CN104212505B - 利用羽毛制备的生物质水煤浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用羽毛制备的生物质水煤浆，该生物质水煤浆由羽毛水解液或羽毛水解磺化液、煤粉、水组成，其中羽毛水解液或羽毛水解磺化液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.15～1.5:100，所述生物质水煤浆的质量百分浓度不小于60％、粒度分布、粘度、pH值、稳定性均符合工业需要。本发明原料易得、成本低廉，有效利用了羽毛制品废料，减少了环境污染，具有极大的经济效益和社会效益，应用前景十分广阔。
Description
技术领域
本发明属于水煤浆的制备技术领域，具体涉及一种利用羽毛制备的生物质水煤浆。
背景技术
水煤浆是60％～70％具有一定粒度级配的煤粉和30％～40％的水及少量添加剂的混合物。水煤浆被称为液态煤炭产品，是一种低污染流态代油燃料。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，可以泵送、储存、雾化、稳定着火和充分燃烧；而且燃烧水煤浆的污染物排放浓度还比燃油和直接燃煤低得多。总之，发展水煤浆技术，不但可高效、低污染地利用煤炭，而且还可节约用油，是一项具有重大意义的、带有方向性的低污染代油技术，适合我国多煤少油的国情。煤是一类复杂有机聚合物，而水是极性化合物，两者的相容性差，它们的混合物热力学不稳定，煤颗粒极易团聚，必须加入添加剂才能够制得理想的水煤浆。
水煤浆添加剂主要包括分散剂和稳定剂，其中分散剂占添加剂的90％。分散剂能使煤颗粒均匀分散在水中，并在颗粒表面形成水化膜，使煤浆具有流动性。稳定剂的作用是防止煤浆在储存与运输过程中产生硬沉积。添加剂不仅直接决定着水煤浆的质量，还影响着水煤浆成本，其费用是制浆成本的第二大因素。目前国内使用的以石油为原料的化学合成添加剂性能价格比缺乏竞争优势，制约着水煤浆的发展。因此，迫切需要采用新的化学原料，研制出高性能、低成本的添加剂。
羽毛是鸟类和禽类表皮细胞角质化的衍生物，占其体重的10％，其中蛋白质质量分数高达80％～90％，富含必需氨基酸。据估计，我国每年家禽加工业以及羽绒制品生产企业所产生的羽毛副产物在百万吨以上。这是一笔丰富的蛋白质资源，对这些废弃蛋白质的开发利用不仅能极大地减少环境污染，同时也能产生极大的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用羽毛制备的生物质水煤浆。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：该生物质水煤浆由羽毛水解液或羽毛水解磺化液、煤粉、水组成，其中羽毛水解液或羽毛水解磺化液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.15～1.5:100，所述生物质水煤浆的质量百分浓度不小于60％，生物质水煤浆的粒度分布为＜14目100％、＜20目98％～100％、＜40目90％～98％、＜120目50％～60％、＜200目40％～50％、＜320目25％～40％。
本发明优选羽毛水解液或羽毛水解磺化液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.3～0.5:100。
上述的羽毛水解液的制备方法为：将氢氧化钠、羽毛、水混合，混合物中氢氧化钠的质量百分含量为3％～7％、羽毛的质量百分含量为20％～35％，在60～90℃下搅拌水解2～10小时，得到羽毛水解液。
上述的羽毛水解液的优选制备方法为：将氢氧化钠、羽毛、水混合，混合物中氢氧化钠的质量百分含量为3％～7％，羽毛的质量百分含量为30％，在80℃下搅拌水解3小时，得到羽毛水解液。
上述的羽毛水解磺化液的制备方法为：将氢氧化钠、羽毛、亚硫酸钠、水混合，混合物中氢氧化钠的质量百分含量为4％～7％，亚硫酸钠的质量百分含量为5％～12％，羽毛的质量百分含量为17％～25％，在70～90℃下搅拌水解磺化1.5～4小时，得到羽毛水解磺化液。
上述的羽毛水解磺化液的优选制备方法为：将氢氧化钠、羽毛、亚硫酸钠、水混合中，混合物中氢氧化钠的质量百分含量为4％～7％，亚硫酸钠的质量百分含量为8％～11％，羽毛的质量百分含量为20％～25％，在85℃下搅拌水解磺化2小时，得到羽毛水解磺化液。
