腐殖酸類(lèi)水煤漿分散劑的化學(xué)改性研究

河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2005年第22卷腐殖酸類(lèi)水煤漿分散劑的化學(xué)改性研究張佳麗,張如意,諶倫建河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,河南焦作454000)摘要利用稀硝酸、亞硫酸鈉及甲醛對腐殖酸類(lèi)水煤漿分散劑進(jìn)行化學(xué)改性并用于義馬煤制漿考察了分散劑對水煤漿粘度、分散性和穩定性的影響。研究表明腐殖酸的化茡改性是提高其分散性能的有效途徑制得的水煤漿濃度提高4.8%粘度下降306mPa·s穩定性明顯改善。關(guān)鍵詞腐殖酸;分散劑;改性;分散性能中圖分類(lèi)號TQ534.4文獻標識碼:文章編號1003-3467(2005)09-0018-03Study on Chemical Modification of Humic AcidDisperser for Coal Water SlurZHANG Jia-li ZHANG Ru-yi CHEN Lun-jianInstitute of Material Science and Engineering Henan Polytechnic University Jiaozuo 454000 ChinaAbstract: The humic acid as a kind of disperser of coal water slurry CWs), is modified chemically byusing Yima coal as raw material and diluent nitric acid sodium sulfide and formaldehyde as modifiers inan orthogonal experiment. The influences of disperser on viscosity dispersion and stability of coal wateslurry are studied. The results of the research indicate that, the chemical modification of humic acid is aneffective way for raising dispersion property. The concentration of coal water slurry prepared by Yima coalincreases 4.8%, viscosity decreases 306 mPa' s and the stability is improved significantly.Key words: humic acid i disperser modification dispersion propert引言香酚羧酸混合物具有價(jià)廉易得、分散性能良好等優(yōu)水煤漿 CWSC coal water slur)由大約70%的點(diǎn)作為表面活性劑廣泛用于鉆井泥漿調整劑水泥煤粉、30%的水和1%左右的添加劑制備而成具有減水劑陶瓷釉漿添加劑等其作為水煤漿分散劑,良好的流動(dòng)性與穩定性可泵送、霧化與穩定燃燒,主要缺點(diǎn)是制得的水煤漿穩定性差。本文通過(guò)對腐是一種比較理想的代油燃料。影響水煤漿質(zhì)量的因殖酸類(lèi)分散劑進(jìn)行化學(xué)改性研制性?xún)r(jià)比優(yōu)良的水素很多如煤質(zhì)特性、粒度級配、添加劑等。水煤漿煤漿添加劑分散劑占添加劑的90%因此分散劑的種類(lèi)、性能2實(shí)驗部分是影響水煤漿濃度、粘度、穩定性和霧化燃燒等特性2.腐殖酸制備參數的關(guān)鍵因素。試驗煤樣為河南焦作李封泥炭其煤質(zhì)分析數腐殖酸是分子量和結構不同的大分子多取代芳據見(jiàn)表1。表1李封泥炭的煤質(zhì)分析工業(yè)分柢質(zhì)量分數)元素分柢質(zhì)量分數腐殖酸含量(干基總腐殖酸游離腐殖酸黃腐酸23.9022.0149.2530.1260.326.3531.141.570.6267.709.9312.12注№。分析基水分A』灰分N。干燥無(wú)灰基揮發(fā)分κ℃C分析基固定碳元素分析是指對干燥無(wú)灰基的分析,下同分析結果表明泥炭腐殖酸含量較高主要以活法抽提腐殖醱。