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摘要：水煤浆是由合成氨生产过程中各种废水组成的，对水煤浆使用不同的水煤浆添加剂NDF、ASDF、ZM-19、糠醛废弃物煤泥添加剂（FRS），来研究成浆性、流变性及稳定性的相关规格;比较了不同添加剂的磺酸含量（磺化等级）、组成特征、相对分子质量和与煤颗粒表面的接触角。结果表明：添加剂含有的磺酸基团可以增大分子间的空间位阻，提高结构的稳定性;与煤的接触角度小，湿润性强，易形成水膜，减弱分子间的团聚现象，提高稳定性;添加剂中含有磺酸基团，有量化的亲水性，形成水膜有降低黏度的作用。

关键词：煤气化工 水煤浆 成浆性 表观黏度 稳定性

这些化学物质提高了我们的生活质量。水煤浆作为一种新型的流体燃料。它可以替代碳四以下气液体混合物的液体燃料和化工材料，它广泛应用于供暖、化学合成、发电、工业烘箱等领域。而水煤浆的添加剂就是在生产过程中作为表面活性剂，改变煤炭的表面活性，进而将水煤浆的优点发挥得更加充分。人们对水煤浆的添加剂也在一直持续进行下去。传统的煤泥水添加剂可分为阳离子添加剂和阴离子添加剂，两型添加剂，和非离子型添加剂四大类。在性价比方面，非离子和阴离子化合物以及其他化合物，如木质素和聚烯烃。

一、实验材料的准备

1.1煤样

实验过程中所用的煤样是来自于宁东基地的低阶煤的煤水混合物中进行提取，水煤浆的元素。按照有关要求对煤样进行处理。

1.2水煤浆的性能评定

在评价水煤浆性质能力时往往注重水煤浆粘度和流动性。一般应考虑满足气化炉所有气化炉进料要求的浓度、粘度和流动性。依据下面两个规定《煤泥水试验方法第4部分：表观粘度的测定》，《水煤浆试验方法，第4部分：表观黏度测定》中的HAAKE-vt550粘度测定法，向同轴圆筒旋转粘度计的外筒中注入一定量的水煤浆。水浴，在一定温度下，当切削速度为100s-1时，将切削速度从0提高到100s-1，每30次记下一次气缸上的粘滞力矩实验数据，共10次。获得十次数据，取平均值作为相应剪切速率下煤矸石的表观粘度。根据国家相关标准中的水煤浆的测量流动性的方法，并按照《混凝土混合料均匀性试验方法》GB/t8077-2012，用截錐圆模法来测定水煤浆在光滑平面内的流动的直径的水煤浆的流动性.

二、添加剂对水煤浆性质的影响

2.1不同添加剂的特征官能团组成分析

红外光谱检测也能够得到添加剂的官能团组成特征。图3（a）为糠醛渣的完全液化产物磺化前后的红外谱图，结果表明，大量的磺酸基团与糠醛渣中木质素类、多糖类以及完全液化物质中的多酚酚类组分结合，生成复杂磺化物质。图3（b）显示了添加剂的红外光谱。图3（b）显示四种添加剂含有磺酸基团。因此，这四种添加剂不仅含有亲水类基团 还有疏水类基团。

2.2不同磺化度及相对分子质量对稳定性的影响

化学分子结构中的磺酸基是添加剂产生表面活性化合物及改善流动性的主要因素。四种添加剂的磺酸基团各占增味剂分子的一定比例从下面给出的高电导率滴定终点曲线给出。由四可发现添加剂溶液的高电导率随NaOH水溶液的滴定结果而变化。当电导率达到曲线中的最低值时就可以通过有关公式来估算磺酸基的浓度。添加剂中的磺酸盐含量分别为：NDF（0.956mmol/g）、ZM-19（Q876mmol/g）。这表明FRS在磺酸基团的作用下，能降低水煤浆黏度。其具体原因是因为磺酸基具有良好的亲水性，在固体颗粒上形成水膜的此外，含有较多磺酸基团的添加剂会增加煤颗粒表面的空间位阻，从而提高煤泥水的稳定性。4种添加剂相分对子质量分别为：NDF（6048）、ASDF（14225）、ZM-19（1644.2）、FRS（5918）。接触煤样角度大小依次为：ASDF、NDF、ZM-19、FRS。FRS的相对分子质量最小，与煤样表面的接触体积小，接触角也小，在煤样表面的含水量高。这也表明添加剂分子FRS能在煤粒表面形成一层膜，降低粘黏，使水煤浆形成得更加牢固。

2.3添加剂对煤表面水分和zeta电位的影响

煤水泥砂浆添加剂也可以通过提高了煤水泥砂浆颗粒表面的含水率从而低粘连现象。溶液和煤之间的接触角变化能够表示其对煤炭表面的润湿性。四种添加剂与煤之间的接触角低于90°，表明四种添加剂可能会在煤样的表面形成一层水膜，但成膜的厚度不同。基于DLVO理论，碳/水界面的zeta电位影响水煤浆的流动，煤泥的性能受到很大影响。在不添加添加剂的情况下，碳颗粒表面的正负区共存，碳-水界面的zeta电位降低

3.36mV，显示了煤炭颗粒表面的负电性质。如果添加剂存在，那么煤粒表面的Zeta电位分别为：-5.56mV、-4.87mV、-3.96mV6.19mV。这表明，当添加剂存在时，Zeta电位的绝对值增加到不同程度，原因是四种添加剂中含有磺酸基团，其磺酸集团呈现负价状态。同时煤质表层Zeta电位的绝对值的变化趋势也随增味剂中磺酸基浓度而变化。其中表示加入了NDF的煤质的表层Zeta电位绝对值最高且与煤层表层的接触力也最强FRS之后对煤质又具有了很大的调节能力。根据煤炭的碳化程度和粒度对煤炭的表面电位Zeta有不同的影响随着碳化程度的提高煤炭中的负荷官能基的数量也相对地降低煤炭的表面电位也在有序的改变。同时随着Zeta电位变化预测值的提高还可以制得分散性较好但粘度更低的浆体。

三、结束语

（1）在稳定性方面，添加剂含有磺酸基可以增大空间位阻，增强其稳定性;与煤的接触角度小，易形成水膜，减弱团聚，提高稳定性。

（2）在流动性方面，添加剂含有磺酸基，有良好亲水性，有降黏的作用.

（3）zeta电位绝对值的增加，可制得分散性好，黏度低的浆体。

参考文献

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