水煤浆添加剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种工业用化学组合物，特别涉及煤化工行业水煤浆制备时添加的用 于分散、渗透等作用的一种添加剂，确切地说是水煤浆添加剂。
【背景技术】
[0002] 我国是一个富煤少油的国家，煤炭资源在中国的能源消耗中占65%~70%。传统的 煤炭使用方法具有污染大、灰渣多、燃烧不完全、发热率不高等缺点，水煤浆技术正是针对 这些缺点对煤炭资源进行深加工、合理应用的重大改革。同时该技术也符合早期国家制定 的"以煤代油，压缩烧油"的能源政策。水煤浆是一种新型、高效、清洁的煤基燃料，它是由 62%~67%不同颗粒分布的煤粉，33%~38%的水和约1%的化学添加剂经过一定的工艺流 程所制成的混合物，又被称为液态煤。水煤浆既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一 样的流动性与稳定性。
[0003] 水煤浆是一种粗颗粒悬浮体，且煤炭属于疏水性物质，煤粉又具有极大的比表面 积，很容易彼此聚集，这就使煤粒与水不能密切结合成为浆体，在较高浓度时只会形成一种 湿润的煤团。为使煤浆具有较低的粘度、较好的流动性，静止时又具有较高的粘度、不易产 生沉淀，在制浆过程中必须添加少量的化学添加剂，约占煤浆总量的1%，以满足贮存、栗送、 雾化、稳定燃烧等应用要求。目前，水煤浆不仅能作为燃料代替燃油和散煤，还能作为气化 原料，生产合成氨、甲醇、烯烃等。
[0004] 国内外已筛选和研究出的水煤浆添加剂主要有阴离子型、非离子型、阳离子型和 两性表面活性剂等，但是，上述水煤浆添加剂单独使用时或普适性有限、或用量较大致成本 偏高，使其应用受到限制。
【发明内容】
[0005] 本发明提供的水煤浆添加剂，是将上述几种添加剂优选后进行复配并产生协同作 用，旨在提高水煤浆的浓度，降低煤浆粘度，减少总添加剂的用量，达到降低成本、提高效能 的目的。
[0006] 本发明的技术方案是使用一定配方比例的组合物构成水煤浆添加剂，具体地说由 以下组分和重量百分比： 木质素磺酸钠 60% - 80% 亚甲基双萘磺酸钠 15% - 30% 聚丙烯酰胺 0.1% -1.0% 硫酸铜 0.1% -1.0% 氢氧化钠 2. 0% -10% ; 所述的木质素磺酸钠来源于酸法造纸工业的副产品或对碱木质素进行磺化或者磺基 化获得，木质素含量彡60. 0%、水不溶物彡0. 4%、Ph值7. 5~10. 5、水分含量彡9. 0% ;亚 甲基双萘磺酸钠由萘经磺化后，与甲醛缩合再经氢氧化钠中和而制得，分散力（为标准品 的）/%多100. 0%、硫酸钠含量彡18%、水分含量彡9. 0% ;聚丙烯酰胺为线型高分子聚合物， 总固体含量彡90. 0%、参与丙烯酰胺单体彡9999ppm，不溶物含量彡3. 5%、UL粘度4. 10~ 4. 80cps;硫酸铜为工业五水硫酸铜，硫酸铜（CuS04. 5H20)含量彡94. 0、酸度（以H2S0J+) 彡0. 2%、水不溶物彡0. 4% ;氢氧化钠（以NaOH计）含量彡94. 0%、碳酸钠（以Na2C(U+)含量 彡2. 5%、氯化钠（以NaCl计）含量彡3. 5%。
[0007] 进一步优化： 木质素磺酸钠 65% - 75% 亚甲基双萘磺酸钠 20% - 26% 聚丙烯酰胺 0. 3% - 0. 7% 硫酸铜 0. 3% - 0. 7% 氢氧化钠 4. 0% -8. 0%。
[0008] 再进一步优化： 木质素磺酸钠 70% 亚甲基双萘磺酸钠 23% 聚丙烯酰胺 〇. 5% 硫酸铜 0.5% 氢氧化钠 6. 0%。
[0009] 木质素磺酸钠是一种天然的高分子聚合物，具有很强的分散性能。工业使用的木 质素磺酸钠主要来源于酸法造纸工业的副产品或对碱木质素进行磺化或者磺基化获得的 木质素磺酸钠。木质素磺酸钠分子中含有大量的磺酸基、醚键、碳碳双键、醇羟基、酚羟基和 芳香基等，在水煤浆制浆过程时，芳香基等疏水基跟煤粉颗粒表面结合，以磺酸基等亲水基 朝水的定向排列方式把水分子吸附在煤粒的表面，变疏水性为亲水性，借水化膜将煤粒隔 开，减少煤粒间的阻力，从而使煤粒分散于水中并起到降低煤浆粘度的作用；木质素磺酸钠 在溶于水电离出金属钠离子和磺酸基，其中磺酸基所带的负电荷分布在煤粒的表面，增加 了煤粒之间的静电斥力，煤粒间的静电斥力大于煤粒间的范德华力，使煤粒之间不易接近， 难以形成聚集状态，增强了水煤浆的分散稳定性。
