论文部分内容阅读
水煤浆是由不同粒度的煤(约60~75wt%)、水(约25~40wt%)和少量添加剂(约占煤质量1%)制备而成的一种新型流态化煤基燃料，具有燃烧效率高、污染物排放低、便于运输等特点。在制浆过程中，分散剂对所制煤浆的分散性和稳定性起着非常重要的作用。尽管目前市场上已有商业化的分散剂产品，但存在的主要缺点依然很突出。如萘系（NSF）分散剂，虽然具有良好的分散性和减黏作用，但成浆稳定性差，易析出水产生硬沉淀以及价格偏高（来源于石油）；木钠(SL)成浆性能也较差，需要和其他分散剂一同使用。针对这些问题，本实验以两种天然大分子腐植酸和单宁酸为原料，通过接枝共聚得到了两种制浆稳定性好、煤种适应性不错、适宜于大规模生产的水煤浆分散剂。以马来酸酐-聚乙二醇400酯化单体（MAPEG）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）和腐植酸在一定条件下进行接枝共聚，得到一种黑色改性产物。通过对红外吸收光谱分析，发现MHA接枝共聚成功。MHA最佳接枝共聚条件为：MAPEG和腐植酸质量比是2.42:1、接枝反应温度为70℃、反应时间为2.75h、引发剂、DMC添加量分别是MAPEG和腐植酸质量总和的4%和5%。MHA表现出表面活性剂性质，其临界胶束浓度为10g/L。将MHA应用于晋阳煤，发现质量浓度为67%的水煤浆最适MHA添加量是0.6%。用商业分散剂SL、NSF和MHA制备质量浓度为67%，分散剂添加量为0.6%的晋阳煤水煤浆，发现只有MHA制备的水煤浆呈假塑性流体，稳定后析水率较前两者分别低4.54%，6.60%。此外，对接枝反应的反应机理进行了分析。以廉价的单宁酸为原料、水为溶剂，先用过硫酸钾氧化0.5h，再加入丙烯酰胺、过硫酸钾、亚硫酸氢钠进行接枝共聚，得到一种新型的单宁酸类分散剂。通过对比改性单宁酸（MTA）和单宁酸的红外谱图发现，MTA接枝共聚成功。合成MTA最合适的反应条件为：单宁酸与丙烯酰胺物质的量之比是1:20、氧化剂质量是单宁酸质量的8.5%、接枝反应温度为85℃、接枝反应时间为3h。用MTA制备太原煤水煤浆，发现质量浓度为68%的水煤浆，最合适的MTA添加量是0.4%；当用MTA，商业分散剂SL，NSF三种分散剂制备质量浓度为67%，分散剂添加量为0.6%的太原煤水煤浆时，只有MTA制备的水煤浆呈假塑性流体，且其稳定性是一级，稳定后析水率较SL、NSF分别低4.44%，6.16%。此外，探究了此接枝反应的反应机理。最后，本实验探究了MHA、MTA、SL和NSF对晋阳煤、太原煤、临汾煤、某长焰煤的成浆性能。发现MHA和MTA对四种煤的分散性稍微弱于SL和NSF，但其静态稳定性远远优于SL和NSF。且MHA、MTA对前三种煤制备的水煤浆都是假塑性流体，MHA、MTA最匹配的煤种分别是晋阳煤和太原煤。