水煤浆分散剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种水煤浆分散剂及其制备方法，所述制备方法包括1)将亚硫酸钠溶解于水中，加入丙酮，在30-40℃下反应20-40分钟；升温至45-55℃，加入甲醛，在80-100℃下反应20-40分钟，得到红色液体；2)将所述红色液体进行减压蒸馏，加入对甲基苯磺酸和丙烯酸，在80-100℃下反应4-8小时，得到混合液；3)将混合液与丙烯酰胺、过硫酸钾混合，在80-100℃下反应2.5-4小时，得到反应液；4)待所述反应液冷却后，调节pH至6.5-7.5，离心、沉淀、干燥后得水煤浆分散剂。该水煤浆分散剂与颗粒具有更好的结合能力，能够起到了更好的分散降粘作用，其结构与煤种的结构具有更好的匹配性。
【专利说明】水煤浆分散剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及环保能源【技术领域】，具体设及一种水煤浆分散剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 煤泥是煤炭洗选过程的主要副产品，是由微细煤粉、矿物质和水组成的粘稠物，其 主要特点是粒度小、孔隙发达、含水量高、灰分高和发热量低。2010年，我国煤炭产量达到 32. 4亿吨，原煤入选能力17. 5亿吨/年，入洗率达到50. 9%。随着采煤机械化程度加深和 原煤入洗比例的增大，煤泥产量会进一步增加。由于选煤技术的提高，产生的煤泥发热量 低，又因浮选过程介质粉的加入，造成煤泥民用利用价值低，大部分作为废弃物堆积，占用 大量±地资源并造成严重的环境污染。煤泥含水量高，给运输和使用带来困难，一旦控制不 力，不仅造成资源浪费，还会引起二次污染，直接影响选煤厂的正常生产与发展。
[0003] 目前，煤泥的综合利用模式主要包括分选、型煤、燃烧发电、水煤浆技术等。煤泥的 主要利用途径是作为燃料用于锅炉燃烧，发电和供暖，尤其是煤泥的流化床燃烧发电技术， 煤泥水煤浆燃烧就是其中的一种主要方式。该方式仅需对原有燃油设备稍加改进，就地用 于工业锅炉和其他热工设备燃烧发电，制浆系统简单，还可克服煤泥难W储存与运输的难 题，减少环境污染，具有广阔的发展空间和可行性。但目前我国动力煤选煤厂产生的煤泥多 具有低阶高灰的特点，低阶高灰煤泥煤阶低，矿物含量高，较难制出性能优良的水煤浆，由 于其孔隙发达，其内水含量很高；同时表面含氧官能团多，大量的水被煤表面的含氧官能团 吸附，即W吸附水的形式存在，两者的共同作用导致制备的水煤浆中起流动作用的水的量 很少，难W制得浓度高、流动性好的水煤浆。
[0004] 因此，煤泥制备水煤浆时需加入一定量的分散剂，确保煤粒可W在水中稳定分散， 而且可W降低浆体粘度，还可W使水煤浆在保证较高浓度的前提下仍具有很好的流动性和 稳定性。水煤浆分散剂主要有阴离子型、非离子型和两性离子分散剂。
[0005] 阴离子型分散剂；（1)蒙横酸盐缩聚物；此类分散剂是水煤浆工业上应用比较广 泛的产品，其特点是成浆性、减黏作用强、浆流型好，但稳定性较差，放置2化便产生硬沉淀 且吸水率较高；（2)木质素横酸盐：主要是由木浆所制备的水煤浆分散剂，优点是；稳定性 较好，析水量少，且原料丰富、价格便宜，缺点是：黏度较大，流型较粗趟，需要与其他分散剂 复配使用；(3)腐殖酸系；此类分散剂从低阶煤中提取，分散性能好于木质素横酸盐，容易 形成硬沉淀，但是，浆体稳定性差，且对金属离子敏感，因此，对制浆水质要求较高；(4)聚 締姪系：日本Lion公司研究开发的聚苯己締横酸钢任S巧是此类分散剂的代表，优点为： 用量少，制浆性和稳定性都优于传统分散剂，然而价格非常昂贵；妨聚駿酸系；此类分散 剂常用不饱和駿酸单体如（甲基）丙締酸、马来酸盐和其他单体接枝共聚而成，例如W丙締 酸和聚己二醇为原料得到丙締酸聚己二醇单醋，再与不饱和駿酸单体丙締酸、苯己締横酸 盐和其他单体接枝共聚而成，其对水煤浆具有分散和稳定双重作用，然而，该分散剂价格较 局。
[0006] 非离子型分散剂；主要是聚氧己締離类、聚氧己烧系列和聚氧己締/聚氧丙烧嵌 段聚離类，该类分散剂的主要优点是分子的亲水亲油性和相对分子质量易于调节和控制， 不受水质及煤中可溶物影响，但价格昂贵，而且需配用消泡剂，水煤浆的流型也不是很理 想，不易制备高浓度水煤浆。
[0007] 两性离子分散剂；是指分散剂同时带有阴、阳离子基团的高分子聚合物，是在传统 的聚駿酸阴离子型分散剂的基础上引入阳离子单体制备而成的两性离子聚合物。由于阳离 子单体的引入，因此，与传统的聚駿酸阴离子型水煤浆分散剂相比，使分散剂与煤表面的相 互作用方式由单一的氨键吸附变为氨键吸附和静电吸附的双重作用，更能有效的改善煤粒 表面的疏水性，降低表面自由能，从而达到降低表观黏度的作用。但是，水煤浆煤粒与两性 离子分散剂接触后引入的阳离子电荷，导致Zeta电位明显降低，煤粒间排斥作用减弱，水 煤浆体系呈凝聚趋势，因此，宏观上表现出分散保持性不好。
【发明内容】
