木质素是自然界中广泛存在的、 仅次于纤维素的最丰富而重要的大分子有机物质, 资料显示, 全世界每年南植物生长可产生1 500亿t木质素, 制浆造纸蒸煮废液中产生的工业木质素达0. 3亿t。 在当今世界石油资源紧缺的情况下, 以油类产品为原料的水煤浆添加剂将面临成本提高的困境, 木质素来源广泛且价格低廉, 作为有效地利用好木质素这种可再生资源的途径之一, 木质素系水煤浆添加剂产生的经济、 环境和社会效益相当可观。
在水煤浆添加剂应用领域, 对煤的成浆性能起作用的添加剂主要是木质素磺酸盐类产品, 来源于亚硫酸法生产纸浆或纤维浆的副产物, 具有一定的吸附分散性能。
木质索磺酸盐的成分较复杂, 分子量差别很大, 化学结构尚未确定。 木质索磺酸盐分子中的苯丙烷基疏水骨架和磺酸基为主要亲水基团, 是具有阴离子表面活性剂结构特征的高分子化合物, 具有吸附分散性。 由于分子量和官能团的不同而具有不同程度的分散性, 能吸附在各种同体质点的表面上, 可进行金属离子交换作用, 也因为其结构上存在各种活性基. 因而能产生缩合作用或与其它化合物发生氢键作用旧引。
基于木质素磺酸盐价格低廉、 来源广泛的优势, 在我国, 木质素磺酸钠和木质素磺酸钙较其它木质素系添加剂已有广泛的应用, 涉及染料、 涂料、 石油、 煤炭工业和建筑业等领域。
在相同成浆浓度和添加剂量的条件下, 木质素磺酸钠的成浆粘度低于木质素磺酸钙的成浆粘度。分析认为, 添加剂的分散机理主要是双电层原理和空间隔离位阻效应, 由于两种木质索磺酸盐的阳离子不同, 导致木质素磺酸盐分子在溶液中的离解度、煤水界面的吸附量及煤颗粒表面电位的不同, 因此产生了分散性能的差异。 钙离子与磺酸根和羟基有较好的络合作用, 致使溶液中有部分木质素磺酸钙没有离解, 且这种较强的络合作用使得木质素磺酸
盐在煤颗粒表面的饱和吸附量减小, 降低了煤表面的电位, 因此木质素磺酸钙的静电排斥力和空间位阻效应比木质素磺酸钠的要小, 分散性能较差。
木质素磺酸钠和木质索磺酸钙作为木质素系常用的2种添加剂, 其成浆性能有一定差异, 即使在低浓度水煤浆的制备中, 两者的分散性能也不佳, 成浆粘度均较大, 但浆体稳定性比较好。 其中木质素磺酸钠的分散性能显著优于木质素磺酸钙, 浆体稳定性略次之。 从价格角度考虑, 木质素磺酸钠吨成本价比木质素磺酸钙低l 100元左右, 因此, 对该煤样而言, 木质素磺酸钠具有更强的经济适用性。