利用羽毛制備的生物質水煤漿的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用羽毛制備的生物質水煤漿，該生物質水煤漿由羽毛水解液或羽毛水解磺化液、煤粉、水組成，其中羽毛水解液或羽毛水解磺化液中固體物質的質量與煤粉中干基煤的質量比為0.15?1.5:100，所述生物質水煤漿的質量百分濃度不小于60%、粒度分布、粘度、pH值、穩定性均符合工業需要。本發明原料易得、成本低廉，有效利用了羽毛制品廢料，減少了環境污染，具有極大的經濟效益和社會效益，應用前景十分廣闊。
【專利說明】利用羽毛制備的生物質水煤漿
【技術領域】
[0001] 本發明屬于水煤漿的制備【技術領域】，具體涉及一種利用羽毛制備的生物質水煤 漿。
【背景技術】
[0002] 水煤漿是60 %?70 %具有一定粒度級配的煤粉和30 %?40 %的水及少量添加劑 的混合物。水煤漿被稱為液態煤炭產品，是一種低污染流態代油燃料。它既保持了煤炭原 有的物理特性，又具有石油一樣的流動性和穩定性，可以泵送、儲存、霧化、穩定著火和充分 燃燒；而且燃燒水煤漿的污染物排放濃度還比燃油和直接燃煤低得多。總之，發展水煤漿技 術，不但可高效、低污染地利用煤炭，而且還可節約用油，是一項具有重大意義的、帶有方向 性的低污染代油技術，適合我國多煤少油的國情。煤是一類復雜有機聚合物，而水是極性化 合物，兩者的相容性差，它們的混合物熱力學不穩定，煤顆粒極易團聚，必須加入添加劑才 能夠制得理想的水煤漿。
[0003] 水煤漿添加劑主要包括分散劑和穩定劑，其中分散劑占添加劑的90%。分散劑能 使煤顆粒均勻分散在水中，并在顆粒表面形成水化膜，使煤漿具有流動性。穩定劑的作用是 防止煤漿在儲存與運輸過程中產生硬沉積。添加劑不僅直接決定著水煤漿的質量，還影響 著水煤漿成本，其費用是制漿成本的第二大因素。目前國內使用的以石油為原料的化學合 成添加劑性能價格比缺乏競爭優勢，制約著水煤漿的發展。因此，迫切需要采用新的化學原 料，研制出高性能、低成本的添加劑。
[0004] 羽毛是鳥類和禽類表皮細胞角質化的衍生物，占其體重的10%，其中蛋白質質量 分數高達80%?90%，富含必需氨基酸。據估計，我國每年家禽加工業以及羽絨制品生產 企業所產生的羽毛副產物在百萬噸以上。這是一筆豐富的蛋白質資源，對這些廢棄蛋白質 的開發利用不僅能極大地減少環境污染，同時也能產生極大的經濟效益和社會效益。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題在于提供一種利用羽毛制備的生物質水煤漿。
[0006] 解決上述技術問題所采用的技術方案是：該生物質水煤漿由羽毛水解液或羽毛水 解磺化液、煤粉、水組成，其中羽毛水解液或羽毛水解磺化液中固體物質的質量與煤粉中干 基煤的質量比為〇. 15?1. 5:100,所述生物質水煤漿的質量百分濃度不小于60%，生物質 水煤漿的粒度分布為< 14目100%、< 20目98%?100%、< 40目90%?98%、< 120目 50%?60%、< 200 目 40%?50%、< 320 目 25%?40%。
[0007] 本發明優選羽毛水解液或羽毛水解磺化液中固體物質的質量與煤粉中干基煤的 質量比為0. 3?0. 5:100。
[0008] 上述的羽毛水解液的制備方法為：將氫氧化鈉、羽毛、水混合，混合物中氫氧化鈉 的質量百分含量為3%?7%、羽毛的質量百分含量為20%?35%，在60?90°C下攪拌水 解2?10小時，得到羽毛水解液。
[0009] 上述的羽毛水解液的優選制備方法為：將氫氧化鈉、羽毛、水混合，混合物中氫氧 化鈉的質量百分含量為3%?7%，羽毛的質量百分含量為30%，在80°C下攪拌水解3小 時，得到羽毛水解液。
