新疆褐煤表面疏水改性和水煤浆分散剂的协同作用对煤成浆性能的影响
发布时间：2021-08-24 07:32
水煤浆是一种高效、节能、环保的煤基流体燃料,其燃烧效率高,运输方便,已成为我国主体能源和重要的化工燃料。然而社会经济的快速发展使我国对制浆能力较好的高阶煤需求量不断增加,高阶煤逐渐出现供应不足的现象,相比而言变质程度较低的低阶煤含量丰富,约占我国煤炭资源的46%。但低阶煤内水含量高、孔隙结构发达、含氧基团丰富导致其难以制备高浓度水煤浆。因此,就如何利用低阶煤提质改性技术提高低阶煤的开发与利用,实现低阶煤的高效合理利用是我国洁净煤技术的新方向。本文通过对低阶煤进行表面提质改性技术使其具有高阶煤的强疏水性,再配合不同类型分散剂制备高质量水煤浆,考察改性前后煤粒与水煤浆分散剂之间的适配性。本文利用阳离子、阴离子和非离子表面活性剂乳化十二烷基琥珀酸苷（ASA）和烷基烯酮二聚体（AKD）两类物质制备了六种改性剂,分别为阳离子,阴离子,非离子ASA改性剂和阳离子,阴离子,非离子AKD改性剂,然后将其包覆在微波脱水后的褐煤颗粒表面,得到对应的六种改性煤粒。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,并结合萘磺酸钠（NSF）和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）分散剂在改性前后...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?２００７—２０１７年我国煤炭产量和消费量变化??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｏｍｍｏｎ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐｈｅｎｏｍｅｎａ?ｉｎ?ｏｕｒ?ｄａｉｌｙ?ｌｉｆｅ??
陕西科技大学硕士学位论文??储量的１３．４％。??４５?ｆ—???■煤炭产量?门??４０?－?鬥煤炭消费量?工?ｎ??１３５－?，?ｊｉｌ??１３０?－?ｎ??３??—］??５?２５?－??．〇??｜?２０?－??｜丨５?■??６?１０?－??§?．??Ｕ?５?－??〇?ＬＩ＿＿?＿?＿?＿?＿?＿?＿?＿＿?＿??２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７??Ｙｅａｒ??图１－１?２００７—２０１７年我国煤炭产量和消费量变化??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｏｍｍｏｎ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐｈｅｎｏｍｅｎａ?ｉｎ?ｏｕｒ?ｄａｉｌｙ?ｌｉｆｅ??图１－１为我国２００７－２０１７年煤炭产量和消费量变化图，从２００７年到２０１３年，我国??对煤炭的产量和消费量逐年增加。从２０１３年至２０１７年，我国对煤炭的产量和消耗量略??微降低，尽管如此，煤炭仍旧占据了能源消费的统治地位，以煤炭为主的能源结构不会??发生改变。由图１－２可知，我国能源构成中天然气、石油和核电的比例逐渐增加，煤炭??消费比重逐渐减小，由２００７年煤炭消费占比７０％下降到２０１７年的６０％，在《中国可持??续发展战略》研究报告指出，直至２０５０年，煤炭消费比重占总能源消费比重的比例不会??低于５０％。由此可见，在未来一段时间内，煤炭仍旧是我国的主体能源和重要的化工原??料，是支撑我国能源安全的产业支柱。??石油１９％??＾石油?１８％??水一??图１－２?２００７年（左）和２０１７?（右）年我国能源结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈｉｎａ＇ｓ?ｅｎｅｒｇ
