添加剂分子结构特征与灵武煤水煤浆浆体各性质间匹配规律研究

研究了分子结构特征不同的十六种添加剂与灵武煤成浆性、流变特征以及静态稳定性间的匹配规律。实验结果表明，添加剂的主结构特征、取代基的性质、磺化度及聚合度与灵武煤浆体各性质间存在明显的匹配规律，其中，主结构特征、聚合度和磺化度对灵武煤浆体各性质的影响最为显著。分散性能强的添加剂不利于灵武煤煤浆流变特性的改善，而在一定范围内磺化度的增加能明显改善浆体的流变特性；添加剂的聚合度是影响灵武煤浆体的成浆性和稳定性的重要因素。     

阴离子型添加剂的分子结构特征对水煤浆浆体性质的影响

选用分子结构特征不同的三类共七种添加剂和变质程度不同的八种煤,对添加剂的分子结构特征与煤质及水煤浆浆体各性质间的匹配规律进行研究。结果表明,以多核芳烃为缩聚单体的磺酸盐类添加剂中甲基取代基的引入对煤的成浆性不利,但有利于浆体向塑性流体转变和静态稳定性的提高;苄基取代基的引入能提高分析基氧体积分数低的煤种的成浆性,但是其浆体的静态稳定性较差。富含极性含氧官能团且变质程度较低的煤种在使用磺化程度较高的腐植酸盐类添加剂制浆时,可以制备出较高定黏浓度的水煤浆。腐植酸类添加剂磺化度较高时改善了浆体的流变性。对于腐植酸类和木质素类添加剂,磺化度较高的添加剂有利于挥发分较高的煤种所制浆体的静态稳定性的提高。     

壬基酚聚氧乙烯醚聚合度对水煤浆浆体性质的影响

研究了壬基酚聚氧乙烯醚型添加剂的聚合度对变质程度不同的8种煤所制得的水煤浆浆体性质的影响规律。结果表明,壬基酚聚氧乙烯醚添加剂的聚合度对于8种煤所制得的水煤浆的成浆性、流变性以及静态稳定性均有一定的影响,存在一最佳范围。研究还发现,用壬基酚聚氧乙烯醚型添加剂制备水煤浆时,该添加剂的作用与煤的分析基水分质量分数、丝质组分质量分数以及孔体积之间存在着相关性。     

纤维素燃料乙醇废液与煤的成浆性能研究

提出了一种纤维素燃料乙醇废液大规模资源化利用的新方法—将纤维素燃料乙醇废液与煤共混制备废液煤浆作燃料用。借助旋转黏度计对废液煤浆(WLCS-CEF)进行流变性测定,研究了成浆浓度、废液加入量和添加剂对煤浆流变性的影响。结果表明,废液煤浆的表观黏度随成浆浓度及废液加入量的增加而增大,添加剂的加入明显改善废液煤浆的流变特性。废液中大分子量的木质素及未水解完全的纤维素和半纤维素能起到稳定煤浆的作用,同浓度下的废液煤浆比水煤浆稳定性高,且煤浆稳定性随浓度增大而增强,合适的添加剂也能改善稳定性。当选择添加剂A,成浆浓度为62%,废液添加量为煤量的2.5%时,制得的废液煤浆比较适合气化。     

低温热改质煤表面性质变化及其对浆体流变特性的影响

考察了几种褐煤热改质过程中表面性质的变化及其对浆体流变特性的影响。研究发现，在２００～３００℃温度范围内，热改质煤表面产生显著的收缩作用，活性含氧官能团尤其是羟基官能团的分解使煤表面疏水化作用显著增强，从而使煤的吸水性大幅度降低。上述煤表面性质的变化是该温度范围内热改质煤成浆性得以大幅度提高的主要原因。相关微分分析进一步表明，煤表面羧基官能团和与之相关的煤的吸水性是制约煤成浆性尤其是低阶煤成浆性的首要因素，而未发现酚羟基官能团能产生重要的影响。对浆体流变特性的研究表明，浆体的屈服假塑性与煤表面活性含氧官能团和矿物质的含量有关，煤表面较高的亲水性有利于浆体屈服假塑性的改善，从而使其对浆体性质的影响具有双重性。     

混合煤制浆对水煤浆性质的影响

实验选用三种性能较差，不适宜制浆的煤作为原料煤，选用成浆性、稳定性或流变性较好的三种煤作为配煤进行混合煤制备水煤浆。实验结果表明，在相同的制浆条件下，加入成浆性、稳定性较好的煤种，使得水煤浆性质较差的煤成浆性、稳定性均有不同程度的提高，浆体流变性得到改善，煤浆粘度明显降低。根据配煤加入量的不同，煤的成浆浓度可提高约2%～3%，浆体稳定性增加，产生软沉淀的时间由1 d提高到10 d。加入成浆性较差的褐煤，亦可明显提高难制浆煤种的稳定性和改善浆体的流变性，使得浆体由胀塑性流体变为假塑性流体。煤的表面性质分析表明，配入表面性质差异较大的煤种，有利于改善难制浆煤种的水煤浆性质。     

