一种极性高分子型水煤浆添加剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于水煤浆的技术领域，尤其涉及一种极性高分子型水煤浆添加剂及其制备方法和应用。

背景技术：

水煤浆气化是上世纪八十年代兴起的洁净煤技术之一，采用煤、水和少量化学添加剂配制成水煤浆后进气化炉进行反应，产生co和h2供工业使用。性能良好的水煤浆应当具有浓度高、黏度低、流动性好和稳定时间长的特点。同等条件下水煤浆的粘度越低，其流动性越好、可成浆浓度越高，气化单耗越低。

但是，非极性的煤颗粒分散在极性的水中，属于热力学不稳定体系。通常，通过加入水煤浆添加剂以提高煤浆的性能，水煤浆添加剂的加入可以将煤颗粒均匀分散在水流动相中，提高煤浆的流动性和稳定性，其机理是通过空间位阻效应，亲油基团吸附在煤颗粒表面，亲水基团吸附在水相，隔离和阻挡煤颗粒的团聚，实现煤的分散。常用的水煤浆添加剂有木质素磺酸系、萘系、腐殖酸系和非离子系，均为表面活性剂，只能在起到静态分散的作用；对于需要长时间放置或者长距离输送的情况，随着放置时间的延长或者输送距离的延长，水煤浆极易出现沉降，堵塞管道、设备，致使无法正常使用和运行。

专利文件cn106118764a公开了一种木质磺酸素盐水煤浆添加剂，主要成分为萘系减水剂、硅酸钠、木质磺酸素等，仍为传统木质磺酸素-萘系添加剂，属于静态混合分布，长时间放置会存在成浆分层等问题。

专利文件cn103232869a公开的水煤浆添加剂，主要使用三聚磷酸钠、聚乙二醇、马来酸-甲基丙烯酸共聚物钠盐制成，可满足成浆浓度≥58％，粘度＜1200mpa·s。但是，该专利主要是为了解决工业废水/浓水回用的问题，并非主要针对高浓度煤浆，其公开的水煤浆成浆浓度还是相对偏低(在58％左右)。

专利文件cn105695001a公开了一种焦油型水煤浆添加剂，提出使用洗油、萘油、蒽油、造纸废液为主要原料，经过磺化、缩合等方法，针对低阶煤表面空隙发达、亲水性强的特点制备了水煤浆添加剂。但是其属于静态混合分布，长时间放置会存在成浆分层等问题。

上述专利文件虽然使用不同方法制备了水煤浆添加剂，但是都未能有效改善长时间放置或长距离输送等情况下原煤颗粒在水中的均匀分布，未能有效提高煤浆浓度，也无法解决煤浆长周期存放存在的团聚、沉降问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对传统的水煤浆添加剂无法实现水煤浆长周期存放或长距离输送的问题，提供一种极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法及其应用，通过该制备方法所得水煤浆添加剂加入水煤浆体系后可以有效地提高水煤浆浓度，同时可改善水煤浆流动性能，并彻底解决水煤浆在长期存放和长距离输送过程中会出现的管道中团聚、沉降等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

在本发明的一个方面，提供一种极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法，包括以下步骤：

1)在反应装置中，将聚丙烯酸溶液与聚乙二醇溶液进行混合，并在所述混合的过程中加入浓硫酸(其浓度为98wt％)，反应后得到含高分子聚合物的混合液；

其中，所述反应装置上设置极化电极3和闭合的电流线圈条4，且使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行；

2)开启所述极化电极3并升压至500-1000v(例如，550v、650v、700v、800v、900v)，优选为600-1000v，然后保持30-60min(例如，40min、50min、55min)对反应装置内所得含高分子聚合物的混合液进行极化处理；在所述极化处理的过程中加入氟化加固剂进行氟化加固，得到氟化后的含极性高分子聚合物的混合液；

3)将所述电流线圈条4通电，保持30-60min(例如，40min、50min、55min)对所得含极性高分子聚合物的混合液进行作用，获取分子运动方向侧的溶液；然后调节所述分子运动方向侧的溶液的ph为8-10(例如，8.5、9、9.5)，即制得极性高分子型水煤浆添加剂溶液。

根据本发明提供的制备方法，一些示例中，所述极性高分子型水煤浆添加剂溶液的浓度为10-50wt％(例如，15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％)，可通过在反应体系中加水稀释或加热浓缩得到。

本发明所述的反应装置可选择水平放置的圆柱形反应器，例如，卧式的圆柱形反应器、管式反应器。

根据本发明提供的制备方法，在一些优选实施方式中，所述反应装置为卧式的圆柱形反应器，其包括反应器筒体1和与筒体的左右两端相连接的两个反应器端面5；所述卧式的圆柱形反应器的长径比为3-8(例如，4、5、6、7)，更优选为5-8。

