)性及穩(wěn)定性等特點(diǎn)。為達(dá)到此目的,需添加開(kāi),減少煤粒問(wèn)的阻力,降低黏度。適量的化學(xué)添加劑。制漿用添加劑主要有分散(2)靜電斥力分散作用。DVO理論成功地用粒子間的范德華引力作用和帶電粒子擴(kuò)散雙電層重疊產(chǎn)生的靜電斥力作用說(shuō)明分散體系的穩(wěn)定收稿日期;201001-13作者簡(jiǎn)介:謝欣馨(1984—),女,陜西安康人,2003年畢性,對(duì)離子性分散劑而言,除能改善煤表面的親業(yè)于西安科技大學(xué)高分子材料專業(yè),工學(xué)學(xué)士,西北化工研究院水性外,還能增強(qiáng)其靜電斥力,促使煤顆粒分散助理工程師,電話:029-83870140。于水介質(zhì)中。Funk等人認(rèn)為分散劑能改變煤粒cacaceceeocececeoceoeececececececececececoceeeeeeeccecececdececaceceeexceeececeeec內(nèi)可以在磨機(jī)周圍安裝除塵器。學(xué)技術(shù),2007,35(5):97-100.[2]張榮曾、水煤漿制漿技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版參考文獻(xiàn)社,1996[3]苗云霞.水煤漿制備工藝技術(shù)研究[打].河北化工,[1]李安.水煤漿技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其新進(jìn)展[J].煤炭科2009,32(7):44煤炭加工與綜合利用2010年第2期的表面電性,提高煤表面的Zea電位,而使水化2.2非離子型分散劑膜增厚,防止煤粒間相互接觸,既提高∫水煤漿非離子型分散劑主要是聚氧乙烯系列和聚氧的流動(dòng)性,又提高了水煤漿的穩(wěn)定性乙烷系列。這類分散劑的優(yōu)點(diǎn)是分子的親水親油(3)空間位阻與嫡斥力分散作用。所謂空性和相對(duì)分子質(zhì)量易于調(diào)節(jié)和控制,不受水質(zhì)及間位阻分散作用是指使煤粒表面吸附一層物質(zhì)煤中可溶物影響,無(wú)需添加穩(wěn)定劑,但價(jià)格昂如添加劑分子等,這樣就在顆粒間增加了一層貴,而且需配用消泡劑,適宜制高濃度水煤漿。障礙,當(dāng)顆粒相互接近時(shí),可機(jī)械的阻擋聚結(jié)水化膜也是一種空間位阻。體系的熵總是自發(fā)3水煤漿分散劑的發(fā)展動(dòng)向地向增加方向發(fā)展,當(dāng)兩個(gè)帶吸附層的顆粒相性能優(yōu)良、具有競(jìng)爭(zhēng)力的水煤漿分散劑產(chǎn)品互接近,彼此重合時(shí),由于吸附層中的高分子占有大量的市場(chǎng)。如:日本開(kāi)發(fā)的水煤漿專用分物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的自由度受到妨礙,吸附分子的熵減散劑NSF(萘磺酸鹽聚合物)和PSS(聚苯乙烯磺少,顆粒有再次分開(kāi)的傾向,這就是熵斥力的酸鹽)都已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),并達(dá)到了相當(dāng)規(guī)模。作用結(jié)果。南京大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)的NDF(亞甲基萘磺酸鈉總之,高效水煤漿分散劑的特點(diǎn)是有效地吸苯乙烯磺酸鈉-馬來(lái)酸鈉)適應(yīng)的煤種較多,附在煤表面,提高煤的親水性,并能在煤表面形分散性強(qiáng),占有大量的水煤漿添加劑市場(chǎng)。目前成雙電層和立體障礙。性能優(yōu)異的水煤漿分散劑多采用石油產(chǎn)品合成,其生產(chǎn)成本維持在較高水平。2分散劑的種類及其性能特點(diǎn)研制水煤漿分散劑要同時(shí)考慮成本與效能,分散劑種類主要有陰離子型、陽(yáng)離子型和非達(dá)到最優(yōu)性價(jià)比。目前分散劑的研究側(cè)重于分散離子型,常用的主要有陰離子型和非離子型。劑對(duì)煤粒的影響,分散劑本身的研究工作做得相2.1陰離子型分散劑對(duì)較少。已有的研究表明,從微觀上研究分散機(jī)陰離子型分散劑又分為合成有機(jī)高分子分散理,從而了解分散劑在煤水表面的吸附形態(tài),分劑和天然高分子改性分散劑兩大類。