小麦秸秆作型煤粘结剂的试验研究

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1、万方数据★加工转化★小麦秸秆作型煤粘结剂的试验研究*黄光许张如意谌伦建(河南理工大学，河南省焦作市，454000)摘要阐述了在实验室用小麦秸秆制粘结剂并加工型煤，进行型煤强度、防水性及煤质指标测试的过程。测试结果表明，所有样品均满足工业锅炉燃烧的要求，生物质粘结剂用量越大，型煤强度、防水性越好，型煤挥发分远高于原煤，含硫量远低于原煤，有利于改善型煤着火性能和减少环境的污染。关键词型煤生物质粘结剂小麦秸秆生物质资源是非常丰富的可再生能源之一，我国农作物秸秆年产量有6亿多吨，其中一半可作为能源利用，但大多数秸秆用作民用燃料而直接燃烧，热效率只有6％～10％，部分地区还有秸秆就地焚

2、烧现象，造成了资源的浪费和环境的污染。生物质型煤技术可以充分利用煤和生物质自身的优势，既便于保证燃料热值，又能减少温室气体和SO。的排放，具有显著的经济和社会效益。许多国家对生物质型煤的开发利用高度重视，并进行了大量研究工作。德国、土耳其等国对糖浆作粘结剂进行了研究；俄罗斯、乌克兰、美国、英国等国用生物质水解产物作为型煤粘结剂。我国对利用植物纤维和碱法草浆原生黑液、腐植酸钠渣等作复合粘结剂，以及用氢氧化钠处理农作物秸秆制备粘结剂等进行了研究；清华大学充分利用生物质的交联作用，开发了生物质型煤工业成型新方法。笔者对小麦秸秆制取型煤粘结剂进行了试验研究，并取得较好的试验效果。1试

3、验部分1．1原料与设备(1)麦秸秆：取自焦作农村，经粉碎机粉碎后，用3mm的筛子分选，取筛下产物作为秸秆原料。(2)CaO(化学纯，含量≥97％)。(3)煤：鹤壁烟煤，工业分析、含硫量和发热量如表1所示。原煤破碎成5mm以下的煤粉待用。(4)粘结剂加工装置：采用5000ml大烧杯、直径27．5cm铝盖、DW一1无级恒速搅拌器和带功率调节的电子万用电炉组成的简易试验装置。(5)成型装置：型煤模具和SBY一10T型液压制样机。表1鹤壁烟煤的工业分析、发热量和全硫1．2生物质粘结剂的制备根据植物纤维化学的有关知识可知，半纤维素是可溶性多糖，纤维素是不溶性多糖，木质素是不溶性的、具有

4、三维空间结构的芳香族高分子化合物。*河南省高校杰出科研人才创新工程项目支助(2003KYCX010)；河南省自然科学基金支助项目(0211062300)；河南理工大学博士基金项目支助(648134)52通常强碱可以将木质素和纤维素分离，而弱碱不能。因此，麦秸秆采用石灰处理，不能除去木质素，制得粘结剂的主要成分是高强度纤维素和木质素。处理液中的C。(OH)。最终转化为各种难溶性钙盐，和植物纤维一起作为粘结剂的有效成分，从而使型煤具有较好的机械性能。根据上述原理，先将麦秸秆和水按1：30的质量中国煤炭第3l卷第3期2005年3月万方数据比混合，在95～100℃条件下加热3h，冷却

5、后用纱布过滤脱水，然后将脱水后的固体产物与一定浓度的Ca(OH)。浊液混合并蒸煮，蒸煮后的混合物冷却后用纱布粗略滤去少量液体，其固体即为实验用粘结剂。在粘结剂制备过程中，主要考虑Ca(OH)z浓度、加热时间和麦秸秆质量3个因素，来制定试验方案。1．3试验型煤样品制备按照表2要求称取一定量的粘结剂与相应质量的粉煤均匀混合，然后用模具手工成型(3号实验在压力机上以30MPa压力成型)。型煤样品尺寸为040X30mm。1．4强度和防水性的测定跌落强度和抗压强度是评价型煤性能的初始指标。跌落强度的测试是将型煤从2121‘高跌落到10mm厚的钢板上，3次跌落后，测定直径大于13mm颗粒

6、所占的百分率；抗压强度是在CSs一55100型电子万能实验机上进行测定。防水性以水浸强度和水浸复干强度来表示，水浸强度是型煤水浸24h后立即测定其抗压强度，复干强度是水浸24h后取出晾干，然后测定其强度，测试方法和仪器同抗压强度。表2型煤样品中粘结剂用量和粉煤用量的质量分数2试验结果与分析2．1型煤机械性能型煤机械性能如表3所示。从表3可以看出，2、3、6、8、9号试验型煤的抗压强度较大，可以满足工业要求。随粘结剂用量的增加，型煤抗压强度和跌落强度增大(如图1)；随石灰浓度的增大，型煤抗压强度和跌落强度也基本降低(如图2)。各因素对抗压强度和跌落强度的影响大小顺序是粘结剂用量

7、>石灰的浓度>an热时间，这与前人研究成果有所差异。结果还表明，可以进一步增大生物质的用量，减少石灰用量，这将有利于改善型煤机械性能，同时可以降低型煤灰分。表3机械性能和防水性测试结果实验号抗压强度／N·个1跌落强度／％水浸强度／N·个-1复干强度／N·个。243．4555．21668．6125．1211．4747．480430．9686．945．5082．1095．6035．9062．9091．2014．4028．4095．30653．43972．4——30．121．2317．3311．2773．1(