超声处理条件对水煤浆浆体各性质的影响

选择了大同，兖州，红会，八一及神木等五种煤样。系统的考察了超处理时间超声强度对各煤浆浆体的流变特性，静态稳定性以及成浆性的影响。实验结果表明，在一定的超声条件，随着超声处理时间和超声强度的增加，五种煤的浆体都由胀性行为向屈服假塑性方向转化，浆体静态稳定性的由几ｈ可以提高到一个月！另一方面，添加剂的浓度为１％时，超声处理导致各浆体表观粘度略有上升。     

高浓度煤浆的制备和流变性的研究：Ⅰ.改质温度对煤浆性质的影响

研究了三种褐煤和一种年轻烟煤在不同热改持温度下一成浆性及浆体流为特性的变化。发现２低温热改质柯大幅度降低煤浆的表观粘度，提高煤浆中煤的浓度，从而显著改善煤之成浆性。视煤变质程度不同，年轻烟煤的浆体中最高煤浓工可提高７％，褐煤尤其是年轻中提高１０％以上。同时水乐的流变特性和浆体静肪稳定性随原煤热改质温度变化均表现出一定的变化规律。     

外加无机电解质对煤浆性质调控作用的研究

考察了数种无机电解质对煤浆分散体系流变特性的影响。结果发现，煤浆的流变特性不仅与电解质种类有关，还取决于煤质特征。某些煤适，适量的无机电解质可使浆体的屈报胀塑料转化为屈服假塑性。     

分散剂分子结构特征对煤浆流变特性的影响

系统考察了具有不同分子结构特片系列分散剂对高浓度煤浆性质的影响。发现煤的成浆性、浆体的流变特性和稳定化作用与分散剂的分子结构特征密切相关。就本研究所涉及的分散剂种类和煤种而言，分散剂单体结构中多核芳烃结构所占比例较小时易于使浆体呈屈服假塑性，相反，则使浆体呈屈服胀塑性。分散剂单体的侧链结构对煤成浆性和浆体流变性的影响不很突出，而分散剂的第二单体结构的影响却非常显著。结果还同时表明，分散剂的高分散性能是导致浆体呈屈服胀塑性流体和弱化浆体稳定化作用的重要因素。     

分散剂分子结构特征译煤浆流变特性的影响

系统考察了具有不同分子结构特片系列分散剂对高浓度煤浆性质的影响，发现煤的在浆性、浆体的流变特性和稳定化作用与分散剂的分子结构特征密切相关。及本所研究涉及的分散剂种类和煤种而言分散剂单体结构中多核芳烃结构所占比例较小时易于使浆体呈屈服塑性，相反，则使浆体呈屈服胀塑性。分散剂单体的侧链结构对煤成浆性和交体流变性的影响不很突出，而分散剂的第二单体结构的影响却非常显著，结果还同时分散剂的性能是导致浆体呈屈     

煤的氧化和岩相组成及复合添加剂对煤成浆性的影响

本文研究了煤的氧化、煤的岩相组成、以及复合添加剂对煤成浆性能的影响。实验指出,煤的自然氧化将大大降低煤浆煤浓度、增加煤浆实测粘度和目测流动度,但对煤浆结构沉淀性质改变不大;在煤灰分含量基本一致时,煤的岩相显微组分中镜质组、半镜质组含量增加,丝质组含量减少,可综合提高煤浆性能;复合添加剂可使煤浆具有高煤浓度、低粘度、煤浆结构疏松、稳定性好易触变的性质。     

褐煤水热提质改善水煤浆的成浆性、流变性和稳定性的实验研究

采用水热法对小龙潭褐煤进行提质处理,从煤质特性、含氧基团、表面亲水性和粒度分布等因素,探究了水热提质对褐煤水煤浆成浆浓度、流变特性以及稳定性的影响。结果表明,水热提质脱除了褐煤中的水分,氧含量降低,煤阶升高。水热提质脱除了褐煤中含氧基团,煤水表面接触角增大,褐煤表面亲水性得到改善。小龙潭褐煤颗粒粒度呈现双峰分布,水热提质后褐煤颗粒粒径减小且趋于规则。水热提质改善了水煤浆的成浆性能,成浆浓度由提质前的44.09%,最高可提升到61.94%。在相近的表观黏度下,水热提质后水煤浆的稠度系数K减小,流变指数n增大,水热提质在降低浆体黏度的同时,仍保持假塑性流体特征。水热提质降低水煤浆的析水率,延缓了浆体出现硬沉淀的时间,改善浆体的稳定性。水热提质从理化特性对褐煤进行深度改性,从而获得高浓度,假塑性以及稳定性良好的符合工业应用的水煤浆。     

