专利名称：腐植酸系水煤浆添加剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种腐植酸系水煤浆添加剂及制备工艺。
水煤浆技术是成熟的煤化工新技术，随着该技术的推广和发展，水煤浆添加剂的研究和开发日趋活跃，不断有新的添加剂推出。根据其用途，添加剂可分为分散剂、稳定剂及助剂。分散剂使煤浆体系各煤粒呈相互分散状，浆体粘度降低，流动性好；而稳定剂使浆体中煤粒悬浮在水中不沉降或减慢沉降速度，二者的作用同等重要。添加剂主要是一些不同性能的表面活性剂，如有机聚合物、多糖类和脂肪醇，其作用是降低煤浆粘度、增加稳定性，现已发现诸如聚乙氧烷基非离子型表面活性剂，聚乙氧烷基酚磺酸盐等近百种化合物。有机磺酸盐和羧酸盐成浆效果好，且易得到，被列为重点开发的添加剂种类。现已形成商品化的添加剂品种分三大类第一类是萘系磺酸盐，如Co-Al牌水煤浆添加剂；第二类是木质素磺酸盐(us4104035)；第三类是腐植酸系水煤浆添加剂。萘系磺酸盐成浆性良好，但价格昂贵；木质素磺酸盐应用广泛，但稳定性欠佳；腐植酸系水煤浆添加剂，如EP293024A2报道的是原生和再生腐植酸的乙氧烷基化改性物作水煤浆添加剂；us4502868报道的是褐煤经NH3·H2O碱化，带压用二氧化硫(SO2)磺化制取添加剂，这两种腐植酸活性物皆作为水煤浆的分散剂用，要制备综合成浆性能良好的水煤浆，需复配专门的稳定剂，总之以上的诸多单一添加剂在价格和性能上均满足不了我国工业制浆的要求。
本发明的目在于克服现有添加剂的不足，提供一种煤种适应性强，质优价廉，生产简单，兼顾分散和稳定双重功效的新型水煤浆添加剂。
为达到上述目的，本发明的技术方案为利用价廉的腐植酸类物质，经氧化降解，增加再生腐植酸，并对腐植酸分子结构进行调整，经磺化反应，甲基化反应，使腐植酸分子链上引入更多的两亲基因，添加在浆体中，通过腐植酸分子链的两亲基因的键合作用，形成网络结构，起到良好的分散和稳定的双重功效。
实现本发明的主要过程是1.粒度＜0.2mm的主原料(腐植酸类物质)和氧化降解剂按比例加入Ⅰ#反应釜中，搅拌条件下(搅拌满足形成近似均相悬浮体)，在85℃的温度下反应2.5hr，硝酸溶液/主原料为1～1.5；2.反应料液经防腐泵送至压滤机中过滤，压力≤2Kg/cm2，压滤10mm，用水冲洗一次，水/主原料为2.5；3.滤饼投入Ⅱ#反应釜中，依次加水、中和剂，进行中和反应，搅拌中和反应液10mm，水/主原料为1.5，中和剂/主原料为0.05～0.4；4.继续向Ⅱ#反应釜中加入磺化剂、甲基化试剂，在105℃的温度下磺化反应、甲基化反应2.5hr，磺化剂/主原料为0.07～0.3，甲基化试剂/主原料为0.01～0.1，最后把反应产物送入成品槽中，或经烘干成固体产物。
实施本发明的配方为(以干基腐植酸重量百分比计)
制做水煤浆添加剂所用的含腐植酸物质(主原料)为各种风化煤、褐煤、滤羧或腐植酸盐。
制做水煤浆添加剂所用的氧化降解剂选用硝酸，磺化剂选用亚硫酸钠或浓硫酸，甲基化试剂选用甲醛，中和剂选用碱金属的碱或氨类物质如，钾、钠、铵等。
本发明提供的水煤浆添加剂，兼顾着分散和稳定的双重功效，单靠这一种添加剂，可制备出综合成浆性能较优的水煤浆，添加量小，勿需复配其他助剂。利用本工艺路线，调节磺化反应和甲基化反应的用量配比，可制备出不同性能和用途的添加剂，满足不同煤种制备高浓度、低粘度、良好流动性水煤浆的需要。
本发明提供的水煤浆添加剂，其成浆效果表现为水煤浆浓度提高值为3～8％，(与空白样相比)；粘度≤2000mpa.s(D=15.89(S-1)；煤浆稳定性≤2.0％(静态折水率，％)流动性≤60s(自流)，流变性呈屈服假塑性。