优选地，所述卧式的圆柱形反应器内，在两个反应器端面5的内壁上分别设置所述极化电极3。所述极化电极可选自带正电荷的极化电极和/或带负电荷的极化电极，例如，在一个卧式的圆柱形反应器的左端壁和右端壁上分别设置电极极性相反的极化电极，以组成一组极化电极。这里，所述极化电极的设置和极化处理的具体操作为本领域技术人员熟知，这里不再详细赘述。通过极化电极在对反应装置内含高分子聚合物的混合液进行极化处理的过程中，可提供所需电压的相关装置和设备均为本领域的常规操作。

优选地，在所述卧式的圆柱形反应器的外壁上，缠绕多组所述电流线圈条且使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行。更优选地，每组所述电流线圈条的缠绕方式为：将所述电流线圈条在反应器筒体1的外壁上以及与筒体相连接的两个反应器端面5的外壁上延伸，使其形成闭合线圈。

优选地，在反应器筒体1的外壁上，相邻两组所述电流线圈条之间的间距相等。

在一些示例中，所述电流线圈条的数量为4-16组(例如，6组、10组、12组、14组)，优选为8-16组。例如，所述电流线圈条设置多组时，每一组均为同等规格的闭合回路电流线圈条。

通过在所述反应装置上设置所述电流线圈条，通电时提供的电流可以产生磁场；在所产生的磁场条件下，所得氟化后的含极性高分子聚合物的混合液会在磁场作用下发生位移和相对运动，即根据麦克斯韦定律就可获取分子运动方向侧的溶液。对所述电流线圈条通入电流的操作为本领域常规技术，所需的相关装置可通过本领域的常规设备实现，这里不再赘述。

根据本发明提供的制备方法，优选地，步骤1)中，所述混合的时间为2-4h(例如，2.5h、3h、3.5h)；在所述混合的过程中，每30-60min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸质量的1-10wt％(例如，2wt％、5wt％、8wt％)。

一些示例中，以聚丙烯酸与聚乙二醇的总量(例如，总质量为100)计，所述聚丙烯酸与聚乙二醇的质量比为20/80-40/60(例如，25/75、30/70、35/65)。

一些示例中，所述聚丙烯酸溶液的浓度为10-30wt％(例如，15wt％、20wt％、25wt％)，优选为12-20wt％；所述聚丙烯酸的数均分子量为800-8000(例如，1000、2000、5000、6000、7000)，优选为4000-8000。

一些示例中，所述聚乙二醇溶液的浓度为10-30wt％(例如，15wt％、20wt％、25wt％)，优选为10-15wt％；所述聚乙二醇的数均分子量为400-6000(例如，800、1000、3000、4000、5000)，优选为400-2000。

一些示例中，所述聚丙烯酸溶液和/或聚乙二醇溶液中的溶剂选自水、乙醇、丙酮和异丙醇中的一种或多种。例如，所述聚丙烯酸溶液中的溶剂可选自水、乙醇、丙酮和异丙醇中的一种或多种；所述聚乙二醇溶液中的溶剂也可选自水、乙醇、丙酮和异丙醇中的一种或多种。

根据本发明提供的制备方法，优选地，步骤2)中，所述升压的升压速率为10-100v/min(例如，20v/min、40v/min、70v/min)，优选为50-80v/min。

优选地，在步骤2)的所述极化处理的过程中，每10-20min加入的氟化加固剂质量为聚丙烯酸质量的20-40wt％。

一些示例中，步骤2)中，所述氟化加固剂为二氟卡宾试剂(例如，可释放二氟卡宾中间体的化合物)。

在一些优选实施方式中，所述二氟卡宾试剂选自二氟亚甲基鏻内盐和/或二氟乙酸鏻内盐，更优选为二氟乙酸鏻内盐。例如，二氟乙酸鏻内盐(ph3p⁺cf2co2^-，pdfa)不仅可以作为wittig型二氟烯基化试剂，而且也可作为高效的二氟卡宾试剂。与以往大多数二氟卡宾试剂不同的是，不需要外加任何添加剂或碱，本发明所用的二氟卡宾试剂，如，ph3p⁺cf2co2^-在本反应体系下即可释放出二氟卡宾。

通过在反应体系中加入二氟卡宾试剂，其释放出的二氟卡宾中间体能够对极化后的高分子聚合物进行氟化加固。

根据本发明提供的制备方法，优选地，步骤3)中，所述电流线圈条的输出频率为20-120hz(例如，50hz、80hz、100hz)，其通入的电流为5-20a(例如，8a、12a、15a)，优选为10-20a。