[0010] 上述的羽毛水解磺化液的制備方法為：將氫氧化鈉、羽毛、亞硫酸鈉、水混合，混合 物中氫氧化鈉的質量百分含量為4%?7%，亞硫酸鈉的質量百分含量為5%?12%，羽毛 的質量百分含量為17%?25%，在70?90°C下攪拌水解磺化1. 5?4小時，得到羽毛水解 磺化液。
[0011] 上述的羽毛水解磺化液的優選制備方法為：將氫氧化鈉、羽毛、亞硫酸鈉、水混合 中，混合物中氫氧化鈉的質量百分含量為4%?7%，亞硫酸鈉的質量百分含量為8%? 11%，羽毛的質量百分含量為20%?25%，在85°C下攪拌水解磺化2小時，得到羽毛水解磺 化液。
[0012] 本發明將羽毛先用堿水解，或在水解的同時磺化，得到羽毛水解液或羽毛水解磺 化液，再將羽毛水解液或羽毛水解磺化液與煤、水一起制漿，得到羽毛水解液或羽毛水解磺 化液代替水煤漿添加劑的生物質水煤漿。本發明為羽毛的資源化利用開辟了一條新途徑， 實現了全羽毛的利用，也可將羽毛的其它利用技術的剩余物（如：羽絨制備過程中產生的 雞皮、羽軸等）加以利用。本發明在資源化利用羽毛的同時，不需要加入水煤漿添加劑，進 一步節約了制漿成本。另外，本發明制備羽毛水解液或羽毛水解磺化液的過程是在高溫和 強堿性條件下進行的，在防護條件合格的條件下，有可能實現病死禽畜的資源化利用。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明的保護范圍不僅限于這些實 施例。
[0014] 實施例1
[0015] 將中煤蒙大礦業煤（含水率為7% )加入到制樣機中研磨，得到粒度分布為< 14 目 100 %、< 20 目 98. 93 %、< 40 目 96. 46 %、< 120 目 61. 76 %、< 200 目 44. 4 %、< 320 目36. 37 %的煤粉。
[0016] 將30. Og雞毛用剪刀剪至長度為0. 5cm左右，放入三口圓底燒瓶中，加入5. Og氫 氧化鈉、65. Og水,在80°C下攪拌水解3小時,得到羽毛水解液。
[0017] 將300. Og煤粉（含水率為7% )、I. 3g羽毛水解液（固體物質的質量百分濃度為 32. 5% )加入136. 8g水中，其中羽毛水解液中固體物質的質量與煤粉中干基煤的質量比為 0.15:100，攪拌20分鐘，得到生物質水煤漿。按照國標68/118856.2-2008利用0511-50-5型 水分快速測定儀（由上海越平科學儀器有限公司提供）測定生物質水煤漿的質量百分濃度 為62. 15%，按照國標GB/T18856. 4-2008利用NDJ-5S型旋轉粘度計（由上海越平科學儀器 有限公司提供）測定生物質水煤漿的粘度為502. OmPa ? s，按照國標GB/T18856. 7-2008利 用口!1計測定其口11值為8.45，粒度分布為<14目100%、<20目99.02%、<40目96.21%、 < 120 目 58. 01%、< 200 目 43. 64%、< 320 目 36. 66%，24 小時析水率為 4. 5%，放置 5 天 無硬沉淀產生。
[0018] 實施例2
[0019] 將30. Og雞毛用剪刀剪至長度為0. 5cm左右，放入三口圓底燒瓶中，加入3. Og氫 氧化鈉、77. Og水，在90°C下攪拌水解2小時，得到羽毛水解液。
[0020] 將300g實施例1研磨得到的煤粉（含水率為7 % )、I. 75g羽毛水解液（固體物 質的質量百分濃度為31. 39% )加入123. 7g水中，其中羽毛水解液中固體物質的質量與 煤粉中干基煤的質量比為0.2:100,攪拌15分鐘，得到生物質水煤漿，其質量百分濃度為 65. 08%，粘度為 648mPa ? s，pH 值為 8. 34,粒度分布為< 14 目 100%、< 20 目 99. 50%、 < 40 目 97. 21%、< 120 目 58. 01%、< 200 目 41. 64%、< 320 目 36. 66%，24 小時析水率 為4. 0%,放置3天無硬沉淀產生。