[0010] 亚甲基双萘磺酸钠是由萘经过磺化后与甲醛缩合再中和而成的一种表面活性剂。 制浆过程中，使煤粒表面形成双分子层结构，内层为亚甲基双萘被煤粒表面吸附，外层为磺 酸基带有负电荷，与水有较强的亲和力，增加了煤粒被水湿润的程度，并使煤粒间的静电斥 力加大而远离。
[0011] 亚甲基双萘磺酸钠作为表面活性剂单独使用时添加量较大，与木质素磺酸钠复配 使用时共同发挥其分散性和表面活性，使亚甲基双萘磺酸钠的用量大大减少。同时，亚甲基 双萘磺酸钠的价格偏高，而木质素磺酸钠价格很低，二者复配使用又可以节约使用成本。
[0012] 聚丙烯酰胺是一种线型高分子聚合物，水溶性较好，是污水处理时常用的絮凝剂。 少量的聚丙烯酰胺在水煤浆制浆过程中可以增加煤浆的粘度和煤浆胶体的稳定性。聚丙烯 酰胺的特点是线性长度长，而且每个分子都有许多极性基团，通过氢键或其他键合作用（如 共价键)，在煤粒间架桥，形成结构，结构形成后，水分子被包裹在结构的空隙内，水煤浆的 粘度升高，尤其是具有较高的剪切应力，有利于水煤浆的稳定。由于水煤浆为粗颗粒悬浮 体，属于动力不稳定体系，聚丙烯酰胺能够使水煤浆成为假塑性触变体，从而在一定的时间 内保持煤浆的稳定性。
[0013] 硫酸铜为重要的化工原料，易溶于水。硫酸铜在水中电离成硫酸根离子和铜离子。 制浆过程中加入硫酸铜，铜离子的加入可与煤粒表面吸附的负电荷结合，降低煤粒间的静 电斥力，增加颗粒间接触团聚的概率，从而在一定程度上增大煤浆的粘度，提高煤浆的稳定 性。一价、二价、三价的金属离子都能够在不同程度上增加煤浆的粘度，使煤浆更加稳定，但 也有一定差异。其中一价金属离子对煤浆的作用较差，三价金属离子对煤浆的粘度影响太 大，而二价铜离子对煤浆的粘度有适当的增加，与聚丙烯酰胺交联使用的效果较好，增强了 煤浆的假塑性。
[0014] 氢氧化钠又名烧碱，能够调节水煤浆的Ph值，制浆用水的Ph值一般为6~8,在该 Ph值条件下，木质素磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠在煤粒表面的吸附量减少，煤粒间的空间斥 力降低，煤浆的表观粘度升高；添加氢氧化钠使Ph值控制在9~12时，木质素磺酸钠、亚 甲基双萘磺酸钠在煤粒表面吸附量增加，煤粒间的空间斥力增强，煤浆的表观粘度降低；当 Ph值超过12时，氢氧根离子能与煤浆中溶解出的高价金属离子发生沉淀反应，由于高价金 属离子的减少使煤粒间的静电斥力增强，煤粒间的空隙增大，煤浆的表观粘度迅速降低。表 观粘度决定了水煤衆的稳定性，粘度过高可引起煤粒发生沉积，过低则达不到制衆浓度，故 使用氢氧化钠来调节煤浆的Ph值介于9至12之间，表观粘度控制在900~1200mPa.s左 右，这样既能保持煤浆的稳定性，又能保证制浆浓度，达到工业生产的需要。
[0015] 本发明水煤浆添加剂产品经过不断改良，特别适合水煤浆制浆过程中分散、稳定 等性能的要求，是实现水煤浆贮存、栗送、雾化、稳定燃烧等的最理想的水煤浆添加剂之一。
[0016] 本发明在水煤浆系统的添加量视煤质和工况而定，建议用量为0. 5~1. 5%。(原煤 的使用量)。
【具体实施方式】
[0017] 本发明所使用的木质素磺酸钠（下简称SL，由漯河市红福化工有限公司提供)、亚 甲基双萘磺酸钠（下简称NN0,由安阳市双环助剂有限责任公司提供)、聚丙烯酰胺(下简称 PAM，由爱森（中国）絮凝剂有限公司提供)、硫酸铜(市售)、氢氧化钠(市售)。
[0018] 1、取SL600份，NN0 300份，PAM10份，硫酸铜10份，氢氧化钠80份，混合搅 拌均匀即得分散剂。
[0019] 2、取SL650份，NN0 250份，PAM3份，硫酸铜7份，氢氧化钠90份，混合搅拌 均匀即得分散剂。
[0020] 3、取SL700份，NN0 270份，PAM7份，硫酸铜3份，氢氧化钠20份，混合搅拌 均匀即得分散剂。
[0021] 4、取SL700份，NN0 230份，PAM5份，硫酸铜5份，氢氧化钠60份，混合搅拌 均匀即得分散剂。
[0022] 5、取SL750份，NN0 200份，PAM5份，硫酸铜5份，氢氧化钠40份，混合搅拌 均匀即得分散剂。
[0023] 6、取SL750份，NN0 200份，PAM1份，硫酸铜9份，氢氧化钠40份，混合搅拌 均