取一定量粒度小于20目的泥炭性游離組分存在未被鈣鎂結合可以采用直接堿溶于燒杯中加λO.ⅠπoL氬氧化鈉的餾水溶液第9期張佳麗等腐殖酸類(lèi)水煤漿分散劑的化學(xué)改性研究固液比為1:10進(jìn)行萃取、抽提經(jīng)酸析、靜置、過(guò)腐殖酸的化學(xué)改性主要有腐殖酸的硝化、磺化濾、洗滌經(jīng)過(guò)凍一融技術(shù)進(jìn)行干燥即得腐殖酸。和磺甲基化等。根據文獻2-4]制定三因素二水平2.2腐殖酸的化學(xué)改性表如表2所示表2腐殖酸化學(xué)改性的三因素二水平表水平磺甲基化硝酸/mL溫度/℃時(shí)間/氫氧化鈉/g亞硫酸鈉/g時(shí)間/mim氫氧化鈉/g亞硫酸鈉/g甲醛215080301510140注:磺化反應和磺甲基化反應均在水的沸騰溫度下進(jìn)行磺甲基反應時(shí)間為1h。取一定量腐殖酸放入100mL大燒杯中分別表5腐殖酸磺化試驗方案及試驗結果分析按正交表L(23)進(jìn)行硝化、磺化和磺甲基化反應因素濃度粘度4 h反應結束即進(jìn)行冷卻、干燥得腐殖酸類(lèi)改性產(chǎn)品,序號氫氧化鈉亞硫酸鈉時(shí)間%mPa·s穩定性用于義馬煤制水煤漿試驗。168.16720少量軟沉淀2.3改性腐殖酸的成漿性實(shí)驗制漿用煤為河南義馬煤其煤質(zhì)分析數據見(jiàn)表2342267.19708少量軟沉淀1269.37679無(wú)沉淀22168.30628少量軟沉淀3。為獲得高濃度水煤漿采用雙峰級配技術(shù)控制K(濃度)135.35137.53135.46煤粒度分布。制漿實(shí)驗采用實(shí)驗室標準程序將質(zhì)K濃度)137.67135.49136.56量比約為7:3的煤樣與水混合加入1%的改性腐R濃度)2.322.040.10殖酸類(lèi)添加劑以干煤質(zhì)量計),調成糊狀然后以K(粘度)1428139913481000r/min的攪拌速率攪拌10min即可成漿31K(粘度)130713361387R粘度)12立即進(jìn)行煤漿濃度、粘度和穩定性測定。表6腐殖酸磺甲基化試驗方案及結果分析表3義馬煤煤質(zhì)分析因素濃度粘度工業(yè)分板質(zhì)量分數)元素分板(質(zhì)量分數)序號氨氧化鈉亞硫酸鈉甲醛%mPa:s穩定性1167.55742少量軟沉淀9,1815,0243.1143.9175.325.3517.501.110.72267,.71727無(wú)沉淀濃度測定采用烘干稱(chēng)重法,將一定質(zhì)量的水煤2341269.65684無(wú)沉淀漿體均勻漿置于105℃±5℃烘箱中在鼓風(fēng)條件下烘干至71,53632少量軟沉淀恒重以干煤質(zhì)量占煤漿的質(zhì)量分數計。粘度測定K濃度)135.26132013908采用NXS-11型旋轉粘度計測定剪切速率為100K、濃度)141.18139.24137.36s-時(shí)的表觀(guān)粘度。穩定性測定采用靜態(tài)觀(guān)察法。R(濃度)5.922.041.72K(粘度)146914261374腐殖酸分別進(jìn)行硝化、磺化、磺甲基化的試驗方案K(粘度)13161359141及結果分析見(jiàn)表4~6粘度)1374腐殖酸硝化試驗方案及試驗結果分析注源腐殖酸進(jìn)行成漿性實(shí)驗其濃度為66.71%粘度序號因素濃度粘度24h為938mPas穩定性為放置24h后有軟沉淀和少量硬沉硝酸用量溫度時(shí)間0751析水軟沉淀3結果與討論12267.99728少量軟沉淀266.59787少量軟沉淀3.1腐殖酸類(lèi)水煤漿分散劑化學(xué)改性的影響因素65.89816析水軟沉淀根據表4~6結果綜合評定改性因素對水煤漿K(濃度)36.79135.39134.69濃度、粘度及穩定性的影響,可以得出硝酸用量是K(濃度)132.48133.88134.58影響腐殖酸改性效果的主要因素反應溫度、反應時(shí)R濃度)4.311.510.11間是次要因素。影響腐殖酸磺化效果的主次因素依K(粘度)147915381567次為氫氧化鈉用量、亞硫酸鈉用量、反應時(shí)間等影河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2005年第22卷發(fā)現在現有的化學(xué)改性條件下腐殖酸類(lèi)分散劑經(jīng)劑中親水、疏水基團的比例和分布發(fā)生了變化引起過(guò)磺化改性和磺甲基化改性后水煤漿濃度、粘度及其表面物理化學(xué)性能的變化影響其成漿性。