一些示例中，步骤3)中，通过加入水、氨水和助溶剂以调节溶液的ph。在调节溶液ph的过程中，水可以起到稀释氨水和助溶剂的作用。一些示例中，所述助溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和乙二醇中一种或多种。

本发明中，设置于所述反应装置上的电流线圈条在通电后会形成磁场，该磁场的方向可根据右手安培定律确定为垂直与线圈条方向(或线圈条中的电流方向)。步骤3)中，将所得含极性高分子聚合物的混合液置于该磁场环境中，混合液中含有的极性高分子聚合物在磁场作用下可发生位移，该位移的方向可根据左手定则确定为大拇指所指的方向。因此，所述分子运动方向侧的溶液中出现的“分子运动方向侧”指的是如上所述“位移的方向”那一侧。位于所述“位移的方向”那一侧的溶液，即分子运动方向侧的溶液。

本发明中，通过步骤3)获得分子运动方向侧的溶液后，可以采用本领域技术人员熟悉的操作将其采出备用；例如，采用注射器将分子运动方向侧的溶液进行采出备用。

在本发明的另一个方面，提供一种如上所述制备方法制得的极性高分子型水煤浆添加剂。

本发明所述极性高分子型水煤浆添加剂，其表观黏度可以满足输送要求，例如，25℃下的表观黏度在1000mpa·s以内；其介电常数很高，例如，可以达到10-20。

在本发明的另一个方面，提供一种极性高分子型水煤浆添加剂的应用，包括以下步骤：

将极性高分子型水煤浆添加剂溶液与水、煤混合均匀，制得水煤浆；并将所得水煤浆置于带有磁化线圈的煤浆输送管道中使用。所述极性高分子型水煤浆添加剂为如上所述的极性高分子型水煤浆添加剂或如上所述的制备方法制得的极性高分子型水煤浆添加剂。

一些示例中，所述极性高分子型水煤浆添加剂溶液的干基质量与水煤浆的煤干基质量的比值为0.2-1wt％(例如，0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、0.9wt％)。

例如，按照上述应用使用本发明所得极性高分子型水煤浆添加剂。以烟煤/次烟煤为例，将极性高分子型水煤浆添加剂溶液与水、煤混合均匀，水煤浆浓度达到66-70wt％时，煤浆表观粘度为800±100mpa.s；并将所得的该水煤浆置于带有磁化线圈的煤浆输送管道中，没有发生团聚沉降，可满足像石油一样长距离管道输送。同样，在长期的存储过程中也不会发生团聚沉降的现象。

本发明通过外加极化电极，可使反应合成的高分子化合物的电荷发生位移，进而形成极性高分子化合物；然后通过氟化加固剂(例如，二氟乙酸鏻内盐)对形成的极性高分子化合物进行氟化加固，可使得高分子化合物得到永久性的极性，与此同时也加固了该高分子化合物中聚乙二醇侧链在聚丙烯酸主链上的稳定性，使得侧链张开角度更大，可更好的在外磁场下的作用下对水煤浆体系进行搅拌，最终可有效防止水煤浆在长期存储或长距离输送过程中团聚、沉降，在提高了水煤浆浓度的同时还可以满足长期存储或长距离管道输送要求。

相对于现有技术，本发明技术方案的有益效果在于以下几个方面：

(1)本发明通过外加极化电极，可使合成的高分子化合物的电荷发生位移，然后通过氟化加固剂(例如，二氟乙酸鏻内盐)可以加固其极性和聚乙二醇侧链在聚丙烯酸主链上的稳定性，使制得的水煤浆添加剂介电常数保持较高水平。

(2)经极化和加固后所得极性高分子型水煤浆添加剂用于水煤浆体系中时，在外磁场下的作用下能够有效防止水煤浆在长期存储过程中团聚、沉降，不仅提高了水煤浆的浓度，也满足了长距离管道输送要求。

附图说明

图1为本发明一种实施方式所述卧式的圆柱形反应器的正视图。

图2为实施例2中卧式的圆柱形反应器的正视图。

图3为实施例2中卧式的圆柱形反应器沿a-a线的剖视图。

上述图中，1～反应器筒体，2～反应器的加料口，3～极化电极，3-1～极化电极a，3-2～极化电极b，4～电流线圈条，4-1～第一电流线圈条，4-2～第二电流线圈条，4-3～第三电流线圈条，4-4～第四电流线圈条，4-5～第五电流线圈条，4-6～第六电流线圈条，4-7～第七电流线圈条，4-8～第八电流线圈条，5～反应器端面，5-1～反应器左端面，5-2～反应器右端面。