本发明将羽毛先用碱水解，或在水解的同时磺化，得到羽毛水解液或羽毛水解磺化液，再将羽毛水解液或羽毛水解磺化液与煤、水一起制浆，得到羽毛水解液或羽毛水解磺化液代替水煤浆添加剂的生物质水煤浆。本发明为羽毛的资源化利用开辟了一条新途径，实现了全羽毛的利用，也可将羽毛的其它利用技术的剩余物(如：羽绒制备过程中产生的鸡皮、羽轴等)加以利用。本发明在资源化利用羽毛的同时，不需要加入水煤浆添加剂，进一步节约了制浆成本。另外，本发明制备羽毛水解液或羽毛水解磺化液的过程是在高温和强碱性条件下进行的，在防护条件合格的条件下，有可能实现病死禽畜的资源化利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
将中煤蒙大矿业煤(含水率为7％)加入到制样机中研磨，得到粒度分布为＜14目100％、＜20目98.93％、＜40目96.46％、＜120目61.76％、＜200目44.4％、＜320目36.37％的煤粉。
将30.0g鸡毛用剪刀剪至长度为0.5cm左右，放入三口圆底烧瓶中，加入5.0g氢氧化钠、65.0g水，在80℃下搅拌水解3小时，得到羽毛水解液。
将300.0g煤粉(含水率为7％)、1.3g羽毛水解液(固体物质的质量百分浓度为32.5％)加入136.8g水中，其中羽毛水解液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.15:100，搅拌20分钟，得到生物质水煤浆。按照国标GB/T18856.2-2008利用DSH-50-5型水分快速测定仪(由上海越平科学仪器有限公司提供)测定生物质水煤浆的质量百分浓度为62.15％，按照国标GB/T18856.4-2008利用NDJ-5S型旋转粘度计(由上海越平科学仪器有限公司提供)测定生物质水煤浆的粘度为502.0mPa·s，按照国标GB/T18856.7-2008利用pH计测定其pH值为8.45，粒度分布为＜14目100％、＜20目99.02％、＜40目96.21％、＜120目58.01％、＜200目43.64％、＜320目36.66％，24小时析水率为4.5％，放置5天无硬沉淀产生。
实施例2
将30.0g鸡毛用剪刀剪至长度为0.5cm左右，放入三口圆底烧瓶中，加入3.0g氢氧化钠、77.0g水，在90℃下搅拌水解2小时，得到羽毛水解液。
将300g实施例1研磨得到的煤粉(含水率为7％)、1.75g羽毛水解液(固体物质的质量百分浓度为31.39％)加入123.7g水中，其中羽毛水解液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.2:100，搅拌15分钟，得到生物质水煤浆，其质量百分浓度为65.08％，粘度为648mPa·s，pH值为8.34，粒度分布为＜14目100％、＜20目99.50％、＜40目97.21％、＜120目58.01％、＜200目41.64％、＜320目36.66％，24小时析水率为4.0％，放置3天无硬沉淀产生。
实施例3
将35.0g鸡毛用剪刀剪至长度为0.5cm左右，放入三口圆底烧瓶中，加入7.0g氢氧化钠、58.0g水，在60℃下搅拌水解10小时，得到羽毛水解液。
将300g实施例1研磨得到的煤粉(含水率为7％)、10.5g羽毛水解液(固体物质的质量百分浓度为40％)加入101.3g水中，其中羽毛水解液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为1.5:100，搅拌15分钟，得到生物质水煤浆，其质量百分浓度为70.77％，粘度为1125.0mPa·s，pH值为8.43，粒度分布为＜14目100％、＜20目99.50％、＜40目97.21％、＜120目58.01％、＜200目41.64％、＜320目36.66％，24小时析水率为0.71％，放置3天无硬沉淀产生。
实施例4
将榆林杭来湾煤(含水率为8％)加入到制样机中研磨，得到粒度分布为＜14目100％、＜20目98.93％、＜40目93.27％、＜120目58.93％、＜200目47.10％、＜320目37.06％的煤粉。
将20.0g鸡毛用剪刀剪至长度为0.5cm左右，放入三口圆底烧瓶中，加入4.0g氢氧化钠、8.0g亚硫酸钠、59.0g水，在85℃下搅拌水解磺化2小时，得到羽毛水解磺化液。
将130.0g煤粉(含水率为8％)、1.1g羽毛水解磺化液(固体物质的质量百分浓度为33.9％)加入75.4g水中，其中羽毛水解磺化液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.3:100，搅拌15分钟，得到生物质水煤浆，其质量百分浓度为62.63％，粘度为691mPa·s，pH值为8.0，粒度分布为＜14目100％、＜20目99.50％、＜40目97.21％、＜120目58.01％、＜200目41.64％、＜320目36.66％，24小时析水率为4.54％，放置24小时无硬沉淀产生。
实施例5
将20.0g鸡毛用剪刀剪至长度为0.5cm左右，放入三口圆底烧瓶中，加入6.67g氢氧化钠、6.67g亚硫酸钠、62.0g水，在70℃下搅拌水解磺化4小时，得到羽毛水解磺化液。