[0021] 實施例3
[0022] 將35. Og雞毛用剪刀剪至長度為0. 5cm左右，放入三口圓底燒瓶中，加入7. Og氫 氧化鈉、58. Og水,在60°C下攪拌水解10小時,得到羽毛水解液。
[0023] 將300g實施例1研磨得到的煤粉（含水率為7 % )、10. 5g羽毛水解液（固體物質 的質量百分濃度為40% )加入101. 3g水中，其中羽毛水解液中固體物質的質量與煤粉中 干基煤的質量比為1. 5:100,攪拌15分鐘，得到生物質水煤漿，其質量百分濃度為70. 77%， 粘度為 1125. OmPa ? s，pH 值為 8. 43,粒度分布為< 14 目 100%、< 20 目 99. 50%、< 40 目 97.21%、<120目58.01%、< 200 目41.64%、< 320 目 36.66%，24小時析水率為0.71%， 放置3天無硬沉淀產生。
[0024] 實施例4
[0025] 將榆林杭來灣煤（含水率為8% )加入到制樣機中研磨，得到粒度分布為< 14目 100%、< 20 目 98. 93%、< 40 目 93. 27%、< 120 目 58. 93%、< 200 目 47. 10%、< 320 目 37. 06 %的煤粉。
[0026] 將20. Og雞毛用剪刀剪至長度為0. 5cm左右，放入三口圓底燒瓶中，加入4. Og氫 氧化鈉、8. Og亞硫酸鈉、59. Og水,在85 °C下攪拌水解磺化2小時,得到羽毛水解磺化液。
[0027] 將130. Og煤粉（含水率為8% )、I. Ig羽毛水解磺化液（固體物質的質量百分濃 度為33. 9% )加入75. 4g水中，其中羽毛水解磺化液中固體物質的質量與煤粉中干基煤的 質量比為0. 3:100,攪拌15分鐘，得到生物質水煤漿，其質量百分濃度為62. 63%，粘度為 691mPa ? s，pH 值為 8. 0,粒度分布為 < 14 目 100 %、< 20 目 99. 50 %、< 40 目 97. 21 %、 < 120 目 58. 01%、< 200 目 41. 64%、< 320 目 36. 66%，24 小時析水率為 4. 54%，放置 24 小時無硬沉淀產生。
[0028] 實施例5
[0029] 將20. Og雞毛用剪刀剪至長度為0. 5cm左右，放入三口圓底燒瓶中，加入6. 67g氫 氧化鈉、6. 67g亞硫酸鈉、62. Og水，在70°C下攪拌水解磺化4小時，得到羽毛水解磺化液。
[0030] 將130. Og實施例5研磨得到的煤粉（含水率為8% )、0. 5g羽毛水解磺化液（固 體物質的質量百分濃度為34. 32% )加入66. Og水中，其中羽毛水解磺化液中固體物質的 質量與煤粉中干基煤的質量比為〇. 15:100,攪拌15分鐘，得到生物質水煤漿，其質量百分 濃度為65. 1%，粘度為1010. 3mPa* s，pH值為8. 63,粒度分布為< 14目100%、< 20目 99. 50%、< 40 目 97. 21%、< 120 目 58. 01%、< 200 目 41. 64%、< 320 目 36. 66%，24 小 時析水率為2. 96%，放置24小時無硬沉淀產生。
[0031] 實施例6
[0032] 將20. Og雞毛用剪刀剪至長度為0. 5cm左右，放入三口圓底燒瓶中，加入6. 7g氫 氧化鈉、13. 3g亞硫酸鈉、74. Og水,在70°C下攪拌水解磺化4小時,得到羽毛水解磺化液。
