木质素磺酸钠对水煤浆稳定性的影响研究

论文研究了中国矿业大学(北京)研制的萘系分散剂KY33与两种不同变质程度煤的制浆效果以及添加木质素磺酸钠对水煤浆的稳定性的影响。通过制浆试验,合理选择配比进行制浆,确定KY33的最佳用药量,并通过添加木质素磺酸钠来提高水煤浆的稳定性。利用Turbiscan Lab稳定性分析仪对复配药剂制备的水煤浆的稳定性进行评价。结果表明:不同变质程度的煤对应的KY33最佳用药量不同,但添加适量木质素磺酸钠均可有效的提高浆体的稳定性。     

基于多重散射光理论的石油焦/褐煤共成浆稳定性的研究

利用基于多重散射光技术的Turbiscan LAB稳定性分析仪,从宏观相分离程度和介观颗粒粒度的角度研究了石油焦/褐煤配比对混合浆体稳定性的影响。结果表明:焦煤比7:3时,浆体在静置0~7 d内出现明显的颗粒团聚并迁移的现象,且焦煤比越大,顶部分层厚度越大,颗粒向下迁移速率越大。焦煤比7:3时,浆体在静置1~7 d内颗粒团聚,浆体整体的平均粒径增大但没有因迁移形成明显的澄清层。焦煤比6:4时,浆体在0~90 min内顶部较大颗粒的沉降造成中部平均粒径增大;1~7 d内中部大颗粒团聚并逐渐向下迁移,中部平均粒径逐渐减小。焦煤比≤6:4时,浆体平均粒径在0~90 min内保持稳定不变;1~7 d内中部颗粒团聚但没有迁移,中部平均粒径逐渐增大。在静置7 d中,不同焦煤比浆体稳定性由好到坏的焦煤比顺序为:0:10和5:5最好,其次依次为6:4,7:3,8:2,9:1,10:0。因此从宏观和介观角度分析,焦煤比7:3的混合浆体由于颗粒聚结和迁移导致体系析水、分层及不稳定;焦煤比≤7:3的混合浆体颗粒在静置过程中团聚但不迁移,体系稳定性较好。     

磺氨基化腐植酸分散剂的制备及其对水煤浆性能的影响

为了解决腐植酸系分散剂稳定性较差的问题,以腐植酸、甲醛、对氨基苯磺酸钠为主要原料,通过磺甲基化和缩聚反应,制备出一种新型磺氨基化腐植酸分散剂。通过红外光谱、核磁等手段对目标产物的结构进行表征,并将其应用到彬长煤制浆中,同时考察水煤浆的成浆性能、稳定性及目标产物与煤粒复合体系的Zeta电位。研究结果表明:该分散剂的分散性、稳定性均优于萘系分散剂,当其用量为0.50%时,可获得浓度高达67%的水煤浆,浆体表观粘度为705 m Pa·s;静置7 d时水煤浆的析水率为4.40%,析水较少且浆底仅有少量软沉淀;随着分散剂用量的增大,Zeta电位的绝对值越来越大,水煤浆的稳定性显著提高。     

温度及剪切时间对水煤浆表观黏度及流变性影响

针对低阶煤难以单独制备高浓度水煤浆的问题,分别采用木质素系、萘系、脂肪族分散剂对神华煤制浆.考察了制浆温度和剪切时间对神华煤水煤浆表观黏度和流变特性的影响.结果表明,改性木质素系和脂肪族分散剂可以制备具有工业应用价值的水煤浆,在制浆的质量分数为60%左右时,其浆体具有优良的抗剪切性能.     

不同分散剂在低阶煤制水煤浆中的作用机理研究

为了解分散剂对低阶煤成浆性的作用机理,应用氨基磺酸盐、木质素磺酸钠和萘系磺酸盐3种分散剂对鄂尔多斯东胜煤田褐煤的成浆性能进行研究。通过紫外-可见分光光度计检测了不同分散剂在煤表面的吸附量,测量了不同分散剂对煤表面Zeta电位的影响,并探讨了分散剂种类和用量对水煤浆流变性能的影响。结果表明,3种分散剂中氨基磺酸盐对低阶煤制水煤浆的分散作用最好,木质素磺酸钠与氨基磺酸盐复配也表现出优良的分散性能;分散剂的分散性能与吸附量和Zeta电位具有一致性,分散剂复配后的吸附量和Zeta电位明显增加。带电的分散剂分子吸附到煤颗粒上,既增大了煤颗粒的空间位阻,也增强了煤颗粒之间的静电斥力,静电排斥和空间位阻的共同作用显著提高了水煤浆的分散性。     

