煤的分散剂的研究
水煤浆(CWS)是一种由煤粉、水及添加剂混合而成的新型液体燃料。分散剂是水煤浆添加剂中不可或缺的组成部分,也是决定水煤浆机能的关键因素。本文主要阐述了水煤浆分散剂的机理、种类及性能特点,分析和论说了国内外水煤浆添加剂的发展状况，介绍了相关药剂的联合使用机理，依据分散剂设计的基本原理，在现有条件下进行新型聚合物分散剂以及不同添加物之间的相互配合，并将所得结果与现有产品的性能做比较，最终确定一种三元复配的较佳方案。关键词：水煤浆、分散剂目 录
第一章 引言 2
1.1水煤浆的基本特点和发展现状 2
1.2 水煤浆添加剂的分类及发展现状 4
1.3 水煤浆分散剂的种类及性能特点 6
1.4 水煤浆分散剂的分散机理 10
1.5 分散药剂联合使用作用机理 13
第二章 实验方案和器材 16
2.1 实验所用药品及器材 16
2.2实验方案 19
2.3实验过程 20
第三章 实验结果和讨论 24
3.1实验结果 24
3.2分散剂选择原理 24
3.3实验分析与讨论 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
引言
水煤浆的基本特点和发展现状
水煤浆是一种污染低、效率高、可用管道或罐车进行输送的用以替代燃油或常规燃煤的新型煤基流体燃料。主要成分包括69%左右粒状不同的煤粉，30%左右的水和大约1%的化学添加剂经多道工序加工制成的混合物。由于水煤浆性质稳定，流变性好因此便于管道运输或用罐车进行近距离运输（长途运输需考虑成本问题），又因为水煤浆有较高的浓度，粘度又小还可以雾化所以能充分燃烧[1]。相比直接燃烧固态煤，水煤浆的燃烧减少了二氧化硫的排放和废渣灰分的残余，改变了煤燃烧的传统方式[2]，提高了煤的燃烧效率，节约能源。另外水煤浆还可以利用城市污泥为原料进行生产，不仅可以废物利用还增加了收益，显现出特别明显的节能环保优势。尤其是近年来，随着水煤浆技术的不断发展，其种类也如雨后春笋般地不断增多，环保型水煤浆的研制成功，很大程度上改善了水煤浆的环保效益。又我国拥有较石油丰富的煤炭
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
烧[1]。相比直接燃烧固态煤，水煤浆的燃烧减少了二氧化硫的排放和废渣灰分的残余，改变了煤燃烧的传统方式[2]，提高了煤的燃烧效率，节约能源。另外水煤浆还可以利用城市污泥为原料进行生产，不仅可以废物利用还增加了收益，显现出特别明显的节能环保优势。尤其是近年来，随着水煤浆技术的不断发展，其种类也如雨后春笋般地不断增多，环保型水煤浆的研制成功，很大程度上改善了水煤浆的环保效益。又我国拥有较石油丰富的煤炭资源，在石油资源日益枯竭，国际原油供应日趋紧张的今天，大力发展水煤浆既符合我国多煤少油的国情，又符合可持续发展的要求，对于建设环境友好性、资源节约型社会也是有很大的帮助。另外，相比氢能、核能、太阳能等高清洁能源，水煤浆技术要求较低，成本也相对较低，便于全民推广。水煤浆诸多特点使之成为替代燃油和粉煤的最基本、最经济也相对清洁的高效能源。
目前我国拥有世界上数量最多的水煤浆制造厂和使用用户，水煤浆技术也已进入商业化推广应用阶段[3]。水煤浆主要作为燃料代替重油或粉煤在工厂和发电站等的锅炉中使用[4]。
水煤浆是利用造浆技术，在水煤浆浆厂利用研磨机将清洗过的煤块研磨成不同粒度的粉煤，之后再加入净水继续研磨成浆状，最后再加入适量（约1%）的添加剂混合搅拌均匀后，即可泵入容器中加以使用或运输的液态煤燃料。目前主要应用场所有冶金厂、化工厂、发电厂及造纸厂等，水煤浆锅炉是主要燃烧方式，而对于工厂由原来的燃油锅炉替换为烧水煤浆的锅炉问题的解决，对于水媒浆的发展与推广，也起到很大的作用。
