CN109913281A

CN109913281A - 一种木质素磺酸钠分散剂及煤泥水煤浆的制备方法

Info

Publication number: CN109913281A
Application number: CN201910246857.4A
Authority: CN
Inventors: 褚睿智; 孟献梁; 吴国光; 李晓; 俞时
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-06-21

Abstract

本发明公开了一种木质素磺酸钠分散剂及煤泥水煤浆的制备方法。通过造纸废液酸化制取木质素粗品，然后加入磺化剂和水进行磺化反应，干燥浓缩得到木质素磺酸钠分散剂。将木质素磺酸钠分散剂、萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂和稳定剂，按照质量比(3‑6):(3‑6):1混合得到水煤浆复配添加剂。将水煤浆复配添加剂按干煤泥质量的1%~2%加入到含水率25%~35%的煤泥中，制备得到煤泥水煤浆。本发明具有废物利用、水煤浆稳定效果好等优点。

Description

一种木质素磺酸钠分散剂及煤泥水煤浆的制备方法

技术领域

本发明涉及一种木质素磺酸钠分散剂及煤泥水煤浆的制备方法，属于燃料制备技术领域。

背景技术

随着煤炭开采量的增加、采煤机械化程度的提高和原煤入洗选比例的增大，选煤生产的副产品煤泥产量迅速增加，这不仅占用了土地资源，污染了环境，更重要的是造成了资源的浪费。如果能合理利用产量日益上升的煤泥，将其大规模应用于工业生产和供民用，将带来可观的经济效益和社会效益，为我国煤炭资源的节约做出很大的贡献。

煤泥是由微细粒煤、矸石和水组成的粘稠物，具有高灰分、高水分、粒度细、粘结性强、内聚力大、燃烧效率低、微粒含量多、运输困难等特点。煤泥由于具有诸多不利因素，很多矿区常常将其作为废料而遗弃，使选煤生产和矿井生产受到制约，同时造成资源浪费和环境污染，影响选煤企业的发展。因此，合理利用煤泥已成为急需解决的问题。

煤泥水煤浆技术为煤炭综合利用开拓出一条新的道路。煤泥水煤浆的应用实现了煤炭品种多样化和利用清洁化，对水煤浆技术的推广和向更深层次发展有促进作用，不仅推动了水煤浆制浆技术、燃烧技术的发展和提高，还促进了相关产业和学科的发展。然而，由于煤泥的诸多缺点，使得目前的制浆工艺很难制得很高浓度的水煤浆，由于煤泥水浆的浓度低，热值低，水分、灰分含量高，使得严重影响了锅炉的燃效效率。

决定水煤浆性质的重要因素是添加剂，添加剂与煤种之间存在着适应性，对于煤种来说，添加剂之间也存在着匹配性。复配型添加剂的配方中的各种组分能产生协同效应，使水煤浆的综合性能得到充分改善。

发明内容

本发明旨在提供一种木质素磺酸钠分散剂的制备方法及应用该方法制备的分散剂的水煤浆复配添加剂，以及使用水煤浆复配添加剂制备水煤浆的方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种木质素磺酸钠分散剂的制备方法，包括：

取适量造纸废液，对造纸废液进行酸化，使造纸废液pH为3.5~6.5，搅拌均匀后过滤、洗涤、干燥后得木质素粗品；

将木质素粗品转移到压力反应釜中，加入磺化剂和水进行磺化反应，然后干燥浓缩即得木质素磺酸钠分散剂。

上述技术方案中，所述造纸废液中加入废硫酸进行酸化。

上述技术方案中，所述磺化剂选用亚硫酸盐，且所述磺化剂添加量为所述木质素粗品的20~35%；所述磺化反应温度为100~140℃、反应时间1~2h，且压力反应釜内压力为(1.5~2.0)×105Pa。

一种水煤浆复配添加剂，包括依据上述制备方法获得的木质素磺酸钠分散剂以及萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂和稳定剂，且其质量比为(3-6):(3-6):1。

上述技术方案中，所述萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂的分子量为20000~30000。

上述技术方案中，所述稳定剂选用聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、凹凸棒粘土和无机盐类中的任一种或多种混合物。

