添加剂对生物煤复合水煤浆成浆性能的影

1、4贵州化工GuizhouChemicalIndustry2011年10月第36卷第5期添加剂对生物质/煤复合水煤浆成浆性能的影响付成兵，魏大鹏，张慧，杨杰董永刚（贵州大学化学与化工学院，贵州贵阳550003）摘要：研究并制备一种添加牛粪代替部分煤粉的新型水煤浆，并对多种水煤浆添加剂进行筛选，发现添加剂1种类及用量，对水煤浆的性能有显著影响。通过实验，最终选出最佳的添加剂使用方案，即将03%的木质素磺酸盐OT 4水煤浆添加剂和02%的萘磺酸盐水煤浆添加剂复配使用，水煤浆的粘度将降到最低（678mPa s关键词：添加剂；水煤浆；成浆性能中图分类号：TQ5311文献标识码：A文章编号：1008941

2、1（2011）05000403）。1引言1211实验原料及仪器制备生物质/煤复合水煤浆所用的原料主要有：是一种可以泵送，雾化代油燃烧的煤29% 37%基流体燃料，它是由62% 70%的煤粉，水煤浆1%左右的化学添加剂经过一定的工艺流程加的水，工而成，具有一定的流动性的流体。它作为是一种2，3，2lt 燃料，从发热量上来看，在电厂实际应用中左右的水煤浆燃烧的能量与lt 石油燃烧的能量相烟煤（市售）、牛粪（其中牛粪取自贵阳市三联乳业水煤浆专用添加剂和水。仪器见表1。奶牛厂）、表1仪器名称球磨机电子分析天平电热鼓风干燥箱激光粒度仪数字粘度仪仪器型号XQM 2L FA 10041013ABS RISE

3、 2008DV 2+PRO当，但水煤浆的成本却远远低于石油。化学添加剂的使用能有效的降低水煤浆的粘度，粒径等性能，从而能大大提高水煤浆的流动性和燃烧值，其成本仅它直接影响水煤浆的价格和推广，因次于煤炭费用，此降低其成本，开发性能价格比最优的添加剂是水4煤浆发展中的一个重要任务。同时，随着我国近年来的大力发展畜牧业，畜牧5业造成的环境污染问题日益突出。尤其牛粪作为畜牧业产生的主要生物废物之一，其主要成分为水和大量可燃型有机物质。若将其作为生产水煤浆的原料，即可以减少制备水煤浆时水和不可再生资源煤的用量，又可以解决日益严重的畜牧业环境污染问题。本文采用养牛场新鲜牛粪为原料，在不改变水煤浆的燃烧性能

4、的基础上，研制例如新的环保型生物质水煤浆，针对生物质水煤浆的成浆特性，复配选择有较优使用效果的添加剂。其中实验中使用的水煤浆添加剂有：A ：安阳双环助剂厂生产的水煤浆添加剂MF （甲基萘磺酸盐甲醛缩合物）；B ：佛山欧陶生产的OT 4水煤浆添加剂（木质素磺酸盐）；C ：安阳荧迪生产的水煤浆分散剂NNO （萘磺酸盐甲醛缩合物）；D ：大庆油田生产的水煤浆添加剂（煤焦油系磺酸盐）；E ：安阳荧迪生产的水煤浆添加剂F 30（亚甲基萘磺酸钠）。212原料分析通过实验室测定，主要原料烟煤与牛粪的燃烧性能如下表2。表2样品煤样干牛粪烟煤与干牛粪的燃烧性能1发热量/Jg3671717142灰分/%108挥发

5、分/%硫份/%162712046221实验实验原料及仪器22试样制备将煤样破碎到3mm 以下，称量；按设计浓度，将20103046，20113012*基金项目：贵州省科技攻关项目黔科合GY 字黔科合GZ 字收稿日期：20110716E mail fb722163com 。作者简介：付成兵（1976），男，研究生，讲师，研究方向：绿色化工及环境保护，2011年10月第36卷第5期付成兵等：添加剂对生物质/煤复合水煤浆成浆性能的影响5添加剂溶于少量水；再将煤、牛粪、水称量好后与添加剂一起放入小烧杯中搅拌均匀；将搅拌均匀的水取出磨制的水煤煤浆在球磨机粉磨一定时间；最后，浆，标号，进行水煤浆粘度、粒度

