粉煤成型及干燥工艺条件研究

厂州化工2011年39卷第13期粉煤成型及干燥工艺条件研究赵红涛,武建军,胡雪莲,曹坤,肖伟(中国矿业大学化工学院,江苏徐州2216摘要:考察了成型压力原料粒度粘结剂和外加水分等成型工艺条件对型煤抗压强度的影响同时比较了两种干燥条件对其抗压强度的影响。结果表明:成型压力25MPa,煤料破碎至<3mm,沥青加入2%,腐植酸钠添加5%,外加水为16%,并在100℃下干燥4h所获得型煤的抗压强度最高达到737Ncm2关键词:粉煤;型煤;抗压强度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随着采煤T业现代化程度的发展,原煤中粉煤的比例高达计算出型煤的抗压强度0%~80%-】,块煤产率逐年减少,从而导致块煤资源供应紧张价格高涨粉煤却大量积压。此外粉煤的长途运输和中转TDt装卸,也造成了煤炭的大量损失,进而给环境造成严重污染。为式中:D—型煤的直径了改变这种状况,发展型煤技术,将粉煤成型然后运输给电厂—型煤的高度化工企业等用户使用,显得极其重要。一型煤的抗压强度1实验2结果与讨论1.1样品21成型压力对型煤抗压强度的影响实验煤样为神府不粘煤,用高速旋转破碎机将煤样破碎至3mm,将沥青和腐植酸钠破碎至<1mm。煤样工业分析和硫含量见表1。表1煤样工业分析和硫含量(w%FCad8.326.8431.620.1612实验仪器及方法本实验采用TYE-20型抗压试验机测定型煤的冷态抗压强成型压力MPa度,型煤干燥采用烘箱(带鼓风)。将粉煤与粘结剂和水按一定比例配合搅拌均匀,然后在压片机上压制成圆柱形型煤,型煤图!成型压力与型煤抗压强度的关系直径34mm,后度为14mm。压制好的型煤在烘箱里干燥固结最后由抗压试验机测定其能承受的最大压力W。根据以下公式从图1可以看出在10~25MPa的成型压力范围内型煤的抗压强度随着成型压力的增大而增大,而在25-35MPa的成型作者简介:赵红涛(1986-)男硕士研究生从事洁净煤技术研究。E-mal:8taohongzhaod@163.com2011年39卷第13期广州化工压力范围内,型煤的抗压强度随着成型压力的增大而反而降低,这是由于压力太大导致型煤中的较大颗粒破碎,产生了新的表面,而原有的粘结剂太少不能将其润湿,新表面之间的粘结作用很弱,因此型煤的整体机械强度减小。所以粉煤成型时应该选取合理的成型压力,从上图可知25MPa下型煤的抗压强度达到最大值694N/cm222原料粒度对型煤抗压强度的影响沥青量图3沥青添加量与型煤抗压强度的关系Bz哪城2-3mm的含量图2原料粒度与型煤抗压强度的关系合理的粒度分布叮以使粉煤成型时颗粒排列紧密,它们之腐殖酸钠量间的空隙最小,从而获得高强度的型煤,而将煤料破碎太小,其图4腐植酸钠添加量与型煤抗压强度的关系消耗的生产成本太高,显然不合理。将煤料破碎至<3mm,其粒度分布如表2所示24干燥条件对型煤抗压强度的影响表2粒度分布由于刚压制成型的型煤强度较低,不便于运输,因此可以通3~2mm过干燥固化措施,提高其机械强度。型煤在烘干过程中,随水分的蒸发腐植酸钠水化后形成的胶体逐渐失去水分而收缩固化,0.19%20.58%79.23%将煤颗粒紧紧地粘结在一起,使型煤具有较高的强度。在干燥温度高于沥青的软化点时干燥,此时型煤中均匀分布的沥青软通过配料使得4组煤料中,2-3mm的大颗粒分别占0%3%、6%、10%将这4组煤样分別加压成型。从图2明显可以看等研究表明,型煤干燥的最佳含水率为232%,此时所得到的出2-3m的煤料占型煤配料的百分含量越高所压制成的型型煤的冷态机械强度最高。煤的抗压强度就越低。因此,应当尽叮能地减少型煤配料大颗粒煤料的含量。从表2和图2可知将煤料直接破碎至3mm以下,就可以制得强度较高的型煤。F嫌温度15023粘结荆对型煤抗压强度的影响粉煤冷压成型时煤颗粒主要靠粘结剂的作用粘结,而不是靠煤本身的粘结性,因此加入粘结剂对于粉煤成型很必要。对于发热量要求较高的型煤,加入无机粘结剂会增大型煤的灰分,从而降低型煤的发热量,所以应当选用有机粘结剂。沥青和腐殖酸钠来源很广泛,是常采用的有机粘结剂。沥青的软化点为90℃左右,因此冷压成型时沥青起不到粘结作用,型煤只有干燥时间/h通过干燥固结沥青才能发挥粘结作用,使型煤机械强度提高。腐植酸钠的最佳成型温度范围为60~80℃,因此可以通过加图5干燥条件与型煤抗压强度的关系入该温度内的热水,使其充分覆盖于煤粒表面便于粉煤颗粒成从图5可以看出在100℃的干燥温度下,型煤的抗压强度从图3可知型煤的抗压强度随着沥青加入量的增加先增随着干燥时间的延长而增大,干燥4h时,型煤的抗压强度已经大后减小,考虑到经济成本沥青的最佳加入量为2%。从图4达到677Ncm2,此后再延长干燥时间型煤的抗压强度增加很缓可知腐殖酸钠加入量对型煤的抗压强度影响很大随着腐植酸慢。而在10℃的干燥温度下型煤的抗压强度在干燥2h时就钠添加量的增加型煤的抗压强度先是显著增大,而后缓慢卜降达到最大值623Ncm2。因此最佳干燥条件为100℃,干燥4h。腐楨酸钠的最佳添加量为5%。因此,可以采用沥青-腐植酸钠复合粘结剂。