馬來(lái)酸型聚羧酸水煤漿分散劑的合成研究

選煤技術(shù)2010年12月COAL PREPARATION TECHNOLOCYDec.2010文章編號:1001-3571(2010)06-0005-03馬來(lái)酸型聚羧酸水媒漿分散劑的合成研究張光華,魏輝,費菲,來(lái)智超(陜西科技大學(xué)教育部輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室,陜西西安710021)摘要:以馬來(lái)酸酐、聚乙二醇、甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸鈉為主要原料,通過(guò)自由基聚合出一種馬來(lái)酸型聚羧酸水煤漿分散劑,并將該分散劑用于水煤漿制漿,通過(guò)對該分散劑制得的水煤漿的各項性能進(jìn)行測試與分析,可以看出:該分散劑性質(zhì)穩定,在不同程度上改善了水煤漿的性能,具有較好的降黏效罘,并明顯增強了漿體的靜態(tài)穩定性關(guān)鍵詞:水煤漿;馬來(lái)酸型聚羧酸水煤漿分散劑;合成;反應溫度;反應時(shí)間;酯化率中圖分類(lèi)號:TQ5369文獻標志碼:A水煤漿分散劑是水煤漿中必不可少的一種有用下水浴加熱到一定溫度反應,測定反應體系的初始組分,在水煤漿生產(chǎn)技術(shù)中起到核心的作用,發(fā)揮酸值;反應一段時(shí)間至終點(diǎn),制得馬來(lái)酸-聚乙二了巨大的功效,是水煤漿的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前,醇單酯,測終止酸值,計算酯化率。市售水煤漿分散劑主要有木質(zhì)素磺酸鹽、磺酸鹽1.3共聚產(chǎn)物的合成縮聚物等,但都存在分散劑用量大,制漿性能較低在裝有攪拌器、冷凝管、滴液漏斗和溫度計的而聚羧酸系分散劑結構靈活,可根據250mL四口燒瓶中加入適量的去離子水、SSs和馬實(shí)際要求改變其分子量和分子結構,因而可廣泛應來(lái)酸-聚乙二醇單酯的混合物,將之加熱到適當的用于煤炭、水泥、陶瓷、染料等領(lǐng)域”。溫度,用滴液漏斗連續慢速滴加MAA和引發(fā)劑,試驗以馬來(lái)酸酐、聚乙二醇為主要原料制備馬并在1h內滴加完畢;之后,保溫反應4h;待反應來(lái)酸-聚乙二醇單酯大分于單體,再將該單體與苯完畢,將反應物冷卻至40-50℃,緩慢加入濃度乙烯磺酸鈉、甲基丙烯酸共聚制備出一種馬來(lái)酸型為20%的氫氧化鈉水溶液進(jìn)行中和,調節pH值至聚羧酸水煤漿分散劑,并研充了該分散劑制得的水7~9,得到的黃色透明液體即為聚羧酸系分散煤漿的各項性能。劑°。其分子結構如圖1所示1分散劑的合成與性能測試COOH1.1主要儀器與試劑CH2 ).(CH2 CH)A(CHCH)試驗用主要儀器有:250mL合成裝置一套、電子恒溫水浴鍋、數顯pH計、XM-4型行星球磨COOHCOO(CH CH,O)MH機、共軸圓筒旋轉式流變儀等。主要試劑有:甲基丙婦酸(MAA),馬來(lái)酸酐(MA),過(guò)硫酸鉀、甲基苯磺酸、氫氧化鈉(均為分析純),聚乙二醇SO,Na(PEG-400)、苯乙烯磺酸鈉(SSS)(均為工業(yè)圖1羧酸系分散劑的分子結構圖級)。此外,還有陜西神府煤樣等。1.4水煤漿的制備及性能檢測1.2大分子單體的合成試驗選用的陜西神府煤屬于變質(zhì)程度較低的不在250mL四口圓底嬈瓶中,依次按照一定配黏-弱黏煤,低灰、低硫、高水,煤質(zhì)優(yōu)良,其成比加入PEG、MA和催化劑甲基苯磺酸;攪拌條件漿性能屬于難偏向中等,煤質(zhì)分析結果見(jiàn)表17通過(guò)多峰級配的干法制漿試驗,確定了制漿的最佳收稿日期:2010-02-25基金項目:陜西省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目(200002);陜西科粒度H中國煤化工Bmok2 field Dv技大學(xué)研究生創(chuàng )新基金資助項目皿CNMHG測定,以剪切率作者簡(jiǎn)介:張光華(1962-),男,陜西咸陽(yáng)人,博土,陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院教授,博士生導師,主要從事功能高分子及輕和剪切m水以?xún)x死和廈。