[000引有鉴于此，本发明的目的在于提出一种水煤浆分散剂及其制备方法，W提高水煤 浆的稳定性和流动性。
[0009] 基于上述目的，本发明提供一种水煤浆分散剂的制备方法，所述制备方法包括W 下步骤：
[0010] 1)将亚硫酸钢溶解于水中，然后向亚硫酸钢水溶液加入丙酬，在30-40°C的温 度下反应20-60分钟；然后，向亚硫酸钢溶液中继续加入甲醒，在80-100°C的温度下反应 20-60分钟，得到含有甲醒丙酬缩聚物的红色液体；
[0011] 2)将所述红色液体进行减压蒸馈W除去剩余的水，然后向减压蒸馈后的红色液体 加入对甲基苯横酸和丙締酸，在80-100°C的温度下反应4-8小时，得到含有单体和丙締酸 的混合液；
[0012] 3)将所述含有单体和丙締酸的混合液与丙締酷胺、过硫酸钟混合，在80-100°C的 温度下反应2-4小时，得到反应液；
[0013] 4)采用氨氧化钢水溶液中和所述反应液，然后向所述反应液中加入己醇，将反应 液进行离屯、沉淀后，取底部粘稠物，将所述粘稠物干燥后即得到所述水煤浆分散剂。
[0014] 可选地，在所述步骤1)中，先将温度升至45-55°C，再向亚硫酸钢溶液中继续加入 甲醒。
[0015] 较佳地，所述过硫化钟的添加量为反应液质量的2-4%。
[0016] 较佳地，所述亚硫酸钢与丙酬的摩尔比为0. 4-0. 8 ;1。
[0017] 较佳地，所述丙酬与甲醒的摩尔比为1 ;1. 5-3。
[0018] 可选地，所述丙締酷胺与丙締酸的摩尔比为0. 4-1 ;1。
[0019] 优选地，所述粘稠物于40-60°C温度下干燥0. 5-2小时。
[0020] 较佳地，所述氨氧化钢水溶液的质量浓度为20-40%，通过氨氧化钢水溶液调节反 应液的抑至6. 5-7. 5。
[0021] 本发明还提供了一种水煤浆分散剂，所述水煤浆分散剂是根据上述水煤浆分散剂 的制备方法制得的，所述水煤浆分散剂的结构式为
[0022]
【权利要求】
1. 一种水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤： 1) 将亚硫酸钠溶解于水中，然后向亚硫酸钠水溶液加入丙酮，在30-40°C的温度下反 应20-60分钟；然后，向亚硫酸钠溶液中继续加入甲醛，在80-100°C的温度下反应20-60分 钟，得到含有甲醛丙酮缩聚物的红色液体； 2) 将所述红色液体进行减压蒸馏以除去剩余的水，然后向减压蒸馏后的红色液体加入 对甲基苯磺酸和丙烯酸，在80-100°C的温度下反应4-8小时，得到含有单体和丙烯酸的混 合液； 3) 将所述含有单体和丙烯酸的混合液与丙烯酰胺、过硫酸钾混合，在80-100°C的温度 下反应2-4小时，得到反应液； 4) 采用氢氧化钠水溶液中和所述反应液，然后向所述反应液中加入乙醇，将反应液进 行离心沉淀后，取底部粘稠物，将所述粘稠物干燥后即得到所述水煤浆分散剂。
2. 根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，先 将温度升至45-55°C，再向亚硫酸钠溶液中继续加入甲醛。
3. 根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述过硫化钾的添 加量为反应液质量的2-4%。
4. 根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述亚硫酸钠与丙 酮的摩尔比为0.4-0. 8 :1。
5. 根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述丙酮与甲醛的 摩尔比为I:1. 5-3。
6. 根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺与丙 烯酸的摩尔比为0.4-1 :1。
7. 根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述粘稠物于 40-60°C温度下干燥0. 5-2小时。
8. 根据权利要求1所述的水煤浆分散剂的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠水溶 液的质量浓度为20-40%，通过氢氧化钠水溶液调节反应液的pH至6. 5-7. 5。
9. 一种水煤浆分散剂，其特征在于，所述水煤浆分散剂是根据权利要求1?8中任意一 项所述的水煤浆分散剂的制备方法制得的，所述水煤浆分散剂的结构式为
所述水煤浆分散剂的平均分子量为70, 000-250,OOODa。
10. 根据权利要求9所述的水煤浆分散剂，其特征在于，所述水煤浆分散剂的平均分子 量为 100, 000-180,OOODa。
【文档编号】C08G6/02GK104448163SQ201410709800
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】苗真勇, 孟献良, 褚睿智, 吴国光, 李婷婷, 王红林 申请人:中国矿业大学