三聚磷酸钠对水煤浆分散剂性能的影响.pdf

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1、第34卷第4期煤炭转化Vo1．34No．42011年1O月C()AIC0NVERS10N0ct．2O11三聚磷酸钠对水煤浆分散剂性能的影响江红艳’杨东杰。周明松。摘要针对煤粉中含有的高价金属离子会降低水煤浆的成浆性问题，采用了三聚磷酸钠作为金属离子调节剂与几种阴离子型分散剂复配后，进一步提高分散降黏性能．通过测定分散剂在煤粒表面的吸附量、Zeta电位及吸附层厚度，揭示了三聚磷酸钠对脂肪族分散剂(SAF)、木质素系分散剂(GCL3S)及萘系分散剂(FDN)的分散协同增效作用机理．结果表明，三聚磷酸钠与SAF复配同时增加了煤粒之间的静电排

2、斥力和空间位阻，使分散剂在煤粒表面的Zeta电位和吸附层厚度均增大；与GCL3S复配主要增加了煤粒之间的静电排斥作用；对FDN是通过增加分散剂在煤粒之间的空间位阻效应，促进分散降黏性能的提高．关键词水煤浆，分散降黏，三聚磷酸钠中图分类号TQ517．4力，且具有很强的分散和乳化能力，与表面活性剂有0引言较强的协同作用．王正武l5]在液体洗涤剂中加入三聚磷酸钠可以软化水质，防止沉淀物的生成，显著提随着国际能源短缺及环境污染现象的加剧，水高稳定性及洗涤性能．吕小艳等]通过在水基铸造煤浆作为一种新型的洁净煤基液体燃料受到越来越涂料生产中加入助

3、剂的研究，发现三聚磷酸钠既可多的关注．为了使水煤浆具有良好的分散稳定和流以降低涂料的悬浮性率又可以降低其黏度．三聚磷酸钠还广泛用于凿井泥浆添加剂]、皮革预鞣剂、橡动性，分散剂在水煤浆制备中不可缺少，是水煤浆技术的关键．作为一种界面改性剂，分散剂可吸附在煤胶乳浆贮存助剂及矿石浮选添加剂等方面．本研究选取了三聚磷酸钠作为一种金属离子调整剂，分析粒表面，通过静电斥力及空间位阻等作用来改善煤了脂肪族、木质素系及萘系三种不同分子结构的分水界面性质，提高煤浆流动性和稳定性．目前使用的散剂与其复配后对分散降黏性能的影响，为三聚磷分散剂主要包括非离子

4、型和阴离子型，其中阴离子酸钠用作水煤浆添加剂的研究及应用提供实验数据型分散剂价格低廉，是制浆的常用添加剂口；此外，及理论基础．由于煤中含有一定量的矿物质，在水煤浆的制备剪切或储存过程中会慢慢地溶出金属离子，这些金属1实验部分离子在煤水界面吸附，会压缩扩散双电层，导致浆体黏度升高，分散稳定和流动性能下降．工业上为了减1．1分散剂小溶出金属离子对煤浆性能的影响，在制备水煤浆分散剂有：磺化丙酮一甲醛缩合物(SAF，采用文的过程中，通过在分散剂中复配金属络合剂来沉淀献[8]中提供的方法制备)、改性木质素磺酸盐高效溶出金属离子，可以取得很好的效

5、果．Zeng等口在分散剂(GcL3S，木质素磺酸钠磺化接枝共聚物，制神华煤的制浆过程加入了磷酸盐类调整剂，使难制备方法参见文献[9])、J3一萘磺酸盐甲醛缩合物浆的神华煤制浆性能有了一定的改善，制浆质量分(FDN，广东湛江外加剂厂生产)、三聚磷酸钠(P，分数提高了2％．文献[3]中也介绍采用一种多聚磷酸析纯，浙江省温州市东升化工试剂厂生产)．盐作为金属离子调整剂，可以显著提高分散剂对水1．2煤样及制备煤浆的分散降黏能力．三聚磷酸钠是一种链状的缩合磷酸盐，易溶于水，对金属离子有显著的螫合能将一定量粉碎过的神华原煤(煤质分析见第31*国家

6、杰出青年科学基金资助项目(20925622)和广东省科技计划项目(2010A080804020)．1)硕士；2)教授、博士生导师；3)副研究员、硕士生导师，广东省绿色化学产品技术重点实验室，华南理工大学化学与化工学院，510640广州收稿日期：2011-05—23；修回日期：201l一07—1230煤炭转化2011焦页表1)放入球磨机中，加入一定级配的钢球分别研浆．分散剂掺量为其占干基煤样量的质量分数，搅拌磨40min和3h，用70目和100目的标准筛进行筛速率为1200r／rnin，搅拌时间为10min．为考察分分，得到按一定粒度分

7、布的粗煤粉和细煤粉．散剂自身的性能，所有水煤浆均不加稳定剂．表1神华煤煤质分析水煤浆表观黏度的测定：采用德国Haake-RVlTable1AnalysisofShenhuacoalproperties型流变仪(Z41转子)测定(剪切速率为100S)，测Proximateana1ysis／．．．．．．．．．．．．．．——HGI定温度为25℃．M“Adydafo煤粒表面电位的测定：煤粉颗粒表面的Zeta电58位采用美国BrookhavenZetaPALS仪测定．1．3实验方法水煤浆吸附性能的测定：用残余浓度法测量分散剂在煤粉颗粒上的表观吸

8、附量．1．3．1分散剂结构特性参数的测定煤粒表面吸附层厚度的测定[1¨：分散剂在煤颗分子量及其分布的测定：将样品用0．10mol／L粒表面吸附层厚度采用英国Kratos公司生产的硝酸钠配制成质量浓度约为0．4的溶液，通过