水煤浆分散剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水煤浆分散剂及其制备方法，所述制备方法包括1)将亚硫酸钠溶解于水中，加入丙酮，在30-40℃下反应20-40分钟；升温至45-55℃，加入甲醛，在80-100℃下反应20-40分钟，得到红色液体；2)将所述红色液体进行减压蒸馏，加入对甲基苯磺酸和丙烯酸，在80-100℃下反应4-8小时，得到混合液；3)将混合液与丙烯酰胺、过硫酸钾混合，在80-100℃下反应2.5-4小时，得到反应液；4)待所述反应液冷却后，调节pH至6.5-7.5，离心、沉淀、干燥后得水煤浆分散剂。该水煤浆分散剂与颗粒具有更好的结合能力，能够起到了更好的分散降粘作用，其结构与煤种的结构具有更好的匹配性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保能源
，具体涉及一种水煤浆分散剂及其制备方法。
技术介绍
煤泥是煤炭洗选过程的主要副产品，是由微细煤粉、矿物质和水组成的粘稠物，其主要特点是粒度小、孔隙发达、含水量高、灰分高和发热量低。2010年，我国煤炭产量达到32.4亿吨，原煤入选能力17.5亿吨/年，入洗率达到50.9％。随着采煤机械化程度加深和原煤入洗比例的增大，煤泥产量会进一步增加。由于选煤技术的提高，产生的煤泥发热量低，又因浮选过程介质粉的加入，造成煤泥民用利用价值低，大部分作为废弃物堆积，占用大量土地资源并造成严重的环境污染。煤泥含水量高，给运输和使用带来困难，一旦控制不力，不仅造成资源浪费，还会引起二次污染，直接影响选煤厂的正常生产与发展。目前，煤泥的综合利用模式主要包括分选、型煤、燃烧发电、水煤浆技术等。煤泥的主要利用途径是作为燃料用于锅炉燃烧，发电和供暖，尤其是煤泥的流化床燃烧发电技术，煤泥水煤浆燃烧就是其中的一种主要方式。该方式仅需对原有燃油设备稍加改进，就地用于工业锅炉和其他热工设备燃烧发电，制浆系统简单，还可克服煤泥难以储存与运输的难题，减少环境污染，具有广阔的发展空间和可行性。但目前我国动力煤选煤厂产生的煤泥多具有低阶高灰的特点，低阶高灰煤泥煤阶低，矿物含量高，较难制出性能优良的水煤浆，由于其孔隙发达，其内水含量很高；同时表面含氧官能团多，大量的水被煤表面的含氧官能团吸附，即以吸附水的形式存在，两者的共同作用导致制备的水煤浆中起流动作用的水的量很少，难以制得浓度高、流动性好的水煤浆。因此，煤泥制备水煤浆时需加入一定量的分散剂，确保煤粒可以在水中稳定分散，而且可以降低浆体粘度，还可以使水煤浆在保证较高浓度的前提下仍具有很好的流动性和稳定性。水煤浆分散剂主要有阴离子型、非离子型和两性离子分散剂。阴离子型分散剂：(1)萘磺酸盐缩聚物：此类分散剂是水煤浆工业上应用比较广泛的产品，其特点是成浆性、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：主要是由木浆所制备的水煤浆分散剂，优点是：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：此类分散剂从低阶煤中提取，分散性能好于木质素磺酸盐，容易形成硬沉淀，但是，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：日本Lion公司研究开发的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)是此类分散剂的代表，优点为：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：此类分散剂常用不饱和羧酸单体如(甲基)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。非离子型分散剂：主要是聚氧乙烯醚类、聚氧乙烷系列和聚氧乙烯/聚氧丙烷嵌段聚醚类，这类分散剂的主要优点是分子的亲水亲油性和相对分子质量易于调节和控制，不受水质及煤中可溶物影响，但价格昂贵，而且需配用消泡剂，水煤浆的流型也不是很理想，不易制备高浓度水煤浆。两性离子分散剂：是指分散剂同时带有阴、阳离子基团的高分子聚合物，是在传统的聚羧酸阴离子型分散剂的基础上引入阳离子单体制备而成的两性离子聚合物。由于阳离子单体的引入，因此，与传统的聚羧酸阴离子型水煤浆分散剂相比，使分散剂与煤表面的相互作用方式由单一的氢键吸附变为氢键吸附和静电吸附的双重作用，更能有效的改善煤粒表面的疏水性，降低表面自由能，从而达到降低表观黏度的作用。但是，水煤浆煤粒与两性离子分散剂接触后引入的阳离子电荷，导致Zeta电位明显降低，煤粒间排斥作用减弱，水煤浆体系呈凝聚趋势，因此，宏观上表现出分散保持性不好。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种水煤浆分散剂及其制备方法，以提高水煤浆的稳定性和流动性。