專利名稱：腐植酸系水煤漿添加劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種腐植酸系水煤漿添加劑及制備工藝。
水煤漿技術(shù)是成熟的煤化工新技術(shù)，隨著該技術(shù)的推廣和發(fā)展，水煤漿添加劑的研究和開(kāi)發(fā)日趨活躍，不斷有新的添加劑推出。根據(jù)其用途，添加劑可分為分散劑、穩(wěn)定劑及助劑。分散劑使煤漿體系各煤粒呈相互分散狀，漿體粘度降低，流動(dòng)性好；而穩(wěn)定劑使?jié){體中煤粒懸浮在水中不沉降或減慢沉降速度，二者的作用同等重要。添加劑主要是一些不同性能的表面活性劑，如有機(jī)聚合物、多糖類和脂肪醇，其作用是降低煤漿粘度、增加穩(wěn)定性，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)諸如聚乙氧烷基非離子型表面活性劑，聚乙氧烷基酚磺酸鹽等近百種化合物。有機(jī)磺酸鹽和羧酸鹽成漿效果好，且易得到，被列為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的添加劑種類。現(xiàn)已形成商品化的添加劑品種分三大類第一類是萘系磺酸鹽，如Co-Al牌水煤漿添加劑；第二類是木質(zhì)素磺酸鹽(us4104035)；第三類是腐植酸系水煤漿添加劑。萘系磺酸鹽成漿性良好，但價(jià)格昂貴；木質(zhì)素磺酸鹽應(yīng)用廣泛，但穩(wěn)定性欠佳；腐植酸系水煤漿添加劑，如EP293024A2報(bào)道的是原生和再生腐植酸的乙氧烷基化改性物作水煤漿添加劑；us4502868報(bào)道的是褐煤經(jīng)NH3·H2O堿化，帶壓用二氧化硫(SO2)磺化制取添加劑，這兩種腐植酸活性物皆作為水煤漿的分散劑用，要制備綜合成漿性能良好的水煤漿，需復(fù)配專門的穩(wěn)定劑，總之以上的諸多單一添加劑在價(jià)格和性能上均滿足不了我國(guó)工業(yè)制漿的要求。
本發(fā)明的目在于克服現(xiàn)有添加劑的不足，提供一種煤種適應(yīng)性強(qiáng)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，生產(chǎn)簡(jiǎn)單，兼顧分散和穩(wěn)定雙重功效的新型水煤漿添加劑。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為利用價(jià)廉的腐植酸類物質(zhì)，經(jīng)氧化降解，增加再生腐植酸，并對(duì)腐植酸分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)磺化反應(yīng)，甲基化反應(yīng)，使腐植酸分子鏈上引入更多的兩親基因，添加在漿體中，通過(guò)腐植酸分子鏈的兩親基因的鍵合作用，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到良好的分散和穩(wěn)定的雙重功效。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的主要過(guò)程是1.粒度＜0.2mm的主原料(腐植酸類物質(zhì))和氧化降解劑按比例加入Ⅰ#反應(yīng)釜中，攪拌條件下(攪拌滿足形成近似均相懸浮體)，在85℃的溫度下反應(yīng)2.5hr，硝酸溶液/主原料為1～1.5；2.反應(yīng)料液經(jīng)防腐泵送至壓濾機(jī)中過(guò)濾，壓力≤2Kg/cm2，壓濾10mm，用水沖洗一次，水/主原料為2.5；3.濾餅投入Ⅱ#反應(yīng)釜中，依次加水、中和劑，進(jìn)行中和反應(yīng)，攪拌中和反應(yīng)液10mm，水/主原料為1.5，中和劑/主原料為0.05～0.4；4.繼續(xù)向Ⅱ#反應(yīng)釜中加入磺化劑、甲基化試劑，在105℃的溫度下磺化反應(yīng)、甲基化反應(yīng)2.5hr，磺化劑/主原料為0.07～0.3，甲基化試劑/主原料為0.01～0.1，最后把反應(yīng)產(chǎn)物送入成品槽中，或經(jīng)烘干成固體產(chǎn)物。
實(shí)施本發(fā)明的配方為(以干基腐植酸重量百分比計(jì))
制做水煤漿添加劑所用的含腐植酸物質(zhì)(主原料)為各種風(fēng)化煤、褐煤、濾羧或腐植酸鹽。
制做水煤漿添加劑所用的氧化降解劑選用硝酸，磺化劑選用亞硫酸鈉或濃硫酸，甲基化試劑選用甲醛，中和劑選用堿金屬的堿或氨類物質(zhì)如，鉀、鈉、銨等。
本發(fā)明提供的水煤漿添加劑，兼顧著分散和穩(wěn)定的雙重功效，單靠這一種添加劑，可制備出綜合成漿性能較優(yōu)的水煤漿，添加量小，勿需復(fù)配其他助劑。利用本工藝路線，調(diào)節(jié)磺化反應(yīng)和甲基化反應(yīng)的用量配比，可制備出不同性能和用途的添加劑，滿足不同煤種制備高濃度、低粘度、良好流動(dòng)性水煤漿的需要。
本發(fā)明提供的水煤漿添加劑，其成漿效果表現(xiàn)為水煤漿濃度提高值為3～8％，(與空白樣相比)；粘度≤2000mpa.s(D=15.89(S-1)；煤漿穩(wěn)定性≤2.0％(靜態(tài)折水率，％)流動(dòng)性≤60s(自流)，流變性呈屈服假塑性。
由本發(fā)明提供的水煤漿添加劑，適應(yīng)成漿的煤種可是煙煤、無(wú)煙煤或其它含碳、氫固體物質(zhì)及它們的組合物，制備出的水煤漿，可廣泛應(yīng)用于加壓氣化、鍋爐燃燒及固體煤的管道輸送。利用本配方可以使水煤漿的濃度達(dá)到72％，噸漿成本在15元人民幣以下。
結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明不限于本實(shí)施例。
實(shí)例一Ⅰ#添加劑的投料配方腐植酸鈉100g、20％硝酸125g、氫氧化鈉12g、七水亞硫酸鈉18g、37％甲醛1.1ml，操作過(guò)程同上述工藝過(guò)程。制做的Ⅰ#添加劑成漿效果見(jiàn)表1表1 Ⅰ#添加劑成漿效果 Ⅰ#添加劑側(cè)高于分散功效，制備的流體流動(dòng)性好。粘度低，適合成漿性較穩(wěn)定的煤種。
實(shí)例二Ⅱ#添加劑的投料配比為腐植配鈉100g、20％硝酸125g、氫氧化鈉12g、七水亞硫配鈉10g、37％的甲醛2.0ml。操作過(guò)程同上述工藝過(guò)程，制做的Ⅱ#添加劑成漿效果見(jiàn)表2表2 Ⅱ#添加劑成漿效果 Ⅱ#添加劑側(cè)高于穩(wěn)定功效，制備的漿體穩(wěn)定性良好，適合成漿分散性較好的煤種。
實(shí)例三Ⅲ#添加劑的投料配比為腐鈉100g，20％硝酸125g，氫氧化鈉12g，七水亞硫酸鈉14g，37％的甲醛1.5ml，操作過(guò)程同上述工藝過(guò)程，制做的Ⅲ#添加劑成漿效果見(jiàn)表3表3Ⅲ#添加劑成漿效果 Ⅲ#添加劑，分子鏈上引入了相對(duì)均衡的兩親基因，在料漿體系中，通過(guò)腐植酸分子鏈上的兩親基因的鍵合作用，形成了漿體內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使料漿表現(xiàn)出良好的分散性和穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1．一種腐植酸系水煤漿添加劑及制備方法，其特征在于該添加劑是用含腐植酸的物質(zhì)，按一定配比，經(jīng)氧化降解，磺化甲基化處理制得的鹽類為水煤漿添加劑。
2．根據(jù)權(quán)利要求1．所述的水煤漿添加劑，其特征在于制做添加劑的腐植酸類物可是風(fēng)化煤，褐煤或腐植酸鹽，最好為腐植酸鹽。
3．根據(jù)權(quán)利要求2．所述的水煤漿添加劑，其特征在于腐植酸類物質(zhì)的粒度為0～0.3mm，HA≥35％。
4．根據(jù)權(quán)利要求1．所述的水煤漿添加劑，其制備方法特征在于含腐植酸類物質(zhì)氧化降解溫度為50～95℃，時(shí)間為1.0～3.0hr；過(guò)濾后對(duì)濾餅進(jìn)行中和，升溫至60～100℃時(shí)進(jìn)行磺化、甲基化反應(yīng)1～3.0hr。
5．根據(jù)權(quán)利要求4．所述的水煤漿添加劑制備方法，其特征在于氧化降解劑選用的是10～40％的硝酸；中和劑選用的是堿金屬的堿或氨類；磺化劑可是亞硫酸鈉或七水亞硫酸鈉或濃硫酸；甲基化試劑選用的是0～37％的甲醛。
6．根據(jù)權(quán)利要求4．所述的水煤漿添加劑制備方法，其改性物質(zhì)特征在于硝酸溶液/腐植酸物質(zhì)=3～1；堿/腐植酸類物質(zhì)=0.05～0.3；磺化劑/腐植酸類物質(zhì)=0.01～0.3；甲基化試劑/腐植酸類物質(zhì)=0.001～0.05；
7．按權(quán)利要求1．所述的水煤漿添加劑，其特征在于該添加劑所指的鹽是堿金屬或氨類的鹽，如鉀鹽、鈉鹽、銨鹽等。
8．根據(jù)權(quán)利要求1．所述的水煤漿添加劑及制備方法，其特征在于該添加劑屬陰離子表面活性劑，在制備過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)磺化和甲化試劑的用量和配比，使該添加劑兼具分散和穩(wěn)定的雙重功效。
9．根據(jù)權(quán)利要求1．所述的水煤漿添加劑，其特征在于含5％的添加劑的水溶液的PH值為7～10。
全文摘要
本發(fā)明涉及腐植酸系水煤漿添加劑及制備方法,其制備過(guò)程是對(duì)腐植酸類物質(zhì)進(jìn)行氧化降解、磺化、甲基化改性處理,產(chǎn)物具有高效表面活性作用,是一種成漿性能良好,價(jià)格低廉的水煤漿添加劑。本發(fā)明的顯著特點(diǎn)是:可通過(guò)調(diào)節(jié)磺化、甲基化試劑的配比和用量,可制備出不同功能的添加劑,滿足不同煤化程度用煤的成漿要求,添加劑可用于水煤漿加壓氣化、鍋爐燃燒及同體煤的管道輸送等方面。
文檔編號(hào)C10L1/32GK1298927SQ99115929
公開(kāi)日2001年6月13日 申請(qǐng)日期1999年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月6日
發(fā)明者鄭化安, 賀根良, 楊平 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)部西北化工研究院