具体实施方式

为了能够详细地理解本发明的技术特征和内容，下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然实施例中描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

<原料来源>

聚丙烯酸(数均分子量为600)，国药集团化学试剂；

聚丙烯酸(数均分子量为800)，国药集团化学试剂；

聚丙烯酸(数均分子量为4000)，国药集团化学试剂；

聚丙烯酸(数均分子量为6000)，国药集团化学试剂；

聚丙烯酸(数均分子量为8000)，国药集团化学试剂；

聚乙二醇(数均分子量为400)，国药集团化学试剂；

聚乙二醇(数均分子量为1200)，国药集团化学试剂；

聚乙二醇(数均分子量为2000)，国药集团化学试剂；

聚乙二醇(数均分子量为6000)，国药集团化学试剂；

聚乙二醇(数均分子量为8000)，国药集团化学试剂；

二氟乙酸鏻内盐，上海有机所；

氨水，国药集团化学试剂；

甲醇，国药集团化学试剂；

煤粉，神华集团神优2号煤样。

<检测方法>

本发明各实施例和对比例中采用如下的测试方法：

水煤浆浓度、粘度及流动性等指标及检测方法均按照gb-/t18855-2008进行。

介电常数检测仪：型号bi-870(美国布鲁克)。

粘度仪：型号nxs-4c(国家水煤浆工程技术开发中心)。

快速水分仪：型号m35m(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)。

在一种示例中，极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，如图1所示。其中，每组所述电流线圈条的缠绕方式为：将所述电流线圈条先在反应器筒体1的外壁上沿着筒体横轴所在方向延伸至与筒体一端相连接的一个反应器端面，然后在该端面的外壁上沿着径向方向延伸至该径向终端，然后以该终端为出发点再在反应器筒体1的外壁上沿着筒体横轴所在方向延伸至与筒体另一端相连接的反应器端面，然后在该端面的外壁上沿着径向方向延伸至该径向终端，最终使其形成闭合线圈。

具体地，如图2和图3所示的结构示意图，以第五电流线圈条4-5为例，其缠绕方式为：第五电流线圈条4-5的起始端放在所述反应器筒体1的外壁最左边，然后电流线圈条在反应器筒体1的外壁上沿着筒体横轴所在方向延伸至筒体的最右端；然后电流线圈条垂直向下延伸至与筒体相连接的反应器右端面5-2上，并且在右端面的外壁上沿着其径向方向延伸至该径向终端；然后电流线圈条垂直向下至与反应器右端面5-2相连接的筒体上，再在反应器筒体1的外壁上沿着筒体横轴所在方向延伸至筒体的最左端；然后电流线圈条垂直向上延伸至与筒体相连接的反应器左端面5-1上，并且在左端面的外壁上沿着其径向方向延伸至该径向终端，这时电流线圈条缠绕的起点与终点重合，即形成一个完整的闭合电流线圈。

一种实施方式中，极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，如图2和图3所示。将物料通过反应器的加料口2加入到反应器筒体1中，并进行搅拌；步骤1)的反应结束后，开通位于反应器左端面5-1的极化电极a3-1和位于反应器右端面5-2的极化电极b3-2，在反应器中形成了强电场并对所得含高分子聚合物的混合液进行极化处理，同时加入氟化加固剂进行氟化固定。步骤2)的极化和氟化加固结束后，给反应器筒体1上的八组电流线圈条(分别是第一电流线圈条4-1、第二电流线圈条4-2、第三电流线圈条4-3、第四电流线圈条4-4、第五电流线圈条4-5、第六电流线圈条4-6、第七电流线圈条4-7和第八电流线圈条4-8)通入电流，每组电流线圈条都会形成一个闭合回路并产生磁场，该磁场垂直于电流线圈条(或其电流方向)；根据交流电的变化情况，反应器内部会出现变化的磁场空间，混合液中氟化后的含极性高分子聚合物会在变化的磁场中发生位移偏转，按照左手定则向大拇指所指的方向进行运动，最终得到分子运动方向侧的溶液，即为极性高分子型水煤浆添加剂溶液。

本发明中，所用卧式的圆柱形反应器的规格，例如，其长度选用0.1-5m即可实现极性高分子型水煤浆添加剂的制备，但该长度范围不仅限于此。

实施例1

极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法中，所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，可参考图2和图3所示的结构示意图，不同之处在于，其长径比为3(其中，反应器的长度为90cm)、放置4组电流线圈条，使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行。