水煤浆产业链中上游产业包括原煤、制浆厂及水煤浆添加剂，下游主要应用于冶金、电力、造纸、化工及陶瓷等产业，主要用于替代燃油或粉煤为生产提供电力或供暖。水煤浆在这些行业相比以往燃油或燃煤有方面优势。一是它们水煤浆更加环保且成本较低，另一方面是政策优势，为建设环境保护型、资源节约型社会，各级政府加大对水煤浆的扶持力度，使得水煤浆的发展顺风顺水，取得良好效果。水煤浆产业结构图如图11
图11 水煤浆产业链结构图
水煤浆产业发展现状分析
在我国，水煤浆作为新一代煤基代油清洁燃料，经过了许多年的研究和发展，现在已经进入全面推广应用阶段。据前瞻网产业研究院发布的《20152020年中国水煤浆行业发展前景与投资预测分析报告》统计，目前我国水煤浆设计年生产能力已经接近1亿吨。全国很多地区依据自身特点，大力发展水煤浆技术，使用水煤浆作为部分替代石油的关键能源，取得很好的经济效益和环保效果。
随着中国经济的持续不断发展，预计利用水煤浆来部分替代燃油及型煤的行业会越来越多。从大约两年前开始，以首都北京为例的许多北方城市出现不同程度的雾霾污染现象，预防与消除雾霾成为建设环境友好型城市的突出问题，而这种大气污染产生的原因与北方燃煤供暖密不可分。水煤浆是一种高效燃烧的清洁能源，能减少废气排放，其运输方式也在密闭空间从而减少了煤粉运输过程中粉尘向空气中扩散，水煤浆的诸多优点越来越引起人们的关注，其推广速度也必将加快。
水煤浆添加剂的分类及发展现状
水煤浆添加剂，主要包括三类物质：分散剂、稳定剂和一些辅助化学药剂，此类化学药剂有消除气泡用的消泡剂、调节酸碱度用的pH调整剂以及用以杀灭霉菌防止霉变用的防酶剂和改善溶液界面状态的表面活性剂等多种[5]，不同的化学药剂实现不同的功效，根据不同需要而适当添加。水煤浆添加剂的性质同与之配合的煤质和水质的性质有关，最终的添加剂配方不仅要依据水煤浆原料用煤和水的性质还要根据消费者对水煤浆产品性能的要求适当添加添加剂，经过多方试验后才能确定。水煤浆添加剂一般常用的是表面活性剂、无机电解质和高分子聚合物等[6]。
常用的表面活性剂有阴离子型、非离子型表面活性剂两种。阳离子型表面活性剂因为成本高且煤表面呈负电性，使用不足时对改善煤表面的润湿性效果并不好,故并不常用。阴离子表面活性剂主要分为硫酸酯盐类、磺酸盐类、羧酸盐类、磷酸酯四大类[7]，其特点是具有很好的去污能力，溶于水会产生气泡、分散、润湿等作用效果显著，常用于洗衣粉当中，唯一的缺点就是不能与阳离子表面活性剂一同使用，因为在水溶液中会发生中和反应生成沉淀而失去活性。
常用的水煤浆添加剂分以下四种包括萘磺酸盐类、木质素磺酸盐类、磺化腐植酸盐类及聚羧酸系列添加剂。非离子表面活性剂主要特性是在水中并不电离，稳定性高且不受溶液中强电解质的影响，能很好的和其他表面活性剂配合使用。非离子表面活性剂分子结构中的含氧官能团为其提供亲水基，水煤浆生产中所用的这类添加剂原料大多为不同聚合度的环氧乙烷聚合物[8]。非离子表面活性剂具有相似之处，不仅可用作分散剂，而且还能另作稳定剂，无机电解质主要常用有氯化钠、碳酸钠和氢氧化钠，价格便宜而且来源广。
国内外水煤浆分散剂发展状况，研制领先的有日本的Nippon公司、狮王日化Lion公司以及最大的日化用品公司花王公司（KAO CORP）等研发出了许多性能优良的分散剂常见的如萘磺酸盐聚合物NSF和聚苯乙烯磺酸盐PSS等，作为水煤浆常用分散剂已经在工业生产中得到广泛应用[9]。我国目前的很多企业和研究所都有相关部门对水煤浆分散剂做专门研究，经过几十年的发展，也开发出了许多高效的产品，南京大学的科研人员也开发了一种适用多种煤型且性能高效的NDF，在国内水煤浆市场上占有一席之地。另外，“安徽淮南矿业集团旗下的合成材料有限责任