超声辐照前后水煤浆浆体的动电势变化研究

选用大同煤和神木煤制备水煤浆，考察了超声辐照前后水煤浆浆体的动电势变化。实验结果表明，煤浆经超声辐照后添加剂在煤粒表面的饱和吸附量增加，相应煤浆浆体的动电势也随之增加，而添加剂在煤粒表面饱和吸附量的增加与超声辐照引起的煤粒比表面积的增加密度相关。动电势增加的另一原因与辐照后煤浆的电导率增加有关。超声辐照导致煤浆浆体静态稳定性大幅度提高的部分原因是由于动电势的增加。     

分散剂表面吸附特性和相关电化学性质对煤浆分散体系流变特性…

采用１７种不同变质程度的中国煤，详细研究了一种阴离子型分散剂在煤表面的吸附特性及其相关的表面电化学性质对煤成浆性及浆体流变特性的影响。结果表明，煤成浆性及浆体流变性并不单独取决于煤对分散剂的吸附量和煤表面动电位的大小。     

聚对苯乙烯磺酸钠添加剂的分子量对水煤浆浆体性质的影响

选用了变质程度不同的八种煤和三种不同分子量的聚对苯乙烯磺酸钠（PSS）添加剂，详细考查了该添加剂的分子量对水煤浆浆体性质的影响。结果发现，在考查PSS相对分子量的范围内（质均分子量为5.34×104～33.39×104），八种煤的水煤浆成浆性随着分子量的增大而增加，水煤浆成浆性与PSS添加剂的平均分子量的关系可归因于添加剂在煤粒上的吸附，分子量小的PSS在煤粒上的吸附量大于分子量大的PSS；PSS分子量的增加有利于水煤浆的流变性由胀性向假塑性转变；PSS分子量的增加使水煤浆的静态稳定性得到显著的改善。     

水煤浆添加剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅰ. 复合煤颗粒间的相互作用对水煤浆流变性的影响

使用12种不同分散剂对14种不同变质程度的煤进行了成浆性实验，分析了182个水煤浆(CWS)样品的流变性。结果表明，低变质程度和高灰煤浆多呈屈服假塑性，煤的性质起主导作用；变质程度高且灰分较低煤浆的流变性，主要依赖于分散剂的结构与性质；分子结构单元立体空间效应大，疏水基团与亲水基团呈立体间隔分布的分散剂，易形成屈服假塑性CWS；分子线度长，亲水基团与疏水基团呈线性间隔分布的分散剂，易形成胀塑性CWS。复合煤粒间的相互作用方式是决定CWS流变特性的关键。     

分散剂表面吸附特性和相关电化学性质对煤浆分散体系流变特性的影响

采用１７种不同变质程度的中国煤，详细研究了一种阴离子型分散剂在煤表面的吸附特性及其相关的表面电化学性质对煤成浆性及浆体流变特性的影响。结果表明，煤成浆性及浆体流变性并不单独取决于煤对分散剂的吸附量和煤表面动电位的大小。反映煤成浆性的浆体最高煤浆浓度取决于分散剂在煤表面的Ｌａｎｇｍｕｉｒ饱和吸附量Γｓ和相应动电位ξｓ的乘积Γｓ×ξｓ，而浆体流变指数则依赖于两者比值的大小Γｓ／ξｓ。表明水煤浆分散体系中煤颗粒的分散一方面是靠静电分散作用来实现，另一方面，分散剂在煤表面的吸附所产生的非静电分散作用也起了重要作用。同时，分散剂的表面吸附使煤表面产生的吸附荷电效应不能过高，否则，会对流体流变性不利。     

代温热改质煤表面性质变化及其对浆体流变特性的影响

考察了几种褐煤热改质过程中表面性质的变化及其对浆体流变特性的影响。研究发现，在２００－３００℃温度范围内，热改质煤表面产生显著的收缩作用，活性含氧官能团尤其是羟基官能团的分解使煤表面疏水作用显著增强，从而使煤的吸水性大幅度降低。     

超声波强化水煤浆制备方法的研究

本文研究用超声波技术强化高浓度水煤浆的制备方法，选择适当的处理条件和设备，经超声波处理的水煤浆，煤粉级配明显向细的方向转化，不仅表观粘度大幅度降低，而且浆体静态稳定性和流变特性也得以显著改善。