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1、腐植酸粘结剂在粉煤成型中的特性腐植酸粘结剂在粉煤成型中的特性2006年第6期总第86期专家论坛腐植酸粘结剂在粉煤成型中的特性李永恒(全国造气技术咨询部上海200062)摘要:本文论述了腐植酸粘结剂在粉煤成型技术中,各种性能和制作方法.并对该粘结剂在型煤应用中,所产生的灰熔融性,化学活性冷热强度的变化也作了重点论述.关键词:腐植酸粉煤型煤灰熔融性化学活性热稳定性强度O前言近年内由于煤炭供应紧缺,造成价格上涨等因素.因此,粉煤成型技术越来越引起广大企业的关注.型煤的质量好坏,除了对加工型煤的设备,工艺流程,煤的性质,生产管理等因素有
2、关外,主要是如何选择粘结剂至关重要.目前各企业应用的粘结剂品种较多,其应用效果均不相同.腐植酸是目前广大企业制作型煤(煤球,煤棒)时选用较广的一种粘结剂.因为它的特性有利于提高型煤的灰熔融性,化学活性,热稳定性和强度.下面笔者就有关腐植酸粘结剂的特性和功效介绍如下,供大家参考.1粉煤成型机理粉煤成型机理极其复杂,要想获得理想的型煤,首先要研究影响粉煤成型机理中的若干问题.1.1原煤的性质影响粉煤可成型性以及所获得的型煤质量好坏,都与煤的硬度,脆性,弹性,可塑性,结构,煤化度,灰分及沥青质含量等性质有关.同时还与粉煤粒度,水分和型
3、煤烘干温度,成型压力以及选用粘结剂的特性等也有非常重要的关系.煤是由不同的高分子化合物组成的复杂混合物.主要由缩合芳香核构成,另外含有非芳香碳部分和矿物质.煤的结构单元之间由桥键和交联键形成空间大分子,使煤的大分子间存在着一定的孔隙.在粉煤成型机理中,成型好坏与煤的表面特性有关.煤的表面特性有以下几种:(1)煤表面有一定粗糙度和孔隙;(2)润湿性差,疏水性较强:(3)以非极性表面为主,同时也有极性官能团和矿物质存在;(4)煤的成型粒度小,煤在破碎过程中,煤的表面结构被破坏,表面的原子,分子作用不平衡,各种键暴露出来,呈中性,且表
4、面能大.1.2褐煤成型机理褐煤无粘结剂成型机理有多种假说:沥青假说,腐植酸假说,胶体假说及分子粘合假说等.每种假说都突出强调了某～方面的作用.分子粘合假说认为:褐煤成型既有分子力,也有毛细管力在起作用,这种机理对褐煤成型的解释较其它几种更符合实际.2006年第6期总第86期专家论坛2—1-3无烟煤成型机理(1)无粘结剂成型煤颗粒之间的粘结能力由煤表面特性决定,在不外加粘结剂的情况下,相互之间粘结能力很弱.当煤表面被水润湿时,水化膜少,成型后强度不高.这是因为水化膜少,作用较大的毛细管力就很小,而煤粒表面之间粘结性就小,颗粒间的吸
5、引力与排斥力相关不大.(2)无机粘结剂成型无机粘结剂大部分是水溶性物原,具有胶体性质和较强的粘结能力.粉煤中加入无机粘结剂后,在适量水分和一定的外力作用下,煤中矿物质和粘结剂颗粒发生相对滑动,颗粒靠近,导致吸力和斥力同时升高.这时吸引力有毛细管力,接触面上正离子相互作用的离子键力和共价键力,吸力较强.而且塑性较大的无机粘结剂在除去外力并经过干燥,固化后,在型煤中起”骨架”作用,所以型煤会具有足够的强度.(3)有机粘结剂成型在粉煤中加入有机粘结剂时(如腐植酸),根据相似相容的原理,煤与粘结剂有较强的亲和力.具有活性基团的粘结剂分子
6、和煤中的活性基团(如含氧官能团)通过原子间的共用电子形成共键或氢键,非极性分子间也可能产生色散力.腐植酸粘结剂会渗透到煤的微孔结构中,干燥固化后,粘结剂在界面产生啮合力,这些都能有效地增加了成型物之间的吸引力,从而提高了型煤的强度.2腐植酸的性质2.1腐植酸的基本特性腐植酸是以泥炭,褐煤,土壤等被碱所提出来的,扣除沥青和矿物质,余下的称为腐植酸,它是植物在腐败过程中所产生的一种含有多种功能团的有机酸.长期以来,国内许多专家曾对腐植酸进行了大量的研究工作,积累了较多的资料和数据.但是,由于不同来源的腐植酸本身的化学组成和结构特别复
7、杂;同时由于制备方法不同,以及在制备过程中所发生的变质,聚合,解聚情况也不完全一样,所以至今对它结构和特性还缺乏全面的充分的认识.一般认为,它不是一种单一的化合物,而是由几个相似族类的,分子大小不同的,结构组成又不一致的高分子羧基芳香酸所组成的复杂混合物.它的组分既没有塑性,也没有弹性,因而可视为是一种高分子的非均一的缩聚物.它既不熔化,又不结晶,也可以认为它是一种无定形的高分子胶体.腐植酸多呈黑色或棕色的胶体状态,干燥之后它的外观是具有贝壳状断口的凝胶.在12000倍的电子显微镜下观察,腐植酸是一种由极小的球形微粒连接起来的线
8、状结构,组成与葡萄串相似的团聚体.据研究各类腐植酸的粒子直径在0.001”--0.1um之间.因为腐植酸是一组含芳香结构;性质相似的酸性物质的复杂混合物,所以有的研究者用各种不同的分级方法将它分为几个组分,一般按其在不同溶剂中的溶解度和颜色分为三个组分.通常用碱
