水煤漿添加劑

水煤漿的穩(wěn)定性是指煤漿在儲存與運(yùn)輸期間保持性態(tài)均勻的特性。水煤漿穩(wěn)定性的破壞來源于固體顆粒的沉淀。由于水煤漿為粗粒懸浮體，屬動力不穩(wěn)定體系，使其穩(wěn)定的主要方法是使它成為觸變體。即煤漿靜置時產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化，具有高的剪切應(yīng)力，應(yīng)用時，一經(jīng)外力作用，黏度能迅速降低，有良好的流動性，再靜止時又能恢復(fù)原來的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，流變學(xué)上稱這種流體為觸變體或與時間有關(guān)的流體。穩(wěn)定劑應(yīng)具有使煤漿中已分散的煤粒能與周圍其他煤粒及水結(jié)合成一種較弱但又有一定強(qiáng)度的三維空間結(jié)構(gòu)的作用。穩(wěn)定劑的加入，能使已分散的固體顆粒相互交聯(lián)，形成空間結(jié)構(gòu)，從而有效地阻止顆粒沉淀，防止固液間的分離。能起這種作用的穩(wěn)定劑有無機(jī)鹽、高分子有機(jī)化合物，如常見的聚丙烯酰胺絮凝劑、羧甲基纖維素以及一些微細(xì)膠體粒子(如有機(jī)膨潤土)等。

1. 消泡劑

消泡劑常見于兩種情況下使用，一是分散劑為非離子型時，因它常常同時有很好的起泡性能，水煤漿中含過多氣泡，特別是微泡時，流動性大受影響。二是制漿用煤為浮選精煤，當(dāng)其表面殘留起泡劑較多時，經(jīng)攪拌充氣也會產(chǎn)生大量氣泡。

許多陰離子型分散劑，如萘磺酸鹽類，同時有很好的消泡作用。和非離子型分散劑聯(lián)合使用，不僅能消泡，而且可降低價格昂貴的非離子型分散劑的用量。

泡劑用量大約是分散劑的十分之一。兩者可同時加入。制漿時常用的起泡劑有醇類及磷酸酯類。

2. 調(diào)整劑

添加劑的作用還與溶液的酸堿度有關(guān)。制漿時以弱堿性的溶液環(huán)境較好，所以在制漿時往往要加入pH調(diào)整劑以調(diào)整煤漿的pH值。

3. 防霉劑

添加劑都是一些有機(jī)物質(zhì)，有的在長期儲存中易受細(xì)菌的分解而失效，要使用防霉劑進(jìn)行殺菌。不過這種情況很少見。

4. 表面處理劑

表面處理劑是改變煤粒表面特性以增強(qiáng)其成漿性，特別是對難成漿煤種。表面處理劑對提高難制漿煤種的成漿性作用明顯，而對易制漿煤種作用不大或沒有作用。

5. 促進(jìn)劑

促進(jìn)劑在改善水煤漿性能方面具有降低黏度、提高穩(wěn)定性、改善流變特性、增強(qiáng)抗剪切能力等作用。促進(jìn)劑對水煤漿，特別是對難制漿煤種的成漿性具有顯著效果。

1. 分散劑的作用機(jī)理

(1) 提高煤表面的親水性 分散劑是一種可促進(jìn)分散相(水煤漿中的煤粒)在分散介質(zhì)(水煤漿中的水)中均勻分散的化學(xué)藥劑。煤炭主體是非極性的碳?xì)浠衔?，屬疏水性物質(zhì)。煤炭的潤濕性可按水在其表面的接觸角大小分成四等。按觸角為零者，稱強(qiáng)親水性煤炭;小于 40°者稱弱水性煤炭;40°~90°者，稱疏水性煤炭;超過90°者稱強(qiáng)疏水性煤炭。各種煤炭的表面均顯疏水性。