6、等成浆性能检测试验。23试样分析水煤浆粘度和粒度性能的检测方法均遵循国家标准GB /T1885632008进行。也易于在煤粒表明吸附，从而有效增加煤粒之间高，的静电排斥力，提高了水煤浆的成浆性，尤其在混入一定牛粪后，这些极性较大的添加剂对于分散牛粪故能明显提高中大量的纤维和半纤维有较好效果，D 、E 三种添加剂中生物质水煤浆的成浆性。而A 、在芳环单体上含有的大量甲基10，有利于使水煤浆但这三种添加剂因羟值低，而对牛粪呈假塑性流体，的分散性较差，当牛粪添加后其对生物质水煤浆的成浆性的提高有所下降。在综合考虑，添加剂的实验效果和环境经济性实验最终优选出从造纸废液中提取出的等因素后，B ，磺化木质

7、素作为生物质水煤浆的主要添加剂。32添加剂的复配对牛粪/煤复合水煤浆成浆性能研究表明，多核芳环单体上有甲基或苄基取代时，有利于水煤浆呈假塑性流体10331结果与讨论不同添加剂对牛粪/煤复合水煤浆成浆性能的影响实验表明，水煤浆添加剂分子结构特征（包括主结构特征，取代基的类型和性质，聚合度，磺化度，羟值等）与煤及煤表明物化性质间有着密切的联系。大量研究发现，阴离子型的水煤浆添加剂，价廉易得6的影响，在选用B 为主，且减黏作用好及流型好，但通用性不佳。此类化合物属低分子量电解质或大分子及准高羧酸盐及少量磷酸酯分子聚电解质。包括磺酸盐、类，普遍应用的是磺酸盐，如萘磺酸盐、磺化腐植酸盐、磺化木质素以及石

8、油磺酸盐、磺化沥青等本实验选取了五种阴离子型添加剂，考察不同添加剂对生物质型水煤浆成浆性能的影响，其结果如下表3。表3编号A B C D E煤/%5656565656不同添加对水煤浆成浆性能的影响牛粪/%44444添加剂/%0505050505粘度/mPas 1911894733957平均粒度/m 3426273533要添加剂的基础上，若复配其他添加剂，将能对水煤实验中将几种添加剂浆的成浆性能有一定的提高，其结果如表4所示。分别与B 进行复配，表4编号BA BC BD BE煤/%56565656复配添加剂对水煤浆成浆性能的影响牛粪/%4444添加剂粘度平均粒度/m 31273231/%/mPa

9、s 103+0278103+0203+0203+02754678从表4的数据上看，通过复配添加剂制备出的水煤浆成浆性能要明显优于单独使用一种添加剂的E 复配时，而且当B 、水煤浆的粘度降至最低效果，678mPa s 1。从结果上看出适当的增加添加剂中侧链甲基的含量对于提高水煤浆的成浆性是有益的，但是如添加剂的聚合度过大（如D 煤焦油系磺会使得水煤浆呈胀塑性流体，不利于水煤浆酸盐），的成浆。33添加剂的复配比例对牛粪/煤复合水煤浆成浆由于添加剂B 与E 复配时，对水煤浆成浆性的提高最为明显，因此为进一步提高添加剂的使用效果，就需要选择最优的复配比例。在控制添加剂总量为05%，改变B 和E 的用量

10、，不同复配比例对水煤浆成浆性的影响如表5所示。由表5可以看出，当BE 复配，且复配比例为3 2时，复配效果达到最好。将最优复配方案制备出的水煤浆进行性能测试性能的影响“%”，注：表中，文章出现的皆指质量百分数；”表中“指仪表无法测出数据，已超出范围；A E 代表不同水煤浆添加剂。由实验结果可以看出，不同水煤浆添加剂对水C 两种添加剂的煤浆成浆性能的影响不同，其中B 、主要因为通过添加剂在煤助成浆性最好。其原因，粒表明的吸附，增加了煤粒表明的动电势，因而使得煤粒之间的静电排斥力增加，从而增加了浆体的稳定性。在添加剂分子结构特征对水煤浆成浆性能影响的诸多因素中，添加剂的磺化度、聚合度和羟值的79。

