新型水煤浆分散剂的合成及神府煤制浆性能的研究

摘要

我国是一个煤炭资源比较丰富而石油资源相对匮乏的国家，作为清洁能源之一的水煤浆技术，可以缓解石油资源的紧缺，同时还减少了SO2和NOx的排放，受到各国的重视。作为水煤浆技术的核心，水煤浆添加剂的开发起着举足轻重的作用。
　　 神府煤属于低变质程度的不粘结煤，低灰、低硫、高水，煤质优良，可以直接利用原煤制备一定浓度的水煤浆。由于神府煤的内在水分含量和氧含量过高，难以成浆或者说很难制备出高浓度的水煤浆，所以，对神府煤的成浆特性进行研究有很重要的意义。本文通过经验公式对神府煤的成浆性做了大概估计。
　　 本文通过一系列的实验研究了几种适合于神府煤制浆的高效分散剂。以（NH4）2S2O8和NaHSO3作为引发剂，合成了不同单体配比、不同引发剂用量、不同反应温度的甲基丙烯酸-丙烯磺酸钠阴离子型共聚物（PMS）分散剂。实验表明，当甲基丙烯酸（MAA）：丙烯磺酸钠（SAS）=65：35，反应温度为70℃，引发剂用量为8％时，合成的PMS分散剂使水煤浆具有理想的流动性和稳定性。在此条件下讨论了不同分散剂用量对水煤浆成浆性能的影响，得出结论：PMS分散剂的用量为干煤质量的0.5％时，制备相同浓度的水煤浆的表观粘度最底，Zeta电位达到-34mV。
　　 本文还研究了两种新型分散剂——阴离子分散剂MSM和两性离子分散剂MSS对水煤浆成浆性的影响。在甲基丙烯酸（MAA）：丙烯磺酸钠（SAS）=65：35，反应温度为70℃，引发剂用量为8％的合成条件下，改变苯乙烯或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）单体的投加量，将合成的分散剂用于水煤浆制浆，测试添加这两种分散剂制得的水煤浆的各项性能（黏度、流变性、稳定性），与阴离子型分散剂PMS对水煤浆成浆性的影响做对比。实验表明：两种新型分散剂均具有优于PMS的分散降粘能力。阴离子分散剂MSS对浆体的稳定化作用与PMS对浆体的稳定化作用相当；两性离子分散剂MSM使水煤浆具有良好的流动性，并使浆体的静态稳定性得到明显改善。聚合物合成后通过XRD、TGA、GPC及IR等手段对聚合物的结构、热稳定性以及相对分子质量及其分布进行表征和分析。
　　 本文研究了不同粒度级配对水煤浆成浆性的影响，实验表明：水煤浆的粒度级配是制备水煤浆的关键技术之一，合理的颗粒级配可使水煤浆粘度降低，流动性及稳定性增强。

目录

文摘

英文文摘

声明

1文献综述

1.1水煤浆概述

1.1.1国外水煤浆技术发展概况

1.1.2国内水煤浆技术发展概况

1.2水煤浆分散剂概述

1.2.1水煤浆分散剂的国内外发展现状

1.2.2水煤浆分散剂的分类

1.2.3分散剂的作用机理

1.3影响水煤浆成浆性的因素

1.3.1煤质特征对煤成浆性的影响

1.3.2粒度分布对煤成浆性的影响

1.3.3分散剂对煤成浆性的影响

1.4本文研究的目的和主要内容

2实验部分

2.1分散剂的合成

2.1.1三种分散剂共聚物的合成机理

2.1.2合成原料

2.1.3实验仪器

2.1.4合成步骤

2.1.5分散剂溶液固含量的测定

2.2水煤浆的制备及性能检测

2.2.1神府煤成浆性预测

2.2.2水煤浆的制备

2.2.3成浆性能的测定

2.3产物分析

2.3.1红外光谱分析

2.3.2凝胶色谱测试

2.3.3 X衍射及热重分析

3结果与讨论

3.1三种分散剂聚合物PMS、MSS、MSM的结构及性能表征

3.1.1红外谱图分析

3.1.2凝胶色谱谱图分析

3.1.3热重分析

3.2煤的粒度级配对水煤浆成浆性能的影响

3.2.1粗、细煤粉单独制浆对水煤浆成浆性的影响

3.2.2不同粒度级配对水煤浆成浆性的影响

3.3阴离子型分散剂PMS对水煤浆成浆性能的影响

3.3.1合成PMS分散剂的最佳反应条件的确定

3.3.2分散剂用量的确定

3.3.3分散剂PMS制备水煤浆的最大成浆浓度

3.4两种新型分散剂对水煤浆成浆性能的影响

3.4.1阴离子分散剂MSS对水煤浆成浆性能的影响

3.4.2两性离子分散剂MSM对水煤浆成浆性能的影响

3.5三种分散剂制备的水煤浆的成浆性能比较

3.5.1水煤浆流变特性的比较

3.5.2水煤浆稳定化作用的比较

4结论

致谢

参考文献

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