一种低金属敏感型水煤浆分散剂的制备方法与流程

文档序号:15457186发布日期:2018-09-15 01:23阅读:162来源:国知局

本发明涉及一种低金属敏感型水煤浆分散剂的制备方法,属于煤矿材料技术领域。



背景技术:

水煤浆的制备过程中,添加少量的分散剂能够起到至关重要的作用。分散剂能够通过改变煤颗粒表面性质,使其能够均匀地分散于浆体中,从而使水煤浆具有较低的表观黏度及良好的流变性。其作用机理可以由以下三个方面来进行阐述:

1润湿分散作用由于煤主要是一种非极性的碳氢化合物,其表面具有强烈的疏水性。此外,由于水的表面张力要比煤炭表面张力大很多,因此两方面因素结合起来导致煤粒不能被充分润湿,无法分散均匀。分散剂分子通过疏水作用以疏水端与煤粒表面结合的方式而吸附于煤粒表面上,其亲水端则定向排列与水结合,转疏水为亲水,同时形成一层水化膜。该水化膜可以有效地降低煤-水界面张力,将煤粒隔开,从而降低了水煤浆的黏度。

2静电斥力减黏作用dlvo理论认为,带电胶体颗粒之间的范德华力与静电斥力之间的大小关系决定其能否稳定分散,若范德华力小于静电斥力则胶体稳定,反之则不稳定。煤表面有着羟基、羧基等多种含氧官能团,在水中解离使得煤呈现出负电性,其zeta电位一般为-15~-20mv。阴离子型分散剂吸附于煤粒表面上可以有效增强其静电斥力,促使煤粒更好地分散在水中。

3空间位阻减黏效应当分散剂吸附于煤颗粒表面呈现定向排列时,分子中的亲水端会在煤表面形成一层三维水化膜。当煤颗粒彼此凑近时,水化膜受到挤压产生变形,通过机械弹性促使煤粒均匀分散开来。此外,分散剂自身所形成的吸附层具有一定厚度,当两个复合煤粒接近发生挤压时,吸附层中的分子的自由运动受到影响,减小了煤浆体系的熵值。化学热力学认为,孤立系统的熵值始终朝增长的方向进行。所以促使发生挤压复合煤粒再次分开,导致煤粒分散悬浮。

达到工业应用需求的水煤浆需具备有高浓度、低表观黏度和优秀的流变性、稳定性等性能特点。在水煤浆的制备过程中,添加少量的分散剂对水煤浆的性能起着极为关键的作用。目前,市场上应用最为广泛的是萘磺酸盐系分散剂,此类分散剂虽然具有良好的分散性能、优异的减黏效果及适用范围广等优点,但其制浆稳定性较差。我国腐殖酸资源极为丰富,腐殖酸系水煤浆分散剂主要是指腐殖酸盐及其改性产品,其特点是原料易得价廉,且制浆分散性良好,可单独使用,但同样也存在浆体稳定性差、对金属离子较为敏感等问题。因此如何在确保良好的减黏效果下,提高稳定性是现有水煤浆分散剂研究的重点。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题:针对现有水煤浆分散剂材料稳定性差,对金属离子敏感的问题,提供了一种低金属敏感型水煤浆分散剂的制备方法。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

(1)按质量比1:8,将腐蚀酸钾添加至盐酸溶液中,搅拌混后并静置,过滤并收集滤渣,洗涤、干燥,研磨得改性颗粒;对无水乙醇通入氮气,通氮气处理,得改性液;

(2)按重量份数计,分别称量45~50份改性液、10~15份去离子水、25~30份无水乙醇、10~15份四乙氧基硅烷置于三口烧瓶中,保温反应,得混合液并按体积比1:8,将γ-氨丙基四乙氧基硅烷滴加至混合液中,待滴加完成后,水浴加热反应,收集得反应液;

(3)将反应液置于透析膜中,采用无水乙醇透析并收集透析改性液,按质量比1:5,将烯丙基磺酸钠与十二烷基三甲基氯化铵搅拌混合并调节ph至9.0,得基体液;

(4)按重量份数计,分别称量45~50份基体液、10~15份透析改性液、15~20份改性颗粒和3~5份聚乙烯醇置于烧杯中,搅拌混合并调节ph至9.0,得改性混合液;