其中天然高散劑的結(jié)構(gòu)特征對(duì)水煤漿流變性的影響以及與不分子改性分散劑主要有木質(zhì)素系分散劑和腐植酸同煤質(zhì)的匹配規(guī)律,是改變目前水煤漿漆加劑研系分散劑;合成有機(jī)高分子分散劑主要有桊磺酸制及篩選工作中經(jīng)驗(yàn)性及盲目性的有效途徑。鹽系、聚烯烴磺酸系、聚羧酸鹽系等。3.1從分散機(jī)理研究分散劑與煤的作用機(jī)制(1)腐植酸系列分散劑的特點(diǎn)是分散性能強(qiáng),水煤漿分散劑分子結(jié)構(gòu)特征(主結(jié)構(gòu)特征可單獨(dú)使用,但成漿的穩(wěn)定性差。取代基的類型及性質(zhì)、聚合度、磺化度及羥值(2)木質(zhì)素磺酸鹽系列分散劑的優(yōu)點(diǎn)是來(lái)源等)與煤質(zhì)及煤表面物理化學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)廣泛(造紙廢液再加工),原料豐富,價(jià)格便宜,系,這種匹配性影響著煤的成漿性、流變性以及穩(wěn)定性較好,缺點(diǎn)是制漿黏度較大,漿流動(dòng)性不漿體穩(wěn)定性。 Hitoshi等研究了P和Q兩種分好,所以常復(fù)配使用43。散劑對(duì)煤成漿性的影響,在相同的制漿條件下,(3)各類取代基的萘磺酸鹽聚合物系列的特對(duì)含內(nèi)在水分高的煤來(lái)說(shuō),使用Q分散劑比使用點(diǎn)是適用范圍廣,分散性好,減黏作用強(qiáng),漿流P分散劑使煤漿濃度提高了2%~4%,從而證實(shí)型好,但漿穩(wěn)定性差,價(jià)格偏高。了分散劑分子結(jié)構(gòu)特征和煤的內(nèi)在水分之間的相(4)聚烯烴系列分散劑對(duì)低灰水煤漿具有較關(guān)性。李永昕等人◇研究發(fā)現(xiàn)添加劑的主結(jié)構(gòu)好的分散穩(wěn)定性,但需要嚴(yán)格控制分子質(zhì)量及其特征、取代基的性質(zhì)、磺化度及聚合度與靈武煤分布,而且價(jià)格較高,對(duì)煤種要求較嚴(yán)格。漿體各性質(zhì)間存在明顯的匹配規(guī)律,其中,主結(jié)(5)聚羧酸系列分散劑,如多環(huán)多元羧酸、構(gòu)特征、聚合度和磺化度的影響最為顯著。分散聚羧酸鹽、多聚磷酸鹽和羥基苯甲酸聚合物鈉鹽性能強(qiáng)的添加劑不利于煤漿流變特性的改善,在等,兼有分散和穩(wěn)定雙重作用,但漿流動(dòng)性不一定范圍內(nèi)磺化度的增加能明顯改善漿體的流變好,價(jià)格偏高。特性;添加劑的聚合度是影響漿體成漿性和穩(wěn)定2010年第2期謝欣馨等:才水煤漿分散劑的發(fā)展動(dòng)向性的重要因素。鄒立壯,朱書全等測(cè)定了分穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn),兩性離子分散劑改善了水煤散劑與煤所形成分散體系的Zeta電位,研究了分漿的各項(xiàng)性能,具有很好的降黏效果,并明顯增散劑對(duì)改性煤粒界面電化學(xué)性質(zhì)的影響,建立了強(qiáng)了漿體的靜態(tài)穩(wěn)定性;當(dāng)陰、陽(yáng)離子單體質(zhì)量成漿性經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?其計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很相近比為3:1時(shí),漿體表現(xiàn)出最好的流變特性,且而且還能反應(yīng)出各變量對(duì)煤的成漿性所產(chǎn)生的漿體表觀黏度最低。由此可見(jiàn),兩性離子分散劑影響。具有良好的應(yīng)用價(jià)值。水煤漿分散劑在煤粉表面的吸附能力對(duì)于分3.3不同添加劑的復(fù)配散劑的研究也很重要。2003年土耳其的有研究發(fā)現(xiàn),幾種分散劑復(fù)配使用會(huì)產(chǎn)生協(xié)Karatepe, Nilgun測(cè)定了以月桂基醚硫酸鈉為潤(rùn)同效應(yīng),可以提高水煤漿濃度,降低漿黏度,減濕劑情況下,非離子表面活性劑 Tween-80(聚少總添加劑用量,達(dá)到成本低、效能高的目的。氧乙烯失水山梨醇單油酸酯)分散劑在土耳其褐最常見(jiàn)的方式為陰/陰離子復(fù)配,非/非離子復(fù)煤顆粒表面的吸附能力,并系統(tǒng)研究了分散劑的配,非/陰離子復(fù)配。濃度、溫度、時(shí)間和pH值對(duì)分散劑吸附能力的研究表明,陰/非離子表面活性劑復(fù)配作為影響。研究結(jié)果通過(guò)一個(gè)兩階矩陣來(lái)分析各種參高效水煤漿分散劑是比較理想的。