廠州化工2011年39卷第13期粉煤成型及干燥工藝條件研究趙紅濤,武建軍,胡雪蓮,曹坤,肖偉(中國礦業(yè)大學化工學院,江蘇徐州2216摘要:考察了成型壓力原料粒度粘結劑和外加水分等成型工藝條件對型煤抗壓強度的影響同時比較了兩種干燥條件對其抗壓強度的影響。結果表明:成型壓力25MPa,煤料破碎至<3mm,瀝青加入2%,腐植酸鈉添加5%,外加水為16%,并在100℃下干燥4h所獲得型煤的抗壓強度最高達到737Ncm2關鍵詞:粉煤;型煤;抗壓強度Research on Fine Coal Briquetting and Drying Process Conditionschool 2HAO Hong-tao, WU Jian-jun, HU Xue-lian, CAO Kun, XIAO WeiSchool of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining TechnologyJiangsu Xuzhou 221116, China)Abstract The effects of molding pressure, raw material particle size, binder and the added moisture processing conditions on the compressive strength of briquette were investigated. At the same time, the influences of two drying condi-tions on the compressive strength of briquette were compared. The results showed that the optimum conditions were as tlfollowing: molding pressure 25 MPa, coal material crushing to <3 mm, asphalt 2%, sodium humate 5%, water 16%,and dried at 100 C for 4 h, under which the highest compressive strength of briquette with 737 N/cm" was obtainedKey words: fine coal; briquette; compressive strength隨著采煤T業(yè)現代化程度的發(fā)展,原煤中粉煤的比例高達計算出型煤的抗壓強度0%~80%-】,塊煤產率逐年減少,從而導致塊煤資源供應緊張價格高漲粉煤卻大量積壓。此外粉煤的長途運輸和中轉TDt裝卸,也造成了煤炭的大量損失,進而給環(huán)境造成嚴重污染。為式中:D—型煤的直徑了改變這種狀況,發(fā)展型煤技術,將粉煤成型然后運輸給電廠—型煤的高度化工企業(yè)等用戶使用,顯得極其重要。一型煤的抗壓強度1實驗2結果與討論1.1樣品21成型壓力對型煤抗壓強度的影響實驗煤樣為神府不粘煤,用高速旋轉破碎機將煤樣破碎至3mm,將瀝青和腐植酸鈉破碎至<1mm。煤樣工業(yè)分析和硫含量見表1。表1煤樣工業(yè)分析和硫含量(w%FCad8.326.8431.620.1612實驗儀器及方法本實驗采用TYE-20型抗壓試驗機測定型煤的冷態(tài)抗壓強成型壓力MPa度,型煤干燥采用烘箱(帶鼓風)。將粉煤與粘結劑和水按一定比例配合攪拌均勻,然后在壓片機上壓制成圓柱形型煤,型煤圖!成型壓力與型煤抗壓強度的關系直徑34mm,后度為14mm。壓制好的型煤在烘箱里干燥固結最后由抗壓試驗機測定其能承受的最大壓力W。根據以下公式從圖1可以看出在10~25MPa的成型壓力范圍內型煤的抗壓強度隨著成型壓力的增大而增大,而在25-35MPa的成型作者簡介:趙紅濤(1986-)男碩士研究生從事潔凈煤技術研究。E-mal:8taohongzhaod@163.com2011年39卷第13期廣州化工壓力范圍內,型煤的抗壓強度隨著成型壓力的增大而反而降低,這是由于壓力太大導致型煤中的較大顆粒破碎,產生了新的表面,而原有的粘結劑太少不能將其潤濕,新表面之間的粘結作用很弱,因此型煤的整體機械強度減小。