[发明专利]一种阳离子沥青乳液包覆改性低阶煤及其制备水煤浆的方法

说明书

一种阳离子沥青乳液包覆改性低阶煤的方法，首先在微波作用下对低阶煤进行内水脱除，直到煤粉质量恒重，然后用阳离子乳化沥青作为表面改性剂对煤粉进行封孔和表面包覆改性，所得改性低阶煤可用于制备水煤浆，本方法具有改性剂用量少、覆盖均匀、效果显著、改性后的煤粉，水分复吸率低、疏水性增加、便于利用商业分散剂制备高浓水煤浆，可改善水煤浆浆体的流变性及其稳定性。

技术领域

本发明属于褐煤应用技术领域，涉及其表面改性，特别涉及一种阳离子沥青乳液包覆改性低阶煤及其制备水煤浆的方法。

背景技术

水煤浆是在上个世纪七八十年代，石油紧缺而兴起的一种以煤代油的新型技术。水煤浆是一种新型的煤基洁净环保燃料，由约60～70％的煤、30～40％的水和少量添加剂，经过一定的工艺加工制备而成的固、液两相悬浮分散体系，具有与油一样的流动性与稳定性；可以泵送、雾化与稳定着火燃烧；其热值大约相当于燃油的一半。我国发展水煤浆技术具有重要意义。

具有工业应用价值的水煤浆应具有高浓度、低黏度、良好的流动性及稳定性。目前低阶煤制备高浓水煤浆存在的问题是孔隙度及内水含量高，含氧官能团丰富，表面亲水基团羧基、羟基和羰基含量较多等原因导致其煤颗粒亲水性大，从而影响其流变性能。

发明内容

为了克服上述现有技术中低阶煤内水含量大、脱水提质后容易复吸水的缺点，本发明的目的在于提供一种阳离子沥青乳液包覆改性低阶煤及其制备水煤浆的方法，对孔隙度及内水含量用微波的技术将水分降低；由于低阶煤表面的羧基等含氧基团以及煤粒表面的无机矿物质如碳酸盐、硅酸盐均为电负性，本发明选用带正电性、成膜性能好、覆盖力强的阳离子沥青乳液，对低阶煤颗粒进行包覆改性，对煤颗粒表面的孔隙进行封堵，防止提质干燥后的煤颗粒重新吸附水分，以降低其对自由水的复吸，提高煤表面的疏水性，从而使难成浆的低阶煤呈现出类似高阶煤的表面强疏水性，提高其改善其水煤浆的流动性及其浆体稳定性，能使脱水后的煤颗粒具有孔隙度大为降低、疏水性提高、煤粉对自由水复吸率低、用量少、覆盖均匀、高效经济等特点，同时可以利用常用的萘磺酸盐、木质素盐作为分散剂，从而成为提高低阶煤制备高浓水煤浆的一种有效方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种阳离子沥青乳液包覆改性低阶煤的方法，首先在微波作用下对低阶煤进行内水脱除，直到煤粉质量恒重，然后用阳离子沥青乳液作为表面改性剂对煤粉进行封孔和表面包覆，实现低阶煤改性。

所述阳离子沥青乳液通过如下方式获取：分别将1g Span60和3g Tween60以及0.2g的十六烷基三甲基氯化铵放入烧杯中，加入200mL水，搅拌均匀得到乳化剂水溶液，然后将乳化剂水溶液加热到70℃；再称取50g沥青，加热至140℃；启动胶体磨，将乳化剂热水溶液注入胶体磨中，再缓慢将热沥青倒入进行乳化，大约10min后停止胶体磨，冷却至室温可得到阳离子沥青乳液。

所述封孔和表面包覆通过喷雾法实现。

所述阳离子沥青乳液的添加量为低阶煤干重的0.5～2.0％。

所得改性低阶煤可用于制备水煤浆：在改性低阶煤中加入分散剂和水，搅拌制备。

所述分散剂为萘磺酸盐或木质素盐，加入量为干基煤重的0.3％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用微波提质的方法，经济、环保、安全高效的进行了低阶煤内水脱附，并以表面包覆的形式对低阶煤进行表面改性，防止水煤浆中煤粒对自由水的复吸，从而改善其成浆性能，突破了传统的以研究分散剂来提高成浆性的观念。

(2)本发明改性剂采用阳离子沥青乳液，使其与煤表面的相互作用方式由单一的氢键吸附变为氢键吸附和静电吸附的双重作用。因此改性剂吸附效果更佳，用量少，方法简单、更有效地改善煤粒表面的疏水性及孔隙结构，从而达到降低水煤浆表观黏度及防止自由水复吸的作用。