２１７年第４期第４５卷煤炭科学技术低阶煤资源丰富储量占煤炭资源量的５５以上低阶煤具有全水分和内在水分高挥发分高含氧官能团多孔隙率高等特点属于难制浆煤必须通过红外光谱显示宏测煤的官能团有羟基羰基芳甲基因而很难制备高浓度水煤浆１１１２表２适当方法来改

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包陈
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1 第４５卷第４期２１７年Ｖｏｌ４５煤炭科学技术ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ４月Ｎｏ４Ａｐｒ２１７不同分散剂在低阶煤制水煤浆中的作用机理研究赵俊梅白春华荣令坤王昕焱内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头１４１要为了解分散剂对低阶煤成浆性的作用机理应用氨基磺酸盐木质素磺酸钠和萘系磺酸盐３种分散剂对鄂尔多斯东胜煤田褐煤的成浆性能进行研究通过紫外可见分光光度计检测了不同分摘散剂在煤表面的吸附量测量了不同分散剂对煤表面Ｚｅｔａ电位的影响并探讨了分散剂种类和用量对水煤浆流变性能的影响结果表明３种分散剂中氨基磺酸盐对低阶煤制水煤浆的分散作用最好木质素磺酸钠与氨基磺酸盐复配也表现出优良的分散性能分散剂的分散性能与吸附量和Ｚｅｔａ电位具有一致性分散剂复配后的吸附量和Ｚｅｔａ电位明显增加带电的分散剂分子吸附到煤颗粒上既增大了煤颗粒的空间位阻也增强了煤颗粒之间的静电斥力静电排斥和空间位阻的共同作用显著提高了水煤浆的分散性关键词分散剂宏测煤水煤浆分散作用复配中图分类号ＴＱ４２３ＴＱ５３６文章编号２５３２３３６２１７４１９９６文献标志码ＡＳｔｕｄｙｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｉｎｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｌｏｗｒａｎｋｃｏａｌＺｈａｏＪｕｎｍｅｉＢａｉＣｈｕｎｈｕａＲｏｎｇＬｉｎｇｋｕｎＷａｎｇＸｉｎｙａｎＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢａｏｔｏｕ１４１ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｌｕｒｒｙａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈａｌｏｗｒａｎｋｃｏａｌｔｈｒｅｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓｏｆｔｈｅｓｕｌｆａｍａｔｅｓｏｄｉｕｍｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅａｎｄｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅｓｕｌｐｈｏｎａｔｅｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｌｕｒｒｙａｂｉｌｉｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｌｉｇｎｉｔｅｆｒｏｍＯｒｄｏｓＤｏｎｇｓｈｅｎｇＣｏａｌｆｉｅｌｄＴｈｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｖｉｓｉｂｌｅｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓｏｎｔｈｅｃｏａｌｓｕｒｆａｃｅｍｅａｓｕｒｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓａｆｆｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｚｅｔａｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｎｔｈｅｃｏａｌｓｕｒｆａｃｅａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｔｙｐｅａｎｄａｍｏｕｎｔａｆｆｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｉｎｔｈｅｔｈｒｅｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓｔｈｅｓｕｌｆａｍａｔｅｗｏｕｌｄｈａｖｅｔｈｅｂｅｓｔｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｌｏｗｒａｎｋｃｏａｌａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｏｆｔｈｅｓｏｄｉｕｍｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅａｎｄｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅｓｕｌｐｈｏｎａｔｅａｌｓｏｗｏｕｌｄｈａｖｅａｎｅｘｃｅｌｌｅｎｔｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＴｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｏｆｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｗｏｕｌｄｈａｖｅｔｈｅｃｏｈｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅＺｅｔａｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅａｎｄｔｈｅＺｅｔａｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄｗｏｕｌｄｂｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄＴｈｅｃｈａｒｇｅｄｍｏｌｅｃｕｌｅｓｏｆｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｗｏｕｌｄｂｅａｄｓｏｒｂｅｄｏｎｔｈｅｃｏａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｔｈｕｓｔｈｅｓｐａｃｅｈｉｎｄｒａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｏｕｌｄｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｒｅｐｕｌｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｏｕｌｄａｌｓｏｂｅｅｎｈａｎｃｅｄＴｈｅｊｏｉｎｔｒｏｌｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｒｅｐｕｌｓｉｏｎａｎｄｓｐａｃｅｈｉｎｄｒａｎｃｅｃｏｕｌｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙＫｅｙｗｏｒｄｓｄｉｓｐｅｒｓａｎｔＨｏｎｇｃｅＣｏａｌｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｃｏｍｐｏｕｎｄ引烧方式显示出了巨大的环保节能优势在我国丰言水煤浆是由大约６５的煤３４的水和１的添加剂通过物理加工得到的一种低污染高效率可管道输送的代油煤基流体燃料它改变了煤的传统燃收稿日期２１６１１１９责任编辑赵瑞富煤炭资源的保障下水煤浆也已成为替代油气等能源的最基础最经济的洁净能源１随着能源的不断消耗优质煤炭资源逐渐减少因此世界各国更加重视对储量丰富的低阶煤资源的开发利用我国ＤＯＩ１１３１９９ｊｃｎｋｉｃｓｔ２１７４３５作者简介赵俊梅１９６２女内蒙古鄂尔多斯人教授硕士Ｔｅｌ１３１７１２２８５２２Ｅｍａｉｌ１２４９４９９６２ｑｑｃｏｍ引用格式赵俊梅白春华荣令坤等不同分散剂在低阶煤制水煤浆中的作用机理研究Ｊ煤炭科学技术２１７４５４１９９２４ＺｈａｏＪｕｎｍｅｉＢａｉＣｈｕｎｈｕａＲｏｎｇＬｉｎｇｋｕｎｅｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｉｎｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｌｏｗｒａｎｋｃｏａｌＪＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２１７４５４１９９２４１９９

２１７年第４期第４５卷煤炭科学技术低阶煤资源丰富储量占煤炭资源量的５５以上低阶煤具有全水分和内在水分高挥发分高含氧官能团多孔隙率高等特点属于难制浆煤必须通过红外光谱显示宏测煤的官能团有羟基羰基芳甲基因而很难制备高浓度水煤浆１１１２表２适当方法来改善成浆性２５因此如何用低阶煤制Ｔａｂｌｅ２Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓｔａｔｉｓｔｉｃ

