[发明专利]水煤浆添加剂及其用途

说明书

技术领域

   本发明属于煤化工领域，涉及一种水煤浆添加剂及其用途。

技术背景：

水煤浆是一种新型的煤基流体燃料，由大约60%～70%的煤，大约30%～40%的水和少量添加剂经过一定的工艺流程加成而成。它既保留了煤炭原有的物理特征；同时又具有石油一样的流动性和稳定性，可以储存、泵送、雾化以及稳定燃烧；加之其低廉的价格，是一种比较理想的代油煤炭洁净燃料。水煤浆广泛应用于工业锅炉、工业窑炉和电站锅炉，代油、代气、代煤燃烧；也可作为气化原料，用于生产合成氨和合成甲醇等，可有效减少粉尘污染、低硫化物及氮化物排放。然而，煤是疏水性物质，水煤浆属于粗颗粒悬浮体，即使是易制浆煤种并具有高堆积效率的粒度分布，也很难成浆，严重制约了水煤浆技术的应用推广。

为保证正常使用，需要水煤浆具有较低的粘度、较低的析水率、较好的流动性和稳定性；同时基于雾化和燃烧效率以及经济因素考虑，通常要求水煤浆具有较高的含煤量以及降低的制浆成本。在水煤浆中加入添加剂是解决上述问题的有效方法，特别是对高浓度和高稳定性水煤浆的制备，添加剂种类及其含量的选择尤为关键。此外，在水煤浆中，添加剂的成本仅次于煤炭颗粒，而添加剂的配比不同也会造成其价格存在差异，所以配制合理的添加剂配方是控制水煤浆生产成本的重要途径。

目前，国内外正在研发和使用的水煤浆添加剂按其化学组成不同，分为以下几类：第一，萘磺酸盐缩合物。这类添加剂的优点是具有良好的润湿分散性能，浆体流型好，适用范围广；然而浆体稳定性差，易析水且产生不可逆的硬沉淀，而且价格偏高。第二，木质素磺酸盐。这类添加剂的优点是原料来源广泛，价格便宜，浆体稳定性好；然而原料成分复杂，性能不稳定，单独使用时难以满足工业应用要求。第三，腐植酸盐。这类添加剂的优点是分散性能好，然而其对水中金属离子敏感，容易形成沉淀，浆体稳定性差。第四，聚羧酸系列。这类添加剂的优点是浆体流动性和稳定性好，但价格较高，使用范围较窄。第五，聚烯烃系列。这类添加剂的优点是针对低灰分的水煤浆具有分散稳定作用，但是价格较高。

针对单一水煤浆的上述缺点，使用多组分复配的添加剂成为目前的研究热点。例如，中国专利申请CN101747964 A公开了一种稳定性好、高浓度和低粘度的水煤浆；其中添加剂包括分散剂和稳定剂，所述分散剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、氨基磺酸类或EP=10的辛基酚聚氧乙烯醚分散剂，所述稳定剂为羧甲基纤维素。中国专利申请CN103509617 A公开了一种煤气化专用的复合水煤浆添加剂，各组分按以下重量配比关系混合配制：30～75%的木质素磺酸盐，10～45%的磺酸盐甲醛缩合物，5～15%的聚氧乙烯醚类，5～25%的磷酸盐，0～5%的酸碱调节剂，0～2%的稳定剂。然而，这些复配的水煤浆添加剂仍然暴露出多种问题和不足，主要是水煤浆的粘度、析水率、流动性和稳定性以及燃烧效率不尽人意；同时适用范围较窄，或者用量较大导致成本较高。因此，迫切需要开发一种新的低成本的多组分复配的水煤浆添加剂。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种多组分复配的水煤浆添加剂。当加入本发明的添加剂后，所制备的水煤浆具有较低的粘度、较低的析水率、较好的流动性和稳定性；同时具有较高的含煤量（或浓度）以及降低的制浆成本。

为此，本发明采取下列技术方案：一种水煤浆添加剂，其特征在于：由减水剂、木质素磺酸盐、无机碱、乙二醇、五水偏硅酸钠和羧甲基纤维素组成；各组分含量如下：减水剂20-40 wt%；木质素磺酸盐20-35 wt%；无机碱20-35 wt%；乙二醇2-20 wt%；五水偏硅酸钠2-15 wt%；以及羧甲基纤维素1-10 wt%。

在一个优选的实施方式中，水煤浆添加剂的各组分含量如下：减水剂23-37 wt%；木质素磺酸盐22-32 wt%；无机碱22-32 wt%；乙二醇3-18 wt%；五水偏硅酸钠2-12 wt%；以及羧甲基纤维素1-8 wt%。

在一个进一步优选的实施方式中，水煤浆添加剂的各组分含量如下：减水剂25-35 wt%；木质素磺酸盐25-30 wt%；无机碱25-30 wt%；乙二醇5-15 wt%；五水偏硅酸钠2-8 wt%；以及羧甲基纤维素1-5 wt%。

在一个具体的实施方式中，水煤浆添加剂的各组分含量如下：减水剂29 wt%；木质素磺酸盐27 wt%；无机碱27 wt%；乙二醇9 wt%；五水偏硅酸钠5 wt%；以及羧甲基纤维素3 wt%。