專利名稱：復(fù)合無機(jī)納米水煤漿水焦?jié){穩(wěn)定劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水煤漿、水焦?jié){穩(wěn)定劑，具體是一種復(fù)合無機(jī)納米水煤漿、水焦?jié){穩(wěn)定劑。
背景技術(shù)：
水煤/焦?jié){是指將一定粒度和粒度分布的煤粉(石油焦粉、瀝青焦粉)與水及少量助劑經(jīng)混合制成的一種高濃度固/液分散體系。由于體系中顆粒粒徑遠(yuǎn)大于膠體顆粒粒徑，由布朗運(yùn)動使膠體產(chǎn)生穩(wěn)定的因素已在此不起作用，這使得解決該體系穩(wěn)定性的問題變得尤為困難，如不采取特殊手段，顆粒聚集和沉降將不可避免，在儲存、運(yùn)輸和使用時會發(fā)生顆粒與水分離，導(dǎo)致沉淀而無法正常使用。因此水煤/焦?jié){穩(wěn)定性的優(yōu)劣是水煤/焦?jié){能否正常使用的關(guān)鍵。隨著水煤/焦?jié){的廣泛應(yīng)用，水煤/焦?jié){穩(wěn)定性問題越來越引起人們的重視。專利申請?zhí)枮?7103965.8的專利文件提出了一種以羧甲基纖維素鈉、水玻璃和聚乙烯醇為穩(wěn)定劑，通過提高碳素水漿中分散介質(zhì)的粘度，降低粒子沉降速度來提高水漿穩(wěn)定性的方法；專利申請?zhí)枮?11082999.9的專利文件提出了一種通過改進(jìn)水煤漿生產(chǎn)工藝，降低煤粒子間空隙率，提高水煤漿中粒子堆積效率來提高水煤漿穩(wěn)定性的方法。
以上現(xiàn)有技術(shù)通過提高分散體系粘度和降低分散體系粒子間空隙率的方法來提高分散體系穩(wěn)定性方面雖然取得了一些進(jìn)展，但由于選用的有機(jī)類穩(wěn)定劑易降解導(dǎo)致長期穩(wěn)定效果不佳，同時該類穩(wěn)定劑加入會顯著提高分散體系粘度，進(jìn)而影響體系流動性；降低分散體系粒子間空隙率對漿體中粒子間的相互作用效果改善不大，因此沒能從根本上解決水煤/焦?jié){穩(wěn)定性的問題。如何克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提高水煤/焦?jié){的穩(wěn)定性，已成為當(dāng)今水煤/焦?jié){領(lǐng)域中亟待解決的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠顯著提高水煤漿、水焦?jié){穩(wěn)定性的復(fù)合無機(jī)納米穩(wěn)定劑。
本發(fā)明所述的復(fù)合無機(jī)納米水煤漿水焦?jié){穩(wěn)定劑，其特征在于該穩(wěn)定劑由纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子混合而成，粒子粒徑為10-100納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為50-200，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為10∶90-90∶10。
制備水煤/焦?jié){時，將煤/焦質(zhì)量的0.10％-1.00％的穩(wěn)定劑與煤/焦、水和分散劑一起加入制漿裝置中制得穩(wěn)定性良好的水煤/焦?jié){；或按上述投放比率，將穩(wěn)定劑加入到預(yù)制好的水煤/焦?jié){中，經(jīng)過攪拌混合，制得穩(wěn)定性良好的水煤/焦?jié){。球狀納米粒子吸附在煤/焦粒子表面，提高了表面電荷，使粒子間形成較強(qiáng)的靜電排斥力，從而有效提高體系穩(wěn)定性，當(dāng)煤/焦粒子相互靠近時，由煤/焦粒子吸附納米粒子后表面形成的絨毛狀結(jié)構(gòu)之間易產(chǎn)生纏結(jié)，提高體系觸變性，進(jìn)而提高體系穩(wěn)定性；纖維狀納米粒子吸附在若干個煤/焦粒子間，使粒子之間產(chǎn)生空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的空間位阻效應(yīng)使得體系穩(wěn)定性提高；球狀納米粒子吸附在煤/焦粒子表面，大大提高了粒子的比表面積，可以有效提高吸附點(diǎn)的數(shù)量和強(qiáng)度，從而使纖維狀納米粒子的空間位阻效應(yīng)得到進(jìn)一步增強(qiáng)。以上幾種效應(yīng)可以顯著提高水煤/焦?jié){體系的穩(wěn)定性。這是因?yàn)樗?焦?jié){分散體系中，顆粒粒徑較大，不采用特殊手段，顆粒聚集和沉降將不可避免。單一的穩(wěn)定效應(yīng)很難滿足該體系的穩(wěn)定要求，需要采用多種穩(wěn)定效應(yīng)來協(xié)同提高體系的穩(wěn)定性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于1、利用納米粒子獨(dú)特的表面性能，將球狀和纖維狀納米粒子進(jìn)行復(fù)配，協(xié)同發(fā)揮多種穩(wěn)定效應(yīng)，顯著提高水煤/焦?jié){的穩(wěn)定性；2、無機(jī)材料性質(zhì)穩(wěn)定，不降解，時效性優(yōu)良；3、添加該穩(wěn)定劑不顯著提高水煤/焦?jié){的粘度；4、該穩(wěn)定劑可直接使用，操作方便，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。