第一章 引言 2
1.1水煤浆的基本特点和发展现状 2
1.2 水煤浆添加剂的分类及发展现状 4
1.3 水煤浆分散剂的种类及性能特点 6
1.4 水煤浆分散剂的分散机理 10
1.5 分散药剂联合使用作用机理 13
第二章 实验方案和器材 16
2.1 实验所用药品及器材 16
2.2实验方案 19
2.3实验过程 20
第三章 实验结果和讨论 24
3.1实验结果 24
3.2分散剂选择原理 24
3.3实验分析与讨论 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
引言
水煤浆的基本特点和发展现状
水煤浆是一种污染低、效率高、可用管道或罐车进行输送的用以替代燃油或常规燃煤的新型煤基流体燃料。主要成分包括69%左右粒状不同的煤粉，30%左右的水和大约1%的化学添加剂经多道工序加工制成的混合物。由于水煤浆性质稳定，流变性好因此便于管道运输或用罐车进行近距离运输（长途运输需考虑成本问题），又因为水煤浆有较高的浓度，粘度又小还可以雾化所以能充分燃烧[1]。相比直接燃烧固态煤，水煤浆的燃烧减少了二氧化硫的排放和废渣灰分的残余，改变了煤燃烧的传统方式[2]，提高了煤的燃烧效率，节约能源。另外水煤浆还可以利用城市污泥为原料进行生产，不仅可以废物利用还增加了收益，显现出特别明显的节能环保优势。尤其是近年来，随着水煤浆技术的不断发展，其种类也如雨后春笋般地不断增多，环保型水煤浆的研制成功，很大程度上改善了水煤浆的环保效益。又我国拥有较石油丰富的煤炭
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
烧[1]。相比直接燃烧固态煤，水煤浆的燃烧减少了二氧化硫的排放和废渣灰分的残余，改变了煤燃烧的传统方式[2]，提高了煤的燃烧效率，节约能源。另外水煤浆还可以利用城市污泥为原料进行生产，不仅可以废物利用还增加了收益，显现出特别明显的节能环保优势。尤其是近年来，随着水煤浆技术的不断发展，其种类也如雨后春笋般地不断增多，环保型水煤浆的研制成功，很大程度上改善了水煤浆的环保效益。又我国拥有较石油丰富的煤炭资源，在石油资源日益枯竭，国际原油供应日趋紧张的今天，大力发展水煤浆既符合我国多煤少油的国情，又符合可持续发展的要求，对于建设环境友好性、资源节约型社会也是有很大的帮助。另外，相比氢能、核能、太阳能等高清洁能源，水煤浆技术要求较低，成本也相对较低，便于全民推广。水煤浆诸多特点使之成为替代燃油和粉煤的最基本、最经济也相对清洁的高效能源。
目前我国拥有世界上数量最多的水煤浆制造厂和使用用户，水煤浆技术也已进入商业化推广应用阶段[3]。水煤浆主要作为燃料代替重油或粉煤在工厂和发电站等的锅炉中使用[4]。
水煤浆是利用造浆技术，在水煤浆浆厂利用研磨机将清洗过的煤块研磨成不同粒度的粉煤，之后再加入净水继续研磨成浆状，最后再加入适量（约1%）的添加剂混合搅拌均匀后，即可泵入容器中加以使用或运输的液态煤燃料。目前主要应用场所有冶金厂、化工厂、发电厂及造纸厂等，水煤浆锅炉是主要燃烧方式，而对于工厂由原来的燃油锅炉替换为烧水煤浆的锅炉问题的解决，对于水媒浆的发展与推广，也起到很大的作用。