将130.0g实施例5研磨得到的煤粉(含水率为8％)、0.5g羽毛水解磺化液(固体物质的质量百分浓度为34.32％)加入66.0g水中，其中羽毛水解磺化液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.15:100，搅拌15分钟，得到生物质水煤浆，其质量百分浓度为65.1％，粘度为1010.3mPa·s，pH值为8.63，粒度分布为＜14目100％、＜20目99.50％、＜40目97.21％、＜120目58.01％、＜200目41.64％、＜320目36.66％，24小时析水率为2.96％，放置24小时无硬沉淀产生。
实施例6
将20.0g鸡毛用剪刀剪至长度为0.5cm左右，放入三口圆底烧瓶中，加入6.7g氢氧化钠、13.3g亚硫酸钠、74.0g水，在70℃下搅拌水解磺化4小时，得到羽毛水解磺化液。
将130.0g实施例5研磨得到的煤粉(含水率为8％)、5.3g羽毛水解磺化液(固体物质的质量百分浓度为33.8％)加入75.5g水中，其中羽毛水解磺化液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为1.5:100，搅拌15分钟，得到生物质水煤浆，其质量百分浓度为62.5％，粘度为725mPa·s，pH值为8.1，粒度分布为＜14目100％、＜20目99.50％、＜40目97.21％、＜120目58.01％、＜200目41.64％、＜320目36.66％，24小时析水率为5.5％，放置24小时无硬沉淀产生。
实施例7
将20.0g鸡毛用剪刀剪至长度为0.5cm左右，放入三口圆底烧瓶中，加入4g氢氧化钠、4.3g亚硫酸钠、52.0g水，在70℃下搅拌水解磺化4小时，得到羽毛水解磺化液。
将130.0g实施例5研磨得到的煤粉(含水率为8％)、2.05g羽毛水解磺化液(固体物质的质量百分浓度为31.0％)加入75.5g水中，其中羽毛水解磺化液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.5:100，搅拌15分钟，得到生物质水煤浆，其质量百分浓度为62.2％，粘度为837mPa·s，pH值为8.6，粒度分布为＜14目100％、＜20目99.60％、＜40目97.31％、＜120目57.03％、＜200目42.60％、＜320目35.56％，24小时析水率为4.5％，放置24小时无硬沉淀产生。
Claims (4)
1.一种利用羽毛制备的生物质水煤浆，其特征在于：该生物质水煤浆由羽毛水解液、煤粉、水组成，其中羽毛水解液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.15～1.5:100，所述生物质水煤浆的质量百分浓度不小于60％；
上述的羽毛水解液的制备方法为：将氢氧化钠、羽毛、水混合，混合物中氢氧化钠的质量百分含量为3％～7％、羽毛的质量百分含量为20％～35％，在60～90℃下搅拌水解2～10小时，得到羽毛水解液。
2.根据权利要求1所述的利用羽毛制备的生物质水煤浆，其特征在于：所述的羽毛水解液中固体物质的质量与煤粉中干基煤的质量比为0.3～0.5:100。
3.根据权利要求1所述的利用羽毛制备的生物质水煤浆，其特征在于所述的羽毛水解液的制备方法为：将氢氧化钠、羽毛、水混合，混合物中氢氧化钠的质量百分含量为3％～7％，羽毛的质量百分含量为30％，在80℃下搅拌水解3小时，得到羽毛水解液。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的利用羽毛制备的生物质水煤浆，其特征在于：所述的生物质水煤浆的粒度分布为＜14目100％、＜20目98％～100％、＜40目90％～98％、＜120目50％～60％、＜200目40％～50％、＜320目25％～40％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Sun Ping Inventor after: Xue Min Inventor after: Yang Juxiang Inventor after: Li Xuekun Inventor after: Liu Rui Inventor after: Gao Guolei Inventor before: Sun Ping Inventor before: Xue Min Inventor before: Yang Juxiang Inventor before: Li Xuekun Inventor before: Liu Rui Inventor before: Gao Guolei |