(1)将浓度为10wt％的聚丙烯酸(数均分子量为800)水溶液置于水平放置的圆柱形反应器中。将浓度为10wt％的聚乙二醇(数均分子量为400)水溶液加入到聚丙烯酸溶液中，搅拌3h；在搅拌的过程中，每30min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸的1wt％，反应后得到含高分子聚合物的混合液。反应体系中，加入的聚丙烯酸和聚乙二醇的质量比为20/80。

(2)开启圆柱形反应器左右两端的极化电极所连接的电源，设置变压器升压程控以10v/min的升压速率升压至500v，然后保持30min对反应器中所得含高分子聚合物的混合液进行极化处理；在所述极化处理的过程中，每10min加入二氟乙酸鏻内盐的质量为聚丙烯酸的20wt％，以对极化后或正在极化的高分子化合物进行氟化加固，得到氟化后的极性高分子混合液。

(3)通过常规的电压设备将圆柱形反应器外侧壁上的电流线圈条通入电流，设置变频变压器输出频率为20hz，电流为5a，保持30min对所得含极性高分子聚合物的混合液进行作用，根据麦克斯韦定律获取分子运动方向侧的溶液。采用注射器将分子运动方向侧的溶液进行采出，通过加水、氨水和甲醇调节ph为8，应保证最后制备所得极性高分子型水煤浆添加剂溶液的浓度为10wt％。

使用介电常数检测仪检测制得的该水煤浆添加剂的介电常数为13.5。

水煤浆的制备：取煤粉74.7g及0.2g(干基质量)上述制得的水煤浆添加剂，加水稀释至100g，搅拌均匀后制得可流动的水煤浆。

按照标准方法检测流动性为b，使用粘度仪测定上述水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为801mpa·s，快速水分仪测定该水煤浆浓度63.5wt％。

将制得的水煤浆置于带有磁化线圈(其电压220v/电流13a)的煤浆输送管道中于，72h后使用粘度仪复测管道中水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为811mpa·s。

实施例2

极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法中，所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，如图2和图3所示的结构示意图。其长径比为4(其中，反应器的长度为90cm)、放置8组电流线圈条，使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行。

(1)将浓度为12wt％的聚丙烯酸(数均分子量为4000)水溶液置于水平放置的圆柱形反应器中。将浓度为15wt％的聚乙二醇(数均分子量为1200)水溶液加入到聚丙烯酸溶液中，搅拌2h；在搅拌的过程中，每50min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸的5wt％，反应后得到含高分子聚合物的混合液。反应体系中，加入的聚丙烯酸和聚乙二醇的质量比为30/70。

(2)开启圆柱形反应器左右两端的极化电极所连接的电源，设置变压器升压程控以100v/min的升压速率升压至600v，然后保持45min对反应器中所得含高分子聚合物的混合液进行极化处理；在所述极化处理的过程中，每15min加入二氟乙酸鏻内盐的质量为聚丙烯酸的30wt％，以对极化后或正在极化的高分子化合物进行氟化加固，得到氟化后的含极性高分子聚合物的混合液。

(3)通过常规的电压设备将圆柱形反应器外侧壁上的电流线圈条通入电流，设置变频变压器输出频率为60hz，电流为10a，保持40min对所得含极性高分子聚合物的混合液进行作用，根据麦克斯韦定律获取分子运动方向侧的溶液。采用注射器将分子运动方向侧的溶液进行采出，通过加水、氨水和乙醇调节ph为9，应保证最后制备所得极性高分子型水煤浆添加剂溶液的浓度为50wt％。

使用介电常数检测仪检测制得的该水煤浆添加剂的介电常数为12.7。

水煤浆的制备：取煤粉74.2g及0.2g(干基质量)上述制得的水煤浆添加剂，加水稀释至100g，搅拌均匀后制得可流动的水煤浆。

按照标准方法检测流动性为a-，使用粘度仪测定上述水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为859mpa·s，快速水分仪测定该水煤浆浓度63.1wt％。

将制得的水煤浆置于带有磁化线圈(其电压220v/电流13a)的煤浆输送管道中于，72h后使用粘度仪复测管道中水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为716mpa·s。

实施例3

极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法中，所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，可参考图2和图3所示的结构示意图，不同之处在于，其长径比为5(其中，反应器的长度为90cm)、放置12组电流线圈条，使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行。

(1)将浓度为16wt％的聚丙烯酸(数均分子量为6000)水溶液置于水平放置的圆柱形玻璃反应器中。将浓度为30wt％的聚乙二醇(数均分子量为2000)水溶液加入到聚丙烯酸溶液中，搅拌4h；在搅拌的过程中，每60min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸的5wt％，反应后得到含高分子聚合物的混合液。反应体系中，加入的聚丙烯酸和聚乙二醇的质量比为40/60。