穩定性均優(yōu)于通過(guò)硝化改性的分散劑的制漿性能。4結論3.2改性腐殖酸水煤漿分散劑對成漿性能的影響利用稀硝酸、亞硫酸鈉及甲醛對腐殖酸類(lèi)水煤比較腐殖酸化學(xué)改性前后成漿性試驗數據,可漿進(jìn)行化學(xué)改性并用于義馬煤制漿?；瘜W(xué)改性的以看岀腐殖酸改性后,制得的水煤漿性能眀顯優(yōu)腐殖酸添加于水煤漿中能有效提高其分散性能使化水煤漿濃度提高4.8%粘度下降306mPa·s,水煤漿粘度下降306mPa·s穩定性明顯改善。穩定性則明顯改善。義馬煤變質(zhì)程度低、難成漿腐參考文獻殖酸類(lèi)分散劑通過(guò)化學(xué)改性使分散劑中的親水基[1]鄭平.煤基腐殖酸的制備及其綜合利用M]北京團包含一C00、一NO3、一NO2及一SO3H等,根科學(xué)出版社1989據分散劑的作用機理分散劑中的親水基團易溶于[2]鄭平煤炭腐殖酸的生產(chǎn)和應瓶M]北京北學(xué)工水中憎水基團和煤粒表面結合然后以定向方式把業(yè)出版社1991水分子吸附在煤粒表面變疏水性為親水性借水化[31 Shuquan Zhu Qiaowen Yang Xinguo Wang, he influence膜將煤粒隔開(kāi)從而降低了水煤漿的粘度腐殖酸類(lèi)of hydrophilic groups on slurryability of Chinese coal分散劑經(jīng)磺化和磺甲基化后,引入的磺酸基和磺甲A]. Proceedings of the 99 Intermational Symposium onMining Science and Technology[ C ROTTERDAM: A基是離子化強親水基團,一方面降低了水的表面張A BALKEMA 1999力綆水更好地潤濕固體形成水化層及微細膠粒增[4]潘相卿曾凡傳曉燕腐殖酸類(lèi)水煤漿分散劑性能加了水煤漿的流動(dòng)性;另一方面根據DLVO理論,與其級分的關(guān)系研究(I)分散性能與級分的關(guān)系強離子化基團使煤粒表面帶負電荷增加了煤粒的[J]煤炭轉化J9992x(1)38.靜電斥力使煤粒間凝聚作用減弱而被分散使稀釋「5]張榮曾.水煤漿制漿技杺[M]北京科學(xué)出版社作用增強屙時(shí)分散劑吸附在煤粒表面形成空間1996位阻使穩定性增強溻外經(jīng)過(guò)改性腐殖酸類(lèi)分散歡迎訂閱《數字化工》《數字化工》是中國化工信息中心為響應政息化建設的規劃實(shí)施及成功經(jīng)驗幫助企業(yè)利用府信息化帶動(dòng)工業(yè)化”的號召,于2003年1月m技術(shù)最大限度提升企業(yè)核心競爭力洞時(shí)向T%2推出的全國唯一一本報道石油和化工行業(yè)信息化企業(yè)介紹石油化工企業(yè)信息化的需求和市場(chǎng)趨隊的專(zhuān)業(yè)期刊是石油和化工企業(yè)和服務(wù)商之間勢。的溝通平臺和橋梁。辦刊目的旨在推動(dòng)石油和化讀者對象為政府部門(mén)主管、石油石化和化工總工行業(yè)中各企業(yè)的信息化進(jìn)程向行業(yè)內的企事企業(yè)的總經(jīng)理、信息化決策主管、企業(yè)信息科技發(fā)%業(yè)單位介紹信息化方向的新思路新觀(guān)念和新技展中心的負責人及項目技術(shù)人員、儀器儀表車(chē)間術(shù)。服務(wù)于石油、石化、化工企業(yè)的生產(chǎn)、科研、管主任、m服務(wù)廠(chǎng)商主管等。6理和貿易的數字化、網(wǎng)絡(luò )化及知識化報道企業(yè)信主要欄目視點(diǎn)行業(yè)視角獨家觀(guān)點(diǎn)案例專(zhuān)注石化再現經(jīng)典技術(shù)全線(xiàn)出擊注重實(shí)踐資訊整合信息解析數據《數字化工》為月刊國內統一刊號CN11-4897/F國際刊號:SsN1672-4968)全國統一發(fā)行每月25日出版。每期24元全年定價(jià)288元2地址北京安外小關(guān)街53號化信大廈B座8層郵編10009電話(huà)010-64444014傳真們10-64440-mail'shg@chemi.org.cn