ThF數(shù)對(duì)吸附能力的影響,并且通過(guò)一個(gè)線性數(shù)學(xué)模 Tadrost'研究非離子表面活性劑和陰離子分散型來(lái)描繪出在實(shí)驗(yàn)條件下各種分散劑對(duì)每種煤樣劑復(fù)配時(shí)發(fā)現(xiàn),由于非離子表面活性劑的吸附行的吸附能力。黃仁和等2選取3種具有代表為不同,加入少量時(shí),非離子表面活性劑以親水性分散劑研究其制漿性能和物化性質(zhì)的相關(guān)性得的EO鏈和煤粒表畝吸附,憎水部分朝向溶液,出:分散劑吸附層厚度和制漿性能有較好的相關(guān)所以容易產(chǎn)生絮凝,當(dāng)非離子表面活性劑的量增性,吸附層越厚,減黏效果愈好?？臻g位阻效應(yīng)多超過(guò)一個(gè)臨界濃度后,吸附反向,以親水的是減黏效果的一個(gè)決定因素。并借助HVO理論EO鏈朝向溶液,達(dá)到分散效果。但是在用非離討論分散劑與煤的作用機(jī)理,揭示出一種理想分表面活性劑和陰離子分散劑復(fù)配時(shí)一定要注意散劑在結(jié)構(gòu)上應(yīng)有的特征,即親固基團(tuán)應(yīng)選擇多非離子表面活性劑的添加量,因?yàn)樯倭康姆请x子芳香環(huán),分布在單體兩端,以形成尾式吸附為表面活性劑不但不能分散降黏,反而會(huì)使體系黏好;親水基應(yīng)為-SO3,以增加分散劑在煤表面度增大,降低分散效果,過(guò)多的表面活性劑又會(huì)吸附強(qiáng)度,提高抗剪切性能和流變性,作為分散增加成本。劉明華研究陰/陰離子表活性劑復(fù)劑親油基團(tuán)長(zhǎng)鏈要比短鏈好。配時(shí),利用自行研制的聚羧酸系分散劑PMMA3.2開(kāi)發(fā)研究新型高分子聚合物分散劑(馬來(lái)酸酐一丙烯酸_2一丙烯酰胺基—2—甲基美國(guó)專利Us005100438A公開(kāi)了一種水煤漿丙磺酸鈉共聚物)與萘系分散劑按不同質(zhì)量比進(jìn)添加劑及其制備方法,該添加劑由多羧酸與聚醚行復(fù)配,并研究復(fù)配分散劑對(duì)成漿性能的影響,多元醇和脂肪胺共聚而成,用量約為煤漿重量的結(jié)果表明PMMA具有很好的分散能力,在低溫度0.4%~4%,固體煤含量在60%~80%的水煤漿下能保持漿體較好的穩(wěn)定性和流動(dòng)性;經(jīng)過(guò)復(fù)配穩(wěn)定性好。吳曉華,朱書全等試驗(yàn)合成了后的萘系/聚羧酸系分散劑,大大提高了其綜合種新型的聚羧酸系列水煤漿分散劑,考查了該分效果,使得漿體的黏度均低于800mPa·s,其穩(wěn)散劑對(duì)雙鴨山原煤、屯留煤泥、潞寧原煤、常村定性均能在1個(gè)月以上,具有很好的市場(chǎng)應(yīng)用煤泥的成漿效果,并與目前工業(yè)上已經(jīng)應(yīng)用成熟場(chǎng)景的萘系分散劑作了對(duì)比。結(jié)果表明,聚羧酸系列4結(jié)語(yǔ)分散劑在提高成漿濃度和降低添加劑用量方面明顯優(yōu)于萘系分散劑。張光華等以a-甲基丙烯開(kāi)發(fā)合成高效的新型高分子聚合物,具體可酸、丙烯磺酸鈉和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化從以下幾方面著手銨為原料(DMC),合成兩性離子分散劑,用于(1)從分子結(jié)構(gòu)特征方面研究分散劑與煤質(zhì)水煤漿制漿?？疾鞚{體的成漿性、流變性及靜態(tài)及煤表面物理化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性,從微觀上闡明46煤炭加工與綜合利用2010年第2期煤與分散劑作用機(jī)制;[7] Marek Pawlik. Polymeric dispersants for coal-water(2)研究水煤漿添加劑在煤粉表面的吸附能slurries[J]. Colloids and Surfaces A: Physirehem Eng力,考察外界因素,如溫度、攪拌、pH值等對(duì)Asperts,2005,266:32-908]王曉春,吳國(guó)光,王共遠(yuǎn)。水煤漿添加劑及其研究進(jìn)展煤的影響規(guī)律等;[刀].煤化匚,2004(6):15-183)篩選其它助劑,以彌補(bǔ)單一分散劑性能9]李永昕,李保慶,陳誦英,孫成功.添加劑分子結(jié)構(gòu)特上的不足征與靈武煤水煤漿漿體各性質(zhì)間匹配規(guī)律研究[].