(5)将改性混合液置于三口烧瓶中,在75~85℃下,按质量比1:15,将过硫酸铵溶液滴加至改性混合液中,待滴加完成后,保温反应,静置冷却至室温,超声分散,即可制备得所述的低金属敏感型水煤浆分散剂。

步骤(1)所述的氮气通入速率为25~30ml/min。

步骤(2)所述的γ-氨丙基四乙氧基硅烷滴加速率为2~3ml/min。

本发明与其他方法相比,有益技术效果是:

(1)本发明技术方案通过对硅纳米溶胶修饰并制备对金属离子具有优异敏感性能的改性剂,本发明技术方案通过硅溶胶表面的敏感修饰层,对金属离子进行充分的吸附,从而有效降低金属离子对水煤浆分散剂材料的金属离子的干扰性能,从而提高本发明技术方案中水煤浆分散剂的稳定性能;

(2)本发明技术方案采用腐殖酸钾制备腐殖酸并改性水煤浆分散剂,由于煤粒表面亲水区域带大量负电荷,当水煤浆分散剂分子在煤粒表面吸附时,水煤浆分散剂不但可以通过疏水作用于煤粒结合,其分子链上的阳离子官能团还可以通过静电作用力强烈地吸附于煤粒表面上,能够在煤粒表面形成更为紧密的定向排列,提高煤粒表面亲水性,借水化膜将煤粒隔开,从而降低了水煤浆的黏度,提高水煤浆分散剂的分散性能。

具体实施方式

按质量比1:8,将腐蚀酸钾添加至质量分数1%盐酸溶液中,搅拌混后并静置20~24h,过滤并收集滤渣,用去离子水冲洗至洗涤液ph为7.0,再在75~80℃下干燥3~5h,研磨得改性颗粒;对无水乙醇通入氮气,控制氮气通入速率为25~30ml/min,待通氮气25~30min,得改性液,再按重量份数计,分别称量45~50份改性液、10~15份去离子水、25~30份无水乙醇、10~15份四乙氧基硅烷置于三口烧瓶中,在45~50℃下保温反应3~5h后,得混合液并按体积比1:8,将γ-氨丙基四乙氧基硅烷滴加至混合液中,控制滴加速率为2~3ml/min,待滴加完成后,再在75~85℃下反应10~12h,收集得反应液并置于透析膜中,采用无水乙醇透析并收集透析改性液;按质量比1:5,将烯丙基磺酸钠与十二烷基三甲基氯化铵搅拌混合并用质量分数1%氢氧化钠溶液调节ph至9.0,得基体液并按重量份数计,分别称量45~50份基体液、10~15份透析改性液、15~20份改性颗粒和3~5份聚乙烯醇置于烧杯中,搅拌混合并用质量分数1%氢氧化钠溶液调节ph至9.0,得改性混合液,将改性混合液置于三口烧瓶中,在75~85℃下,按质量比1:15,将质量分数1%过硫酸铵溶液滴加至改性混合液中,控制过硫酸铵滴加速率为2~3ml/min,待滴加完成后,再在75~85℃下保温反应3~5h,静置冷却至室温,再在200~300w下超声分散10~15min,即可制备得所述的低金属敏感型水煤浆分散剂。

实例1

按质量比1:8,将腐蚀酸钾添加至质量分数1%盐酸溶液中,搅拌混后并静置20h,过滤并收集滤渣,用去离子水冲洗至洗涤液ph为7.0,再在75℃下干燥3h,研磨得改性颗粒;对无水乙醇通入氮气,控制氮气通入速率为25ml/min,待通氮气25min,得改性液,再按重量份数计,分别称量45份改性液、10份去离子水、25份无水乙醇、10份四乙氧基硅烷置于三口烧瓶中,在45℃下保温反应3h后,得混合液并按体积比1:8,将γ-氨丙基四乙氧基硅烷滴加至混合液中,控制滴加速率为2ml/min,待滴加完成后,再在75℃下反应10h,收集得反应液并置于透析膜中,采用无水乙醇透析并收集透析改性液;按质量比1:5,将烯丙基磺酸钠与十二烷基三甲基氯化铵搅拌混合并用质量分数1%氢氧化钠溶液调节ph至9.0,得基体液并按重量份数计,分别称量45份基体液、10份透析改性液、15份改性颗粒和3份聚乙烯醇置于烧杯中,搅拌混合并用质量分数1%氢氧化钠溶液调节ph至9.0,得改性混合液,将改性混合液置于三口烧瓶中,在75℃下,按质量比1:15,将质量分数1%过硫酸铵溶液滴加至改性混合液中,控制过硫酸铵滴加速率为2ml/min,待滴加完成后,再在75℃下保温反应3h,静置冷却至室温,再在200w下超声分散10min,即可制备得所述的低金属敏感型水煤浆分散剂。