另外，水的表面張力大，煤炭表面張力小，只有降低水的表面張力，增大煤炭表面張力，減少固液間的界面張力，才能達(dá)到充分濕潤;煤粒表面即使?jié)駶?，其巨大的比表面積也會促使它們聚集到一塊，無法分散均勻。

制漿用分散劑都是一些兩親的表面活性劑，一端是由碳?xì)浠衔飿?gòu)成的非極性的親油基，另一端是親水的極性基，非極性的疏水端極易與碳?xì)浠衔锏拿禾勘砻娼Y(jié)合，吸附在煤粒表面上，將另一端親水基朝外引入水中。極性基的強(qiáng)親水性使煤粒的表面由疏水轉(zhuǎn)化為親水，可形成一層水化膜。有效降低水的表面張力和提高煤粒表面的表面張力，使?jié)櫇窠佑|角降至50度以下。借水化膜將煤粒隔離開，減少煤粒間的阻力，從而達(dá)到降低黏度的作用。

試驗(yàn)表明，分散劑應(yīng)有很好的水溶性，但并非對煤的潤濕性越好，降黏效果越佳。潤濕劑、滲透劑能使煤粒變得極為親水(接觸角等于零)，但不能作水煤漿分散劑使用。

(2) 增強(qiáng)煤粒間的靜電斥力 著名的DLVO理論認(rèn)為，膠體顆粒穩(wěn)定分散的先決條件是顆粒間的靜電斥力超過顆粒間的范氏引力。離子型分散劑除能改善煤表面的親水性外，還能增強(qiáng)其靜電斥力，進(jìn)一步促使煤粒分散于水介質(zhì)中。

盡管人們十分重視靜電斥力對煤粒分散懸浮的穩(wěn)定作用，有些人甚至認(rèn)為分散劑的主要作用在于改變煤粒的表面電性，認(rèn)為滑動面與溶液內(nèi)部間的電位差，即電動電位達(dá)到-50mV 時，水煤漿就有所希望的流動性和穩(wěn)定性，但大量的研究表明，提高電位差電位值有利于改善水煤漿的流動性，反之則有益于提高其穩(wěn)定性，但都起不了決定作用?？臻g隔離位阻效應(yīng)更有實(shí)際意義。

(3) 空間隔離位阻效應(yīng) 水化膜中的水與體系中的"自由水"不同，它因受到表面電場的吸引而呈定向排列。當(dāng)顆粒相互靠近時，水化膜受擠壓變形，引力則力圖恢復(fù)原來的定向，這樣就使水化膜表現(xiàn)出一定的彈性，使煤粒均勻分散且顆粒表面的分散劑且有一定的厚度，當(dāng)兩個帶吸附層的顆粒相互重疊時，由于吸附層分散劑分子運(yùn)動的自由度受到阻礙，吸附分子的熵減少，因?yàn)轶w系的熵總是自發(fā)地向增加方向發(fā)展，所以顆粒有再次分開的傾向，避免顆粒聚集。

當(dāng)分散劑為大分子時，被吸附分子有長的親水鏈，在煤表面形成三維水化膜，當(dāng)顆粒相互接近時，產(chǎn)生較強(qiáng)的排斥力，導(dǎo)致煤粒分散懸浮。該斥力即為空間隔離位阻或立體障礙。

總之，高效水煤漿分散劑的特點(diǎn)是有效地吸附在煤表面，提高煤的親水性，并能在煤表面形成雙電層和立體障礙。

2. 常用分散劑

分散劑按離解與否可分為離子型與非離子型兩大類。離子型又可按電荷的屬性分為陰離子型、陽離子型和兩性型三類。兩性型是指當(dāng)溶液呈堿性時顯示陰離子特性，呈酸性時顯示陽離子特性。陰離子、非離子、陽離子、及兩性分散劑的國際價格比為 1:2:3:4。制漿分散劑多選擇陰離子型。陰離子型分散劑主要有萘磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、磺化腐值酸鹽、聚羧酸系等。