水煤浆分散剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分散剂领域，特别是指一种水煤浆分散剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 水煤浆是将约70%的煤和30%的水及少量添加剂经过物理加工制成的一种新型 煤基代油燃料。煤属于亲油性物质，水煤浆基本上属于粗颗粒悬体系，无分散剂时往往成浆 性很差，往往放置12_24h浆体就产生硬沉淀，严重限制了水煤浆技术的应用推广，要使其 形成稳定的煤水混合胶体溶液，必须借助分散剂以改变煤表面的性质，进而使煤颗粒能在 水中均匀分散。
[0003] 目前，水煤浆常用分散剂有：（1)萘磺酸盐缩聚物成浆性、减黏作用强、浆流型好， 但稳定性较差，放置24h便产生硬沉淀且吸水率较高；（2)木质素磺酸盐稳定性较好，析水 量少，且原料丰富、价格便宜，缺点是：黏度较大，流型较粗糙，需要与其他分散剂复配使用；
[3] 腐殖酸系容易形成硬沉淀，浆体稳定性差，且对金属离子敏感，因此，对制浆水质要求较 高；(4)聚烯烃系用量少，制浆性和稳定性都优于传统分散剂，然而价格非常昂贵；(5)聚羧 酸系常用不饱和羧酸单体如丙烯酸、马来酸盐和其他单体接枝共聚而成，例如以丙烯酸和 聚乙二醇为原料得到丙烯酸聚乙二醇单酯，再与不饱和羧酸单体丙烯酸、苯乙烯磺酸盐和 其他单体接枝共聚而成，其对水煤浆具有分散和稳定双重作用，然而，该分散剂价格较高。
【发明内容】
[0004] 本发明提出一种水煤浆分散剂及其制备方法，解决了现有技术中水煤浆分散剂其 分散性能和成本不能兼顾的问题。
[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] -种水煤浆分散剂，按重量百分比计，其原料包括：丙烯酸15% -20%，聚乙二醇 20%-25%，阻聚剂0· 01 %-0· 05%，蔗糖酯 10%-20%，腐殖酸20%-25%，引发剂2%-4% 和木质素磺酸盐17% -24%。
[0007] 作为本发明的进一步改进，所述阻聚剂为对苯二酚、叔丁基邻苯二酚或环烷酸铜。
[0008] 作为本发明的进一步改进，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种 或多种以任意比例混合的混合物。
[0009] 作为本发明的进一步改进，所述聚乙二醇的平均分子量为2000-3000。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述丙烯酸15%，所述聚乙二醇25%，所述阻聚剂 0.03%，所述蔗糖酯15%，所述腐殖酸25%，所述引发剂2. 97%和所述木质素磺酸盐17%。 [0011] 作为本发明的进一步改进，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钾或 木质素磺酸钙。
[0012] 本发明还涉及上述水煤浆分散剂的制备方法，包括以下步骤：a、将丙烯酸、聚乙二 醇和阻聚剂加入烧瓶中，升温至70_80°C，保温3_5h，得到以丙烯酸-聚乙二醇酯为主的第 一体系；b、将腐殖酸加入蒸馏水中，再加入催化剂，加热搅拌，使腐殖酸溶解，得到腐殖酸 水溶液；C、向所述第一体系中滴加腐殖酸水溶液和引发剂溶液，升温至80-90°C，保温反应 2_3h，得到第二体系；d、向所述第二体系中加入蔗糖酯的水溶液，继续保温反应2-3h，停止 加热，冷却至室温后，加入碱液调节体系的pH为7-9,得到第三体系；e、将木质素磺酸盐加 入到所述第三体系中，于常温，频率为50-70kHz的超声波作用下，反应30-60min，得到所述 分散剂。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述腐殖酸水溶液的质量分数为30% -40%。
[0014] 作为本发明的进一步改进，步骤b中，所述催化剂为质量比为1:2的甲醛和亚硫 酸钠的混合物，甲醛和亚硫酸钠的总重量为腐殖酸重量的1%。作为本发明的进一步改进， 步骤a中，反应温度为80°C，反应时间为5h ;步骤C中，所述腐殖酸的水溶液的质量分数为 30 %，反应温度为85 °C，反应时间为2h ;步骤d中，反应时间为3h ;步骤e中，频率为60kHz， 反应时间为30min。
