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。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究: Ⅺ 分散剂改性煤粒的界面性质及其对CWS性质的影响

测定了10种分散剂与14种煤所形成分散体系的Zeta电位，研究了分散剂对改性煤粒界面电化学性质的影响。结果表明，煤的变质程度越低、溶出高价离子越多，分散剂改性煤粒的Zeta电位越低。阴离子分散剂亲水基团的数量和所带电荷越多，改性煤粒的Zeta电位越高。非离子分散剂使改性煤粒的Zeta电位降低。阴离子分散剂改性的煤粒，Zeta电位大小能很大程度反映煤粒的亲水性强弱，很多阴离子分散剂改性煤粒的Zeta电位都与其吸水量成正相关。建立了包括煤自身亲水性（Mad）、分散剂亲水改性程度（△MHC）, 以及Zeta电位（ζ）和分散剂在单位煤表面积上的吸附量（Γs）在内的成浆性经验模型：CFV = 76.62 1.896Mad 3.430△MHC+0.489Γs·ζ。该模型的计算值与实验结果很相近，而且还能反应出各变量对煤的成浆性所产生的影响。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究Ⅹ分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明,多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后,又形成多层吸附,单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下,煤的变质程度越低,表面含氧亲水官能团的比例越高,孔隙率越高,比表面积越大,这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高,其表面疏水区面积的比例越高,分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大,这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤,是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素,主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤,疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂,吸附量明显高;而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂,吸附量明显小。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究: Ⅹ 分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明，多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后，又形成多层吸附，单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下，煤的变质程度越低，表面含氧亲水官能团的比例越高，孔隙率越高，比表面积越大，这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高，其表面疏水区面积的比例越高，分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大，这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤，是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素，主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤，疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂，吸附量明显高；而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂，吸附量明显小。     

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。     

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。     

金属离子在煤界面吸附对煤成浆性的影响

本文研究了六种金属离子在三种煤表面的吸附规律，研究结果表明：铜离子能够改善煤的制浆效果，即铜离子加入煤浆中，分散剂的用量降低５０％，煤浆浓度提高；钙、镁、钴、锌离子对煤的成浆性不利的原因是它们不能有效地被吸附到煤表面，游离的金属离子和分散剂发生反应，使得吸附到煤表面的分散剂相对减少，煤的成浆性变差。     

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。     

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。     

利用分散稳定性分析仪研究水煤浆的稳定性

采用Turbiscan Lab浓缩体系分散稳定性分析仪研究了改性木质素系分散剂（GCL3S）和萘系分散剂（FDN）对水煤浆稳定性及浆体中煤颗粒沉降行为的影响。结果表明,水煤浆中煤粒沉降行为为差异沉降,在水煤浆制备过程中,煤颗粒之间会发生团聚,掺1.0％GCL3S的水煤浆清液区高度及平均沉降速率仅为掺FDN的68％,木质素系分散剂制备的水煤浆稳定性能优于萘系。分散稳定性分析仪不仅可以用于水煤浆的稳定性分析,还有助于揭示分散剂对水煤浆的稳定作用机理。     

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。     

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。     

污泥干燥预处理后与神府煤共成浆性的研究

以萘系阴离子表面活性剂为分散剂,考查了污泥干燥条件和粒径对神府煤成浆性的影响。结果表明,将污泥干燥后再制浆,明显提高了污泥煤浆的成浆浓度;升高干燥温度,有利于提高污泥煤浆的成浆浓度。干燥温度对污泥的可磨性影响较大。干燥温度越高,干燥污泥可磨性越好,球磨的污泥平均粒径越小,制得的污泥煤浆表观黏度越低;温度高于105℃,污泥的可磨性无明显差别,污泥煤浆的表观黏度亦无明显变化。污泥粒径越小,颗粒越细,一定程度上提高了煤粉的堆积效率,使污泥煤浆的表观黏度降低。     

Influence of Polycarboxylate Dispersants with Different Molecular Structures on the Performance of Coal Water Slurry

Polycarboxylate dispersants have variable structures and can be designed according to practical needs. Further study on the influence of molecular structures on the performance of coal-water slurry (CWS) has vital significance. A variety of polycarboxylate dispersants was designed and synthesized with different monomers. The performance of each dispersant for the low-rank China CWS (i.e., Shenfu coal) was evaluated. Results showed that sodium p-styrene sulfonate (SSS) was the most efficient monomer with better adsorption performance on the surface of coal particles and lower apparent viscosity (i.e., mole ratio of SSS and acrylic acid (AA) sodium 65:35, CWS concentration 63 wt%, dispersant dosage 0.5 wt%). Polyethylene glycol acrylate (PA) was also effective. In addition, 5 wt% cationic monomer methyl acryloyl oxygen ethyl trimethyl ammonium chloride (DMC) was introduced into the structure. The polycarboxylate dispersant with optimal molecular structure was applied in Shenfu coal. The performance of water slurry could meet the national standards well (i.e., apparent viscosity 920 mPa · s), displaying good rheological property and stability.     

Effect of Polycarboxylic Acid Used as High-Performance Dispersant on Low-Rank Coal-Water Slurry

A new polycarboxylic (PC) acid was prepared from copolymerization of 2-methyl-1-butylene alcohol polyoxyethylene ether (HPEG), acrylic acid (AA), and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) and used as a high-performance dispersant in low-rank coal-water slurry (CWS). The optimized conditions are as follows: the reaction temperature is 80°C, the mole ratio of HPEG, AA, and AMPS is 1:3:0.3, and the inherent viscosity of PC polymer is 49.26 ml/g. The molecule structure of PC polymer was characterized by means of FTIR. Moreover, the apparent viscosity, static stability, and rheological property of CWS with the concentration of 63.0 and 65.0 wt% were all determined by adding PC hyper-dispersant or naphthalene sulfonate-formaldehyde (NSF) condensate dispersant at 0.5 wt% dosage. The result shows that PC dispersant has better properties than commercial NSF product in low-rank CWS. The effect was well rationalized by a combination of electrostatic repulsion force, wetting property, and steric hindrance provided by PC polymer.