??陕西科技大学硕士学位论文????中填充一定量的细颗粒煤粉时，细颗粒可以有效减少粗颗粒形成的孔隙，提高煤粒间的??堆积效率，减少了粗颗粒之间束缚的额外水分，防止了煤粒间的聚沉，有利于高浓度，??尚稳定性水煤楽的制备【２５－２６］，如图１－４所不。??ｍ?ｍ??ａ）只有大颗粒?ｂ）填充了小颗粒??图１－４煤粒度分布对水煤浆的影响??Ｆｉｇ．?１?－４?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｎ?ｃｏａｌ?ｗａｔｅｒ?ｓｌｕｉｒｙ??（３）分散剂结构对煤成浆性能的影响??分散剂的主要作用是提高煤粒在水中的分散性。煤表面主要为疏水性芳环结构，煤??颗粒分散在水中属于不稳定的热力学系统，容易发生团聚形成沉淀，所以添加适量的分??散剂分子可以提高煤粒在水中的分散能力，减少煤粒间相互摩擦产生的阻力，从而降低??水煤浆黏度。??１．２．３褐煤表面改性提高制浆能力??（１）热改性??低阶煤的热改性主要是通过蒸发干燥技术使煤中的水通过加热方式以水蒸气的形式??除去。低阶煤热改性技术能够有效降低煤表面内水含量，挥发分和氧含量，降低煤粒对??水的吸附能力，从而使煤浆中游离态的水分增加，水煤浆浓度增加。孙成功％发现热改??性能使煤粒表面发生收缩，使煤粒表面羟基发生分解，煤粒疏水性能增强，从而降低煤??粒对水的吸附能力。周俊虎ｍ对神华煤进行加热改性处理发现，升高温度有利于煤粒表??面氧元素的脱除，但温度过高会导致煤粒孔隙结构增加，反而不利于高浓度水煤浆的制??备。??（２）水热改性??水热改性是一种非蒸发的褐煤脱水技术，它是将低阶煤与蒸馏水放置在高温高压条??件下的密闭反应
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of dispersants on coal-water slurry prepared from the solid residue of plasma pyrolysis of coal[J]. Chao Qian,Liang Zhao,Xin Ge,Xinzhi Chen. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2020(02)
[2]浅析世界能源供需格局及中国能源清洁化策略[J]. 郭彤荔. 能源与节能. 2019(11)
[3]我国能源资源现状与发展趋势[J]. 方圆,张万益,曹佳文,朱龙伟. 矿产保护与利用. 2018(04)
[4]中国煤炭资源分布特征及其基础性作用新思考[J]. 王海宁. 中国煤炭地质. 2018(07)
[5]煤炭地下气化气化工作面径向扩展探测研究[J]. 刘淑琴,牛茂斐,闫艳,金鑫,贺岩,高宝平,王志海,李金刚. 煤炭学报. 2018(07)
[6]浅析低阶煤提质技术现状及发展[J]. 李安. 石化技术. 2018(02)
[7]2016年世界能源供需情况分析与未来展望——基于《BP世界能源统计年鉴》与《BP世界能源展望》[J]. 代晓东,王余宝,毕晓光,路用瑞,梁继航,郭文玉. 天然气与石油. 2017(06)
[8]腐植酸系水煤浆分散剂的合成表征及应用[J]. 隋明炜,沈一丁,赖小娟,卫颖菲. 煤炭科学技术. 2017(10)
[9]褐煤干燥水分回收利用及其研究进展[J]. 张大洲,卢文新,陈风敬,夏吴,左静,王志刚,商宽祥. 化工进展. 2016(02)
[10]羧甲基化木质素在阿维菌素颗粒表面的吸附行为[J]. 郝汉,陈保莹,陈维韬,郭鑫宇,刘文君,吴学民. 林产化学与工业. 2015(05)
博士论文
[1]淀粉基水煤浆分散剂的制备、性能及作用机理研究[D]. 朱妞.陕西科技大学 2018
[2]基于界面特性调控的褐煤水热脱水提质制浆的试验研究[D]. 孙美洁.中国矿业大学(北京) 2016
[3]腐殖酸基水煤浆分散剂的合成、性能及其作用机理研究[D]. 李俊国.陕西科技大学 2014
[4]低阶煤水热改性制浆的微观机理及燃烧特性研究[D]. 赵卫东.浙江大学 2009
硕士论文
[1]阳离子Gemini表面活性剂对内蒙煤表面润湿性及成浆性能研究[D]. 杜倩.陕西科技大学 2018
[2]石蜡及乳化石蜡对煤表面疏水改性及其成浆性研究[D]. 胡仕宁.陕西科技大学 2018
[3]长侧链聚羧酸盐在煤/水界面的吸附与流变性能的研究[D]. 李元博.陕西科技大学 2015
[4]淀粉接枝共聚物水煤浆分散剂的制备及性能[D]. 陈蒙.陕西科技大学 2015
[5]微波辐照提高褐煤成浆性能的促进机理[D]. 王爱英.浙江大学 2012
本文编号：3359570
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?２００７—２０１７年我国煤炭产量和消费量变化??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｏｍｍｏｎ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐｈｅｎｏｍｅｎａ?ｉｎ?ｏｕｒ?ｄａｉｌｙ?ｌｉｆｅ??
