原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法技术

本发明专利技术涉及一种原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法，解决了现有水煤浆添加剂工艺复杂、生产成本高等问题。技术方案包括以下步骤：1)将褐煤磨碎至粒径<0.2mm；2)将磨碎后的褐煤加入反应釜，加入NaOH溶液搅拌反应；3)向反应釜中依次加入接枝单体和引发剂，于恒温水浴中升温至40～70℃搅拌反应，得到反应产物，所述的接枝单体包括阴离子单体和阳离子单体；4)待反应产物冷却后加入酸碱调节剂和其他辅助助剂，调节pH至9～11得到水煤浆添加剂。本发明专利技术工艺简单、生产成本低，水煤浆浓度高、粘度低、流动性和稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法
本专利技术涉及煤气化领域，具体的说是一种水煤浆添加剂的制备方法。
技术介绍
水煤浆是一种清洁的代油燃料，也是水煤浆气化技术的原料。褐煤等低阶煤储量丰富，价格低廉，且反应活性较高，利用褐煤制备水煤浆，可以降低原料成本，拓宽褐煤的应用范围，推动煤炭资源的清洁高效利用。水煤浆一般由一定粒度的煤(约60％～70％)和水(约30％～40％)，以及少量添加剂通过一定的加工工艺制备而成。通过添加剂的分散稳定作用以及空间位阻作用，水煤浆能保持较低的粘度并在一定时间内保持稳定。因此，添加剂用量较少(约1％)，但却是制备高浓度水煤浆的关键。目前，国外应用最广泛的水煤浆添加剂是萘磺酸盐甲醛缩合物和聚苯乙烯磺酸盐，国内应用的水煤浆添加剂则以萘系、木质素系及腐植酸系为主。其中，萘系性能较稳定，但价格较高；木质素系价格便宜，但性能不稳定；腐植酸系则不仅分散性能好，且价格便宜。因此，近年来腐植酸系水煤浆添加剂受到越来越多的关注。当前，腐植酸系水煤浆添加剂的制备通常是将低阶煤经过一系列处理，提取出腐植酸，再对腐植酸进行磺化或接枝改性以得到添加剂。该方法存在以下问题：(1)提取腐植酸的过程包含多步反应及多道提纯工序，流程复杂，使添加剂成本较高，难以适应工业化应用的要求，急需对其进行简化。(2)并不能将褐煤中全部的腐植酸提取出来，有效利用率不高；(3)提取腐植酸后分离出大量的沉淀物，这部分沉淀物的处理也存在困难，进一步增加了工艺流程的复杂性、提高了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、生产成本低，水煤浆浓度高、粘度低、流动性和稳定性好的原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法。技术方案包括以下步骤：1)将褐煤磨碎至粒径<0.2mm；2)将磨碎后的褐煤加入反应釜，加入NaOH溶液，搅拌反应1～3h；3)向反应釜中依次加入接枝单体和引发剂，于恒温水浴中升温至40～70℃，搅拌反应4～8h，得到反应产物，所述的接枝单体包括阴离子单体和阳离子单体；4)待反应产物冷却后加入酸碱调节剂和其他辅助助剂，调节pH至9～11得到水煤浆添加剂。2.如权利要求1所述的原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，NaOH与褐煤的混合质合量比为1:5～10。所述步骤(1)中，所述NaOH溶液的质量浓度为5～10％。所述步骤(2)中，所述阴离子单体是丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠中的至少一种；阳离子单体是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、二烯丙基乙基苄基氯化铵中的至少一种。所述步骤(2)中，所述接枝单体加入量是褐煤的质量的0.3％～0.5％，其中，阴离子单体与阳离子单体的混合质量比为10～15:1。所述步骤(2)中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种。所述步骤(2)中，所述引发剂添加量为褐煤和接枝单体总质量的1～2％。所述步骤(3)中，所述酸碱调节剂氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。所述步骤(3)中，所述其他辅助助剂包括消泡剂和/或防冻剂。针对
技术介绍
中存在的问题，专利技术人考虑不再采用从褐煤中提取腐植酸作为添加剂的手段，而是将褐煤全部用于制备水煤浆添加剂，先将褐煤与NaOH反应，使褐煤中的腐植酸等活性物质溶解，然后将处理后的固液混合物直接进行接枝反应，这种接枝过程中，不仅对溶于液体中的腐植酸进行了接枝，而且也对存在于固体物中的腐植酸，还有固体物中含有的亲水基团进行了接枝，这些成分都有利于水煤浆性能的进一步提高。而本专利技术添加剂中的非有效成分，由于与水煤浆中的煤性质相同，因此不会对成浆性能带来不利影响。NaOH与褐煤的混合质合量比优选为1:5～10:，过高会使体系pH太高，不利于接枝反应进行，过低会使腐植酸等活性物质难以溶出，NaOH制备成溶液的质量浓度为5～10％，以保证将腐植酸尽可能地中和；所述接枝单体加入量是褐煤质量的0.3％～0.5％，过高会使接枝单体难以全部反应，造成残留，过低会使改性效果不够理想，限制添加剂的性能；所述的接枝单体包括阴离子单体和阳离子单体，以实现同时引入氢键作用和静电作用的目的，两者的混合质量比为10～15:1，过高会使静电作用太弱，难以发挥分散作用，过低会使添加剂成本太高，难以在实际生产中应用。