种分散剂以及复配后的分壳质组含量稳定性及Ｚｅｔａ电位的影响同时测试了分散剂在煤活性比散剂的活性基团用煤岩分析系统测试了试验用煤散剂用于制备水煤浆探讨分散剂对水煤浆的黏度表面的吸附量帮助了解分散剂结构与水煤浆性能之间的关系并且解释分散剂的作用及机理通过对比不同分散剂对水煤浆分散性和稳定性以及煤水界面的吸附量和Ｚｅｔａ电位的影响可筛选出分散

2 ２１７年第４期第４５卷煤炭科学技术低阶煤资源丰富储量占煤炭资源量的５５以上低阶煤具有全水分和内在水分高挥发分高含氧官能团多孔隙率高等特点属于难制浆煤必须通过红外光谱显示宏测煤的官能团有羟基羰基芳甲基因而很难制备高浓度水煤浆１１１２表２适当方法来改善成浆性２５因此如何用低阶煤制Ｔａｂｌｅ２ＰｅｒｃｅｎｔａｇｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｏｆｍｉｃｒｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｆｏｒＨｏｎｇｃｅＣｏａｌ出浓度高黏度低流变性好的水煤浆成为目前的研究热点而分散剂是关键５１笔者应用３种阴离宏测煤显微组分百分含量统计煤样１号２号３号平均值７７６９７８１２子表面活性剂作为分散剂用红外光谱表征３种分镜质组含量１８５９２６２２１９７４的显微组成和含量将３种分散剂以及复配后的分壳质组含量稳定性及Ｚｅｔａ电位的影响同时测试了分散剂在煤活性比散剂的活性基团用煤岩分析系统测试了试验用煤散剂用于制备水煤浆探讨分散剂对水煤浆的黏度表面的吸附量帮助了解分散剂结构与水煤浆性能之间的关系并且解释分散剂的作用及机理通过对比不同分散剂对水煤浆分散性和稳定性以及煤水界面的吸附量和Ｚｅｔａ电位的影响可筛选出分散性好的分散剂的活性基团为低阶煤水煤浆分散剂的合成提供研制方向１试１１惰性比１２２１５１８５９８１４７７６２１７５２６２７９３７２３２８２７１９７４８２６红外光谱分析试验选用了３种不同类型分散剂分别是木质素磺酸钠以下简称木质素呈褐色粉末萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂以下简称萘系呈深基呈棕红色粉末分别将样品烘干并将５１煤质分析试验选用鄂尔多斯东胜煤田黄天棉图乡宏测煤矿的煤以下简称宏测煤煤质分析及红外光谱分析结果见表１Ｔａｂｌｅ１矿物含量７９６黄色粉末氨基萘磺酸盐减水剂以下简称氨验表１惰质组含量ｍｇ固体样品与２ｍｇ的ＫＢｒ一起粉碎用压片机压成薄片利用ＶＴ７傅里叶变换红外光谱仪进行红外光谱测试红外光谱曲线如图２所示宏测煤样的工业分析和元素分析ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｌｅｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｏｎｇｃｅＣｏａｌＳａｍｐｌｅｓ工业分析Ｍａｄ１１６４Ａａｄ６１３Ｖａｄ３２１８ＦＣａｄ５５ｗＣ７８６２元素分析ｗＨ４３ｗＯ１４２ｗＳ４２利用ＭＣＡＳｍａｒｔＳｃｏｐｅ２全自动智能型煤岩分析系统进行煤岩显微组分测定结果如图１所示图２Ｆｉｇ２红外光谱曲线Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍｃｕｒｖｅｓ由图２可知木质素中有甲基亚甲基芳香环Ｆｉｇ１图１宏测煤火焚丝质体和碎骨惰质体ＢｕｒｎｉｎｇｆｕｓｉｎｉｔｅａｎｄｉｎｅｒｔｏｄｅｔｒｉｎｉｔｅＨｏｎｇｃｅＣｏａｌ显微组成统计见表２由试验结果可见宏测煤羟基１３１４萘系有芳甲基磺酸基羟基１５氨基有羰基苯环氨基芳香磺酸基１６１３水煤浆的制备和粒度分析试验制浆采取干法制浆具体制备方法和粒度显微组成以惰质组为主含量接近８煤质分析选择参见文献１７１８水煤浆粒度分布用Ｂｅｔｔｅｒ丰富的褐煤煤中ＯＣ比和内水含量都相对较高粒度为５１２４６２４１２３显示宏测煤属于低硫低灰低变质程度内孔含量２ｓｉｚｅ２激光粒度分布仪测定结果如下当水煤浆