漿體穩定性采化工助劑等方面的研究,E-mal:血hngh@sun屾duem,聯(lián)系電用析水率來(lái)表示。話(huà):(029)86168312第6選。煤。技術(shù)2010年2月25目囊1制漿用陜西神府煤煤質(zhì)分析%當溫度低于80℃時(shí),達到較高酯化率的時(shí)間將延長(cháng),但溫度過(guò)高將發(fā)生副反應,高于90℃后酯化CH0Ns率逐漸降低。因此,試驗選擇在90℃條件下反應7.684.5933.0182.554.6911.590.910.26制得活性大單體。1.5紅外光譜田譜分析分散劑分子紅外光譜采用德國 Bucher公司EQUINX55型紅外光譜儀分析,樣品處理采用溴化鉀壓片法。其光譜圖如圖2所示。反應溫度/℃反應溫度對酯化率的2.1.3反應時(shí)間對酯化率的影響由圖5可以看出,酯化率隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng)4000350030002500200015001000500而急劇增加,當反應達到6h后,酯化率趨于平緩圖2分散劑紅外譜圖且達到92%以上,故反應時(shí)間選擇6h圖2表明,3422cm為羧基中0-H的伸縮振動(dòng)峰,2924cm為飽和C一H鍵的伸縮振動(dòng)峰,1354cm為一SO3的伸縮振動(dòng)峰,948cm為S=0雙鍵的對稱(chēng)收縮振動(dòng)峰,在1640cm處出現的C=C雙鍵伸縮振動(dòng)峰非常弱,這說(shuō)明各單體都成功發(fā)生了共秦反應合成出馬來(lái)酸型聚羧酸分散劑分子,從而證明產(chǎn)物是前面結構式所示的聚合物。2結果與討論反應時(shí)間/h圖5反應時(shí)閫對蘸化率的影響2.1大分子單體合成的影響因素因此,合成活性大單體馬來(lái)酸-聚乙二醇單酯2.1.1反應物配比對酯化率的影響最佳條件為:酸醇比是1.5:1,反應溫度90℃,反酯化反應為可逆反應,若增加某一反應物濃應時(shí)間6h,催化劑用量為05%。度,就能使平衡向有利于產(chǎn)物的方向移動(dòng),酯化率22共聚物合成的影響因素增加。圖3顯示酯化率隨MA的物質(zhì)的量的增加而共聚物的合成有許多影響因素,其中反應物配增加,當酸醇比超過(guò)1.5:1時(shí),酯化率趨于平衡,比、反應溫度最為顯著(zhù)。在其他條件不變的情況故反應物配比不能低于1.5:1。下,試驗考察了反應物配比、反應溫度對聚合物轉化率的影響。2.2.1反應物配比對轉化率的影響在其他條件不變的情況下,改變單體配比,考察了反應物配比對聚合物轉化率的影響。由圖6可以看出,隨著(zhù)反應物配比(甲基丙烯酸:活性大單體:苯乙烯磺酸鈉)的增加,共聚物轉化率減少但在中國煤化工2.2.應物配比HCNMHG響圖3反應物配比對酯化率的影響度為80℃時(shí),聚2.1.2反應溫度對酯化率的影響合物的轉化率最高。溫度過(guò)高或過(guò)低均將影響引發(fā)圖4顯示反應的最佳溫度為90℃。試驗發(fā)現,劑引發(fā)效率,進(jìn)而影響聚合物的平均分子量,而分6第6期光華等:馬來(lái)酸型聚羧疏水煤漿分散劑的合成研究2010年12月25日子量的高低直接影響分散劑的性能。認為末端含有羧基的聚合物有較好的穩定效果,由于馬來(lái)酸型聚羧酸分散劑具有更好的分散效果,因此當分散劑吸附在煤粒表面上時(shí),能更為有效地提高煤粒表面的親水性,降低表面自由能,從而達到降低水煤漿表觀(guān)黏度的作用。