根据需要还可以添加其它辅助助剂，如消泡剂、防冻剂等。因此，从本专利技术制备方法具有以下几个优点：(1)工艺极为简单，不存在分离提取的过程，大大简化了工艺流程，降低了生产周期和生产成本。(2)无固液分离过程，不存在提取后残留固体物后处理的问题，进一步简化了工艺流程，降低了处理成本，对环境友好。(3)由于无提取过程，充分利用了褐煤原料中的全部腐植酸成分，还进一步利用了褐煤中其它有利于水煤浆成浆的成分，提高了水煤浆的性能。而这部分成分过去由于含量不高、提取困难一直随固体物一起被分离出去。(4)从制备出的添加剂产品上看，由于原料褐煤被全部利用，单位质量下的添加剂中有利于制浆的有效成份会低于
技术介绍
中由褐煤中分离纯化得到的腐植酸系添加剂，但从配制同样质量的水煤浆所需要消耗的原料褐煤来看，本专利技术方法制备的添加剂所消耗的原料褐煤更少，褐煤中的有效成份被充分完全的利用，进一步降低成本、简化工艺。本专利技术添加剂工艺简单、生产成本低，周期短，作为水煤浆添加剂制备的水煤浆浓度高、粘度低、流动性和稳定性好，特别适用于褐煤制备水煤浆领域。具体实施方式下面通过具体实施例来对本专利技术作进一步详细描述。其中，所述原料均为工业化产品，所用设备为通用化工生产设备，所述原料份数均为重量份数。所述煤种的煤质数据如下：注：煤的工业分析按GB/T212-2008进行测定；煤的元素分析按GB/T476-2008、GB/T19227-2008、GB/T214-2007进行测定。实施例1将褐煤(珲春)先用对辊破碎机破碎，再用行星球磨机研磨，筛分出<0.2mm的煤粉。将100质量份的煤粉加入反应釜中，加入200质量份的10％NaOH溶液，在300rpm的转速下搅拌反应1h。保持搅拌转速不变，依次加入0.27质量份的丙烯酸和0.03质量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，开启恒温水浴，设定温度为70℃，同时通入N2除溶解氧。待温度恒定后，用分液漏斗逐滴加入过硫酸钾溶液，在该温度下反应4h，待冷却后再加入适量氢氧化钠溶液，调节pH＝9，即得到本专利技术的水煤浆添加剂。为了测试水煤浆添加剂的性能，以125℃下干燥的珲春褐煤为原料制浆，最高制浆浓度可达61％(剪切速率为100s-1时的表观粘度<1200mPa.s)，15天不产生硬沉淀，添加剂用量(折固)为煤(干基)质量的1.2％。这说明本专利技术的水煤浆添加剂不仅具有很好的分散性能，还有良好的稳定性能，是一种优良的水煤浆添加剂。实施例2将舒兰褐煤先用对辊破碎机破碎，再用行星球磨机研磨，筛分出<0.2mm的煤粉。将100质量份的煤粉加入反应釜中，加入200质量份的7.5％NaOH溶液，在300rpm的转速下搅拌反应2h。保持搅拌转速不变，依次加入0.27质量份的丙烯酸和0.03质量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，开启恒温水浴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将褐煤磨碎至粒径<0.2mm；2)将磨碎后的褐煤加入反应釜，加入NaOH溶液，搅拌反应1～3h；3)向反应釜中依次加入接枝单体和引发剂，于恒温水浴中升温至40～70℃，搅拌反应4～8h，得到反应产物，所述的接枝单体包括阴离子单体和阳离子单体；4)待反应产物冷却后加入酸碱调节剂和其他辅助助剂，调节pH至9～11得到水煤浆添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将褐煤磨碎至粒径<0.2mm；2)将磨碎后的褐煤加入反应釜，加入NaOH溶液，搅拌反应1～3h；3)向反应釜中依次加入接枝单体和引发剂，于恒温水浴中升温至40～70℃，搅拌反应4～8h，得到反应产物，所述的接枝单体包括阴离子单体和阳离子单体；4)待反应产物冷却后加入酸碱调节剂和其他辅助助剂，调节pH至9～11得到水煤浆添加剂。2.如权利要求1所述的原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，NaOH与褐煤的混合质量比为1:5～10。3.如权利要求1或2所述的原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述NaOH溶液的质量浓度为5-10％。4.如权利要求1所述的原位接枝改性褐煤制备水煤浆添加剂的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述阴离子单体是丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠中的至少一种；阳离子单体是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、...

【专利技术属性】
技术研发人员：商宽祥，卢文新，陈风敬，夏吴，徐建民，蔡斌，王志刚，张大洲，张琦，刘佳，朱全红，
申请(专利权)人：中国五环工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42