(2)开启圆柱形反应器左右两端的极化电极所连接的电源，设置变压器升压程控以50v/min的升压速率升压至800v，然后保持60min对反应器中所得含高分子聚合物的混合液进行极化处理；在所述极化处理的过程中，每20min加入二氟乙酸鏻内盐的质量为聚丙烯酸的30wt％，以对极化后或正在极化的高分子化合物进行氟化加固，得到氟化后的含极性高分子聚合物的混合液。

(3)通过常规的电压设备将圆柱形反应器外侧壁上的电流线圈条通入电流，设置变频变压器输出频率为70hz，电流为20a，保持50min对所得极性高分子混合液进行作用，根据麦克斯韦定律获取分子运动方向侧的溶液。采用注射器将分子运动方向侧的溶液进行采出，通过加水、氨水和乙二醇调节ph为10，应保证最后制备所得极性高分子型水煤浆添加剂溶液的浓度为30wt％。

使用介电常数检测仪检测制得的该水煤浆添加剂的介电常数为15.6。

水煤浆的制备：取煤粉76.1g及0.2g(干基质量)上述制得的水煤浆添加剂，加水稀释至100g，搅拌均匀后制得可流动的水煤浆。

按照标准方法检测流动性为b+，使用粘度仪测定上述水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为816mpa·s，快速水分仪测定该水煤浆浓度64.7wt％。

将制得的水煤浆置于带有磁化线圈(其电压220v/电流13a)的煤浆输送管道中于，72h后使用粘度仪复测管道中水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为864mpa·s。

实施例4

极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法中，所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，可参考图2和图3所示的结构示意图，不同之处在于，其长径比为6(其中，反应器的长度为90cm)、放置8组电流线圈条，使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行。

(1)将浓度为20wt％的聚丙烯酸(数均分子量为8000)水溶液置于水平放置的圆柱形玻璃反应器中。将浓度为12wt％的聚乙二醇(数均分子量为6000)水溶液加入到聚丙烯酸溶液中，搅拌4h；在搅拌的过程中，每30min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸的10wt％，反应后得到含高分子聚合物的混合液。反应体系中，加入的聚丙烯酸和聚乙二醇的质量比为30/70。

(2)开启圆柱形反应器左右两端的极化电极所连接的电源，设置变压器升压程控以70v/min的升压速率升压至900v，然后保持60min对反应器中所得含高分子聚合物的混合液进行极化处理；在所述极化处理的过程中，每10min加入二氟乙酸鏻内盐的质量为聚丙烯酸的20wt％，以对极化后或正在极化的高分子化合物进行氟化加固，得到氟化后的极性高分子混合液。

(3)通过常规的电压设备将圆柱形反应器外侧壁上的电流线圈条通入电流，设置变频变压器输出频率为100hz，电流为15a，保持60min对所得含极性高分子聚合物的混合液进行作用，根据麦克斯韦定律获取分子运动方向侧的溶液。采用注射器将分子运动方向侧的溶液进行采出，通过加水、氨水和正丙醇调节ph为8，应保证最后制备所得极性高分子型水煤浆添加剂溶液的浓度为20wt％。

使用介电常数检测仪检测制得的该水煤浆添加剂的介电常数为16.9。

水煤浆的制备：取煤粉77.5g及0.2g(干基质量)上述制得的水煤浆添加剂，加水稀释至100g，搅拌均匀后制得可流动的水煤浆。

按照标准方法检测流动性为b，使用粘度仪测定上述水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为755mpa·s，快速水分仪测定该水煤浆浓度65.9wt％。

将制得的水煤浆置于带有磁化线圈(其电压220v/电流13a)的煤浆输送管道中于，72h后使用粘度仪复测管道中水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为772mpa·s。

实施例5

极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法中，所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，可参考图2和图3所示的结构示意图，不同之处在于，其长径比为8(其中，反应器的长度为90cm)、放置16组电流线圈条，使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行。

(1)将浓度为30wt％的聚丙烯酸(数均分子量为4000)水溶液置于水平放置的圆柱形玻璃反应器中。将浓度为15wt％的聚乙二醇(数均分子量为2000)水溶液加入到聚丙烯酸溶液中，搅拌3h；在搅拌的过程中，每40min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸的8wt％，反应后得到含高分子聚合物的混合液。反应体系中，加入的聚丙烯酸和聚乙二醇的质量比为40/60。

