氢氧化钠改性生物质作型煤粘结剂的研究

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1、第卷第期煤炭学报年月!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：（）氢氧化钠改性生物质作型煤粘结剂的研究张香兰，徐德平，许志华，陈清如（中国矿业大学北京校区，北京；煤炭科学研究总院北京煤化学研究所，北京；中国矿业大学，江苏徐州）摘要：探讨了以氢氧化钠改性的生物质作为型煤粘结剂的可能性所选的生物质为价廉物广的稻草笔者发现粘结剂制备中主要的影响因素是氢氧化钠的浓度，该粘结剂固相组分的粘结能力强于液体部分氢氧化钠处理的稻草分解物粘结剂中掺加膨润土、焦油或聚丙烯酰胺后制得复合粘结剂，

2、这种复合粘结剂不仅防水，而且使型煤的强度得到进一步提高，具有实用前景关键词：粘结剂制备；型煤；生物质中图分类号：文献标识码：型煤是煤炭洁净利用的有效途径之一型煤用作层燃锅炉燃料时，要求容易起火，因附加经济效益低，要求成型的成本更低，但对型煤的强度不要求太高，球就可满足［］决定型煤性能和成本的关键因素是粘结剂文献［］表明，稻草结构疏松，吸附能力强，木质素含量低，氢氧化钠抽提物多稻草中的纤维素、半纤维素、木质素经碱处理后具有粘结性笔者探索用碱处理过的稻草分解物作锅炉燃烧用型煤粘结剂稻草是农业废弃物，价廉易得，具有燃点低、灰分低的优点稻草是可再生资源，用稻草的碱处理分解物

3、作粘结剂符合可持续发展的要求原料及制备方法原料（）稻草：取自江苏省徐州地区农村，经自然干燥后，用农用切割机粉碎，然后混匀；（）氢氧化钠溶液：配置质量百分比浓度的一系列溶液；（）煤：平庄褐煤，破碎至以下，煤的工业分析、灰成分分析见表，粒度分别为，，，，，其质量百分比相应地为，，，，；（）膨润土：取自吉林省刘房子矿表平庄褐煤的工业分析和灰成分分析工业分析灰成分分析，·（，）（）（）（）（）（）粘结剂的制备与评价（）稻草类基础粘结剂与复合粘结剂的制备根据造纸工业的制浆经验，首先研究了常压下氢氧化钠的浓度和加热时间对粘结剂的影响用型煤的抗压强度或跌落强度来评价影响结果另外，

4、用所得粘结剂与膨润土、焦油或聚丙烯酰胺混合制备复合粘结剂收稿日期：煤炭学报年第卷（）型煤的制备煤和稻草粘结剂（粘结剂基础或复合粘结剂中水分约占）混合，或和复合粘结剂混合，!混合与混捏!成型!干燥!产品混合物混匀后，在压力机上以压煤粉力压制成圆柱型（!）型煤制备的工图型煤制备流程艺流程图如图所示（）型煤的性能测试抗压强度与跌落强度作为评价型煤性能的初始指标［］，对符合一定要求的型煤再进一步测其耐磨强度、热强度、热稳定性和防水性为使数据可靠并具有代表性，每次抗压强度和跌落强度的测试要采用个型煤抗压强度采用数学平均值跌落强度的测试方法是，把型煤从高自由跌落至厚的钢板上次，

5、用的筛子筛分，取大于的碎块称重，该重量占样品的质量百分比为型煤的跌落强度其他强度或性能的测试方法见文献［］!结果与讨论!"#稻草粘结剂的粘结机理在造纸工业中，当稻草在常压下用氢氧化钠处理的温度达时，稻草中的木质素分解率可达［］，这种分解去除了原始稻草的弹性，木质素的分解使稻草原料中的纤，纤维素和半纤维素部分分解维彼此分离，这部分纤维将在型煤中起连结、拉伸作用，可比喻为混凝土中的钢筋稻草分解产生的糖类物质以及果胶、单宁等物质具有粘结作用另外，稻草灰分中富含高达的非金属元素硅在碱处理过程中含硅物质与氢氧化钠作用生成的硅酸钠（·!）类物质也具有粘结性这两类组分将附着于煤粒

6、表面起粘结作用，可比喻为混凝土中的水泥!"!粘结剂固相、液相组分粘结能力的区别稻草碱处理分解物分为固相、液相两部分分别用粘结剂的固体部分和液体部分成型，制得的型煤强度分别为（粘结剂加入量（粘结，干燥基）和剂加入量）固体粘结剂加入量少，型煤强度反而高可见，分解得到的液体糖类物质的粘结能力不如残留的固体纤维物质本身在扫描电镜照片（图）中可看到很多未分解的纤维物质事实说明，稻草粘结剂所图以碱处理稻草为粘结剂所得型煤的扫描电镜含的未分解纤维物质在型煤中的连结（）作用是很重要的这是稻草粘结剂区别于其它粘结剂的一大特点!"$氢氧化钠浓度对型煤强度的影响图是在，下，用不同浓度的氢

7、氧化钠处理稻草所得粘结剂制得的型煤的抗压强度与跌落强度型煤的抗压强度与跌落强度在碱浓度达到时有一最大峰值，分别达和，尔后型煤强度随碱浓度的增加而降低稻草的碱处理过程是一个多相的、多种化合物参与的复杂的化学反应，不仅有脱木质素反应和碳水化合物的降解溶出，也有木质素的缩合作用，及碱与纤维原料中其他次要组分的反应随着碱浓度的增加，纤维素和半纤维素与碱发生剥皮反应，部分降解为葡萄糖类物质；而木质素与氢氧化钠的反应结果增加了木质素的亲液基团，木质素大分子逐步降解溶出随着稻草中各组分与碱的反应，分离的纤维物质及液相粘结物愈来愈多，型煤强度增加；但随碱浓度的继续增加，首先是纤