由本发明提供的水煤浆添加剂，适应成浆的煤种可是烟煤、无烟煤或其它含碳、氢固体物质及它们的组合物，制备出的水煤浆，可广泛应用于加压气化、锅炉燃烧及固体煤的管道输送。利用本配方可以使水煤浆的浓度达到72％，吨浆成本在15元人民币以下。
结合评价结果对本发明作进一步的说明，但本发明不限于本实施例。
实例一Ⅰ#添加剂的投料配方腐植酸钠100g、20％硝酸125g、氢氧化钠12g、七水亚硫酸钠18g、37％甲醛1.1ml，操作过程同上述工艺过程。制做的Ⅰ#添加剂成浆效果见表1表1 Ⅰ#添加剂成浆效果 Ⅰ#添加剂侧高于分散功效，制备的流体流动性好。粘度低，适合成浆性较稳定的煤种。
实例二Ⅱ#添加剂的投料配比为腐植配钠100g、20％硝酸125g、氢氧化钠12g、七水亚硫配钠10g、37％的甲醛2.0ml。操作过程同上述工艺过程，制做的Ⅱ#添加剂成浆效果见表2表2 Ⅱ#添加剂成浆效果 Ⅱ#添加剂侧高于稳定功效，制备的浆体稳定性良好，适合成浆分散性较好的煤种。
实例三Ⅲ#添加剂的投料配比为腐钠100g，20％硝酸125g，氢氧化钠12g，七水亚硫酸钠14g，37％的甲醛1.5ml，操作过程同上述工艺过程，制做的Ⅲ#添加剂成浆效果见表3表3Ⅲ#添加剂成浆效果 Ⅲ#添加剂，分子链上引入了相对均衡的两亲基因，在料浆体系中，通过腐植酸分子链上的两亲基因的键合作用，形成了浆体内部的网络结构，使料浆表现出良好的分散性和稳定性。
权利要求
1．一种腐植酸系水煤浆添加剂及制备方法，其特征在于该添加剂是用含腐植酸的物质，按一定配比，经氧化降解，磺化甲基化处理制得的盐类为水煤浆添加剂。
2．根据权利要求1．所述的水煤浆添加剂，其特征在于制做添加剂的腐植酸类物可是风化煤，褐煤或腐植酸盐，最好为腐植酸盐。
3．根据权利要求2．所述的水煤浆添加剂，其特征在于腐植酸类物质的粒度为0～0.3mm，HA≥35％。
4．根据权利要求1．所述的水煤浆添加剂，其制备方法特征在于含腐植酸类物质氧化降解温度为50～95℃，时间为1.0～3.0hr；过滤后对滤饼进行中和，升温至60～100℃时进行磺化、甲基化反应1～3.0hr。
5．根据权利要求4．所述的水煤浆添加剂制备方法，其特征在于氧化降解剂选用的是10～40％的硝酸；中和剂选用的是碱金属的碱或氨类；磺化剂可是亚硫酸钠或七水亚硫酸钠或浓硫酸；甲基化试剂选用的是0～37％的甲醛。
6．根据权利要求4．所述的水煤浆添加剂制备方法，其改性物质特征在于硝酸溶液/腐植酸物质=3～1；碱/腐植酸类物质=0.05～0.3；磺化剂/腐植酸类物质=0.01～0.3；甲基化试剂/腐植酸类物质=0.001～0.05；
7．按权利要求1．所述的水煤浆添加剂，其特征在于该添加剂所指的盐是碱金属或氨类的盐，如钾盐、钠盐、铵盐等。
8．根据权利要求1．所述的水煤浆添加剂及制备方法，其特征在于该添加剂属阴离子表面活性剂，在制备过程中，通过调节磺化和甲化试剂的用量和配比，使该添加剂兼具分散和稳定的双重功效。
9．根据权利要求1．所述的水煤浆添加剂，其特征在于含5％的添加剂的水溶液的PH值为7～10。
全文摘要
本发明涉及腐植酸系水煤浆添加剂及制备方法,其制备过程是对腐植酸类物质进行氧化降解、磺化、甲基化改性处理,产物具有高效表面活性作用,是一种成浆性能良好,价格低廉的水煤浆添加剂。本发明的显著特点是:可通过调节磺化、甲基化试剂的配比和用量,可制备出不同功能的添加剂,满足不同煤化程度用煤的成浆要求,添加剂可用于水煤浆加压气化、锅炉燃烧及同体煤的管道输送等方面。
文档编号C10L1/32GK1298927SQ99115929
公开日2001年6月13日 申请日期1999年12月6日 优先权日1999年12月6日
发明者郑化安, 贺根良, 杨平 申请人:化学工业部西北化工研究院