不同分散剂及添加量对神木煤成浆性能的影响

为了比较萘磺酸甲醛缩合物(萘系)、脂肪族、聚羧酸系、木质素磺酸钠4类分散剂在水煤浆制浆过程中的作用及效果,通过成浆性试验研究了不同分散剂对神木煤成浆的最高浓度、黏度和流动性的影响规律,并分析了不同添加剂的性能差异及其分散作用机理。结果表明:在分散剂添加量为0.2%时,分别使用萘系、脂肪族、聚羧酸系、木质素磺酸钠作为分散剂,制得神木煤浆最高浓度分别为65.97%、67.74%、66.54%和67.61%。不同分散剂的分散性能从优到劣为萘系、脂肪族、聚羧酸系、木质素磺酸钠,分散剂阴离子的匹配效果为磺酸基羧基羟基。以萘系分散剂研究分散剂添加量对神木煤水煤浆黏度的影响,发现分散剂的饱和吸附量为0.6%,随着分散剂添加量增加,水煤浆黏度降低,到达饱和吸附量后黏度反而增大。     

离心力场中瘦煤水煤浆的沉降失稳特性

将离心加速沉降和Turbiscan背散射光稳定性检测技术联合用于水煤浆稳定性分析,研究了一种瘦煤水煤浆经不同离心转速和离心时间处理后的沉降失稳特性。研究结果表明,水煤浆在静置状态下的失稳过程表现出显著的分层特征,而离心状态下主要表现出体系压缩过程而没有显著分层现象。但无论是静置还是离心处理,主导水煤浆失稳的核心因素均是颗粒的聚并和体系沉降。其中,颗粒的聚并主导了中部沉降区和底部沉淀区的演化过程,而体系的整体沉降则主导了表层的析水过程。研究发现,通过分析样品底部5 mm区域的稳定性指标可以辨析样品出现软沉淀的时刻及其演化期,以及硬沉淀开始生成的时间。这个发现为快速、定量和准确表征水煤浆稳定性提供了参考。     

分散剂对煤泥煤浆特性的影响

选取两种煤质的煤泥,分别添加低成本改性木质素、高成本萘磺酸盐分散剂制浆,测定浆体流变特性、定粘浓度、流动性、稳定性等指标,分析分散剂的影响。结果表明:不同分散剂对不同煤泥煤浆的特性有不同影响,萘磺酸盐对煤泥煤浆分散性好、降粘强,但浆体稳定性差;改性木质素对煤泥煤浆分散性较差,但浆体稳定性较好、粘度较大。复配分散剂并非能显著提高所有煤质煤泥煤浆的定粘浓度,但对流动性和稳定性影响较大,性价比较高。今后可对木质素提纯再改性,并将分散剂不同比例复配,研发分散剂与其他添加剂复配及适应性强的添加剂。     

改性木质素分散剂对褐煤水煤浆流变性的影响

以廉价可再生的改性木质素作为分散剂,研究了宝日希勒褐煤的成浆性能;利用正交试验,考察了煤的配比、浆体温度、改性木质素分散剂用量和pH值对成浆性能的影响;利用单因素试验,研究了pH值、煤的配比、分散剂用量和制浆温度等因素对水煤浆流变性的影响。结果表明,各因素对浆体流变性影响大小顺序为:煤的配比>浆体温度>分散剂用量>pH值;在25℃,煤的配比为30∶20,分散剂用量为0.3%以及pH值=4的优化条件下,该煤成浆的最大浓度达56.1%,与原料木钠相比,改性木质素成浆浓度提高了4.1个百分点。     

