本发明涉及水煤浆添加剂技术领域，具体涉及一种梳型水煤浆添加剂及其制备方法。
背景技术：
水煤浆用于替代煤炭的燃烧，具有燃烧效益较高、降低环境污染、负荷调整便利、节省用煤和改善劳动条件等优点。水煤浆技术是一种高效安全、经济清洁、操作简单的洁净煤技术。影响水煤浆高效利用的影响因素颇多，其分散剂的研制对于水煤浆技术具有关键作用。
近年来，国内外在水煤浆添加剂方面做出了诸多研究，一系列具有竞争力的产品也随之而出。国外nippon油脂公司、花王公司、雄师公司等在水煤浆分散剂的研制和应用上比较突出的。日本研究人员开发的一系列性能良好的分散剂，如聚苯乙烯磺酸钠(pss)、萘磺酸盐聚合物(nsf)等，并已应用在工业化生产中。美国的国家酿酒公司合成了一种非离子型分散剂作为水煤浆分散剂，其可使所制备的水煤浆浓度达到70％，稳定性和流动性均非常理想。国内南京大学开发的水煤浆ndf分散剂适用煤种宽，性能好。江苏省昆山市迪昆精细化工公司合成的水煤浆添加剂，其某些性能甚至超过日本同类产品。淮南矿业集团合成材料有限责任公司开发的hnf可以同时兼顾水煤浆的分散性和稳定性。
我国煤炭资源总量丰富，全国煤炭保有资源储量15663.1亿吨，低阶煤占50％以上。现有制浆技术中，低阶煤难以制备高浓度的水煤浆。且用于水煤浆的分散剂主要有萘系、木质素系、腐殖酸系、磺化丙酮甲醛缩合物和非离子分散剂等。然而，这些分散剂中的大多数是以石油产品为原料的，不仅价格较高，而且容易产生环境污染。而且它们成浆浓度不高，一般用低阶煤和不成熟煤成浆浓度在59到61之间。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种梳型水煤浆添加剂及其制备方法，该水煤浆添加剂具有原料易得、绿色环保、价格低廉、分散性好等优点，可在低阶煤样中浆体浓度达到63-67％，比市场上浆体浓度提高了2-3％。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种梳型水煤浆添加剂，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯180-310份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1-30份、丙烯酰胺4-5份、甲基丙烯酸40-170份、引发剂2-4份、分子量调节剂1-8份。
进一步的，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯250份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、丙烯酰胺4份、甲基丙烯酸100份、引发剂2.5份、分子量调节剂5份。
进一步的，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种以任意比例混合。
进一步的，分子量调节剂为次磷酸钠、次磷酸钾、亚硫酸氢钠、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇中的一种或几种以任意比例的混合。
进一步的，聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法为：将丙烯酸、聚乙二醇单甲醚加入到反应釜中，并加入催化剂、阻聚剂，缓慢加热至温度为120～130℃，恒温反应时间为3～6h后保温2-3h，降温得到聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯。
进一步的，丙烯酸与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:1.5～2.5。
进一步的，催化剂为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或多种，所述催化剂用量丙烯酸和聚乙二醇单甲醚总量的1.0～3.0％。
进一步的，阻聚剂为对苯二酚、thq、吩噻嗪、对甲醚苯酚中的一种或多种，所述阻聚剂的用量为丙烯酸和聚乙二醇单甲醚总量的0.05～0.15％。
上述梳型水煤浆添加剂的制备方法为：在75-85℃条件下，向反应釜中加入聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺配置成一定浓度的水溶液，溶解搅拌均匀，向反应釜中滴加甲基丙烯酸的水溶液和引发剂、分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，滴加时间为2-3h，反应完成后保温2h，最终用32％氢氧化钠水溶液调节ph值至6～7，即得水煤浆添加剂。
(三)有益效果
本发明提供了一种梳型水煤浆添加剂及其制备方法，其有益效果如下：
1、该发明的水煤浆添加剂的反应条件为常温自由基聚合反应，反应条件易于控制，生产工艺简单，无“三废”排出。
2、该发明的水煤浆添加剂可在较低掺量下有较好的分散性。
3、该发明的水煤浆添加剂能够明显提高水煤浆浆体浓度。
4、该发明的水煤浆添加剂能够延长浆体稳定时间，稳定性良好。
5、该发明的水煤浆添加剂能够降低水煤浆粘度。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种梳型水煤浆添加剂，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯310份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1份、丙烯酰胺4份、甲基丙烯酸40份、过硫酸铵2.5份、巯基丙酸1份。
上述乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法为：将100份丙烯酸、180份聚乙二醇单甲醚加入到反应釜中，并加入1.5份对甲苯磺酸、2份硫酸、0.15份对苯二酚，0.2份吩噻嗪，搅拌并缓慢加热至温度为130℃，恒温反应时间为5h后保温2h，降温至60℃，得到聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯。
上述梳型水煤浆添加剂的制备方法为：在75-85℃条件下，向反应釜中加入聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺配置成一定浓度的水溶液，溶解搅拌均匀，向反应釜中滴加甲基丙烯酸的水溶液和引发剂、分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，滴加时间为3h，反应完成后保温2h，最终用32％氢氧化钠水溶液调节ph值至6～7，即得水煤浆添加剂。
实施例2：
一种梳型水煤浆添加剂，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯280份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸10份、丙烯酰胺4份、甲基丙烯酸70份、过硫酸铵2.5份、巯基乙酸3份。
上述乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法以及梳型水煤浆添加剂的制备方法同实施例1。
实施例3：
一种梳型水煤浆添加剂，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯250份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、丙烯酰胺4份、甲基丙烯酸100份、引发剂2.5份、分子量调节剂5份。
