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。     

新疆褐煤疏水改性提高其成浆性能

针对新疆褐煤具有较高内水的问题,制备了阴离子AKD改性剂和非离子AKD改性剂,对褐煤颗粒进行疏水改性。研究了改性前后煤粒表面化学成分、孔隙分布、亲疏水性和Zeta电位等煤粒表面特性,并结合NSF分散剂在改性前后煤粒表面吸附量大小,探讨了改性前后褐煤水煤浆的成浆性、流变性和稳定性。结果表明,改性后煤粒孔隙结构降低,煤粒表面碳的相对含量增加,氧的相对含量降低,煤水界面接触角增加,煤粒疏水性能增强。NSF分散剂在改性煤表面吸附量增加,煤粒表面负电性增强。由阴离子AKD改性煤、非离子AKD改性煤制备的水煤浆最大成浆质量分数从原煤56.6%分别增加至61.0%、62.5%,浆体析水率从原煤13.97%分别降低至7.45%、7.89%,同时改性后煤粒制备的浆体均表现出剪切变稀的假塑性流体。因此,改性煤粒更容易制备高浓度、低黏度、高稳定性且易于储存和运输的水煤浆。     

煤的润湿性及吸附性对煤成浆性的影响

本文讨论大同煤的润湿性、吸附性与煤成浆性的关系。不同类型的添加剂改善煤润湿性的能力不同,只有适当增加煤的润湿性才能配制成性能良好的煤浆。添加剂的合理用量可根据煤表面对添加剂的平衡吸附量来确定,此平衡吸附量用紫外分光光度计测定。实验表明,可用煤的润湿性、吸附性数值初步筛选煤浆的有效添加剂并确定其用量。     

煤孔结构特性对水煤浆性质的影响分析

通过三种不同的方法(CO2吸附法、N2吸附法和压汞法)测试了不同变质程度煤的孔结构性质，分析了煤的孔结构特性与水煤浆性质之间的关系。结果表明，煤的孔结构特性对水煤浆性质的影响较为复杂，主要是煤的大孔结构对煤浆成浆性的影响。在相近的孔体积和孔径分布下，煤的成浆性差别较大。孔结构特性本身作为一个独立的因素不能完全体现出对水煤浆性质的影响程度，与煤的表面性质如含氧官能团性质、煤表面的疏水性以及煤的吸水性等密切相关，共同影响着水煤浆的性质。     

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。     

不同分子质量木质素磺酸钠对煤粉的分散作用研究

应用超滤分级方法，将木质素磺酸钠分成不同分子量范围的级分。傅立叶红外光谱（FTIR）分析结果表明，分子量为5 000～10 000的木质素磺酸钠分子中亲水基团如羟基、酚羟基、磺酸根质量分数最大，随着分子量的增加，亲水基团质量分数降低。实验结果发现分子量为10 000～50 000的木质素磺酸钠级分在煤粒表面的吸附等温线近似为L型，吸附量较大，并且使煤粒的表面动电电位（ζ电位）达到-52 mV，在各个级分中对盘江煤具有最好的分散降黏作用。进一步得出结论，分散剂的分散降黏作用与其在煤粒表面的吸附量和ζ电位的高低密切相关。     

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。     

中国不同变质程度煤制备水煤浆的性质研究

在相同的制浆条件下，以中国煤种资源数据库为依据，考察了24种不同地区、不同变质程度煤制备成水煤浆的成浆性、流变性及静态稳定性。结果表明,山西阳泉、山东淄博石谷、河北下花园等煤种适宜制浆，这些煤的浆体质量分数均可达到66%以上，浆体呈假塑性流体，且煤浆产生软沉淀的静态稳定性均在15 d以上；山西潞安石圪节、安徽淮南、淮北石台等煤成浆性较好，稳定性在7 d左右，浆体呈胀塑性流体；山东枣庄八一、甘肃靖远红会、河南鹤壁等煤可达到较高的煤浆质量分数，浆体流变性及稳定性均较差，其他的煤则不适宜用于制备水煤浆。     