3 赵俊梅等 : 不同分散剂在低阶煤制水煤浆中的作用机理研究 2017 年第 4 期 μm 时, 其含量分别为 1. 0% 2. 5% 3. 51% 6. 5% 9.36% 16.44% 32.44% 54.46% 100.0% 100.0% 1 4 水煤浆性质的测定水煤浆表观黏度采用 NXS - 4C 型水煤浆黏度计测定, 稳定性采用目测法, 方法如下 : 取制好的水煤浆放入试管, 静置一段时间后观察水煤浆的变化情况, 可以把稳定性分成 A B C D 四级, 具体分级的情况如下 :A 级, 浆体很匀称, 分布均匀无析水 ;B 级, 较 A 略有不如, 有少量析水 ;C 级, 有较多沉淀和析水 ;D 级, 两相分离, 不是混合的悬浮液 A B C D 添置 + - 号, 既表示其程度, 又表示了各级之间细微的差距 1 5 分散剂吸附量和 Zeta 电位的测定 1) 吸附试验准确称量 0. 2 g 干燥的制浆用煤, 与 50 ml 纯水及分散剂混合制成水煤浆后静置 24 h 达到吸附平衡, 将上层液分离 2) 吸附平衡液浓度的测定将分离出的吸附平衡清液, 用蒸馏水适当稀释, 并以稀释相同倍数的煤 - 纯水平衡液作参比, 用 UV-1100 紫外分光光度计测定吸光度, 通过工作曲线, 确定吸附平衡体系中分散剂的质量浓度 3)Zeta 电位的测定采用美国布鲁克海文电位仪 Zeta plus, 其采用电泳光散射原理 : 带电颗粒在外加电场作用下进行运动, 电荷运动使散射光产生频率漂移 ( 多普勒漂移 ), 采用频谱漂移分析技术, 计算颗粒的 Zeta 电位试验中采用蒸馏水做溶剂, 宏测煤作为分散相, 分别加入不同的分散剂制备水煤浆, 静置 24 h 待吸附平衡后取上层清液测其 Zeta 电位, 并与不掺分散剂的浆液做对照 2 结果与讨论 2 1 不同分散剂对宏测煤水煤浆的分散作用不同分散剂对宏测煤水煤浆的分散效果试验中分别测定了添加不同分散剂后不同浓度和相同浓度水煤浆, 掺加单一分散剂和复配分散剂后的流变性能, 结果见表 3 表 3 不同分散剂对宏测煤水煤浆流变性能的影响 Table 3 Effect of different dispersant on rheological behavior of Hongce Coal water slurry 序号分散剂种类分散剂用量 / % 水煤浆质量分数 / % 黏度 / (mpa s) 稳定性 1 木质素 B 2 萘系 B 3 氨基 C 4 木质素 / 萘系 0.4 / C+ 5 木质素 / 萘系 0.4 / B 6 木质素 / 萘系 0.4 / B+ 7 木质素 / 萘系 0.4 / B- 8 木质素 / 氨基 0.4 / C 9 木质素 / 氨基 0.4: C+ 10 木质素 / 氨基 0.4 / B 11 木质素 / 氨基 0.4 / B- 12 氨基 / 萘系 0.4 / C+ 13 氨基 / 萘系 0.4 / C+ 14 氨基 / 萘系 0.4 / B- 15 氨基 / 萘系 0.4 / C 16 木质素 / 氨基 0.55 / B+ 17 木质素 / 氨基 0.25 / B 18 木质素 / 萘系 0.55 / B+ 19 木质素 / 萘系 0.25 / B 20 氨基 / 萘系 0.25 / B+ 21 氨基 / 萘系 0.55 / B 22 木质素 / 氨基 / 萘系 0.27 / 0.27 / C- 23 木质素 / 氨基 / 萘系 0.27 / 0.27 / C 24 木质素 / 氨基 / 萘系 0.27 / 0.27 / B- 25 木质素 / 氨基 / 萘系 0.27 / 0.27 / B+ 由表 3 可知, 单掺分散剂时, 氨基的降黏作用最大, 但稳定性有所下降 ; 分散剂总用量固定不变,2 种不同分散剂质量比为 1 1 时, 氨基与萘系复配效果在低浓度时效果较好, 木质素与氨基复配后在高 201

4 2017 年第 4 期煤炭科学技术第 45 卷浓度时分散效果较好, 分散剂用量比例不同, 分散效果也存在差异, 木质素与氨基复配时, 木质素用量多分散效果差 ; 木质素与萘系复配时比例的不同导致的分散效果差异不明显 ; 氨基与萘系复配时萘系多分散效果差 ;3 种分散剂复配添加时, 也体现出分散剂的分散叠加效应不同分散剂对宏测煤水煤浆 Zeta 电位影响试验测定了 3 种分散剂对煤颗粒表面 Zeta 电位的影响, 结果见表 4, 可以看出 : 煤制成水煤浆形成分散体系以后, 煤粒的 Zeta 电位呈现出负值这说明宏测煤粒表面主要以负电荷居多加入分散剂后煤粒表面的 Zeta 电位绝对值均增大, 说明分散剂的介入使得煤粒表面的负电荷增多当分散剂同煤粒作用时, 分散剂中的离子基团通过疏水端的吸附作用排列在煤粒表面, 根据同种电荷相互排斥理论, 煤粒间会产生静电斥力作用, 当静电斥力作用大于它们之间的范德华吸引力, 煤粒便会分散在水中从 Zeta 电位绝对值大小来看, 单掺时氨基在煤颗粒表面吸附后使其 Zeta 电位绝对值提高最多, 煤颗粒之间的静电排斥作用更大, 分散效果最好, 与表 3 的结论相一致 ; 但木质素和萘系对 Zeta 电位绝对值的影响与表 3 的结论不一致 ;2 种分散剂复配时, 木质素和萘系在煤颗粒表面吸附后其 Zeta 电位绝对值最大, 但降黏效果并不是最大的, 说明煤颗粒的分散并不仅依靠静电斥力, 