污泥对分散剂的吸附及其对污泥水煤浆成浆特性的影响

采制城市污泥样品和煤样,采用傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜表征污泥样品的组成特征和微观形貌,测定污泥颗粒和煤颗粒对聚羧酸型分散剂SAF的吸附等温线、研究吸附动力学。此外,制备了污泥水煤浆并考察污泥掺加量与分散剂用量对水煤浆浓度的影响。结果表明,污泥中存在极强的分子间氢键缔合羟基,并含有大量由丝状微生物等形成的絮凝体结构;污泥颗粒对分散剂的饱和吸附量为7.98 mg/g,大于煤颗粒对分散剂的饱和吸附量4.91 mg/g;污泥颗粒对分散剂的吸附基本符合一级动力学方程,而煤颗粒对分散剂的吸附符合二级动力学方程,且分散剂在污泥颗粒形成的空隙中的扩散是决定吸附过程的主要因素;随污泥掺加量的增大,污泥水煤浆的定黏浓度降低、成浆性变差。污泥的组成、结构特征造成了成浆体系中污泥和煤对分散剂的竞争吸附,是影响污泥水煤浆成浆特性的重要因素,可以通过增加分散剂的用量来改善污泥水煤浆的成浆性。     

分散剂对低阶煤制备高浓度气化水煤浆的影响

甘肃华亭煤为低阶煤,内水含量高,制浆浓度较低,在气化过程中比煤耗、比氧耗增加,影响煤气化企业的经济效益。文章选择NF水煤浆分散剂(NF)、渭化水煤浆添加剂(WH)、木质素磺酸钠(SL)、日本JM添加剂(JM)等4种水煤浆分散剂,利用红外光谱对4种水煤浆分散剂的有机结构进行表征,考察分散剂对华亭煤的制浆性能的影响。不同水煤浆分散剂对华亭煤具有选择性,WH对华亭煤的制浆效果最好,通过改变分散剂及添加量为0.4%时,华亭煤制浆浓度从61%提高到65%。     

等堆积效率条件下水层厚度对浆体特性变化影响

在已有的堆积效率评估模型基础上，引入颗粒膨胀率这一参数，提出了颗粒外围水层厚度，并进行理论计算。利用该方法，通过控制一种长焰煤的粒度分布，得到等堆积效率但水层厚度不等的四种样品，进行了水煤浆制备试验，并考察了其制浆浓度和稳定性。结果表明：在堆积效率评估指标为84.61±0.05%条件下，可制浆浓度随水层厚度的增大而呈现线性增加的趋势，但其值均分布在59.95±0.3%内，表明利用堆积评估指标指导制浆过程仍然有效|背散射光谱稳定性测试结果表明，由于水层厚度的增大，水煤浆体系中形成的煤、水、分散剂的三维空间结构中所包含的自由水就越多，导致析水率增大，而体系内颗粒的迁移范围增加使得体系整体的聚沉现象加重，稳定性下降。     

微乳型捕收剂的稳定性和浮选性能的试验研究

微乳型捕收剂(Micro-emulsion Collector,MEC)在煤浆中的分散性能优于柴油和乳化柴油,可以有效降低煤泥浮选药剂的用量。MEC的稳定性是影响其工业应用的重要性能指标,国内外学者通常采用静置观察法研究乳化柴油和微乳化柴油的稳定性,难以直观并定量表征微乳液的稳定性和液滴粒径。笔者借助多重散射光稳定性分析仪研究了乳化剂配方和用量、超声波功率及作用时间对MEC稳定性和液滴粒径大小的影响,通过煤泥浮选试验考察了MEC的浮选性能。研究结果表明:制备MEC的最佳工艺条件为,乳化剂用量为柴油质量的5%,含水量为柴油质量的5%,表面活性剂配方为Span80∶Tween40∶Octanol=7∶3∶4,磁力搅拌10 min后用200 W超声波强化处理5 min;乳化剂配方和用量影响MEC的稳定性和液滴粒径大小。乳化剂用量越多,MEC越稳定。乳化剂用量为3%时,液滴易发生聚集,放置一段时间后液滴粒径会超过100 nm。乳化剂用量为7%时,MEC最稳定,液滴初始粒径为69 nm,并随放置时间延长缓慢变大。乳化剂用量为5%时,MEC稳定性好,液滴粒径随放置时间的延长基本不发生变化,保持在37 nm左右;超声波功率低于600 W时,功率越小,MEC越稳定。功率大于600 W时,功率越大,液滴粒径越小,MEC稳定性越好。超声波处理时间为20 min时,MEC的稳定性动力学指数(Turbiscan Stability Index,TSI)值随放置时间延长快速变大,MEC很不稳定;MEC用于煤泥浮选时,能显著提高煤样的接触角,增加煤粒表面疏水性,提高煤粒的可浮性。在相同的捕收剂用量下,浮选精煤产率更高,灰分更低,浮选完善指标更好。     

关于测定水煤浆黏度的影响因素探讨

针对水煤浆在存储、泵送以及燃烧雾化过程中其表观黏度是重要的影响因素之一,分析探讨了水煤浆的稳定性、温度及pH对其黏度测定的影响.     