(2)开启圆柱形反应器左右两端的极化电极所连接的电源，设置变压器升压程控以80v/min的升压速率升压至1000v，然后保持50min对反应器中所得含高分子聚合物的混合液进行极化处理；在所述极化处理的过程中，每15min加入二氟乙酸鏻内盐的质量为聚丙烯酸的40wt％，以对极化后或正在极化的高分子化合物进行氟化加固，得到氟化后的含极性高分子聚合物的混合液。

(3)通过常规的电压设备将圆柱形反应器外侧壁上的电流线圈条通入电流，设置变频变压器输出频率为120hz，电流为10a，保持50min对所得含极性高分子聚合物的混合液进行作用，根据麦克斯韦定律获取分子运动方向侧的溶液。采用注射器将分子运动方向侧的溶液进行采出，通过加水、氨水和异丙醇调节ph为10，应保证最后制备所得极性高分子型水煤浆添加剂溶液的浓度为40wt％。

使用介电常数检测仪检测制得的该水煤浆添加剂的介电常数为18.9。

水煤浆的制备：取煤粉78.5g及0.2g(干基质量)上述制得的水煤浆添加剂，加水稀释至100g，搅拌均匀后制得可流动的水煤浆。

按照标准方法检测流动性为a，使用粘度仪测定上述水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为768mpa·s，快速水分仪测定该水煤浆浓度66.7wt％。

将制得的水煤浆置于带有磁化线圈(其电压220v/电流13a)的煤浆输送管道中于，72h后使用粘度仪复测管道中水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为791mpa·s。

对比例1

极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法中，所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，可参考图2和图3所示的结构示意图，不同之处在于，其长径比为5(其中，反应器的长度为90cm)、放置12组电流线圈条，使所述极化电极的正负极连线方向与所述电流线圈条的电流方向平行。

(1)将浓度为16wt％的聚丙烯酸(数均分子量为6000)水溶液置于水平放置的圆柱形玻璃反应器中。将浓度为30wt％的聚乙二醇(数均分子量为2000)水溶液加入到聚丙烯酸溶液中，搅拌4h；在搅拌的过程中，每60min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸的5wt％，反应后得到含高分子聚合物的混合液。反应体系中，加入的聚丙烯酸和聚乙二醇的质量比为40/60。

(2)开启圆柱形反应器左右两端的极化电极所连接的电源，设置变压器升压程控以50v/min的升压速率升压至800v，然后保持50min对反应器中所得含高分子聚合物的混合液进行极化处理；在所述极化处理的过程中，加入氟化氢且每20min加入氟化氢的质量为聚丙烯酸的40wt％，以对极化后或正在极化的高分子化合物进行氟化加固，得到氟化后的含极性高分子聚合物的混合液。

(3)通过常规的电压设备将圆柱形反应器外侧壁上的电流线圈条通入电流，设置变频变压器输出频率为70hz，电流为20a，保持50min对所得含极性高分子聚合物的混合液进行作用，根据麦克斯韦定律获取分子运动方向侧的溶液。采用注射器将分子运动方向侧的溶液进行采出，通过加水、氨水和乙二醇调节ph为10，应保证最后制备所得水煤浆添加剂溶液的浓度为30wt％。

使用介电常数检测仪检测制得的该水煤浆添加剂的介电常数为9.8。

水煤浆的制备：取煤粉72.8g及0.2g(干基质量)上述制得的水煤浆添加剂，加水稀释至100g，搅拌均匀后制得可流动的水煤浆。

按照标准方法检测流动性为b-，使用粘度仪测定上述水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为1078mpa·s，快速水分仪测定该水煤浆浓度61.9wt％。

将制得的水煤浆置于带有磁化线圈(其电压220v/电流13a)的煤浆输送管道中于，72h后使用粘度仪复测管道中水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为1217mpa·s。

对比例2

极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法中，所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，可参考图2和图3所示的结构示意图，其长径比为4(其中，反应器的长度为90cm)、反应器侧壁上设置8组电流线圈条，不同之处在于，反应器的左右两端未设置极化电极。

(1)将浓度为12wt％的聚丙烯酸(数均分子量为4000)水溶液置于水平放置的圆柱形玻璃反应器中。将浓度为15wt％的聚乙二醇(数均分子量为1200)水溶液加入到聚丙烯酸溶液中，搅拌2h；在搅拌的过程中，每50min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸的5wt％，反应后得到含高分子聚合物的混合液。反应体系中，加入的聚丙烯酸和聚乙二醇的质量比为30/70。

