[发明专利]一种低阶煤表面改性提高成浆性能的方法

说明书

一种低阶煤表面改性提高成浆性能的方法，在低阶煤粉中加入钛酸酯偶联剂，再加入十二醇，以及少量异丙醇稀释偶联剂，高速搅拌混合实现干法改性，或者，以异丙醇为溶剂，水浴70℃回流并进行搅拌混合4h，过滤并用异丙醇冲洗所得产物，干燥至恒重，实现湿法改性，向改性煤粉中加入NSF分散剂，再加入水，搅拌均匀制成水煤浆，本发明在低阶煤表面引入钛酸酯和十二醇，利用钛酸酯与低阶煤表面存在的含氧官能团和矿物质进行反应，同时与十二醇产生交联，使低阶煤表面由亲水性向疏水性转变，同时减弱了含氧基团或矿物质与水之间的氢键作用，减少了煤表面吸附水的含量，从而使得NSF分散剂在低阶煤表面更好的吸附，进而提高了低阶煤的制浆性能。

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及水煤浆性能改善，特别涉及一种低阶煤表面改性提高成浆性能的方法。

背景技术

水煤浆技术是一种能够清洁高效利用煤炭的技术，将煤与水进行混合，并添加少量添加剂，经过一定的工艺，制备成固液两相悬浮分散体系。该体系具有一定的流动性和稳定性，可以进行管道输送，雾化并稳定燃烧，作为石油或天然气的补充和替代燃料，且其燃烧过程较直接使用煤炭燃烧更环保，此外，水煤浆还可以作为其他化工生产过程如合成甲醇、合成氨的原料。

在实际工业应用中，要求水煤浆应具有高浓度、流动性能好、稳定性好的特点。通常制备高浓度水煤浆的方式是将60％～70％的煤，30％～40％左右的水和约1％的添加剂进行混合。根据现有研究结果，对水煤浆性能影响较大的因素是煤本身的性质和添加剂的性能。添加剂包括分散剂、稳定剂和其他辅助药剂，其中分散剂起关键作用。通常认为分散剂分子亲油端与疏水性的煤表面作用，亲水端与水作用，通过分子间电荷斥力和空间位阻作用达到分散煤颗粒，防止凝聚沉淀的目的。在实际制备水煤浆时，通常使用变质程度较高，含氧量低，表面疏水性强的高阶煤。而相较于高阶煤，低阶煤的变质程度低，表面含有大量的含氧官能团(以羟基和羧基为主)和矿物质，导致低阶煤的表面疏水性差，与煤疏水性强这一使用分散剂的前提相悖，导致分散剂对低阶煤的分散性能较差。此外，含氧官能团和矿物质在煤表面结合了较多的水，导致水煤浆中自由水含量减少，降低了水煤浆的性能。

发明内容

为了克服上述现有技术中分散剂对低阶煤分散性较差等的缺点，本发明的目的在于提供一种低阶煤表面改性提高成浆性能的方法，将成本低、储量大的低阶煤用于水煤浆的制备，针对低阶煤的表面特点，通过引入偶联剂与低阶煤表面含氧官能团和矿物质进行反应，同时与十二醇交联，选择性的将煤表面亲水区域改性，增强低阶煤表面的疏水性，使其表面性状与高阶煤类似，改善现有分散剂对低阶煤的分散性能，提高低阶煤的成浆性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低阶煤表面改性提高成浆性能的方法，在低阶煤粉中加入占其质量分数0.3～0.5％的钛酸酯偶联剂，再加入与钛酸酯偶联剂摩尔比(2：1)～(3：1)的十二醇，以及少量异丙醇稀释偶联剂，偶联剂在异丙醇中浓度为0.1g/mL。高速搅拌混合实现干法改性，然后加水制成水煤浆。

本发明另一种低阶煤表面改性提高成浆性能的方法，在低阶煤粉中加入占其质量分数0.3～0.5％的钛酸酯偶联剂，再加入与钛酸酯偶联剂摩尔比(2：1)～(3：1)的十二醇，以异丙醇为溶剂，水浴70℃回流并进行搅拌混合4h，过滤并用异丙醇冲洗所得产物，干燥至恒重，实现湿法改性，然后加水制成水煤浆。

所述低阶煤粉是将低阶煤破碎、磨制成不同粒度的煤粉，根据粒度级配将不同粒径的煤粉混合所得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在低阶煤表面引入钛酸酯和十二醇，利用钛酸酯与低阶煤表面存在的含氧官能团和矿物质进行反应，同时与十二醇产生交联，使低阶煤表面由亲水性向疏水性转变，同时减弱了含氧基团或矿物质与水之间的氢键作用，减少了煤表面吸附水的含量，从而使得NSF分散剂在低阶煤表面更好的吸附，进而提高了低阶煤的制浆性能。

具体实施方式