型煤：型煤及型煤加工技术的探讨

   在我国的能源构成中，煤炭占有十分重要的地位。据统计，在我国能源生产和消费中，煤炭约占总量的75%左右。但是，随着采煤机械化程度的不断提高，粉煤在原煤中所占的比例也越来越大。粉煤比例的增加不仅降低了散煤的燃烧效率，而且严重地污染了环境。发展型煤是提高粉煤利用率和减少环境污染的重要途径。研究表明，工业锅炉、窑炉使用型煤后可比烧散煤节煤10%～27%，烟尘排放量可减少50%～60%，添加固硫剂后，二氧化硫的排放量可减少35％～50%。因此，发展型煤对我国具有十分重要的现实意义。


1、 型煤的粘结济成型


型煤的生产方法可分为粘结剂成型和无粘结剂成型两大类。粘结剂成型是研究时间最长、应用最广的成型方法。这种方法主要用于无烟煤、烟煤和年老褐煤的成型。目前，世界上绝大多数型煤厂都采用粘结剂成型的方法生产型煤。

1.1粘结济成型的工艺

   粘结剂成型实际上是将粘结剂与煤炭颗粒均匀搅拌，然后利用型模加压成型，再经过适当的后处理，最后获得符合要求的型煤。
     筛分的目的在于选取块煤另作他用。筛分的尺寸随各厂工艺的不同而不同。有些厂将块煤选出后，将小于20毫米的煤用破碎机破碎至0～3毫米或0～6毫米直接用于生产型煤。有些厂将大于3毫米或6毫米的块煤选出后，省略破碎工序，直接将小于3毫米或6毫米的粉煤用于型煤生产。

国外的型煤生产通常采用干燥工序，干燥的目的是将混合后的原煤水分保持在一定的水平。根据使用的粘结剂的不同，对混合后的原煤水分的要求也不同。例如，用沥青作粘结剂，原煤水分应保持在2%～4%；用纸浆废液或腐殖酸盐溶液作粘结剂，原煤水分应控制在10%～12%。

破碎的目的是将原煤破碎到所需的粒度。为了避免铁器损坏破碎机，一般在破碎机前安装电磁除铁器。

搅拌工序的目的在于将原煤和粘结剂均匀混合，使粘结剂均匀地分布在煤炭颗粒的表面。采用沥青作粘合剂时，还需通入蒸汽进行加热。

成型工序是型煤成型的关键。型煤成型机主要有对辊式成型机、冲压式成型机和环式成型机等。蜂窝式成型机主要用于生产民用型煤。目前，在工业型煤中应用最广的是对辊式成型机。
刚刚成型的型煤强度很低，需要经过后处理才能达到一定的强度。后处理工序也叫养护或干燥工序。后处理工序的目的在于使粘结剂在适当的温度下产生物理化学反应，从而使型煤具有一定的强度。欧洲一些国家的型煤厂还在后处理工序中给型煤涂敷一层保护膜，从而使型煤具有防潮和耐磨的特性。
1.2粘结剂
粘结剂也是型煤技术的关键。目前，世界上已开发了数百种不同的粘结剂。从发展趋势看，各国在研究粘结剂时，主要将重点放在来源充足、当地易得、廉价、无污染和防水等方面。
  型煤粘结剂大致可分为：有机粘结剂、无机粘结剂、工业废料和复合粘结剂。
有机粘结剂可分为亲水型和疏水型两种。亲水型有机粘结剂主要有淀粉、腐殖酸盐和生物质等。疏水型有机粘结剂主要有煤焦油沥青、石油沥青和高分子聚合物等，而高分子聚合物主要包括聚乙烯(醇)、聚苯乙烯、合成树脂和树脂乳胶等。
有机粘结剂的粘结性能好，固化后可使型煤具有较高的机械强度。在高温时，有机质易于分解，因此用有机粘结剂生产的型煤，其热机械强度和热稳定性都不太理想。
无机粘结剂主要有石灰、水泥、粘土、石膏和硅酸钠等。无机粘结剂的共同特点是具有较强的粘结能力，固化后能起“骨架”的作用，使型煤具有较高的机械强度。由于大多数无机粘结剂在较高的温度下不易分解，因而用无机粘结剂生产的型煤的热机械强度和热稳定性都比较理想。无机粘结剂的主要缺点是防水性差并增加了型煤的灰分。
工业废料主要指纸浆废液、酿酒废液、制革废液和制糖废液等。这些废液主要属于有机粘结剂。利用工业废料作为粘结剂既可使废物得到充分的利用，又可大大减少废料对环境的污染。这是值得大力提倡的好事。http://www.zzkhdq.com.cn/index.asp
复合粘结剂是指同时使用两种或两种以上不同物质作粘结剂。复合粘结剂可以利用不同物质的优点，互相补充，从而使型煤具有较高的机械强度。复合粘结剂主要包括有机—有机、有机—无机、无机—无机三种形式。另外，为了赋予粘结剂或型煤特殊的性能，人们常常在粘结剂中添加少量添加剂。这些添加剂主要包括固硫剂、防水剂、速凝剂和助燃剂等。

