复合碱型腐植酸型煤粘结剂的特性研究

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1、r≮i订万方数据中国科技核心期刊全国中文核心期刊矿业类核心期刊J复合碱型腐植酸型煤粘结剂的特性研究张钊，周霞萍，王杰(华东理工大学资源与环境工程学院，上海200237)摘要：研究了从云南褐煤提取型煤腐植酸粘结剂的过程，主要考察了煤碱质量比和不同碱性添加物包括NaOH，Na。P207，Na2C03和K2C03等对腐植酸提取率的影响，并进行了成本估算。结果表明，在利用NaOH的条件下，煤碱质量比在10：l与12：l之间获得较好提取效果；与利用单一NaOH添加剂相比，在总碱量略有减少的前提下，用Na4P20，和Na2C03替代部分NaOH使腐植酸的提取率增加18．4％，粘结剂的粘度提高30％，经

2、济成本下降2．6％。腐植酸钾型型煤的气化效果好于钠型，跌落强度基本相同。关键词：型煤；腐植酸粘结剂；褐煤；气化效果；跌落强度中图分类号：TD849；TQ52文献标识码：A文章编号：1006—6772(2011)0l一0037一04中国大部分合成氨企业采用煤气化生产合成氨原料气，由于优质块煤年产量远小于需求量，导致中国的合成氨用优质块煤长期面临供应紧张的局面，化肥企业的生产成本大幅增加¨J。如果可以把无烟粉煤加工成型煤来替代块煤，不仅可缓解中国目前块煤紧缺的状况，而且可以降低企业生产成本，扩大粉煤利用途径心J。型煤粘结剂是型煤生产中的关键技术，也是制约型煤发展的瓶颈。目前很难找到同时具有良好

3、气化性能，满足冷强度要求，而且还不产生二次污染，不增加太多灰分，最好还要有催化气化等作用的型煤粘合剂【3。5]。常用的粘结剂中，煤焦油沥青粘结剂粘结性能好、防水性能强，但是燃烧过程中会放出致癌物质，造成二次污染哺’；淀粉粘结剂粘结性能较强，但是价格较高，防水性能较差[71；生物质粘结剂灰分低，粘结性能较好，但是防水性能较差‘81。腐植酸粘结剂对煤亲和作用强，能很好地润湿煤的表面¨J。由于腐植酸本身具有胶体性质，所制备的型煤机械强度较高，灰分也相对较低。但是在制备腐植酸粘结剂的过程中，煤碱质量比往往不确定。郝又科和郝保国一1所做的腐植酸粘结剂中煤碱质量比为3．3：1，李永恒等J叽所做的腐植酸

4、粘结剂煤碱质量比为12．5：1，并且制备粘结剂时所添加的碱盐较为单一，基本为NaOH_1。笔者从云南褐煤中提取腐植酸来制备腐植酸型煤粘结剂，并研究了煤碱比与腐植酸提取的关系，探讨了腐植酸粘结剂制备时的优化煤碱质量比。在此基础上，深入研究了NaOH，Na。P20，，Na：CO，和K：CO，复合碱盐对腐植酸提取的改进作用及其成本估算，并进一步考察了由不同腐植酸粘结剂制成型煤的气化性能和机械强度等重要特性。1实验条件1．1实验药剂及设备实验中使用的化学试剂有NaOH，Na4P：O，，Na2CO，，K2CO，和KOH，均为分析纯。实验设备主要有：NDJ一1B型旋转粘度计，姆-lenl趣∞气相色谱仪

5、，HWY一10多功能循环恒温水浴，DHG一9140A型电热恒温鼓风干燥箱，煤炭活性测定仪。收稿日期：20lO—lO一26基金项目：973子课题(2010CB227005—03)作者简介：张钊(1985～)，男，山东黄县人。华东理工大学资源与环境工程学院热能工程专业研究生，从事洁净煤技术方面研究。通讯作者：周霞萍，E—mail：zxp@ecusl．edu．cn张钊等：复合碱型腐植酸型煤粘结剂的特性研究37万方数据381．2实验原料分析业分析与元素分析。采用云南褐煤及山西晋优煤，表1为煤样的工表1煤样的工业分析和元素分析％2实验方法2．1腐植酸粘结剂的制备取褐煤样品100g，放入含有120mL

6、去离子水的锥形瓶内，加入适量的碱，并放置于沸水浴中搅拌反应2．5h。待反应结束后，测粘结剂的水分及腐植酸含量，将制得粘结剂的水分控制在75％左右并测其粘度。2．2型煤制备筛取粒度小于1mm的无烟粉煤，并进行晾晒或通风干燥，使其水分降至10％左右。按照型煤配方称取一定量的无烟粉煤样品、粘结剂及其他添加剂，充分混合均匀，采用千斤顶和模具，在15—30MPa的压力下压制成型。将成型后的型煤放入鼓风干燥箱中，缓慢升温至105℃，烘干6h后放人干燥皿中，待用于气化反应及型煤强度测试等。2．3型煤气化实验将准备好的型煤煤样约lg，用0．83mm的不锈钢金属丝网(需称重)包扎好，与反应炉中的填料(由瓷环

7、构成)一并放入管式固定床气化炉底部，并将包扎好的铁丝网放人气化炉内固定位置。使用M做载气，将反应炉加热到900℃后，通入水蒸气在恒温条件下进行气化反应1h。每隔5min用气袋收集气体产物，利用气相色谱进行定量分析，实验装置流程如图l所示。图1气化实验装置流程2．4型煤跌落强度测定检测方法参考了GB／T15459-—2006‘1

8、。3实验结果与分析3．1不同煤碱质量比对腐植酸粘结剂的影响在腐植酸型煤粘结剂中所形成的自由腐植