陕西科技大学硕士学位论文??储量的１３．４％。??４５?ｆ—???■煤炭产量?门??４０?－?鬥煤炭消费量?工?ｎ??１３５－?，?ｊｉｌ??１３０?－?ｎ??３??—］??５?２５?－??．〇??｜?２０?－??｜丨５?■??６?１０?－??§?．??Ｕ?５?－??〇?ＬＩ＿＿?＿?＿?＿?＿?＿?＿?＿＿?＿??２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７??Ｙｅａｒ??图１－１?２００７—２０１７年我国煤炭产量和消费量变化??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｏｍｍｏｎ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐｈｅｎｏｍｅｎａ?ｉｎ?ｏｕｒ?ｄａｉｌｙ?ｌｉｆｅ??图１－１为我国２００７－２０１７年煤炭产量和消费量变化图，从２００７年到２０１３年，我国??对煤炭的产量和消费量逐年增加。从２０１３年至２０１７年，我国对煤炭的产量和消耗量略??微降低，尽管如此，煤炭仍旧占据了能源消费的统治地位，以煤炭为主的能源结构不会??发生改变。由图１－２可知，我国能源构成中天然气、石油和核电的比例逐渐增加，煤炭??消费比重逐渐减小，由２００７年煤炭消费占比７０％下降到２０１７年的６０％，在《中国可持??续发展战略》研究报告指出，直至２０５０年，煤炭消费比重占总能源消费比重的比例不会??低于５０％。由此可见，在未来一段时间内，煤炭仍旧是我国的主体能源和重要的化工原??料，是支撑我国能源安全的产业支柱。??石油１９％??＾石油?１８％??水一??图１－２?２００７年（左）和２０１７?（右）年我国能源结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈｉｎａ＇ｓ?ｅｎｅｒｇ
??陕西科技大学硕士学位论文????中填充一定量的细颗粒煤粉时，细颗粒可以有效减少粗颗粒形成的孔隙，提高煤粒间的??堆积效率，减少了粗颗粒之间束缚的额外水分，防止了煤粒间的聚沉，有利于高浓度，??尚稳定性水煤楽的制备【２５－２６］，如图１－４所不。??ｍ?ｍ??ａ）只有大颗粒?ｂ）填充了小颗粒??图１－４煤粒度分布对水煤浆的影响??Ｆｉｇ．?１?－４?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｎ?ｃｏａｌ?ｗａｔｅｒ?ｓｌｕｉｒｙ??（３）分散剂结构对煤成浆性能的影响??分散剂的主要作用是提高煤粒在水中的分散性。煤表面主要为疏水性芳环结构，煤??颗粒分散在水中属于不稳定的热力学系统，容易发生团聚形成沉淀，所以添加适量的分??散剂分子可以提高煤粒在水中的分散能力，减少煤粒间相互摩擦产生的阻力，从而降低??水煤浆黏度。??１．２．３褐煤表面改性提高制浆能力??（１）热改性??低阶煤的热改性主要是通过蒸发干燥技术使煤中的水通过加热方式以水蒸气的形式??除去。低阶煤热改性技术能够有效降低煤表面内水含量，挥发分和氧含量，降低煤粒对??水的吸附能力，从而使煤浆中游离态的水分增加，水煤浆浓度增加。孙成功％发现热改??性能使煤粒表面发生收缩，使煤粒表面羟基发生分解，煤粒疏水性能增强，从而降低煤??粒对水的吸附能力。周俊虎ｍ对神华煤进行加热改性处理发现，升高温度有利于煤粒表??面氧元素的脱除，但温度过高会导致煤粒孔隙结构增加，反而不利于高浓度水煤浆的制??备。??（２）水热改性??水热改性是一种非蒸发的褐煤脱水技术，它是将低阶煤与蒸馏水放置在高温高压条??件下的密闭反应
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of dispersants on coal-water slurry prepared from the solid residue of plasma pyrolysis of coal[J]. Chao Qian,Liang Zhao,Xin Ge,Xinzhi Chen. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2020(02)
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[8]腐植酸系水煤浆分散剂的合成表征及应用[J]. 隋明炜,沈一丁,赖小娟,卫颖菲. 煤炭科学技术. 2017(10)
[9]褐煤干燥水分回收利用及其研究进展[J]. 张大洲,卢文新,陈风敬,夏吴,左静,王志刚,商宽祥. 化工进展. 2016(02)
[10]羧甲基化木质素在阿维菌素颗粒表面的吸附行为[J]. 郝汉,陈保莹,陈维韬,郭鑫宇,刘文君,吴学民. 林产化学与工业. 2015(05)
博士论文
[1]淀粉基水煤浆分散剂的制备、性能及作用机理研究[D]. 朱妞.陕西科技大学 2018
[2]基于界面特性调控的褐煤水热脱水提质制浆的试验研究[D]. 孙美洁.中国矿业大学(北京) 2016
[3]腐殖酸基水煤浆分散剂的合成、性能及其作用机理研究[D]. 李俊国.陕西科技大学 2014
[4]低阶煤水热改性制浆的微观机理及燃烧特性研究[D]. 赵卫东.浙江大学 2009
硕士论文
[1]阳离子Gemini表面活性剂对内蒙煤表面润湿性及成浆性能研究[D]. 杜倩.陕西科技大学 2018
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[3]长侧链聚羧酸盐在煤/水界面的吸附与流变性能的研究[D]. 李元博.陕西科技大学 2015
[4]淀粉接枝共聚物水煤浆分散剂的制备及性能[D]. 陈蒙.陕西科技大学 2015
[5]微波辐照提高褐煤成浆性能的促进机理[D]. 王爱英.浙江大学 2012
本文编号：3359570
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