[发明专利]一种复合纳米浆基燃料稳定剂及制备和应用

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种浆基燃料稳定剂，具体是一种复合纳米浆基燃料稳定剂及制备和应用。

二、背景技术

浆基燃料是一类以浆体形式应用的两相或多相分散体系的化工原料或代油燃料。本发明中所指的浆剂燃料包括水煤浆、水焦浆、油煤浆、油焦浆、油水焦浆、油水煤浆。水煤浆、水焦浆是指将一定粒度分布的煤或石油焦、沥青焦颗粒分散在水中制得的两相分散体系；油煤浆、油焦浆是指将一定粒度分布的煤或石油焦、沥青焦颗粒分散在油类中制得的两相分散体系；油水焦浆、油水煤浆是将一定粒度分布的煤或石油焦、沥青焦颗粒分散和油类在水中制得的多相分散体系。但这类分散体系是一类微米级的热力学不稳定体系，经存放或运输往往会发生相分离的现象，即颗粒的沉淀，从而导致实际应用困难，因此浆基燃料的稳定性是水煤/焦浆能否正常使用的关键。随着浆基燃料的广泛应用，浆基燃料的稳定性问题越来越引起人们的重视。中国专利申请97103965.8提出了选用羧甲基纤维素作为稳定剂，通过使水焦浆中分散介质的粘度上升，降低水焦浆中焦粒子的沉降速度来提高水焦浆稳定性的方法；中国专利申请91108299.9提出的提高水煤浆稳定性的方法是通过改进水煤浆的生产工艺，调整水煤浆的粒度分布，依靠提高水煤浆中粒子的堆积效率、增加了粒子间的相互作用力和接触点来提高水煤浆的稳定性的方法。

以上技术方案虽然分别依靠选用增稠剂改善水煤/焦浆分散介质的粘度或改进水煤浆、水焦浆系粒子的粒度分布等方法在改善水煤/焦浆的稳定性方面取得了一些进展，但由于选用的稳定剂往往为有机类多糖原料，存在较易发生降解等问题，长期稳定效果不良，加之没能在微观上改进水煤浆、水焦浆系中粒子之间的相互作用和粒子表面的电性，因此没能从根本上改进水煤/焦浆的稳定性。尤其是关于油焦浆和油水煤/焦浆的稳定剂的专利还未见报道。如何克服现有技术存在的问题，提高浆基燃料的稳定性已成为当今该领域中亟待解决的难题之一。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种能够显著提浆基燃料稳定性的复合纳米稳定剂及制备和应用。尤其是克服现有技术存在的问题，得到一种可用于油焦浆和油水煤/焦浆且效果好的稳定剂。

本发明所述的复合纳米浆基燃料稳定剂，其特征在于该稳定剂有纤维状纳米粒子和球状纳米粒子复合而成，粒子粒径为10-100纳米，纤维状无机纳米粒子的长径比为30-200，纤维状无机纳米粒子和球状无机纳米粒子的质量百分比为10∶90至90∶10。所述纤维状纳米粒子是凹凸棒土或硅灰石，所述球状纳米粒子是硅藻土或高岭土。

两种无机纳米粒子按130∶70至70∶30，90∶10的质量比例制备的复合纳米浆基燃料稳定剂更好。

本发明与粘稠类化合添加的效果亦好，如羧甲基纤维素钠、或羧甲基淀粉钠等。

本发明应用是：制备浆基燃料时，将煤/焦和油质量的0.10％～1.00％的稳定剂与其他组分一起加入制浆装置中制得稳定性良好的浆基燃料；或按上述投放比率，将稳定剂加入到预制好的浆基燃料中，经过搅拌混合，制得稳定性良好的浆基燃料。球状纳米粒子吸附在煤/焦粒子表面，提高表面电荷，使粒子间形成较强的静电排斥力，从而有效提高体系稳定性，当煤/焦粒子相互靠近时，由煤/焦粒子吸附纳米粒子后表面形成的绒毛状结构之间易形成缠结，提高体系触变性，进而提高体系稳定性；纤维状粒子吸附在若干个煤焦粒子间，使粒子之间产生空间网络结构，产生的空间位阻效应使得体系稳定性提高；球状纳米粒子吸附在煤/焦粒子表面，大大提高了粒子的比表面积，可以有效提高吸附点的数量和强度，从而使纤维状纳米粒子的空间位阻效应得到进一步增强。以上几种效应可以显著提高浆基燃料的稳定性。这是因为浆基燃料体系中，颗粒粒径较大，不采用特殊手段，颗粒聚集和沉降将不可避免。单一的稳定效应很难满足该体系的稳定要求，需要采用多种效应来协同提高体系的稳定性。

采用羧甲基纤维素、或羧甲基淀粉时亦添加煤/焦和油质量的0.01％～1.00％。

本发明与现有技术相比有益效果在于：1、利用纳米粒子独特的表面性能，将球状和纤维状纳米粒子进行复合，协同发挥多种稳定效应，显著提高浆基燃料体系的稳定性；2、纳米材料性质稳定，不会降解，时效性优良；3、添加该稳定剂不显著提高浆基燃料的粘度；4、该稳定剂可直接使用，操作方便，具有广泛的推广应用价值。

四、附图说明

图1本发明中复合纳米浆基燃料稳定剂的生产流程；

图2是煤颗粒吸附球状纳米粒子的TEM照片。

图3是煤颗粒吸附纤维状纳米粒子的TEM照片。