一种煤泥水煤浆的制备方法，包括：

检测煤泥的含水率，并调整煤泥的含水率至25%~35%；

将上述水煤浆复配添加剂加入到煤泥中，所述水煤浆复配添加剂为干煤泥质量的1%~2%；混合搅拌同时升温至40~70℃；静置冷却至室温，在1400~1600 r/min的搅拌速率下匀浆10~20min，同时加入碱性物质调节pH至7~9，即得到煤泥水煤浆产品。

上述技术方案中，所述煤泥选用选煤厂的浮选副产品，粒径分布符合双峰分布，最大粒度小于100 µm，粒径小于50 µm的占75%~ 85%。

上述技术方案中，所述煤泥选用常规洗选煤泥。

上述技术方案中，所述碱性物质选用氧化钙、氧化镁、氢氧化钠中的任一种或多种混合物。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本发明提供一种煤泥水煤浆的制备方法，首先通过造纸废液获取木质素粗品制备木质素磺酸钠分散剂，然后进一步制作水煤浆复配添加剂来制备煤泥水煤浆。

首先，取适量造纸废液，对造纸废液进行酸化，搅拌均匀后过滤、洗涤、干燥后得木质素粗品；然后把木质素粗品转移到压力反应釜中，加入磺化剂和水进行磺化反应，然后干燥浓缩即得木质素磺酸钠分散剂。这个过程中，造纸废液中加入废硫酸进行酸化，使造纸废液pH为3.5~6.5。磺化剂选用亚硫酸盐，且磺化剂添加量为所述木质素粗品的20~35%。磺化反应温度为100~140℃、反应时间1~2h，且压力反应釜内压力为(1.5~2.0)×105Pa。

将木质素磺酸钠分散剂，和萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂及稳定剂按照质量比为(3-6):(3-6):1配比，并混合均匀，得到水煤浆复配添加剂。萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂的分子量为20000~30000。稳定剂选用聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、凹凸棒粘土和无机盐类中的任一种或多种混合物。

检测煤泥的含水率，并调整煤泥的含水率至25%~35%。煤泥选用选煤厂的浮选副产品，粒径分布符合双峰分布，最大粒度小于100 µm，粒径小于50 µm的占75%~ 85%。或选用常规洗选煤泥，含水率约25%~35%。

在煤泥中加入水煤浆复配添加剂，水煤浆复配添加剂为干煤泥质量的1%~2%。混合搅拌同时升温至40~70℃；静置冷却至室温，在1400~1600 r/min的搅拌速率下匀浆10~20min，同时加入碱性物质调节pH至7~9，即得到煤泥水煤浆产品。碱性物质选用氧化钙、氧化镁、氢氧化钠中的任一种或多种混合物。

实施例1

对大柳塔(DLT)煤泥进行水分测量调节其含水量为30%；然后将萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺稳定剂按照质量比为3:6:1和煤泥混合，添加剂总量占干煤泥质量的1%；最后在1400-1600 r/min的搅拌速率下匀浆10-20min，同时加入氢氧化钠调节pH为8即制得水煤浆。

水煤浆性质：定粘浓度为71.38%（表观粘度为1000 mPa.s，剪切速率为100 s-1），浆体稳定7天无明显沉淀。

实施例2

将大柳塔(DLT)煤泥进行水分测量调节其含水量为33%；然后将萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺稳定剂按照质量比为4.5:4.5:1和煤泥混合，添加剂总量占干煤泥质量的1%；最后再加入一定比例的烘干煤样在1400-1600 r/min的搅拌速率下匀浆10-20min，同时加入氢氧化钠调节pH为8即制得水煤浆。

水煤浆性质：定粘浓度为68.94%（表观粘度为1000 mPa.s，剪切速率为100 s-1），浆体稳定7天无明显沉淀。

实施例3

将将大柳塔(DLT)煤泥进行水分测量调节其含水量为35%；然后将萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺稳定剂按照质量比为6:3:1和煤泥混合，添加剂总量占干煤泥质量的1%；最后再加入一定比例的烘干煤样在1400-1600 r/min的搅拌速率下匀浆10-20min，同时加入氢氧化钠调节pH为8即制得水煤浆。

