專利名稱：復合無機納米水煤漿水焦?jié){穩(wěn)定劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水煤漿、水焦?jié){穩(wěn)定劑，具體是一種復合無機納米水煤漿、水焦?jié){穩(wěn)定劑。
背景技術：
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大于膠體顆粒粒徑，由布朗運動使膠體產(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、運輸和使用時會發(fā)生顆粒與水分離，導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){能否正常使用的關鍵。隨著水煤/焦?jié){的廣泛應用，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展，但由于選用的有機類穩(wěn)定劑易降解導致長期穩(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)有技術存在的問題，提高水煤/焦?jié){的穩(wěn)定性，已成為當今水煤/焦?jié){領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)定性的復合無機納米穩(wěn)定劑。
本發(fā)明所述的復合無機納米水煤漿水焦?jié){穩(wěn)定劑，其特征在于該穩(wěn)定劑由纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子混合而成，粒子粒徑為10-100納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為50-200，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為10∶90-90∶10。
制備水煤/焦?jié){時，將煤/焦質量的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，使粒子間形成較強的靜電排斥力，從而有效提高體系穩(wěn)定性，當煤/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構之間易產(chǎn)生纏結，提高體系觸變性，進而提高體系穩(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)絡結構，產(chǎn)生的空間位阻效應使得體系穩(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的數(shù)量和強度，從而使纖維狀納米粒子的空間位阻效應得到進一步增強。以上幾種效應可以顯著提高水煤/焦?jié){體系的穩(wěn)定性。這是因為水煤/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)定效應很難滿足該體系的穩(wěn)定要求，需要采用多種穩(wěn)定效應來協(xié)同提高體系的穩(wěn)定性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果在于1、利用納米粒子獨特的表面性能，將球狀和纖維狀納米粒子進行復配，協(xié)同發(fā)揮多種穩(wěn)定效應，顯著提高水煤/焦?jié){的穩(wěn)定性；2、無機材料性質穩(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，具有廣泛的推廣應用價值。
四

附圖是在水煤/焦?jié){體系中，以本發(fā)明選用的復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合無機納米穩(wěn)定劑的穩(wěn)定機理。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。
五具體實施例方式
以下對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
實施例1復合無機納米水煤漿穩(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量百分比50∶50混合制得復合無機納米穩(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，將穩(wěn)定劑、興隆莊煤、水和分散劑一起加入球磨機中磨礦，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。以兩種無機納米粒子按10∶90，30∶70，70∶30，90∶10的百分比混合制得復合無機納米穩(wěn)定劑，以相同的穩(wěn)定劑添加量，不改變漿產(chǎn)量重復上述實驗，制得另外4份高穩(wěn)定性的水煤漿；調整上述五種穩(wěn)定劑添加率至原料煤質量的0.25％、0.35％，不改變漿產(chǎn)量重復上述實驗，制得另外10份高穩(wěn)定性的水煤漿。
按企標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，當兩種粒子質量百分比為50∶50時效果達到最佳。
實施例2復合無機納米水焦?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量百分比60∶40混合制得復合無機納米穩(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，將穩(wěn)定劑、齊魯石油焦、水和分散劑一起加入球磨機中磨礦，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){。以兩種無機納米粒子按20∶80，40∶60，50∶50，80∶20的百分比混合制得復合無機納米穩(wěn)定劑，以相同的添加量，不改變漿產(chǎn)量重復上述實驗，制得另外4份高穩(wěn)定性的水焦?jié){；調整上述五種穩(wěn)定劑添加率為原料焦質量的0.70％，1.00％，不改變漿產(chǎn)量重復上述實驗，制得另外10份高穩(wěn)定性的水焦?jié){。
按企標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，兩種粒子質量百分比為60∶40時效果達到最佳。
實施例3在實施例1的基礎上，將粒子的粒徑改為40-60納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為120-150，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為10∶90。
實施例4在實施例1的基礎上，將粒子的粒徑改為50-70納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為50-80，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為30∶70。
實施例5在實施例1的基礎上，將粒子的粒徑改為40-60納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為150-200，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為90∶10。
實施例6在實施例2的基礎上，將粒子的粒徑改為80-100納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為80-110，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為80∶20。
實施例7在實施例2的基礎上，將粒子的粒徑改為80-100納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為130-150，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為60∶40。
實施例8在實施例2的基礎上，將粒子的粒徑改為30-70納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為100-150，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為30∶70。
表1使用復合無機納米穩(wěn)定劑制備的興隆莊煤水煤漿的性能

表2使用復合無機納米穩(wěn)定劑制備的齊魯石油焦水焦?jié){的性能

權利要求
1.一種復合無機納米水煤漿水焦?jié){穩(wěn)定劑，其特征在于該穩(wěn)定劑由纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子混合而成，粒子粒徑為10-100納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為50-200，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為10∶90-90∶10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復合無機納米水煤漿水焦?jié){穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑由纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子混合而成，粒子粒徑為10－100納米，纖維狀無機納米粒子的長徑比為50－200，纖維狀無機納米粒子和球狀無機納米粒子的質量百分比為10∶90－90∶10。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果在于1.利用納米粒子獨特的表面性能，將球狀和纖維狀納米粒子進行復配，協(xié)同發(fā)揮多種穩(wěn)定效應，顯著提高水煤/焦?jié){的穩(wěn)定性；2.無機材料性質穩(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:南京大學表面和界面化學工程技術研究中心