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神华煤具有低灰、低硫、低磷、低氯、中高热值、易燃等优点,是优质动力煤;但同时其氧碳比高、内水含量高、孔隙率高,成浆性能不好。因此使用性能良好的水煤浆添加剂是神华煤成浆的关键。
木质素磺酸钠来源于工业酸性亚硫酸盐法造纸废液,将改性木质素磺酸钠用作水煤浆添加剂,不仅可以充分利用制浆废液中的工业木质素,而且对于解决我国能源紧张、减少环境污染、走可持续发展之路具有现实意义。
本论文以改性木质素磺酸钠(GCL3S)为水煤浆添加剂系统地研究了制浆工艺条件对神华煤制浆性能和流变性能的影响,为神华煤的成浆和应用提供理论参考依据。
通过对五种不同分子量的改性木质素磺酸钠的分散性能的研究表明,中等分子量的GCL3S的特性粘度为13.23 mL·g<-1>具有合适的成浆性、稳定性和抗剪切性等综合应用性能。
研究结果表明,SXMN不能使神华煤成浆。FDN的添加量大于1.2%才可以成浆,但是浆体的流动性较差。GCL3S的质量分数为0.8%时可使神华煤水煤浆煤的质量分数达到62.0%,黏度低至896 mPa.s。添加剂添加量过大降低了水煤浆的稳定性,添加剂量为1.0%时用GCL3S和FDN制得的水煤浆分别在第7天和第5天产生硬沉淀。
添加CMC可以提高水煤浆的稳定性,当添加量为0.8%时,对于添加相同量的GCL3S和FDN分别使其产生硬沉淀的时间为19天和9天。不同初始粘度的水煤浆的抗剪切性能相比较,水煤浆的初始粘度低至650 mPa.s时,抗剪切性最好,GCL3S和FDN的最大抗剪切时间分别达到130 min和110 min。平均粒径为16.586 gm、比表面积为1.283 m<2>/g的神华煤的成浆性能最好。pH≈7时、金属离子调整剂六偏磷酸钠的添加量为6.0%时、温度为80℃时、搅拌强度为1400 rad/min时神华煤的成浆性最好。
添加剂FDN制得的水煤浆的流动行为指数在细煤粒含量为50%时最大;添加剂GCL3S制得的水煤浆的流动行为指数随着细煤粒含量的增大而增大,水煤浆的胀塑性增强。GC3S和FDN制得的水煤浆都在添加剂量为0.7%时,浆体的流型由假塑性变为涨塑性。随着pH值的增大,稠度系数K-直增大。对于添加剂GCL3S制得的水煤浆,温度为60℃时,水煤浆的流动行为指数最大;温度为80℃时,流动行为指数最小,屈服应力最大。