所以粉煤成型時應該選取合理的成型壓力,從上圖可知25MPa下型煤的抗壓強度達到最大值694N/cm222原料粒度對型煤抗壓強度的影響瀝青量圖3瀝青添加量與型煤抗壓強度的關系Bz哪城2-3mm的含量圖2原料粒度與型煤抗壓強度的關系合理的粒度分布叮以使粉煤成型時顆粒排列緊密,它們之腐殖酸鈉量間的空隙最小,從而獲得高強度的型煤,而將煤料破碎太小,其圖4腐植酸鈉添加量與型煤抗壓強度的關系消耗的生產成本太高,顯然不合理。將煤料破碎至<3mm,其粒度分布如表2所示24干燥條件對型煤抗壓強度的影響表2粒度分布由于剛壓制成型的型煤強度較低,不便于運輸,因此可以通3~2mm過干燥固化措施,提高其機械強度。型煤在烘干過程中,隨水分的蒸發(fā)腐植酸鈉水化后形成的膠體逐漸失去水分而收縮固化,0.19%20.58%79.23%將煤顆粒緊緊地粘結在一起,使型煤具有較高的強度。在干燥溫度高于瀝青的軟化點時干燥,此時型煤中均勻分布的瀝青軟通過配料使得4組煤料中,2-3mm的大顆粒分別占0%3%、6%、10%將這4組煤樣分別加壓成型。從圖2明顯可以看等研究表明,型煤干燥的最佳含水率為232%,此時所得到的出2-3m的煤料占型煤配料的百分含量越高所壓制成的型型煤的冷態(tài)機械強度最高。煤的抗壓強度就越低。因此,應當盡叮能地減少型煤配料大顆粒煤料的含量。從表2和圖2可知將煤料直接破碎至3mm以下,就可以制得強度較高的型煤。F嫌溫度15023粘結荊對型煤抗壓強度的影響粉煤冷壓成型時煤顆粒主要靠粘結劑的作用粘結,而不是靠煤本身的粘結性,因此加入粘結劑對于粉煤成型很必要。對于發(fā)熱量要求較高的型煤,加入無機粘結劑會增大型煤的灰分,從而降低型煤的發(fā)熱量,所以應當選用有機粘結劑。瀝青和腐殖酸鈉來源很廣泛,是常采用的有機粘結劑。瀝青的軟化點為90℃左右,因此冷壓成型時瀝青起不到粘結作用,型煤只有干燥時間/h通過干燥固結瀝青才能發(fā)揮粘結作用,使型煤機械強度提高。腐植酸鈉的最佳成型溫度范圍為60~80℃,因此可以通過加圖5干燥條件與型煤抗壓強度的關系入該溫度內的熱水,使其充分覆蓋于煤粒表面便于粉煤顆粒成從圖5可以看出在100℃的干燥溫度下,型煤的抗壓強度從圖3可知型煤的抗壓強度隨著瀝青加入量的增加先增隨著干燥時間的延長而增大,干燥4h時,型煤的抗壓強度已經大后減小,考慮到經濟成本瀝青的最佳加入量為2%。從圖4達到677Ncm2,此后再延長干燥時間型煤的抗壓強度增加很緩可知腐殖酸鈉加入量對型煤的抗壓強度影響很大隨著腐植酸慢。而在10℃的干燥溫度下型煤的抗壓強度在干燥2h時就鈉添加量的增加型煤的抗壓強度先是顯著增大,而后緩慢卜降達到最大值623Ncm2。因此最佳干燥條件為100℃,干燥4h。腐楨酸鈉的最佳添加量為5%。因此,可以采用瀝青-腐植酸鈉復合粘結劑。廣州化工20l1年39卷第13期25外加水量對型煤抗壓強度的影響碎至<3mm,瀝青加入2%腐植酸鈉添加5%外加水為16%。(2)型煤干燥的最佳T藝條件是100℃,干燥4h,在上述最佳成型和干燥工藝條件下制得的型煤的抗壓強度達到最大值737Ncm2。[]何國鋒,王燕芳型煤質量對造氣效果影響的探討[冂]全國造氣技術通訊,2007(5):20-22.[2]王志勇關于無煙粉煤成型為氣化型煤的探討J]全國造氣技術通訊,2009(3):10-15[3]王斌田業(yè)鵬劣質粉煤利用途經及氣化工藝[刀].廣州化工,2009,37(6):197-199外加水量[4] Ayse Benk, Abdullah Coban. Molasses and air blown coal tar pitch bind-ers for the production of metallurgical quality formed coke from anth圖6外加水分量與型煤抗壓強度的關系cite fines or coke breeze []. Fuel Processing Technology, 201192(5):l078-1086從圖6可以看出外加水量對型煤的抗壓強度有重大影響。