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水煤浆是70年代兴起的以煤代油为目标的新型燃料。它是把洗选后的低灰分精煤加工成微细煤粉,按煤约60%~70%,水约30%~40%的比例和适量的化学添加剂(约1%)配制而成的一种煤水混合物。由于水煤浆既能保持煤的物理化学性能,又能象石油一样具有良好的流动性和稳定性,可以泵送,又易储运和调整,可以雾化燃烧;其燃烧温度低,产生较少的SOx、NOx和CO,而且加工工艺简单,与煤的气化、液化相比投资少,成本低,具有良好的社会效益和经济效益。
化学添加剂是制备高浓度水煤浆的重要因素,也是直接关系到制浆产品质量好坏的关键之一。流变性和粘度是表征水煤浆质量的两个最重要参数,受多种因素影响,其中添加剂是煤能够成浆的最关键因素,也是煤浆中除了煤粉之外价格最贵的物质。目前水煤浆生产面临的最大任务就是降低添加剂成本,改善其普适性。
通过木质素磺酸钠和丙烯酸接枝共聚反应,对木质素磺酸钠进行化学改性,以提高其作为水煤浆添加剂的性能,达到提高水煤浆浓度和稳定性的作用。实验选用了溶液聚合和微波聚合两种方法对其进行化学改性,并对实验产物从结构和性能两个方面进行考察。
利用造纸废液中的木质素类物质作为原料制备水煤浆添加剂,把造纸废液直接磺化、聚合,产物再和两种表面活性剂复配,配制出了煤粉含量约为65%、黏度平均在1200mPa·s以下、分散均匀、性能稳定的水煤浆。既解决了水煤浆添加剂造价过高的问题,又可为造纸废液的治理找到一条有效途径;既保护了环境,节约了资源,又形成新产品,是变废为宝的有效尝试。