2.4聚羧酸分散劑對水煤漿穩定性的影響在一定的制漿濃度下,添加不同用量的分散劑341:L.5:12:1.5:13:L.5:14:L.5:15:1.5:1(0.3%、0.6%)來(lái)制備水煤漿,放置7d,測定析反應物配比水率,并觀(guān)察沉淀情況。結果顯示:漿樣放置7d圖6反應物配比對轉化率的影響后,添加0.3%分散劑制備的水煤漿已有少量析水,而分散劑添加量為06%制備的水煤漿沒(méi)有出現析水現象;7d后觀(guān)察所有水煤漿的沉淀情況,發(fā)現所有漿樣均沒(méi)有產(chǎn)生硬沉淀,這說(shuō)明馬來(lái)酸型聚羧酸分散劑的分散和穩定性較好。3結論(1)馬來(lái)酸聚乙二醇單酯合成的條件為:催反應溫度/℃化劑用量為0.5%,馬來(lái)酸酐:聚乙二醇為1.5:1圖7反應溫度對轉化率的影響在90℃下反應6h;共聚物合成條件為:引發(fā)劑用綜上所述,聚合物的最優(yōu)合成條件為:單體配量為1%,甲基丙烯酸:活性大單體:苯乙烯磺酸鈉比3:1.5:1,反應溫度80℃,反應時(shí)間5h,引發(fā)為3:1.5:1,在80℃下反應5h。劑用量為1%。(2)馬來(lái)酸型聚羧酸分散劑含有更多羧基,2.3聚羧酸分散劑對水煤漿表觀(guān)黏度的影響因而可較好地改善煤粒的親水性,具有較好的降黏在分散劑用量為0.6%、溫度為25℃、剪切率效果,并明顯增強了水煤漿的靜態(tài)穩定性。為100s的條件下,測試了不同濃度水煤漿的黏(3)馬來(lái)酸型聚羧酸分散劑添加量為0.6%度。從圖8可以看出,水煤漿的黏度隨著(zhù)其濃度的時(shí),神府煤可制得濃度高達72%的水煤漿,黏度增加而不斷增加,當制漿濃度為72%時(shí),其黏度值為1163.7mPa·s,且水煤漿體系分散和穩定性?xún)H為1163.7mPa·s,從而表明該水煤漿分散劑的較好優(yōu)良效果。參考文[1]周明松,邱學(xué)青,楊東杰,等,不同來(lái)源木脂素磺酸鈉的結構特征及用作水煤漿分散劑[冂].化工學(xué)報,2006,57(10):2445-2449[2]張延霖,邱學(xué)青,王衛星,水煤漿添加劑的發(fā)展動(dòng)向[J].現代化工,2004,24(3):16-19[3] Ktas A Z, Woodburn E T. Effect of Addition of SurfaceActive Agent on the Viscosity of a High ConcentrationSlurry of a Low Rank British Coal in Water [J].Fuel漿體濃度Process Technol, 2000, 62(1): 1-15圖8水煤漿表觀(guān)黏度與漿體濃度的關(guān)系[4]鄒立壯,朱書(shū)全,王曉玲,等,不同水煤漿分散劑與從聚羧酸分散劑的作用機理出發(fā),其主要是合煤之間的相互作用規律研究一—X分散劑在煤粒表成含有羧基、磺酸基、羥基為主導官能團的具有梳作田,「11.料化學(xué)學(xué)報,2006型分子結構的分散劑。馬來(lái)酸型聚羧酸分散劑比普中國煤化工通聚羧酸分散劑引入了更多羧基官能團,從而極大5CNMHG系接枝共聚物分散地提高了分散劑的親水性,并且羧基官能團對煤粒劑的研究進(jìn)展[冂].廣州化工,2005,33(1):16的分散有很大的貢獻。此外,Crow1和 Malati97第6期選媒技術(shù)2010年12月COAL PREPARATION TECHNOLOGYDec.2010文章編號;1001-3571(2010)06-0008-04起泡劑組分對浮選效果的影響研究侯曉博,徐初陽(yáng)(安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽淮南232001)摘要:通過(guò)對四種新型起泡劑進(jìn)行可比性淨選試驗和GC-MS分析,分析研究了起泡劑組分對浮選效杲的影響,并確定了適合新莊孜選煤廠(chǎng)浮選生產(chǎn)的起泡劑。