水煤浆产业链中上游产业包括原煤、制浆厂及水煤浆添加剂，下游主要应用于冶金、电力、造纸、化工及陶瓷等产业，主要用于替代燃油或粉煤为生产提供电力或供暖。水煤浆在这些行业相比以往燃油或燃煤有方面优势。一是它们水煤浆更加环保且成本较低，另一方面是政策优势，为建设环境保护型、资源节约型社会，各级政府加大对水煤浆的扶持力度，使得水煤浆的发展顺风顺水，取得良好效果。水煤浆产业结构图如图11
图11 水煤浆产业链结构图
水煤浆产业发展现状分析
在我国，水煤浆作为新一代煤基代油清洁燃料，经过了许多年的研究和发展，现在已经进入全面推广应用阶段。据前瞻网产业研究院发布的《20152020年中国水煤浆行业发展前景与投资预测分析报告》统计，目前我国水煤浆设计年生产能力已经接近1亿吨。全国很多地区依据自身特点，大力发展水煤浆技术，使用水煤浆作为部分替代石油的关键能源，取得很好的经济效益和环保效果。
随着中国经济的持续不断发展，预计利用水煤浆来部分替代燃油及型煤的行业会越来越多。从大约两年前开始，以首都北京为例的许多北方城市出现不同程度的雾霾污染现象，预防与消除雾霾成为建设环境友好型城市的突出问题，而这种大气污染产生的原因与北方燃煤供暖密不可分。水煤浆是一种高效燃烧的清洁能源，能减少废气排放，其运输方式也在密闭空间从而减少了煤粉运输过程中粉尘向空气中扩散，水煤浆的诸多优点越来越引起人们的关注，其推广速度也必将加快。
水煤浆添加剂的分类及发展现状
水煤浆添加剂，主要包括三类物质：分散剂、稳定剂和一些辅助化学药剂，此类化学药剂有消除气泡用的消泡剂、调节酸碱度用的pH调整剂以及用以杀灭霉菌防止霉变用的防酶剂和改善溶液界面状态的表面活性剂等多种[5]，不同的化学药剂实现不同的功效，根据不同需要而适当添加。水煤浆添加剂的性质同与之配合的煤质和水质的性质有关，最终的添加剂配方不仅要依据水煤浆原料用煤和水的性质还要根据消费者对水煤浆产品性能的要求适当添加添加剂，经过多方试验后才能确定。水煤浆添加剂一般常用的是表面活性剂、无机电解质和高分子聚合物等[6]。
常用的表面活性剂有阴离子型、非离子型表面活性剂两种。阳离子型表面活性剂因为成本高且煤表面呈负电性，使用不足时对改善煤表面的润湿性效果并不好,故并不常用。阴离子表面活性剂主要分为硫酸酯盐类、磺酸盐类、羧酸盐类、磷酸酯四大类[7]，其特点是具有很好的去污能力，溶于水会产生气泡、分散、润湿等作用效果显著，常用于洗衣粉当中，唯一的缺点就是不能与阳离子表面活性剂一同使用，因为在水溶液中会发生中和反应生成沉淀而失去活性。
常用的水煤浆添加剂分以下四种包括萘磺酸盐类、木质素磺酸盐类、磺化腐植酸盐类及聚羧酸系列添加剂。非离子表面活性剂主要特性是在水中并不电离，稳定性高且不受溶液中强电解质的影响，能很好的和其他表面活性剂配合使用。非离子表面活性剂分子结构中的含氧官能团为其提供亲水基，水煤浆生产中所用的这类添加剂原料大多为不同聚合度的环氧乙烷聚合物[8]。非离子表面活性剂具有相似之处，不仅可用作分散剂，而且还能另作稳定剂，无机电解质主要常用有氯化钠、碳酸钠和氢氧化钠，价格便宜而且来源广。
国内外水煤浆分散剂发展状况，研制领先的有日本的Nippon公司、狮王日化Lion公司以及最大的日化用品公司花王公司（KAO CORP）等研发出了许多性能优良的分散剂常见的如萘磺酸盐聚合物NSF和聚苯乙烯磺酸盐PSS等，作为水煤浆常用分散剂已经在工业生产中得到广泛应用[9]。我国目前的很多企业和研究所都有相关部门对水煤浆分散剂做专门研究，经过几十年的发展，也开发出了许多高效的产品，南京大学的科研人员也开发了一种适用多种煤型且性能高效的NDF，在国内水煤浆市场上占有一席之地。另外，“安徽淮南矿业集团旗下的合成材料有限责任
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