水煤浆添加剂及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤化工领域，涉及一种水煤浆添加剂及其用途。
[0002] 技术背景： 水煤浆是一种新型的煤基流体燃料，由大约60%~70%的煤，大约30%~40%的水和少 量添加剂经过一定的工艺流程加成而成。它既保留了煤炭原有的物理特征；同时又具有石 油一样的流动性和稳定性，可以储存、泵送、雾化以及稳定燃烧；加之其低廉的价格，是一种 比较理想的代油煤炭洁净燃料。水煤浆广泛应用于工业锅炉、工业窑炉和电站锅炉，代油、 代气、代煤燃烧；也可作为气化原料，用于生产合成氨和合成甲醇等，可有效减少粉尘污染、 低硫化物及氮化物排放。然而，煤是疏水性物质，水煤浆属于粗颗粒悬浮体，即使是易制浆 煤种并具有高堆积效率的粒度分布，也很难成浆，严重制约了水煤浆技术的应用推广。
[0003] 为保证正常使用，需要水煤浆具有较低的粘度、较低的析水率、较好的流动性和稳 定性；同时基于雾化和燃烧效率以及经济因素考虑，通常要求水煤浆具有较高的含煤量以 及降低的制浆成本。在水煤浆中加入添加剂是解决上述问题的有效方法，特别是对高浓度 和高稳定性水煤浆的制备，添加剂种类及其含量的选择尤为关键。此外，在水煤浆中，添加 剂的成本仅次于煤炭颗粒，而添加剂的配比不同也会造成其价格存在差异，所以配制合理 的添加剂配方是控制水煤浆生产成本的重要途径。
[0004] 目前，国内外正在研发和使用的水煤浆添加剂按其化学组成不同，分为以下几类： 第一，萘磺酸盐缩合物。这类添加剂的优点是具有良好的润湿分散性能，浆体流型好，适用 范围广；然而浆体稳定性差，易析水且产生不可逆的硬沉淀，而且价格偏高。第二，木质素磺 酸盐。这类添加剂的优点是原料来源广泛，价格便宜，浆体稳定性好；然而原料成分复杂，性 能不稳定，单独使用时难以满足工业应用要求。第三，腐植酸盐。这类添加剂的优点是分散 性能好，然而其对水中金属离子敏感，容易形成沉淀，浆体稳定性差。第四，聚羧酸系列。这 类添加剂的优点是浆体流动性和稳定性好，但价格较高，使用范围较窄。第五，聚烯烃系列。 这类添加剂的优点是针对低灰分的水煤浆具有分散稳定作用，但是价格较高。
[0005] 针对单一水煤浆的上述缺点，使用多组分复配的添加剂成为目前的研宄热点。 例如，中国专利申请CN101747964A公开了一种稳定性好、高浓度和低粘度的水煤浆；其 中添加剂包括分散剂和稳定剂，所述分散剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、氨基磺 酸类或EP=10的辛基酚聚氧乙烯醚分散剂，所述稳定剂为羧甲基纤维素。中国专利申请 CN103509617A公开了一种煤气化专用的复合水煤浆添加剂，各组分按以下重量配比关系 混合配制：30~75%的木质素磺酸盐，10~45%的磺酸盐甲醛缩合物，5~15%的聚氧乙稀 醚类，5~25%的磷酸盐，0~5%的酸碱调节剂，0~2%的稳定剂。然而，这些复配的水煤浆 添加剂仍然暴露出多种问题和不足，主要是水煤浆的粘度、析水率、流动性和稳定性以及燃 烧效率不尽人意；同时适用范围较窄，或者用量较大导致成本较高。因此，迫切需要开发一 种新的低成本的多组分复配的水煤浆添加剂。
[0006]
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种多组分复配的水煤浆添加剂。当加 入本发明的添加剂后，所制备的水煤浆具有较低的粘度、较低的析水率、较好的流动性和稳 定性；同时具有较高的含煤量(或浓度）以及降低的制浆成本。
[0008] 为此，本发明采取下列技术方案：一种水煤浆添加剂，其特征在于：由减水剂、木 质素磺酸盐、无机碱、乙二醇、五水偏硅酸钠和羧甲基纤维素组成；各组分含量如下：减水 剂20-40wt%;木质素磺酸盐20-35wt%;无机碱20-35wt%;乙二醇2-20wt%;五水偏硅酸 钠2-15wt% ;以及羧甲基纤维素1-10wt%。
[0009]在一个优选的实施方式中，水煤浆添加剂的各组分含量如下：减水剂23-37wt%; 木质素磺酸盐22-32wt%;无机碱22-32wt%;乙二醇3-18wt%;五水偏硅酸钠2-12wt%; 以及羧甲基纤维素1-8wt%。
[0010]在一个进一步优选的实施方式中，水煤浆添加剂的各组分含量如下：减水剂25-35wt% ;木质素磺酸盐25-30wt% ;无机碱25-30wt% ;乙二醇5-15wt% ;五水偏硅酸钠2-8 wt%;以及羧甲基纤维素1-5wt%。
[0011] 在一个具体的实施方式中，水煤浆添加剂的各组分含量如下：减水剂29wt%;木 质素磺酸盐27wt%;无机碱27wt%;乙二醇9wt%;五水偏娃酸钠5wt%;以及羧甲基纤维 素 3wt%。
[0012] 减水剂可以是亚甲基萘磺酸盐、亚甲基双甲基萘磺酸盐、烷基萘磺酸盐或萘磺酸 盐，以及它们的甲醛缩合物。在一个具体的实施方式中，所述减水剂是萘磺酸盐甲醛缩合 物。
[0013] 木质素磺酸盐可以是木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钾或木质素磺酸 铵等。在一个具体的实施方式中，所述木质素磺酸盐是木质素磺酸钠。
[0014] 无机碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化按或氢氧化妈等；优选为氢氧化钠。在 一个具体的实施方式中，所述无机碱是离子膜烧碱、片碱或其组合。优选地，所述无机碱是 离子膜烧碱和片碱的组合。
[0015] 乙二醇有利于改变煤炭颗粒表面的界面张力和亲疏水性质；并且能够促进减水剂 和木质素磺酸盐与煤炭颗粒表面吸附点分布均匀，最大限度发挥分散剂的分散效果。发明 人发现，在不使用乙二醇时，水煤浆的稳定性显著降低。
[0016] 五水偏硅酸钠具有稀释作用，能够增加水煤浆中胶团的表面电荷密度，从而增加 双电层和I电位，使粒子之间的排斥力加大。同时，偏硅酸钠所含的硅酸根阴离子能与水 煤浆中Ca2+、Mg2+等有害离子生成难溶物，促进Na+的交换作用，使水煤浆的粘度减小，而流 动性增加。
[0017] 羧甲基纤维素与乙二醇一起，进一步增加了水煤浆的稳定性，并且有利于降低析 水率。通过对比实验发现，添加羧甲基纤维素的水煤浆不易析水、稳定性强。
[0018] 本发明的水煤浆添加剂可以配成任意浓度的水溶液，以溶液形式加入到棒磨机、 球磨机或搅拌桶中；也可以制成固态粉末状混合物，以粉末形式加入到球磨机或棒磨机中。 在一个优选的实施方式中，本发明的水煤浆添加剂是淡黄色或浅褐色固体粉末状产品，有 效含量为100%，具有良好的共融性、配伍性和水溶