[0015] 本发明的有益效果为：本发明将成本较低的腐殖酸和蔗糖酯作为原料，并且与同 样价格便宜的木质素磺酸盐复配使用，得到的分散剂在保证其性能良好的前提下，降低了 生产成本。
【具体实施方式】
[0016] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0017] 实施例中水煤浆分散剂，按重量百分比计，其原料包括：丙烯酸15% -20%，聚乙 二醇20% -25%，阻聚剂0.01 % -0.05%，蔗糖酯10% -20%，腐殖酸20% -25%，引发剂 2%-4%和木质素磺酸盐17%-24%。其中，
[0018] 所述阻聚剂为对苯二酚、叔丁基邻苯二酚或环烷酸铜；所述引发剂为过硫酸钾、过 硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种以任意比例混合的混合物；所述聚乙二醇的平均分子量 为2000-3000 ;所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钾或木质素磺酸钙；腐殖酸 为棕腐酸、黑腐酸、黄腐酸、黄棕腐酸的任意一种或多种混合；引发剂溶液为浓度为〇. Olg/ ml的引发剂水溶液。
[0019] 实施例中用于测试分散剂性能所用的水煤浆，采用干法制浆，用陕西彬长煤配制 质量分数为65 %的水煤浆，分散剂加入总量的0. 5 % (Wt % )，在转速为600r/min的条件下 机械搅拌IOmin。
[0020] 本发明实施例中，采用成本较低的腐殖酸和蔗糖酯作为原料，并且与木质素磺酸 盐复配使用，得到的分散剂在保证其性能良好的前提下，降低了生产成本。上述各原料的配 比和组分不同，可以构成不同的实施例，具体如下。
[0021] 实施例1
[0022] 水煤浆分散剂，按重量百分比计，其原料包括：丙烯酸17%，聚乙二醇20%，阻聚 剂0. 01 %，蔗糖酯20%，腐殖酸20%，引发剂1. 99%和木质素磺酸盐21 %。
[0023] 上述水煤浆分散剂的制备方法，包括以下步骤：
[0024] a、将丙烯酸、聚乙二醇和阻聚剂加入烧瓶中，升温至70°C，保温4h，得到以丙烯 酸-聚乙二醇酯为主的第一体系；
[0025] b、将腐殖酸加入蒸馏水中，再加入催化剂，加热搅拌，使腐殖酸溶解，得到腐殖酸 水溶液；所述催化剂为质量比为1:2的甲醛和亚硫酸钠的混合物，甲醛和亚硫酸钠的总重 量为腐殖酸重量的1% ;
[0026] c、向所述第一体系中滴加腐殖酸的水溶液和引发剂溶液，腐殖酸水溶液的质量分 数为35%，30min-60min内滴加完毕，升温至90°C，保温反应3h，得到第二体系；
[0027] d、向所述第二体系中加入蔗糖酯的水溶液，继续保温反应2h，停止加热，冷却至室 温后，加入碱液调节体系的pH为7-9,得到第三体系；
[0028] e、将木质素磺酸盐加入到所述第三体系中，于常温，频率为50kHz的超声波作用 下，反应60min，得到所述分散剂。
[0029] 本实施例中制备的水煤浆分散剂，应用于水煤浆中，常温采用NXS-4C型水煤浆黏 度仪直接测粘度，并测试其在24小时，96小时，7天，以及14天的分散效果稳定性（包括吸 水率和沉淀厚度），结果如表1所示。
[0030] 表 1
[0032] 实施例2
[0033] 水煤浆分散剂，按重量百分比计，其原料包括：丙烯酸20%，聚乙二醇25%，阻聚 剂0. 05 %，蔗糖酯12 %，腐殖酸20. 5 %，引发剂2. 45 %和木质素磺酸盐20 %。
[0034] 上述水煤浆分散剂的制备方法，包括以下步骤：
[0035] a、将丙烯酸、聚乙二醇和阻聚剂加入烧瓶中，升温至75°C，保温3h，得到以丙烯 酸-聚乙二醇酯为主的第一体系；
[0036] b、将腐殖酸加入蒸馏水中，再加入催化剂，加热搅拌，使腐殖酸溶解，得到腐殖酸 水溶液；所述催化剂为质量比为1:2的甲醛和亚硫酸钠的混合物，甲醛和亚硫酸钠的总重 量为腐殖酸重量的1% ;
[0037]