水煤浆是粗颗粒悬浮体,煤炭属于疏水性物质,要使浆体具有良好的流变性和稳定性,即使是易成浆的煤种,同时配以高堆积率的粒度分布,若不加入化学添加剂(表面活性剂),要制成所希望的水煤浆是不可能的。在水煤浆制备中化学添加剂的主要作用在于改变煤粒的表面性质,使煤颗粒能够在水中分散,使煤浆体有良好的流动性和稳定性。根据作用不同,化学添加剂可分为分散剂、稳定剂和助剂三类。本文对水煤浆分散剂的种类、作用机理及其影响分散剂作用的因素进行讨论。
1 水煤浆用分散剂
分散剂的主要作用是使水煤浆具有良好的流变特性,也就是说适当降低水煤浆的粘度,使之具有良好的流动性;其次是使水煤浆具有理想的流型,最好是水煤浆能成为触变性液体。常用的分散剂主要有阴离子型和非离子型表面活性剂。
1.1 阴离子表面活性剂
除聚氧乙烯醚类改性阴离子表面活性剂外,聚合阴离子分散剂一般都不起泡,制浆时不需要另加消泡剂。
1.1.1 萘磺酸盐类
其中最典型的是萘磺酸钠甲醛缩合物,其适用范围广,能与各类分散剂混合使用。此分散剂制浆添加量视煤种的不同而不同,大约为干煤质量的0.5%~1.5%,特点是减粘作用及流型好,但通常稳定性差,常需和其他分散剂复配。
1.1.2 木质素磺酸盐
木质素磺酸盐作为分散剂的优点是原料丰富,易于加工,价格便宜,而且浆的稳定性好,一般用量为干煤质量的1%~2%;缺点是杂质含量大,因此,除易制浆煤种外,通常不单独应用。
木质素磺酸盐还可以经甲醛缩合制成木质素磺酸盐甲醛缩合物,用作水煤浆分散剂,其平衡离子可以是Na+、NH4+、Mg2+、Ca2+等。
1.1.3 磺化腐植酸盐
将泥炭、褐煤或风化煤等在150℃下用碱抽提,再经磺化,必要时还可以用甲醛缩合,即可得棕黑色的固体产物磺化腐植酸盐类分散剂。此类分散剂的许多特点和木质素相似,但其分散性能更佳,可单独使用,添加量为干煤质量的1%~1.5%,缺点是浆的稳定性较差。
1.1.4 聚烯烃磺酸盐
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