11、在实验中选择的几种添加剂影响尤为明显B 为木质素磺酸盐，属于多核芳烃聚合物，其单中，体上取代基多为极性基团，其羟值较高；C 为萘磺酸盐甲醛缩合物，也属于多核芳烃，其侧链为甲醛缩合物，也是羟基较多的基团；这两种基团的亲水性较6后，与国标相比，其结果如表6。表5编号BE BE BE BE BE BE煤/%565656565656贵州化工GuizhouChemicalIndustry2011年10月第36卷第5期1复配比例对水煤浆成浆性能的影响牛粪/%444444添加剂粘度平均粒度/m 343032313027/%/mPas 100+0596401+0402+0303+0204+0105+00887

12、723681779899该水煤浆的粘度为678mPa s ，大大低于水测试，煤浆国家标准，可作为普通水煤浆的合格替代品来使用。参考文献：1张荣曾水煤浆制浆技术M 北京：科学出版社，1996：5162魏文珑，王J 选灿，常宏宏水煤浆的工业应用进展2009，（6）：7478煤技术，3王共远，吴国光，李启辉水煤浆制备技术的最新进展J 能源技术与管理，2006，（2）：57584张荣曾水煤浆制浆技术M 北京：科学出版社，19961表6样品自制样自制复合水煤浆的成浆性能浓度/%61粘度/mPas678粒度/m 31：1415李凯年，逯德山畜牧业环境污染严重加强治理势在必J 畜牧兽医科技信息，2006（1

13、1）：68行6许宁，李志富，吴希坤催化合成高聚合度萘磺酸盐缩J 精细化工，2003，20（9）：538540合物7吴国光，王晓春，刘炯天水煤浆添加剂NSF 制浆试验及J 中国矿业大学学报，2005，34（6）：其效能的研究7037068吴国光，郭照冰，武建军等萘油馏分合成水煤浆分散剂J 中国矿业大学学报，2003，32（6）：670的研究6739冉宁庆，戴郁著亚甲基蔡磺酸苯乙烯磺酸马来酸，南京大学学报（自然盐对水煤浆的分散作用研究J 1999，35（5）：643647科学版），10孙成功水煤浆分散体系中阴离子型分散剂的吸附特性J 燃烧化学学报，1995，23（3）：248250和降粘效应从上表

14、可以看出，实验室实验BE 复配制备的水煤浆，成浆性能已到达国家标准，由此可见，我们选择的添加剂对生物质/煤复合型水煤浆的成浆性有明显的改善，可应用于该种生物质水煤浆的实际生产中。4结论本文尝试一种新型环保型生物质水煤浆的制备。通过对影响水煤浆成浆性能因素的考察，成功制备得到一种添加牛粪代替部分煤粉，使用磺化木质素和亚甲基萘磺酸钠为添加剂，其添加量分别为03%和02%的新型生物质水煤浆，通过成浆性能Effect of Additives on the Slurry Ability of Coal waterSlurry with Renewable Biomass WasteFU Cheng b

15、in ，WEI Da peng ，ZHANG Hui ，YANG Jie ，DONG Yong gang（School of chemistry and chemical engineering ，Guizhou University ，Guiyang ，Guizhou 550003，China ）Abstract ：In this paper ，Coal water slurry was prepared by renewable biomass waste cow dungUsing fresh cow dung to preparing CWS ，reduce the usage of

16、coal comparing with normal methodDuring the preparation ，we found that the kind and usage of additive agent could obviously affect the performance of coal water slurryThrough large experiments ，the best composite additives had been gotten ，which was 03%lignosulfonate （OT 4）and 02%naphthalenesulfonate formaldehyde polymerUnder this condition ，the viscosity of CWS had been re-d