燃水煤漿分散劑存在對(duì)煤種的匹配性差的問(wèn)料化學(xué)學(xué)報(bào),1997,25(3):247-252題,復(fù)配使用能使分散劑配方在性價(jià)比方面具有「10]鄒立壯,朱書全,王曉玲,郭相坤,崔廣文,不同水煤漿分散劑與煤之間的相互作用規(guī)律研究:Ⅺ分散劑改性優(yōu)勢(shì),因此,開(kāi)發(fā)新型高分子聚合物,并注重選煤粒的界面性質(zhì)及其對(duì)CWS性質(zhì)的影響[J].燃料化擇合適的復(fù)配對(duì)象,是今后水煤漿分散劑研究的學(xué)學(xué)報(bào),2006,34(2):160方向。[11] KaratePe, Nilgun. 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Labgmuir, 1995ll(12):4678-4684[].煤炭轉(zhuǎn)化,1997礦山環(huán)境治理和生態(tài)恢復(fù)保證金管理座談會(huì)召開(kāi)200年3月9日下午,中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)在河北廊坊組織召開(kāi)了“礦山環(huán)境治理和生態(tài)恢復(fù)保證金管理座談會(huì)",中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)呂英理事長(zhǎng)、環(huán)境保護(hù)部自然生態(tài)保護(hù)司房志處長(zhǎng)、環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院陸軍副院長(zhǎng)等領(lǐng)導(dǎo)出席了會(huì)議,中煤能源、冀中能源、山西焦煤三個(gè)集團(tuán)公司及下屬企業(yè),山東兗礦集團(tuán)、淮南礦業(yè)集園、陜西煤化工集團(tuán)等相關(guān)單位的代表和專家參加了會(huì)議。呂英理事長(zhǎng)對(duì)山西省環(huán)境治理和生態(tài)恢復(fù)保誣金試點(diǎn)工作的背景情況進(jìn)行了說(shuō)明;房志處長(zhǎng)在講話中特別指出:本次座談會(huì)的重點(diǎn)內(nèi)容是討論保證金制度試點(diǎn)過(guò)程存在的問(wèn)題和不足以及需進(jìn)一步完善的地方,探討保證金如何收取、如何使用、使用過(guò)程如何監(jiān)管、保誣金制度下一步工作如何開(kāi)展等一系列問(wèn)題,力爭(zhēng)最大程度地發(fā)揮環(huán)境治理和生態(tài)恢復(fù)保證金的作用,更好的為煤炭行業(yè)環(huán)境保護(hù)工作服務(wù)。會(huì)議期間,山西焦煤集團(tuán)及其下屬西山煤電公司等企業(yè)的代表,就保證金在本企業(yè)的具體實(shí)施情況和企業(yè)在環(huán)境保護(hù)方面取得的成績(jī)做了匯報(bào),冀中能源集團(tuán)等非保證金試點(diǎn)省份的代表就各自企業(yè)開(kāi)展環(huán)境保護(hù)和發(fā)展礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的情況和成績(jī)做了發(fā)言對(duì)企業(yè)代表提出的與保證金相關(guān)的問(wèn)題,房志處長(zhǎng)均做了解答,明確了環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)保證金是企業(yè)自提自用的資金,屬于企業(yè)專門用于環(huán)境治理和生態(tài)恢復(fù)的資金。下一步的工作是擴(kuò)大保證金試點(diǎn)范國(guó),完善保證金的使用,切實(shí)發(fā)揮保誣金在煤炭行業(yè)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)方面的作用。環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院陸軍副院長(zhǎng)在發(fā)言中也強(qiáng)調(diào)了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性及大型煤炭企業(yè)在礦區(qū)環(huán)境保護(hù)方面的重要作用。與會(huì)的各位專家和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)在煤炭行業(yè)環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮的龍頭作用均表示感謝。(環(huán)保辦)