型煤粘结剂及腐植酸钠型煤的制造和制气工艺浅谈

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1、型煤粘结剂及腐植酸钠型煤的制造和制气工艺浅谈0 前言   我国中小氮肥厂主要以煤焦为原料，随着工业生产的发展，无烟块煤等日益供不应求，价格一再攀升。为了降低生产成本，保证生产，近年来，中小氮肥企业开展了以粉煤为原料的气化型煤的开发和应用，取得了可喜的成果。   在气化型煤技术开发中，最关键的是研制出合适的型煤粘结剂。优良的粘结剂不仅可以提高型煤的性能，还可降低型煤的制造成本。对型煤粘结剂的选择，主要有以下几点要求：   (1)对粉煤粘结作用强，使型煤具有足够的冷热强度；   (2)粘结剂加入量少，且粘结剂的加入不产生二次污染；   

2、(3)来源广泛，价格低廉。   国内外开发的粘结剂种类已达数百种。本文就型煤粘结剂的种类、目前应用较广的腐植酸盐粘结的特性及其在我公司的应用情况做一个粗浅介绍。并且对腐植酸煤棒的制造及其在Φ3000mm以上煤气炉造气的工艺提出了一些见解。1 型煤粘结剂的种类1.1 无机类粘结剂   如粘土、膨润土、白灰、水玻璃以及各种无机盐。其特点是价格低廉，具有一定粘结强度，并且所含的碱金属、碱土金属、碳酸盐或氧化物、氢氧化物等成分还能和煤中的硫起反应，起到固硫作用，减少SO2排放。   它们的缺点加入后会使型煤的灰分增加，发热量降低，型煤的防潮

3、、防水性能差。1.2 有机类粘结剂1.2.1 焦油、沥青、腐植酸类粘结剂   这类粘结剂具有一定的热值，添加它们制成的型煤冷热性能和强度均较好，易储存和运输。焦油、沥青在国外应用较多。   它们的缺点是需加热熔化，具有刺激性，易造成二次污染。1.2.2 生物类粘结剂   此类粘结剂来源广泛，如淀粉、土豆粉、高粱面粉、薯类、木质素、木糖等。它们不增加型煤灰分，有较好的发热量，经化学处理后有较好的粘结性。1.2.3 工农业废料粘结剂   这类粘结剂绝大多数为有机化合物或以有机化合物为主体，如纸浆废液、废弃淀粉、薯类废渣、脂肪酸残渣、皮革

4、及化工厂废料、糠醛渣、电石渣、生物淤泥等。它们性能较好，用作型煤粘结剂可实现废物的综合利用。1.3 合成高分子粘结剂   此类粘结剂的粘结能力强，防水性好，具有一定的热值，但热稳定性能较差，价格较高。这类粘结剂有聚乙烯酸、聚酰胺、酚醛树脂、聚乙烯醇水溶液及其甲醛、脲醛复合胶、改性的无规则聚丙烯以及苯乙烯交联体的副产品。1.4 复合粘结剂   复合粘结剂由上述两类或两类以上的粘结剂组成，如焦油、焦油沥青和其他无机粘结剂的混合物，石油沥青和膨润土的混合物，玉米淀粉与氨中和后的氨基磺酸和硫酸的混合物，熟石灰、腐植酸盐的混合物等。这类粘结剂

5、除了使型煤具有较好的性能外，往往把固硫和助燃作用同时考虑，但价格稍高。2 腐植酸钠型煤粘结剂2.1 腐植酸及腐植酸盐的性质   在国内，以煤焦为原料的合成氨生产企业，气化型煤的制备主要采用粘结剂冷加工成型工艺，粘结剂主要采用两大类：一类是腐植酸盐，另一类是淀粉类复合粘结剂。腐植酸类粘结剂来源广泛，价格低廉，型煤冷热强度好，但防水性能差；淀粉类复合粘结剂成本较高，但型煤的防水性能好。   腐植酸是动植物遗骸(主要是植物遗骸)经过微生物的分解、转化以及一系列化学过程积累起来的一类有机物质。最有希望开发利用的腐植酸资源是一些低热值煤类，如

6、泥炭、褐煤、风化煤。   一般认为，腐植酸不是一种单一化合物，而是由几种相似族类的、分子大小不同的、结构组成又不一致的高分子羟基芳香酸所组成的复杂混合物，是一种高分子非均一缩聚物，也是一种由极小的球形微粒连接起来的线状结构的无定形高分子亲水可逆胶体。在煤炭腐植酸中，黑腐酸是主要成分，它不溶于水，只能溶于碱，因此，通常可用碱进行直接抽提。   腐植酸盐类包括钠盐、铵盐、钾盐等，种类不同，加工生产方法不同，性能亦有差别。它们在水中的溶解度随金属盐的化合价数增高而降低，即一价盐易溶于水，二价盐难溶于水，三价盐基本不溶于水。   腐植酸钠是

7、腐植酸盐的一种，它是通过碱提取含腐植酸较高的褐煤或风化煤而制得。提取过程的化学反应如下：      由反应式可看出，提取过程中，只是腐植酸结构中活性官能团上的H+与Na+发生反应，而腐植酸的基本结构一般不发生变化，所以，腐植酸钠仍然是一种由许多球形微粒连接而成的线状结构，溶于水后成为一种粘稠的胶体，是一种理想的型煤粘结剂。2.2 腐植酸钠粘结剂粘结机理探讨2.2.1 胶结作用   腐植酸钠溶于水后成为一种很粘稠的胶体物质，在一定浓度下，具有较高的粘性，在外力作用下使煤粉颗粒互相胶结而粘合。2.2.2 线性分子的“桥连”作用   由于

8、腐植酸钠具有由许多极小的球形微粒连结起来的线状长链结构，在粉煤成形过程中，粉煤和腐植酸钠均匀混合，腐植酸钠的长链分子彼此交叉串联，向四面八方延伸，形成很发达的网状结构，可将煤粉互相紧密粘结和包裹，不易分离，从而使型煤具有较高的机械强度