(2)通过常规的电压设备将圆柱形反应器外侧壁上的电流线圈条通入电流，设置变频变压器输出频率为60hz，电流为10a，保持40min对所得含高分子聚合物的混合液进行作用，根据麦克斯韦定律获取分子运动方向侧的溶液。采用注射器将分子运动方向侧的溶液进行采出，通过加水、氨水和乙醇调节ph为9，应保证最后制备所得水煤浆添加剂溶液的浓度为50wt％。

使用介电常数检测仪检测制得的该水煤浆添加剂的介电常数为2。

水煤浆的制备：取煤粉71.8g及0.2g(干基质量)上述制得的水煤浆添加剂，加水稀释至100g，搅拌均匀后制得可流动的水煤浆。

按照标准方法检测流动性为b-，使用粘度仪测定上述水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为1059mpa·s，快速水分仪测定该水煤浆浓度61wt％。

将水煤浆置于带有磁化线圈(其电压220v/电流13a)的煤浆输送管道中于，72h后使用粘度仪复测管道中水煤浆浆体在25℃下的表观黏度，无法测定(＞4000mpa·s，且已沉淀堵塞)。

对比例3

极性高分子型水煤浆添加剂的制备方法中，所用的反应装置为卧式的圆柱形反应器，可参考图1和图2所示的结构示意图，不同之处在于，其长径比为2(其中，反应器的长度为90cm)，且圆柱形反应器中未设置极化电极和电流线圈条。

将浓度为40wt％的聚丙烯酸(数均分子量为600)水溶液置于水平放置的圆柱形玻璃反应器中。将浓度为35wt％的聚乙二醇(数均分子量为8000)水溶液加入到聚丙烯酸溶液中，搅拌3h；在搅拌的过程中，每30min加入的浓硫酸质量为聚丙烯酸的1wt％，反应后得到含高分子聚合物的混合液。反应体系中，加入的聚丙烯酸和聚乙二醇的质量比为10/90。

通过加水和氨水调节体系的ph为9，应保证最后制备所得水煤浆添加剂溶液浓度为40wt％。

使用介电常数检测仪检测制得的该水煤浆添加剂的介电常数为1.1。

水煤浆的制备：取煤粉70.8g及0.2g(干基质量)上述制得的水煤浆添加剂，加水稀释至100g，搅拌均匀后制得可流动的水煤浆。

按照标准方法检测流动性为c-，使用粘度仪测定上述水煤浆浆体在25℃下的表观黏度为2203mpa·s，快速水分仪测定该水煤浆浓度60.2wt％。

将制得的水煤浆置于带有磁化线圈(其电压220v/电流13a)的煤浆输送管道中于，72h后使用粘度仪复测管道中水煤浆浆体在25℃下的表观黏度，无法测定(＞4000mpa·s，且已沉淀堵塞)。

实验结论及分析：

由各实施例可知，本发明通过对所得含高分子聚合物的混合液进行电极极化处理后，制得的水煤浆添加剂的介电常数会发生明显的增大，表明其中的高分子化合物中分子两端的电势差越大，其在水煤浆中受到磁场的作用力下运动力矩也会相应增大，进而会起到更好的搅拌效果。

水煤浆的表观粘度可以反映其输送能力和状态，长时间输送后其表观粘度的增加或者增幅变大说明输送性能下降。从各实施例所得水煤浆置于输送管道中72小时后的表观粘度数值即可看出，高浓度水煤浆在长期存储和运输过程中，其表观粘度增幅基本小于50mpa·s，整体表观粘度满足1000mpa·s以内的输送要求。由此说明，本发明所得水煤浆添加剂可以有效防止高浓度水煤浆在长期存储和运输过程中发生沉降堵塞问题。

由实施例2的实验结果可知，水煤浆在附有磁化线圈的煤浆输送管道中，72h后其表观黏度还下降了143pa·s。这主要是因为水煤浆中极性高分子水煤浆添加剂在磁场的环境下进行连续运动，形成无数的搅拌体系，使得原煤在水介质中混合更均匀，达到近理想的状态。

而由对比例2的实验结果可知，当没有对所得含高分子聚合物的混合液进行电极极化处理时，制得的水煤浆添加剂的介电常数明显减小。将其用于水煤浆后，起不到很好的搅拌效果，也不能有效防止高浓度水煤浆在长期存储和运输过程中发生沉降堵塞问题。由对比例1的实验结果可知，即使对所得含高分子聚合物的混合液进行电极极化处理，但是在氟化加固操作中没有使用本发明的氟化加固剂，制得的水煤浆添加剂的介电常数也偏低，说明氟化加固达不到要求的情况下，防止高浓度水煤浆在长期存储和运输过程中发生沉降堵塞的效果也不佳。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。