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。     

不同相对分子质量对接枝磺化木质素水煤浆分散剂吸附分散性能的影响

采用接枝磺化缩聚法制备了不同相对分子质量碱木质素系水煤浆分散剂(GCL3J系列),研究相对分子质量对水煤浆吸附分散性能的影响。流变学研究结果表明,具有三维空间网络结构的GCL3J分散降黏性能均优于具有线性结构的萘系分散剂。等温吸附和Zeta电位测试结果表明,GCL3J在煤粒表面的吸附特征属于Langmuir型单分子层吸附,随着相对分子质量的增加,其在煤粒上的吸附量逐渐减少,吸附作用力逐渐增强,并逐渐以疏水作用吸附为主。中等相对分子质量的GCL3J-3(M_w为31 500 Da,特性黏度为8.06 mL/g)在煤粒表面吸附后,具有适宜的吸附量和吸附强度,且负电性最高,对水煤浆具有最优的分散降黏作用。     

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。     

煤的岩相显微组分对水煤浆性质的影响

通过对不同变质程度煤的岩相显微组分分析，考察了煤的岩相显微组分对水煤浆性质的影响。结果表明，在相近的灰分含量下，对于烟煤较高的镜质组、较低的丝质组含量有利于煤的成浆性和稳定性。从多元线性回归结果来看，镜质组和丝质组的含量对煤浆成浆性和流变性的影响较为明显，稳定组分的含量对水煤浆性质的影响较小。丝质组含量对稳定性作用明显，当煤中丝质组含量低于30%时，煤浆产生软沉淀的时间一般都在15d以上。煤的平均最大镜质组反射率与煤的成浆性具有较好的相关性，成浆性随煤的最大镜质组反射率增加而增加，因此可以用最大镜质组反射率来预测煤的成浆性。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅶ 酸碱脱灰处理煤的性质变化及其对成浆性的影响

研究了酸－碱脱灰处理对鹤壁、淮南和靖远煤的有机组成、表面性质以及成浆性的影响。结果表明，酸－碱脱灰处理后煤质特性都发生了明显变化。主要表现在灰分下降，水分增加，挥发分降低，总碳量和芳香碳增加；氧的质量分数下降，酚羟基氧质量分数增加；硫的质量分数降低。酸－碱脱灰处理后煤的成浆性明显变差，在煤粒度分布、分散剂种类和用量相同时，脱灰处理使鹤壁、淮南、靖远三种煤成浆的定黏（1 000 mPa·s）浓度，分别比相应原煤下降了4.6%，6.6%和4.4%。进一步研究表明，经酸－碱脱灰处理，上述3种煤对所用4种分散剂的吸附量都明显增加，煤粒的Zeta电位也明显增加。酸－碱脱灰处理使研究用煤的成浆性变差，主要是由于煤的有机组成和表面性质变化引起的。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅴ. 煤在分散剂水溶液中的溶出离子及其对CWS性质的影响

通过原子吸收和等离子体原子发射光谱法，研究了6种不同分散剂对14种煤溶出Ca2+、Mg2+、Fe3+(Fe2+)、Al3+、SiO32－离子的影响。结果表明，煤中溶出高价离子的数量，主要取决于分散剂与高价离子间的相互作用特征，以及矿物质的种类和数量。煤在不同分散剂水溶液中溶出高价离子的多少，并不单纯与水煤浆（CWS）的流变性或煤的成浆性具有相关性。煤中矿物质对CWS性质的影响，是多种因素综合作用的结果，溶出离子的种类和数量只是其中的重要因素之一。     

Properties of Different Molecular Weight Sodium Lignosulfonate Fractions as Dispersant of Coal‐Water Slurry

Four purified sodium lignosulfonate (SL) samples with different molecular weights were prepared by fractionation using ultrafiltration. The effect of the molecular weights of SL on the apparent viscosity of coal‐water slurry (CWS) was investigated by studying the adsorption amounts and the zeta potentials in the coal‐water interface. The results show that the adsorption behavior of the dispersants in the coal‐water interface is the key factor to affect the dispersing effect, that the higher adsorption amount and compact adsorption film help reduce the viscosity reduction of CWS, and that the zeta potential is also an important factor influenced by the sulfonic group and carboxy contents of the lignosulfonate molecule. Furthermore, SL with a molecular weight ranging from 10000 to 50000 has both a higher adsorbed amount and zeta potential on the coal surface and the best effect on reducing the viscosity of the coal‐water slurry.