[5]JW. Patrick,A.E. Stacey,H.C. Wilkinson. The strength of industrial加水量從10%提高到12%,型煤的抗壓強度提高了3倍多,當外cokes: Part 2[ J]. Tensile strength of foundry cokes[J]. Fuel, 1972加水量為16%時型煤的抗壓強度達到最大值737N/cm2。而此51(3):74-179.后外加水敏冉增大型煤的抗壓強度不再增加。因此最佳外加[6]H.suo,,W. Patrick,A.Walk. ERect of coal properties水量為16%,此時這些外加水分能夠充分將煤料潤濕,使得粉煤structure on tensile strength of metallurgical coke[J]. Fuel(11):1203-1208顆粒之間的摩擦力降到最低,而瀝背和腐植酸鈉也可以史好得分]林儀冷壓成型用煤的粘結性[],治金能源,012(6:9-散開來從而發(fā)揮更大的粘結作用,因而所制得的型煤強度較髙。3結論[8]徐振剛劉隨芹型煤技術[M]北京:煤炭工業(yè)出版社,2001:751[9]彭好義周孑民,彭庚,等.高強型煤熱對流干燥特性的試驗研究(1)粉煤成型的最佳工藝條件是:成型壓力25MPa煤料破[J]中南大學學報:自然科學版,2010,41(3):196-1201(上接翼88頁)F,-C兩個基團是吸電基團因此4-氟苯硼酸和4-氯于4-甲基苯硼酸它的反應效果僅僅和4-氯苯硼酸相近苯硼酸的反應效果不如4-甲基苯硼酸。但是,這兩種取代苯硼酸的反應效果都好于4-三氟甲基苯硼酸。考慮到-F,-C,3結論CF3都是很強的吸電基團那么三種取代苯硼酸反應效果的明取代苯硼酸與2-溴嚷唑進行鈀催化 Suzuki偶聯(lián)反應的顯差別必有除去吸電效應外的其他原因,這個原因就是:一F應效果受苯硼酸上的取代基效應影響很大。這個取代基效應是C兩個基團是第一類定位基,-CF是第二類定位基。作為取代基的電子效應和空間效應的綜合結果。吸電性的第一類定位基,-F,-Cl兩個基團雖然降低了苯環(huán)上的電子云密度,但是它們的鄰、對位碳原子上的電子云密度要明參考文獻顯高于間位碳原子上的電子云密度;-CF因為是第二類定位[1]陳新兵安忠維、鈀/碳催化Sumk偶聯(lián)反應合成44-雙戊暮環(huán)基不僅降低了苯環(huán)上的電子云密度同時它的對位C原子上的己基聯(lián)苯[J].精細石油化工,20006:35-37電子云密度則大大低于間位碳原子,所以4-氟苯硼酸和4-氯[2]劉長令世界農藥大全:殺菌劑卷[M].北京:化學工業(yè)出版社,苯硼酸在反應中形成的中間體(4)的C-B鍵中C原子的電子2006:3.云密度較高(相比4一三氟甲基苯硼酸),更易于和中間體(2)反[3] Brown h.C. hydrides of Boron.x. The Reaction of Diborane with應,從而加快了反應速度,提高了產率。Organic Componds Containing a Carbonyl Group[J].J.Am. Chem.SCH3基團是一個很強的第一類定位基,也有很強的供電soc.,1939,61:673-680效應但是3-甲流基苯硼酸的反應效果不如4-甲基苯硼酸,原4】] Brown H.C, Subba B.C. A New Powerful Reducing Agent- -Sodium因是甲巰基位于-B(OH)2基團的間位上,C-B鍵中C原子上電Borohydride in the Presence of Aluminum Chloride and other Polyvalent子云密度小于4-甲基苯硼酸相應位置C原子上的電子云密度;Mental Halides[J]. J. Am. Chem. Soc., 1956, 78: 2 582-2 588而且一SCH基團在3-位上在中間體(4)的形成過程中有空間[5]安忠維陳新兵4-戊基(4/-丙基環(huán)己基)三聯(lián)苯液晶的合成位阻效應這樣在反應中3-甲巰基苯硼酸形成中間體(3)的反[J].合成化學2001,9(5):44-44.應速度就因此降低所以4-甲巰基苯硼酸的反應速度要大大慢