水煤浆性质：定粘浓度为66.73%（表观粘度为1000 mPa.s，剪切速率为100 s-1），浆体稳定7天无明显沉淀。

实施例4

将保德(BD)煤泥进行水分测量调节其含水量为25%；然后将萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺稳定剂按照质量比为3:6:1和煤泥混合，添加剂总量占干煤泥质量的1%；最后再加入一定比例的干煤样在1400-1600 r/min的搅拌速率下匀浆10-20min，同时加入氢氧化钠调节pH为8即制得水煤浆。

水煤浆性质：定粘浓度为76.17%（表观粘度为1000 mPa.s，剪切速率为100 s-1），浆体稳定7天无明显沉淀。

实施例5

将保德(BD)煤泥进行水分测量调节其含水量为25%；然后将萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺稳定剂按照质量比例为4.5:4.5:1和煤泥混合，添加剂总量占干煤泥质量的1%；最后再加入一定比例的烘干煤样在1400-1600 r/min的搅拌速率下匀浆10-20min，同时加入氢氧化钠调节pH为8即制得水煤浆。

水煤浆性质：定粘浓度为76.94%（表观粘度为1000 mPa.s，剪切速率为100 s-1），浆体稳定性为7天无明显沉淀。

实施例6

将保德(BD)煤泥进行水分测量调节其含水量为25%；然后将萘磺酸钠甲醛缩合物、木质素磺酸钠和聚丙烯酰胺稳定剂按照质量比例为6:3:1和煤泥混合，添加剂总量占干煤泥质量的1%；最后再加入一定比例的烘干煤样在1400-1600 r/min的搅拌速率下匀浆10-20min，同时加入氢氧化钠调节pH为8即制得水煤浆。

水煤浆性质：定粘浓度为76.83%（表观粘度为1000 mPa.s，剪切速率为100 s-1），浆体稳定性为7天无明显沉淀。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种木质素磺酸钠分散剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的木质素磺酸钠分散剂的制备方法，其特征在于，所述造纸废液中加入废硫酸进行酸化。

3.根据权利要求1所述的木质素磺酸钠分散剂的制备方法，其特征在于，所述磺化剂选用亚硫酸盐，且所述磺化剂添加量为所述木质素粗品的20~35%；所述磺化反应温度为100~140℃、反应时间1~2h，且压力反应釜内压力为(1.5~2.0)×105Pa。

4.一种水煤浆复配添加剂，其特征在于，所述添加剂包括依据权利要求1所述制备方法获得的木质素磺酸钠分散剂以及萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂和稳定剂，且其质量比为(3-6):(3-6):1。

5.根据权利要求4所述的水煤浆复配添加剂，其特征在于，所述萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂的分子量为20000~30000。

6.根据权利要求4所述的水煤浆复配添加剂，其特征在于，所述稳定剂选用聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、凹凸棒粘土和无机盐类中的任一种或多种混合物。

7.一种煤泥水煤浆的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

检测煤泥的含水率，并调整煤泥的含水率至25%~35%；

将如权利要求4所述的水煤浆复配添加剂加入到煤泥中，所述水煤浆复配添加剂为干煤泥质量的1%~2%；所述水煤浆复配添加剂包括依据权利要求1所述制备方法获得的木质素磺酸钠分散剂以及萘磺酸钠甲醛缩合物分散剂和稳定剂，且其质量比为(3-6):(3-6):1；

将水煤浆复配添加剂和煤泥混合搅拌同时升温至40~70℃；静置冷却至室温，在1400~1600 r/min的搅拌速率下匀浆10~20min，同时加入碱性物质调节pH至7~9，即得到煤泥水煤浆产品。

8.根据权利要求7所述的煤泥水煤浆的制备方法，其特征在于，所述煤泥选用选煤厂的浮选副产品，粒径分布符合双峰分布，最大粒度小于100 µm，粒径小于50 µm的占75%~ 85%。

9.根据权利要求7所述的煤泥水煤浆的制备方法，其特征在于，所述煤泥选用常规洗选煤泥。

10.根据权利要求7所述的煤泥水煤浆的制备方法，其特征在于，所述碱性物质选用氧化钙、氧化镁、氢氧化钠中的任一种或多种混合物。