分散剂对煤表面特性作用机理及其与成浆关系的研究

摘要

水煤浆是一种新型煤基液态燃料，它具有燃烧效率高、污染物排放低、储存运输方便的特点，具有代油、环保和节能等综合效益，它是中国洁净技术的一项重要内容。实验表明，分散剂是水煤浆的主要组成部分并对其成浆有重要的影响，研究分散剂与煤表面物化性能间的作用规律是改变目前分散剂研究中盲目性或经验性及改善煤种成浆的关键。本文研究了影响煤对分散剂的吸附机理及影响因素，分散剂对煤表面特性的作用机理及表面特性和吸附对成浆性的影响。主要进行了以下工作：
　　实验选取了不同煤阶的煤，包括锡盟褐煤、大同烟煤、平顶山煤和石油焦，深入研究了煤对三种分散剂的吸附特性。结果表明，不同煤种对分散剂的吸附随分散剂质量浓度的增大先增大，然后当浓度达到某一值后吸附量基本不变；煤对分散剂的吸附量与煤的微孔体积和煤的比表面积有关；温度较低，不利于煤对分散剂的吸附；随着煤阶的升高，温度的升高使煤对分散剂的吸附量增大；酸性pH有助于煤对分散剂的吸附，而碱性pH不利于煤对分散剂的吸附；震荡强度大一点有利于煤对分散剂的吸附。
　　研究了四种煤与水的接触角，锡盟褐煤约为45°，大同烟煤和平顶山原煤接触角均大于70°，石油焦的接触角约为86°；加入分散剂后，锡盟褐煤接触角增大，其余三种煤（焦）接触角减小；原煤表面均带负电荷，煤表面Zeta电位随着分散剂比例的增大而增大，当分散剂比例在1.0％附近处，电位变化趋于平缓，甚至略有减小；分散剂溶液降低了水的表面张力；随着分散剂比例的增大，浆体表面张力有逐渐减小的趋势；随着浆体浓度的增大，表面张力值先减小后增大。
　　研究了不同分散剂下各煤种的成浆浓度，锡盟褐煤、大同烟煤、平顶山煤和石油焦的的定粘浓度分别约为53%、58%、64%、70%，变质程度越高的煤种，其定粘浓度越高；浆体的流变特性不仅与煤质特性有关，还与分散剂的种类相关；锡盟褐煤的析水率最低，不到1%，水焦浆的析水率很高，达到14.91%；不同类型的分散剂其比例对成浆浓度的影响不一样；各煤种制浆用分散剂比例比各煤种的饱和吸附量高约0-10%时，制浆浓度可获得最佳效果，具体的比例视不同分散剂而不同；煤对分散剂吸附的多少会影响制浆时应该加入的分散剂比例，但其影响程度与分散剂的种类相关；成浆浓度的大小及稳定性与饱和吸附量的关系视不同煤种而不同；接触角大的煤种成浆性更好；颗粒表面带电越多，Zeta电位绝对值越高，浆体稳定性越好；煤对分散剂吸附的快慢与分散剂降低水表面张力的能力有很大关系。

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1绪论

1.1水煤浆技术的发展背景

1.2水煤浆技术概述

1.3分散剂的作用机理 [34][35][36]

1.4本文研究目的和内容

2 实验设备及实验方法

2.1煤粒测试方法及仪器

2.2水煤浆成浆特性的研究方法及仪器

2.3煤的表面特性研究方法及仪器

2.4煤对分散剂吸附的测量

3 分散剂在煤表面的吸附机理

3.1 分散剂溶液的吸光度与浓度间的关系

3.2分散剂在煤表面吸附的影响因素

3.3 本章小结

4分散剂对煤表面的作用机理

4.1分散剂对不同煤种接触角的影响

4.2分散剂对Zeta电位的影响

4.3对表面张力的影响

4.4本章小结

5 煤的成浆特性及其与表面特性的关系

5.1煤的成浆特性

5.2分散剂吸附与成浆的关系

5.3煤的润湿性与煤成浆浓度的关系

5.4 煤的Zeta电位与煤浆稳定性的关系

5.5分散剂降低水表面张力与吸附的关系

5.6本章小结

6全文总结和展望

6.1全文总结

6.2主要创新点

6.3工作展望

参考文献

附录