四

附圖是在水煤/焦?jié){體系中，以本發(fā)明選用的復(fù)合的球狀和纖維狀納米粒子吸附在煤粒子或石油焦、瀝青焦粒子表面的透射電子顯微鏡照片，可以更為明確地說明復(fù)合無機(jī)納米穩(wěn)定劑的穩(wěn)定機(jī)理。其中圖1是煤顆粒吸附球狀納米粒子的TEM照片。
圖2是煤顆粒吸附纖維狀納米粒子的TEM照片。
五具體實(shí)施例方式
以下對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1復(fù)合無機(jī)納米水煤漿穩(wěn)定劑對興隆莊煤水煤漿的穩(wěn)定效果。
把長徑比為50至120的纖維狀凹凸棒土與球狀硅藻土按質(zhì)量百分比50∶50混合制得復(fù)合無機(jī)納米穩(wěn)定劑，粒子粒徑為10-40納米。以使用該種穩(wěn)定劑制備興隆莊煤水煤漿為例采用Φ240×330型球磨機(jī)，將穩(wěn)定劑、興隆莊煤、水和分散劑一起加入球磨機(jī)中磨礦，它們的加入量分別為2.00g，1.998Kg、0.931Kg、10.00g，磨60分鐘后制得高穩(wěn)定性的水煤漿。以兩種無機(jī)納米粒子按10∶90，30∶70，70∶30，90∶10的百分比混合制得復(fù)合無機(jī)納米穩(wěn)定劑，以相同的穩(wěn)定劑添加量，不改變漿產(chǎn)量重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，制得另外4份高穩(wěn)定性的水煤漿；調(diào)整上述五種穩(wěn)定劑添加率至原料煤質(zhì)量的0.25％、0.35％，不改變漿產(chǎn)量重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，制得另外10份高穩(wěn)定性的水煤漿。
按企標(biāo)Q/3201NBJ02-1999分別測定未加入穩(wěn)定劑、加入總煤量0.04％的羧甲基纖維素鈉、使用本發(fā)明制得的水煤漿的濃度、粘度和15天靜置穩(wěn)定性，結(jié)果見表1。從表1中可見，使用本發(fā)明制得水煤漿穩(wěn)定性顯著提高，與使用羧甲基纖維素鈉作為水煤漿穩(wěn)定劑相比不顯著提高水煤漿的粘度，當(dāng)兩種粒子質(zhì)量百分比為50∶50時效果達(dá)到最佳。
實(shí)施例2復(fù)合無機(jī)納米水焦?jié){穩(wěn)定劑對齊魯石油焦水焦?jié){的穩(wěn)定效果。把長徑比為100至200的纖維狀凹凸棒土與球狀硅藻土按質(zhì)量百分比60∶40混合制得復(fù)合無機(jī)納米穩(wěn)定劑，粒子粒徑為60-100納米。以使用該種穩(wěn)定劑制備齊魯石油焦水焦?jié){為例采用Φ240×330型球磨機(jī)，將穩(wěn)定劑、齊魯石油焦、水和分散劑一起加入球磨機(jī)中磨礦，它們的加入量分別為8.00g、1.992kg、0.807Kg、10.00g，磨75分鐘后制得高穩(wěn)定性的水焦?jié){。以兩種無機(jī)納米粒子按20∶80，40∶60，50∶50，80∶20的百分比混合制得復(fù)合無機(jī)納米穩(wěn)定劑，以相同的添加量，不改變漿產(chǎn)量重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，制得另外4份高穩(wěn)定性的水焦?jié){；調(diào)整上述五種穩(wěn)定劑添加率為原料焦質(zhì)量的0.70％，1.00％，不改變漿產(chǎn)量重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，制得另外10份高穩(wěn)定性的水焦?jié){。
按企標(biāo)Q/3201NBJ02-1999分別測定未加入穩(wěn)定劑、加入總焦量0.07％的羧甲基纖維素鈉、使用本發(fā)明制得的水焦?jié){的濃度、粘度和15天靜置穩(wěn)定性，結(jié)果見表2。從表2中可見，使用本發(fā)明制得水焦?jié){穩(wěn)定性顯著提高，與使用羧甲基纖維素鈉作為穩(wěn)定劑相比不顯著提高水焦?jié){的粘度，兩種粒子質(zhì)量百分比為60∶40時效果達(dá)到最佳。