基于上述目的，本专利技术提供一种水煤浆分散剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)将亚硫酸钠溶解于水中，然后向亚硫酸钠水溶液加入丙酮，在30-40℃的温度下反应20-60分钟；然后，向亚硫酸钠溶液中继续加入甲醛，在80-100℃的温度下反应20-60分钟，得到含有甲醛丙酮缩聚物的红色液体；2)将所述红色液体进行减压蒸馏以除去剩余的水，然后向减压蒸馏后的红色液体加入对甲基苯磺酸和丙烯酸，在80-100℃的温度下反应4-8小时，得到含有单体和丙烯酸的混合液；3)将所述含有单体和丙烯酸的混合液与丙烯酰胺、过硫酸钾混合，在80-100℃的温度下反应2-4小时，得到反应液；4)采用氢氧化钠水溶液中和所述反应液，然后向所述反应液中加入乙醇，将反应液进行离心沉淀后，取底部粘稠物，将所述粘稠物干燥后即得到所述水煤浆分散剂。可选地，在所述步骤1)中，先将温度升至45-55℃，再向亚硫酸钠溶液中继续加入甲醛。较佳地，所述过硫化钾的添加量为反应液质量的2-4％。较佳地，所述亚硫酸钠与丙酮的摩尔比为0.4-0.8：1。较佳地，所述丙酮与甲醛的摩尔比为1：1.5-3。可选地，所述丙烯酰胺与丙烯酸的摩尔比为0.4-1：1。优选地，所述粘稠物于40-60℃温度下干燥0.5-2小时。较佳地，所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为20-40％，通过氢氧化钠水溶液调节反应液的pH至6.5-7.5。本专利技术还提供了一种水煤浆分散剂，所述水煤浆分散剂是根据上述水煤浆分散剂的制备方法制得的，所述水煤浆分散剂的结构式为所述水煤浆分散剂的平均分子量为70,000-250,000Da。优选地，所述水煤浆分散剂的平均分子量为100,000-180,000Da。从上面所述可以看出，与常见的两类的分散剂相比，根据本专利技术提供的制备方法所获得的水煤浆分散剂，具有更好的流动性和稳定性。该分散剂与颗粒具有更好的结合能力，能够起到了更好的分散降粘作用，该分散剂的结构与煤种的结构具有更好的匹配性。SAF-A分散剂中抗盐官能团能够与体系中的金属离子作用，对分散剂中亲水基团起保护作用，减少金属离子对分散剂的不利影响，使得与煤粒结合的分散剂具有更好的亲水性，同时，脂肪族大分子长链为颗粒之间提供一定的空间位阻，使颗粒难以直接接触，避免沉降，提高了浆体流动性。SAF-A分散剂具有较多含氧官能团，与其他两种分...

【技术保护点】
一种水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将亚硫酸钠溶解于水中，然后向亚硫酸钠水溶液加入丙酮，在30‑40℃的温度下反应20‑60分钟；然后，向亚硫酸钠溶液中继续加入甲醛，在80‑100℃的温度下反应20‑60分钟，得到含有甲醛丙酮缩聚物的红色液体；2)将所述红色液体进行减压蒸馏以除去剩余的水，然后向减压蒸馏后的红色液体加入对甲基苯磺酸和丙烯酸，在80‑100℃的温度下反应4‑8小时，得到含有单体和丙烯酸的混合液；3)将所述含有单体和丙烯酸的混合液与丙烯酰胺、过硫酸钾混合，在80‑100℃的温度下反应2‑4小时，得到反应液；4)采用氢氧化钠水溶液中和所述反应液，然后向所述反应液中加入乙醇，将反应液进行离心沉淀后，取底部粘稠物，将所述粘稠物干燥后即得到所述水煤浆分散剂。

【技术特征摘要】
1.一种水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下
步骤：
1)将亚硫酸钠溶解于水中，然后向亚硫酸钠水溶液加入丙酮，在30-
40℃的温度下反应20-60分钟；然后，向亚硫酸钠溶液中继续加入甲醛，在
80-100℃的温度下反应20-60分钟，得到含有甲醛丙酮缩聚物的红色液体；
2)将所述红色液体进行减压蒸馏以除去剩余的水，然后向减压蒸馏后的
红色液体加入对甲基苯磺酸和丙烯酸，在80-100℃的温度下反应4-8小时，
得到含有单体和丙烯酸的混合液；
3)将所述含有单体和丙烯酸的混合液与丙烯酰胺、过硫酸钾混合，在
80-100℃的温度下反应2-4小时，得到反应液；
4)采用氢氧化钠水溶液中和所述反应液，然后向所述反应液中加入乙
醇，将反应液进行离心沉淀后，取底部粘稠物，将所述粘稠物干燥后即得到
所述水煤浆分散剂。
2.根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，在所
述步骤1)中，先将温度升至45-55℃，再向亚硫酸钠溶液中继续加入甲醛。
3.根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述
过硫化钾的添加量为反应液质量的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗真勇，孟献良，褚睿智，吴国光，李婷婷，王红林，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32