而且带芳香环分散剂吸附产生的空间位阻作用可能也有影响表 4 不同分散剂对宏测煤制水煤浆 Zeta 电位的影响 Table 4 Effect of different dispersing agents on the Zeta potential of Hongce Coal water slurry 分散剂种类宏测煤木质素氨基萘系木质素 / 氨基木质素 / 萘系氨基 / 萘系木质素 / 氨基 / 萘系掺量 / % / / / / 0.27 / 0.27 Zeta 电位 / mv 不同分散剂在宏测煤水煤浆表面的吸附量分散剂在煤颗粒表面的吸附量是衡量分散剂吸附能力的重要参数之一试验测定了不同分散剂在煤 / 水界面的吸附量, 见表 5, 可见,3 种分散剂在宏测煤表面吸附量的大小依次为氨基 > 萘系 > 木质素 ; 这与表 3 中 3 种分散剂对水煤浆分散能力强弱影响一致说明由于分散剂吸附后空间位阻作用的存在, 吸附量和水煤浆黏度之间存在对应关系 2 种分散剂复配时氨基和萘系吸附量最高, 也与表 3 中的结论一致通过试验可以得出, 复配分散剂比单一分散剂吸附量高, 对水煤浆成浆改善最大, 所以分散剂的复配是提高水煤浆浓度的有效途径之一表 5 不同分散剂对宏测煤制水煤浆表面的吸附量的影响 Table 5 Effect of differet dispersing agents on the adsorption capacity of Hongce Coal water slurry 分散剂种类氨基木质素萘系氨基 / 萘系氨基 / 木质素萘系 / 木质素掺量 / % / / / 0.4 吸附量 / (g kg -1 ) 分散剂分散机理讨论木质素萘系氨基的分子结构如图 3 所示 [17-20], 氨基分子结构中有 SO 3 OH 和 NH 2 等极性基团, 萘系分子结构中主要有 SO 3 基团木质素分子结构中有 SO 3 OH 等基团, 红外光谱的测定证实了这些基团的存在由于氨基分子结构具有较多的极性基团支链极性强空间结构较大的特点, 因而空间位阻较大, 由于空间位阻和静电斥力的共同作用, 使其具有优良的分散能力氨基的多个极性基团容易以氢键形式与水分子缔合, 在宏测煤颗粒表面形成一层厚溶剂化吸附层, 具有良好的润滑作用, 增加了氨基的分散性, 可以把吸附于宏测煤惰质组微孔中的水释放 202 Fig 3 图 3 分散剂的分子结构 Molecular structure of dispersing agent

5 赵俊梅等 : 不同分散剂在低阶煤制水煤浆中的作用机理研究出来提高浆体浓度萘系主要通过较多的 SO 3 吸附在宏测煤的表面, 对浆体 Zeta 电位绝对值也有较大贡献, 分散作用主要依靠静电斥力 ; 木质素的极性基团虽然较萘系多, 但由于其复杂的分子结构, 导致其吸附量少, 分散作用也是以静电斥力为主 [18] 氨基木质素和萘系复配后往往表现出叠加的分散效应, 可能是由于复配后分子吸引力加大, 形成较紧密的混合胶束, 从而产生协同效应就本试验结果的整体来看, 有理由认为分散剂复配掺入后, 氨基将首先在煤颗粒表面发生吸附, 在吸附中占据了一定优势, 萘系木质素或直接吸附在煤颗粒表面, 或填充于空间立体结构中参与吸附层及溶剂化膜层的构成, 但 2 种方式均会对颗粒表面的静电斥力效应作出一定的贡献这使得颗粒表面的溶剂化膜层可能拥有比氨基吸附层稍高的电动电位,Zeta 电位的测定证实了这一点而与此同时, 煤颗粒吸附分散剂所形成的空间位阻效应并未削弱很多, 故在一定掺量范围内用木质素萘系取代氨基并未造成复配分散剂降黏效果的下降, 往往表现出有一定程度的提高另一方面, 二者复配后由于吸附性质和吸附层结构的差异所造成的吸附层不均匀性, 煤颗粒周围所形成的溶剂化膜层形状的不规则程度加剧, 粗糙程度有所增加, 使分散体系中煤颗粒之间发生相对运动时所受的机械阻力增加, 则煤颗粒发生沉降体系自由水快速上浮的现象就会得到抑制, 宏观表现就是二者复配可改善单掺氨基易产生的泌水等不稳定现象, 试验结果也是如此 3 结论 1) 试验用宏测煤由具有大量微孔的惰质组组成, 煤中 O / C 比和内水含量都较高是导致其难于成浆的重要原因 2) 氨基木质素和萘系 3 种分散剂都能提高宏测煤制水煤浆的分散性能, 相比较而言, 氨基分散剂的效果优于木质素和萘系分散剂 3) 分散剂的组合 / 复配相比单一分散剂而言, 更有助于提高宏测煤制水煤浆的分散性能, 木质素和萘系复配时在低浓度水煤浆中具有较好协同分散效果, 水煤浆浓度提高后分散性变差 ; 木质素或萘系与氨基复配分散效果最佳 4) 带电的分散剂分子吸附到煤颗粒上, 一方面增大了煤颗粒的空间位阻, 另一方面增强了煤颗粒之间的静电斥力, 静电排斥和空间位阻的共同作用 2017 年第 4 期显著提高了水煤浆的分散性分散剂的分子结构对分散性能有不同的影响, 木质素和萘系的分子结构分散以静电斥力为主 ; 氨基分散剂支链较多, 结构中包含丰富的羟基 ( -OH) 和氨基 ( NH 2 ), 增加了分散剂吸附到煤颗粒上的能力, 一方面形成较大的空间位阻, 另一方面更多的吸附导致煤颗粒之间的静电斥力增加, 提高了煤颗粒表面的 zeta 电位绝对值, 这是氨基分散剂分散性能显著优于木质素和萘系分散剂的主要原因参考文献 (References): [1] 吉登高, 张丽娟. 