块度级配对散体顶煤流动特性影响的试验研究

掌握破碎后散体顶煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础。不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一。为了研究块度级配对散体顶煤流动特性的影响,基于自主研制的放煤试验台,采用物理模拟试验和理论分析相结合的方法探究了块度级配对初始放煤量、颗粒运移轨迹以及煤岩分界面演化特征的影响。不同块度级配条件下的放煤试验结果表明,初始放煤量随顶煤平均块度的增大而增大;放出顶煤的块度级配变化显著,小块度顶煤占比高时,大块顶煤更易被放出;反之,大块顶煤因成拱频繁而放出量少;初始煤岩分界面演化过程中其最低点由放煤口中心线逐渐偏向采空区侧,且顶煤平均块度越大越显著,其运动轨迹基本符合横向抛物线形式。支架上方顶煤颗粒运动速度明显快于采空区侧顶煤颗粒;顶煤平均块度较小时,顶煤颗粒运动速度较快,成拱次数较少;顶煤通过放煤口以后,顶煤流动扩散角随顶煤平均块度的增大而增大。基于散体介质力学理论推导了支架侧和采空区侧初始煤岩分界面动态演化方程,结合放煤试验结果确定了不同顶煤块度级配条件下煤岩分界面理论方程的修正系数取值:支架侧初始煤岩分界面理论方程的修正系数k_R的取值为0.30～0. 35,采空区侧分界面理论方程的修正系数|k_L|的取值为0.25～0.28;讨论了顶煤块度级配对方程修正系数的影响规律,发现随着顶煤平均块度的增大,k_R和|k_L|的取值范围呈增大趋势。     

煤层气洗井中煤粉分散剂对煤岩的影响

为了综合优选煤层气洗井液中煤粉分散剂,采用韩城矿区太原组11号煤及不同类型的阴离子分散剂,从分散剂对煤粉悬浮性、煤岩表面性质以及分散剂溶液进入煤储层的影响角度出发,开展了不同分散剂对煤粉分散稳定性、润湿性及分散剂进入煤岩中伤害的实验,探究了不同煤粉分散剂对煤岩的影响。研究结果表明,粒径300μm的贫煤煤粉在水中分散稳定性差,添加分散剂有助于提高煤粉的分散稳定性。综合不同分散剂溶液的表面张力、溶液在煤表面的接触角、铺展系数和黏附功的分析,不同分散剂对煤粉润湿程度不同,质量浓度为2 g/L的SDS溶液对煤粉表面的润湿性最好。不同分散剂溶液进入煤岩样品,煤岩样品的渗透率均发生变化,且存在水锁效应,渗透率损害程度表现为SDSCMNSN。随毛细管力的增加,分散剂溶液对煤储层的渗透率损害程度增大。针对韩城区块,在煤层气洗井液中加入SDS分散剂可使煤粉更易排出,同时也会对煤岩渗透率产生一定的伤害。因此,在洗井过程中,应保持井底流压稳定,尽量避免分散剂溶液进入近井地带的煤储层中。     

不同密度级原煤的泥化特性

对淮南矿区不同密度级原煤进行泥化研究，并分别用激光粒度仪和 X-射线衍射仪对不同密度级原煤泥化产物的粒度组成、矿物组成进行分析。结果表明：1.5~1.6 g/cm 3原煤的泥化率较大，为10.23%；>1.7 g/cm 3原煤的泥化率最大，高达13.79%；泥化煤泥中含有大量<0.045 mm粒级的细颗粒，其中>1.7 g/cm 3原煤泥化<0.045 mm粒级煤泥中<0.025 mm的微细颗粒占99%；随原煤密度增加，泥化煤泥中石英含量逐渐增大，中间密度级原煤泥化煤泥中高岭土含量最高；泥化煤泥中主要矿物为石英和高岭土，其严重影响了煤泥水的澄清处理。