广州化工20l1年39卷第13期25外加水量对型煤抗压强度的影响碎至<3mm,沥青加入2%腐植酸钠添加5%外加水为16%。(2)型煤干燥的最佳T艺条件是100℃,干燥4h,在上述最佳成型和干燥工艺条件下制得的型煤的抗压强度达到最大值737Ncm2。[]何国锋,王燕芳型煤质量对造气效果影响的探讨[冂]全国造气技术通讯,2007(5):20-22.[2]王志勇关于无烟粉煤成型为气化型煤的探讨J]全国造气技术通讯,2009(3):10-15[3]王斌田业鹏劣质粉煤利用途经及气化工艺[刀].广州化工,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图6外加水分量与型煤抗压强度的关系cite fines or coke breeze []. Fuel Processing Technology, 201192(5):l078-1086从图6可以看出外加水量对型煤的抗压强度有重大影响。[5]JW. Patrick,A.E. Stacey,H.C. Wilkinson. The strength of industrial加水量从10%提高到12%,型煤的抗压强度提高了3倍多,当外cokes: Part 2[ J]. Tensile strength of foundry cokes[J]. Fuel, 1972加水量为16%时型煤的抗压强度达到最大值737N/cm2。而此51(3):74-179.后外加水敏冉增大型煤的抗压强度不再增加。因此最佳外加[6]H.suo,,W. Patrick,A.Walk. ERect of coal properties水量为16%,此时这些外加水分能够充分将煤料润湿,使得粉煤structure on tensile strength of metallurgical coke[J]. Fuel(11):1203-1208颗粒之间的摩擦力降到最低,而沥背和腐植酸钠也可以史好得分]林仪冷压成型用煤的粘结性[],治金能源,012(6:9-散开来从而发挥更大的粘结作用,因而所制得的型煤强度较髙。3结论[8]徐振刚刘随芹型煤技术[M]北京:煤炭工业出版社,2001:751[9]彭好义周孑民,彭庚,等.高强型煤热对流干燥特性的试验研究(1)粉煤成型的最佳工艺条件是:成型压力25MPa煤料破[J]中南大学学报:自然科学版,2010,41(3):196-1201(上接翼88页)F,-C两个基团是吸电基团因此4-氟苯硼酸和4-氯于4-甲基苯硼酸它的反应效果仅仅和4-氯苯硼酸相近苯硼酸的反应效果不如4-甲基苯硼酸。但是,这两种取代苯硼酸的反应效果都好于4-三氟甲基苯硼酸。考虑到-F,-C,3结论CF3都是很强的吸电基团那么三种取代苯硼酸反应效果的明取代苯硼酸与2-溴嚷唑进行钯催化 Suzuki偶联反应的显差别必有除去吸电效应外的其他原因,这个原因就是:一F应效果受苯硼酸上的取代基效应影响很大。这个取代基效应是C两个基团是第一类定位基,-CF是第二类定位基。作为取代基的电子效应和空间效应的综合结果。吸电性的第一类定位基,-F,-Cl两个基团虽然降低了苯环上的电子云密度,但是它们的邻、对位碳原子上的电子云密度要明参考文献显高于间位碳原子上的电子云密度;-CF因为是第二类定位[1]陈新兵安忠维、钯/碳催化Sumk偶联反应合成44-双戊暮环基不仅降低了苯环上的电子云密度同时它的对位C原子上的己基联苯[J].精细石油化工,20006:35-37电子云密度则大大低于间位碳原子,所以4-氟苯硼酸和4-氯[2]刘长令世界农药大全:杀菌剂卷[M].北京:化学工业出版社,苯硼酸在反应中形成的中间体(4)的C-B键中C原子的电子2006:3.云密度较高(相比4一三氟甲基苯硼酸),更易于和中间体(2)反[3] Brown h.C. hydrides of Boron.x. The Reaction of Diborane with应,从而加快了反应速度,提高了产率。Organic Componds Containing a Carbonyl Group[J].J.Am. Chem.SCH3基团是一个很强的第一类定位基,也有很强的供电soc.,1939,61:673-680效应但是3-甲流基苯硼酸的反应效果不如4-甲基苯硼酸,原4】] Brown H.C, Subba B.C. A New Powerful Reducing Agent- -Sodium因是甲巯基位于-B(OH)2基团的间位上,C-B键中C原子上电Borohydride in the Presence of Aluminum Chloride and other Polyvalent子云密度小于4-甲基苯硼酸相应位置C原子上的电子云密度;Mental Halides[J]. J. Am. Chem. Soc., 1956, 78: 2 582-2 588而且一SCH基团在3-位上在中间体(4)的形成过程中有空间[5]安忠维陈新兵4-戊基(4/-丙基环己基)三联苯液晶的合成位阻效应这样在反应中3-甲巯基苯硼酸形成中间体(3)的反[J].合成化学2001,9(5):44-44.应速度就因此降低所以4-甲巯基苯硼酸的反应速度要大大慢