新型水煤浆分散剂的合成及神府煤制浆性能的研究

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我国是一个煤炭资源比较丰富而石油资源相对匮乏的国家,作为清洁能源之一的水煤浆技术,可以缓解石油资源的紧缺,同时还减少了SO2和NOx的排放,受到各国的重视。作为水煤浆技术的核心,水煤浆添加剂的开发起着举足轻重的作用。   神府煤属于低变质程度的不粘结煤,低灰、低硫、高水,煤质优良,可以直接利用原煤制备一定浓度的水煤浆。由于神府煤的内在水分含量和氧含量过高,难以成浆或者说很难制备出高浓度的水煤浆,所以,对神府煤的成浆特性进行研究有很重要的意义。本文通过经验公式对神府煤的成浆性做了大概估计。   本文通过一系列的实验研究了几种适合于神府煤制浆的高效分散剂。以(NH4)2S2O8和NaHSO3作为引发剂,合成了不同单体配比、不同引发剂用量、不同反应温度的甲基丙烯酸-丙烯磺酸钠阴离子型共聚物(PMS)分散剂。实验表明,当甲基丙烯酸(MAA):丙烯磺酸钠(SAS)=65:35,反应温度为70℃,引发剂用量为8%时,合成的PMS分散剂使水煤浆具有理想的流动性和稳定性。在此条件下讨论了不同分散剂用量对水煤浆成浆性能的影响,得出结论:PMS分散剂的用量为干煤质量的0.5%时,制备相同浓度的水煤浆的表观粘度最底,Zeta电位达到-34mV。   本文还研究了两种新型分散剂——阴离子分散剂MSM和两性离子分散剂MSS对水煤浆成浆性的影响。在甲基丙烯酸(MAA):丙烯磺酸钠(SAS)=65:35,反应温度为70℃,引发剂用量为8%的合成条件下,改变苯乙烯或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)单体的投加量,将合成的分散剂用于水煤浆制浆,测试添加这两种分散剂制得的水煤浆的各项性能(黏度、流变性、稳定性),与阴离子型分散剂PMS对水煤浆成浆性的影响做对比。实验表明:两种新型分散剂均具有优于PMS的分散降粘能力。阴离子分散剂MSS对浆体的稳定化作用与PMS对浆体的稳定化作用相当;两性离子分散剂MSM使水煤浆具有良好的流动性,并使浆体的静态稳定性得到明显改善。聚合物合成后通过XRD、TGA、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表征和分析。   本文研究了不同粒度级配对水煤浆成浆性的影响,实验表明:水煤浆的粒度级配是制备水煤浆的关键技术之一,合理的颗粒级配可使水煤浆粘度降低,流动性及稳定性增强。
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