實(shí)施例3在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將粒子的粒徑改為40-60納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為120-150，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為10∶90。
實(shí)施例4在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將粒子的粒徑改為50-70納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為50-80，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為30∶70。
實(shí)施例5在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將粒子的粒徑改為40-60納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為150-200，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為90∶10。
實(shí)施例6在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，將粒子的粒徑改為80-100納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為80-110，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為80∶20。
實(shí)施例7在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，將粒子的粒徑改為80-100納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為130-150，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為60∶40。
實(shí)施例8在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，將粒子的粒徑改為30-70納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為100-150，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為30∶70。
表1使用復(fù)合無機(jī)納米穩(wěn)定劑制備的興隆莊煤水煤漿的性能

表2使用復(fù)合無機(jī)納米穩(wěn)定劑制備的齊魯石油焦水焦?jié){的性能

權(quán)利要求
1.一種復(fù)合無機(jī)納米水煤漿水焦?jié){穩(wěn)定劑，其特征在于該穩(wěn)定劑由纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子混合而成，粒子粒徑為10-100納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為50-200，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為10∶90-90∶10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合無機(jī)納米水煤漿水焦?jié){穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑由纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子混合而成，粒子粒徑為10－100納米，纖維狀無機(jī)納米粒子的長徑比為50－200，纖維狀無機(jī)納米粒子和球狀無機(jī)納米粒子的質(zhì)量百分比為10∶90－90∶10。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于1.利用納米粒子獨(dú)特的表面性能，將球狀和纖維狀納米粒子進(jìn)行復(fù)配，協(xié)同發(fā)揮多種穩(wěn)定效應(yīng)，顯著提高水煤/焦?jié){的穩(wěn)定性；2.無機(jī)材料性質(zhì)穩(wěn)定，不降解，時效性優(yōu)良；3.添加該穩(wěn)定劑不顯著提高水煤/焦?jié){的粘度；4.該穩(wěn)定劑可直接使用，操作方便，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。
文檔編號C10L1/32GK1563292SQ20041001472
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者胡柏星, 何其慧, 潘毅, 蔡軍, 沈健 申請人:南京大學(xué)表面和界面化學(xué)工程技術(shù)研究中心