我国水煤浆制备与燃烧技术的发展 [ J]. 选煤技术,2004,8(4): Ji Denggao,Zhang Lijuan.The preparation of coal water slurry and the development of combustion technology in China[ J].Coal Prep aration Technology,2004,8(4): [2] 张光华, 韩文静, 李俊国, 等. 超支化高能水煤浆分散剂的合成和性能研究 [J]. 功能材料,2013,44(1): Zhang Guanghua,Han Wenjing,Li Junguo,et al.study on Synthesis and properties of super high energy coal water slurry dispersant [ J].Functional Materia,2013,44(1): [3] 邹立壮, 朱书全, 支献华, 等. 不同水煤浆添加剂与煤之间的相互作用规律研究 [J]. 中国矿业大学学报,2004,33(4): Zou Lizhuang,Zhu Shuquan,Zhi Xianhua,et al.study on the law of the interaction between different coal water slurry additives and coal[ J]. Journal of China University of Mining and Technology, 2004,33(4): [4] Zou Lizhuang,Zhu Shuquan,Wang Xiaoling,et al.study on the in teraction between different CWS dispersants and coals: XI inter face properties of dispersant modified coal particles and its effect on the properties of CWS [J].Journal of Fuel Chamistry and Tech nology,2006,34(2): [5] 朱书全, 邹立壮. 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 [ J]. 燃料化学学报,2003,31(6): Zhu Shuquan,Zou Lizhuang.Study on the interaction characteristics between different CWS dipersants and coals Ⅰ:effect of the inter action of complex coal particle on CWS rheological behavior[ J]. Journal of Fuel Chemistry,2003,31(6): [6] 邹立壮, 朱书全, 王晓玲, 等. 水煤浆分散剂与煤之间的相互作用 Ⅷ: 木质素磺酸钠对煤的成浆性与水煤浆流变特性的影响 [J]. 应用化学,2005,22(5): Zou Lizhuang,Zhu Shuquan,Wang Xiaoling,et al.water coal slur ry dispersing agent and the interaction between coal Ⅷ: effect of sodium lignin sulfonate on the rheological behavior of coal slurry and coal water slurry [ J].Applied Chemistry,2005,22 (5): [7] 周春明, 曹青, 常宏宏. 分散剂结构对水煤浆性能的影响 [ J]. 日用化学工业,2015,45(7):

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