[发明专利]水煤浆添加剂的合成及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水煤浆添加剂的合成与使用方法，特别涉及制备性能优良的水煤浆。

背景技术

水煤浆是上世纪80年代出现的以煤代油的煤基流体燃料，它是由约70％的固体煤粉、约30％水和约1％少量化学添加剂混合而成的粗分散体系，由于其流动、节能和燃烧时低污染性，水煤浆技术已为世界各国所重视。理想的水煤浆表现在较高的浓度、较低的粘度、良好的流变性与长时间的稳定性。

优良的化学添加剂是制备高质量水煤浆的关键因素之一。水煤浆添加剂主要作用在于改变煤粒的表面性质，促使煤粒在水中扩散，使浆体具有良好的流变特性和稳定性。根据化学添加剂的功能不同，可将其分为分散剂、稳定剂和其它辅助添加剂三类。目前水煤浆添加剂主要以萘系列、木质素系列、腐殖酸系列、丙烯酸系列与石油磺酸盐等为主，尤其以聚萘磺酸盐系列水煤浆添加剂应用最为普遍。聚萘磺酸盐系列添加剂分散性能好、减粘作用强、流变性好，但价格昂贵、制备的浆体稳定性差。因此，围绕聚萘磺酸盐的复配型添加剂研究是一个热点，如萘磺酸缩聚物与聚对苯乙烯磺酸盐复配、萘磺酸缩聚物与磺化腐殖酸复配等，这些添加剂在制备水煤浆过程中各有千秋。

发明内容

为了解决目前的聚萘磺酸盐系列添加剂价格昂贵、制备的浆体稳定性差的缺点，本发明提供了一种价格低廉、制备的浆体稳定的水煤浆添加剂的合成方法，步骤如下：

步骤A  蒽系添加剂的合成：首先将粗蒽磺化，其中粗蒽与浓硫酸的质量比为1∶0.25～1，磺化温度控制在90～150℃，磺化反应时间为2～4h，然后经过水解0.5～1h后，调节反应液pH，使pH＜3，再与甲醛缩合，粗蒽与甲醛的质量比为1∶0.05～0.2，缩合温度控制在100～120℃，再经过与氢氧化钠中和即制得蒽系添加剂；

步骤B  将聚合度为10～15，平均分子量为2000～3500的萘磺酸钠甲醛缩聚物与步骤A制得的蒽系添加剂按照质量比1∶0.2～2进行复配得到水煤浆添加剂。

其中步骤A得到的蒽系添加剂主要为含-CH₂-，-SO₃^-等基团的芳香族化合物。而步骤B中萘磺酸钠甲醛缩聚物与蒽系添加剂复配，可以提高煤粒的分散作用，继而提高浆体的性能。

在制备水煤浆时，本添加剂用量为干基煤粉重量的0.5～1.5％。添加剂可以配成一定浓度的溶液，再按照一定比例加到煤粉中，搅匀。原煤可以使用球磨机磨碎，也可以用棒磨机磨碎。煤粒在磨碎之前，可以先用破碎机破碎，并置于烘箱中烘干。干基煤粉粒子是将一定比例的粗煤粉粒子与细煤粉粒子混和，使煤粉粒子的粒径分布呈双峰分布，粒径小于74μm的煤粉粒子不少于75％即可。原煤可以是徐州庞庄矿煤、山西大同矿煤、山东八一矿煤等。原煤的主要成分为质量比碳80～87％，硫0.2～0.5％，氮0.8～2.0％，氢3.5～5.5％，氧8.0～13.0％。

本发明的有益效果为：

1.萘磺酸钠甲醛缩聚物与蒽系水煤浆添加剂复配使用制备的水煤浆性能优良，本添加剂用量为干基煤粉重量的0.5～1.5％即可，这样就解决了聚萘磺酸盐系列添加剂生产成本高的缺点，而且本添加剂加入后制备的浆体稳定性好。

2.萘磺酸钠甲醛缩聚物与蒽系水煤浆添加剂复配使用制备水煤浆时对煤种的普适性较强，徐州庞庄矿煤、山西大同矿煤、山东八一矿煤都可以使用这种添加剂。

3.萘磺酸钠甲醛缩聚物与蒽系添加剂复配，可以提高煤粒的分散作用，继而提高浆体的性能，浆体普遍可以存放7天以上仍无明显沉淀。

附图说明

图1是蒽系添加剂的红外谱图。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明。本实施例中所用的浓硫酸是质量浓度为95～98％的。

实施例1

水煤浆添加剂的合成方法，步骤如下：

A  蒽系添加剂的合成：首先将粗蒽磺化，其中粗蒽与浓硫酸的质量比为1∶0.25～1，磺化温度控制在90～150℃，磺化反应时间为2～4h，然后经过水解0.5～1h后，调节反应液pH，使pH＜3，再与甲醛缩合，粗蒽与甲醛的质量比为1∶0.05～0.2，缩合温度控制在100～120℃，再经过与碱中和即制得蒽系添加剂；B  将聚合度为10～15、平均分子量为2000～3500的萘磺酸钠甲醛缩聚物与步骤A制得的蒽系添加剂按照质量比1∶0.2～2进行复配得到水煤浆添加剂。