2 型煤的无粘结剂成型

无粘结剂成型：是指在不加粘结剂的前提下用高压直接成型。即原料煤经过筛分后，送入干燥机进行干燥，干燥后的粉煤冷却到40℃～45℃后，再由成型机压制成型。这种成型方法广泛用于褐煤的加工，尽管没有外来的粘结剂，但它仍利用了煤炭本身含有的粘结性成分。
  热压成型：用加热的方法使中年褐煤产生一定的塑性，然后加压成型。德国和匈牙利等国利用年青褐煤生产型煤已进入商品化生产阶段。
粘结剂成型：目前我国氮肥厂、型煤厂大部分采用粘结剂加工型煤，有部分采用螺旋式成型机成型，直接用作替代块煤作造气炉的造气原料。

3 、成型设备

型煤生产涉及筛分、干燥、搅拌、成型、后处理、包装和粘结剂制造等众多的设备，其中最受人们关注的是型煤粘结剂和成型设备。
  型煤粘结剂是生产中的关键，可改善无烟煤硬度大、弹性大和塑性小的缺点，使型煤冷、热强度达到应用要求；
成型设备是型煤生产中的关键设备，它的选择应以原煤的特性、型煤的用途及成型时的压力等因素为基础。目前工业上应用最广的是对辊式成型机，另外，还有冲压式成型机等。在我国，蜂窝式成型机也广泛应用于民用型煤的生产。
3.1 对辊式成型机
  对辊式成型机的工作原理如图2所示，它主要由两个大小相同的压辊和加料箱组成。

在压辊的表面分布着许多型模，每个型模相当于半个型煤的形状。有的加料箱中还装有螺旋送料器，以便及时送料并对原煤进行预压。
在对辊式成型机中，原煤受压的时间短，成型压力不大，因而型煤的弹性变形较小。目前，这种机型主要用于生产使用粘结剂的型煤。
3.2 环式成型机
环式成型机有固定外环和旋转外环两种形式，其工作原理如图3所示。对固定外环成型机来说，型煤是被旋转压辊从固定外环的底部挤出的，型煤被挤出后由切刀切断。而旋转外环成型机的成型是由旋转外环和压辊共同旋转来完成的。
3.3 冲压式成型机
冲压式成型机有多种不同的型式，目前应用最广的是液压冲压缸和曲柄连杆冲压缸成型机，冲压式成型机的工作原 理如图4所示。
冲压式成型机的生产过程如下：给料机构将一定数量的原料煤送入成型机内；冲杆前移，原料煤被逐步压实，成为型煤；在冲杆前移的同时，已成型的型煤被向前推动一定的距离，而最前端的型煤被推出了型模；冲杆回程，返回到起始位置。
冲压式成型机的优点是成型压力大，型煤在成型过程中多次受压而易产生塑性变形。其缺点是耗能大、单产低。
3.4 螺旋式成型机
螺旋式成型机的工作原理如图5所示，原料煤由供料口加入，螺旋叶片向前推进原料煤，同时对原料煤施加混合和加压的作用。原料煤被挤压通过一段导管，在出口处一段段地断裂最终形成表面光滑的煤棒。
总之，随着研究工作的不断深入和科学技术的不断发展，上述各种成型机的自动化程度在不断地提高，设备的性能也在不断地完善。目前，我国、法国、英国、德国、美国和日本等许多国家都在为用户提供各种不同的型煤成型机。