上述乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法以及梳型水煤浆添加剂的制备方法同实施例1。
实施例4：
一种梳型水煤浆添加剂，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯220份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、丙烯酰胺4份、甲基丙烯酸130份、过硫酸钾4份、7份的次磷酸钠和1份的亚硫酸氢钠。
上述乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法以及梳型水煤浆添加剂的制备方法同实施例1。
实施例5：
一种梳型水煤浆添加剂，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯220份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、丙烯酰胺5份、甲基丙烯酸130份、过硫酸铵3份、2份的巯基丙酸和3份的次磷酸钠。
上述乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法以及梳型水煤浆添加剂的制备方法同实施例1。
实施例6：
一种梳型水煤浆添加剂，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯200份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸30份、丙烯酰胺4-5份、甲基丙烯酸120份、过硫酸铵1份、1份的巯基丙酸和3份的次磷酸钠。
上述乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法以及梳型水煤浆添加剂的制备方法同实施例1。
实施例7：
一种梳型水煤浆添加剂，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯180份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸30份、丙烯酰胺5份、甲基丙烯酸170份、过硫酸铵2份、2份的巯基丙酸和5份的次磷酸钠。
上述乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法以及梳型水煤浆添加剂的制备方法同实施例1。
试验方法及结果分析：
根据gb/t18856.5-2008水煤浆试验方法第5部分:稳定性测定中载录的方法以及平常实验的经验。
采用本发明实施例1-7中合成的水煤浆添加剂与市售普通水煤浆添加剂，水煤浆添加量为干煤总量的1.5‰，使用小型球磨机湿磨工艺，对比浓度、粘度、流动性(扩展度)、析水率，具体实验方法如下。
一、浓度实验：
1、实验仪器
卤素水分测定仪
2、实验步骤
①接通实验仪器电源，烘干托盘。
②取3-5g水煤浆样品置于托盘上，按开始键开始测试。
③读取数值a，水煤浆浓度为w＝100％-a
二、粘度实验：
1、实验仪器
美国brookeield博勒飞dv1粘度计、150ml烧杯。
2、实验步骤
①接通实验仪器电源，调整水平并自动调零。
②取相同量的样品置于150ml烧杯中，保证测量的样品温度、质量。把烧杯放入仪器下方，使转子进入样品中，到转子上的刻度线为止，按开始键开始测试。
③用62#转子在剪切速度位20的速度下测量样品的粘度。比较粘度必须在相同的仪器、转子、速度、容器、温度以及测试时间下进行。
三、流动性实验：
1、实验仪器
a.截锥圆模：上口直径36mm，下口直径60mm，高度为60mm，内壁光滑无接缝的金属制品；
b.玻璃板(400×400mm，厚5mm)；
c.钢直尺，(300mm)
d.刮刀；
2、实验步骤
①将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板，截锥圆模，搅拌器及搅拌锅均使其表面湿而不带水渍。
②将截锥圆模放在玻璃板的中央，并用湿布覆盖待用。
③将水煤浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方面提起任水煤浆在玻璃板上流动，至不流动为止，用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水煤浆流动度。
四、析水率：
1、实验仪器：比色管、百分之一天平。
2、试验步骤
将制好的水煤浆放入100ml的比色管中称得水煤浆的质量a，将其静置一定时间(t)，用胶头滴管吸出表面析水，称得其析水质量为b，按下式计算其析水率。
析水率＝b/a×100％
选择煤样分别是神木、乌审旗图克镇、赛蒙特尔煤、新疆煤和内蒙煤的配煤。其煤质特性及实结果见下表1、表2和表3。
表1：
表2：
表3：
由表1-3可知，实施例1-7制备的水煤浆添加剂与市售普通水煤浆添加剂(萘系及木质素磺酸盐)相比，煤种适应性良好，一般均具有较高的分散能力，可做高浓度的水煤浆，粘度低、稳定性好，具有良好的流动性，其中实施例3和4有更加优异的性能，最值得推广。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种梳型水煤浆添加剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯180-310份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1-30份、丙烯酰胺4-5份、甲基丙烯酸40-170份、引发剂2-4份、分子量调节剂1-8份。
2.如权利要求1所述的梳型水煤浆添加剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯250份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份、丙烯酰胺4份、甲基丙烯酸100份、引发剂2.5份、分子量调节剂5份。
3.如权利要求1或2所述的梳型水煤浆添加剂，其特征在于，所述聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯的制备方法为：将丙烯酸、聚乙二醇单甲醚加入到反应釜中，并加入催化剂、阻聚剂，缓慢加热至温度为120～130℃，恒温反应时间为3～6h后保温2-3h，降温得到聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯。
4.如权利要求3所述的梳型水煤浆添加剂，其特征在于，所述丙烯酸与聚乙二醇单甲醚的质量比为1:1.5～2.5。
5.如权利要求3所述的梳型水煤浆添加剂，其特征在于，所述催化剂为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或多种，所述催化剂用量丙烯酸和聚乙二醇单甲醚总量的1.0～3.0％。
6.如权利要求3所述的梳型水煤浆添加剂，其特征在于，所述阻聚剂为对苯二酚、thq、吩噻嗪、对甲醚苯酚中的一种或多种，所述阻聚剂的用量为丙烯酸和聚乙二醇单甲醚总量的0.05～0.15％。
7.如权利要求1或2所述的梳型水煤浆添加剂，其特征在于，该水煤浆添加剂的制备方法为：在75-85℃条件下，向反应釜中加入聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺配置成一定浓度的水溶液，溶解搅拌均匀，向反应釜中滴加甲基丙烯酸的水溶液和引发剂、分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，滴加时间为2-3h，反应完成后保温2h，最终用32％氢氧化钠水溶液调节ph值至6～7，即得水煤浆添加剂。
技术总结