[0033] 將130. Og實施例5研磨得到的煤粉（含水率為8 % )、5. 3g羽毛水解磺化液（固 體物質的質量百分濃度為33. 8% )加入75. 5g水中，其中羽毛水解磺化液中固體物質的質 量與煤粉中干基煤的質量比為1. 5:100,攪拌15分鐘，得到生物質水煤漿，其質量百分濃度 為62. 5%，粘度為725mPa ? s，pH值為8. 1，粒度分布為< 14目100%、< 20目99. 50%、 < 40 目 97. 21%、< 120 目 58. 01%、< 200 目 41. 64%、< 320 目 36. 66%，24 小時析水率 為5. 5%，放置24小時無硬沉淀產生。
[0034] 實施例7
[0035] 將20. Og雞毛用剪刀剪至長度為0. 5cm左右，放入三口圓底燒瓶中，加入4g氫氧 化鈉、4. 3g亞硫酸鈉、52. Og水，在70°C下攪拌水解磺化4小時，得到羽毛水解磺化液。
[0036] 將130. Og實施例5研磨得到的煤粉（含水率為8 % )、2. 05g羽毛水解磺化液（固 體物質的質量百分濃度為31. 0% )加入75. 5g水中，其中羽毛水解磺化液中固體物質的質 量與煤粉中干基煤的質量比為〇. 5:100,攪拌15分鐘，得到生物質水煤漿，其質量百分濃度 為62. 2%，粘度為837mPa ? s，pH值為8. 6,粒度分布為< 14目100%、< 20目99. 60%、 < 40 目 97. 31%、< 120 目 57. 03%、< 200 目 42. 60%、< 320 目 35. 56%，24 小時析水率 為4. 5%,放置24小時無硬沉淀產生。
【權利要求】
1. 一種利用羽毛制備的生物質水煤漿，其特征在于：該生物質水煤漿由羽毛水解液或 羽毛水解磺化液、煤粉、水組成，其中羽毛水解液或羽毛水解磺化液中固體物質的質量與煤 粉中干基煤的質量比為0. 15?1. 5:100,所述生物質水煤漿的質量百分濃度不小于60% ; 上述的羽毛水解液的制備方法為：將氫氧化鈉、羽毛、水混合，混合物中氫氧化鈉的質 量百分含量為3%?7%、羽毛的質量百分含量為20%?35%，在60?90°C下攪拌水解2? 10小時，得到羽毛水解液； 上述的羽毛水解磺化液的制備方法為：將氫氧化鈉、羽毛、亞硫酸鈉、水混合，混合物中 氫氧化鈉的質量百分含量為4%?7%，亞硫酸鈉的質量百分含量為5%?12%，羽毛的質 量百分含量為17%?25%，在70?90°C下攪拌水解磺化1. 5?4小時，得到羽毛水解磺化 液。
2. 根據權利要求1所述的利用羽毛制備的生物質水煤漿，其特征在于：所述的羽毛水 解液或羽毛水解磺化液中固體物質的質量與煤粉中干基煤的質量比為〇. 3?0. 5:100。
3. 根據權利要求1所述的利用羽毛制備的生物質水煤漿，其特征在于所述的羽毛水解 液的制備方法為：將氫氧化鈉、羽毛、水混合，混合物中氫氧化鈉的質量百分含量為3%? 7%，羽毛的質量百分含量為30%，在80°C下攪拌水解3小時，得到羽毛水解液。
4. 根據權利要求1所述的利用羽毛制備的生物質水煤漿，其特征在于所述的羽毛水 解磺化液的制備方法為：將氫氧化鈉、羽毛、亞硫酸鈉、水混合中，混合物中氫氧化鈉的質 量百分含量為4%?7%，亞硫酸鈉的質量百分含量為8%?11%，羽毛的質量百分含量為 20%?25%，在85°C下攪拌水解磺化2小時，得到羽毛水解磺化液。
5. 根據權利要求1?4任意一項所述的利用羽毛制備的生物質水煤漿，其特征在于： 所述的生物質水煤漿的粒度分布為< 14目100%、< 20目98%?100%、< 40目90%? 98%、< 120 目 50%?60%、< 200 目 40%?50%、< 320 目 25%?40%。
【文檔編號】C10L1/32GK104212505SQ201410487787
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】孫平, 薛敏, 楊菊香, 李學坤, 劉蕊, 高果嘉 申請人:西安文理學院