实例2

按质量比1:8,将腐蚀酸钾添加至质量分数1%盐酸溶液中,搅拌混后并静置22h,过滤并收集滤渣,用去离子水冲洗至洗涤液ph为7.0,再在77℃下干燥4h,研磨得改性颗粒;对无水乙醇通入氮气,控制氮气通入速率为27ml/min,待通氮气27min,得改性液,再按重量份数计,分别称量47份改性液、12份去离子水、27份无水乙醇、12份四乙氧基硅烷置于三口烧瓶中,在47℃下保温反应4h后,得混合液并按体积比1:8,将γ-氨丙基四乙氧基硅烷滴加至混合液中,控制滴加速率为2ml/min,待滴加完成后,再在80℃下反应11h,收集得反应液并置于透析膜中,采用无水乙醇透析并收集透析改性液;按质量比1:5,将烯丙基磺酸钠与十二烷基三甲基氯化铵搅拌混合并用质量分数1%氢氧化钠溶液调节ph至9.0,得基体液并按重量份数计,分别称量47份基体液、12份透析改性液、17份改性颗粒和4份聚乙烯醇置于烧杯中,搅拌混合并用质量分数1%氢氧化钠溶液调节ph至9.0,得改性混合液,将改性混合液置于三口烧瓶中,在77℃下,按质量比1:15,将质量分数1%过硫酸铵溶液滴加至改性混合液中,控制过硫酸铵滴加速率为2ml/min,待滴加完成后,再在80℃下保温反应4h,静置冷却至室温,再在250w下超声分散12min,即可制备得所述的低金属敏感型水煤浆分散剂。

实例3

按质量比1:8,将腐蚀酸钾添加至质量分数1%盐酸溶液中,搅拌混后并静置24h,过滤并收集滤渣,用去离子水冲洗至洗涤液ph为7.0,再在80℃下干燥5h,研磨得改性颗粒;对无水乙醇通入氮气,控制氮气通入速率为30ml/min,待通氮气30min,得改性液,再按重量份数计,分别称量50份改性液、15份去离子水、30份无水乙醇、15份四乙氧基硅烷置于三口烧瓶中,在50℃下保温反应5h后,得混合液并按体积比1:8,将γ-氨丙基四乙氧基硅烷滴加至混合液中,控制滴加速率为3ml/min,待滴加完成后,再在85℃下反应12h,收集得反应液并置于透析膜中,采用无水乙醇透析并收集透析改性液;按质量比1:5,将烯丙基磺酸钠与十二烷基三甲基氯化铵搅拌混合并用质量分数1%氢氧化钠溶液调节ph至9.0,得基体液并按重量份数计,分别称量50份基体液、15份透析改性液、20份改性颗粒和5份聚乙烯醇置于烧杯中,搅拌混合并用质量分数1%氢氧化钠溶液调节ph至9.0,得改性混合液,将改性混合液置于三口烧瓶中,在85℃下,按质量比1:15,将质量分数1%过硫酸铵溶液滴加至改性混合液中,控制过硫酸铵滴加速率为3ml/min,待滴加完成后,再在85℃下保温反应5h,静置冷却至室温,再在300w下超声分散15min,即可制备得所述的低金属敏感型水煤浆分散剂。

将本发明制备的实例1,2,3对水煤浆进行添加,控制添加量均为0.75%,并对水煤浆进行性能测试,具体测试结果如下表表1所示:

表1性能测试表

由上表可知,本发明制备水煤浆分散剂具有优异的分散性能和耐金属离子干扰性能。

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