關(guān)鍵詞:起泡劑;組分;GC-MS分析;浮選試驗;浮選效果中圖分類(lèi)號:TD943·,12文獻標志碼:A浮選生產(chǎn)中常用的浮選藥劑有捕收劑、起泡質(zhì),這些礦物質(zhì)會(huì )在浮選過(guò)程中因機械夾帶作用易劑、調整劑等。在浮選過(guò)程中,使用捕收劑可提高進(jìn)入精煤產(chǎn)品中。煤粒表面的疏水性,此時(shí),再加入適合的起泡劑使1煤樣小篩分試驗結果表得氣泡粘附煤粒上浮,就能有效實(shí)現分選。起泡劑粒度級/mn產(chǎn)率灰分累計產(chǎn)率累計灰分在浮選中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。文章對四種新型起7.6223.797.62泡劑的浮選效果進(jìn)行了研究,通過(guò)對淮南煤田新莊0.2500.38033.7619.5441.3919.90孜選煤廠(chǎng)煤泥進(jìn)行可比性浮選試驗,并對起泡劑的0.125-0.25023.2317.9564.620.074-0.1259.2319.5573.8619.41組分進(jìn)行GC-MS分析,最終確定了適合新莊孜選0.045~0.0745.6018.5579.4518.95煤廠(chǎng)的起泡劑。20.5428.281001煤樣性質(zhì)分析計試驗煤樣來(lái)自新莊孜選煤廠(chǎng)的原生煤泥。新莊2試驗孜礦選煤廠(chǎng)人選本礦井以炮采為主的原料煤,礦井2.1可比性澤選試驗位于淮南煤田老區,含煤地層為石炭二疊紀,人選可比性浮選試驗按照GB/T4757-2001《煤粉煤種有焦煤、1/3焦煤和少量氣煤。原料煤灰分為(泥)實(shí)驗室單元浮選試驗方法》進(jìn)行。試驗條件25.0%,屬中灰煤。參照CB474-196(煤樣的如下:礦漿濃度為101;捕收劑為柴油,用量制備方法),將煤樣經(jīng)過(guò)烘干、破碎、篩分后,制為1000g/;起泡劑有4種(1°、2"、3是不同化工備出實(shí)驗室所用的<0.5mm煤樣,保存在容器中廠(chǎng)產(chǎn)品,4·為德國起泡劑),用量均為100g/t。試備用。煤樣的小篩分試驗結果見(jiàn)表1。驗以精煤產(chǎn)率和灰分指標為標準評價(jià)其浮選性能。從表1可以看出:0.380-0.045mm粒級灰分2.2起泡劑的性能表征相近,都在20%左右;>0.045mm粒級的煤泥產(chǎn)GC條件:載氣為高純氮氣;進(jìn)樣口溫度為率在79.45%,且這部分的煤泥累計灰分在200℃;檢測器接口溫度為230℃;柱前壓力為18.95%,屬于易浮選煤泥;<0.045mm粒級的灰80.8kPa;分流比為12;總流為19.2mL/min;柱分比較高,表明原煤中含有少量的易泥化的礦物流量為1.3mL/min;線(xiàn)速度為42cm/s。柱箱升溫修改稿牧稿日期:2010-05-12程序為:60℃保持4min,以10℃/min速度升溫至作者簡(jiǎn)介:博(196),男,陜西寶雞人,安理工大學(xué)140℃,然后以1℃/min速度升溫至148℃,接著(zhù)163.com,聯(lián)系電話(huà):13966481581。以3℃/min速度升溫至280℃,保持終溫5r“中中十““++6]韓利華,康舉,張學(xué)麗,等,馬來(lái)酸型聚羧酸減水的合成與分散機理研究[J],復旦學(xué)報(自然科劑的合成研究[].混凝土,2009,(4):77-80.中國煤化工67]張光華,齊晶晶,朱雪丹.水煤漿兩性離子分散劑[9]的合成及制漿性能[J],煤炭轉化,2008,31YCNMHGiscs Farada(4):69-71.1966,42;301-304.[8]胡建華,汪長(cháng)春,楊武利,等.聚羧酸系高效減水劑