型煤粘结剂对型煤质量的影响

型煤粘结剂对型煤质量的影响

卢清梅

河北省产品质量监督检验研究院  河北 石家庄  050000

摘要：目前，传统原煤制作型煤已经有成熟的技术和良好的产业基础，但面对目前的环境发展压力，使用成型生产型煤，可以合理利用不宜直接燃烧的烟煤散煤，控制散煤的使用，减少污染物的排放，是实现地区洁净燃料推广的重要措施。本文通过对原料煤、型煤粘结剂和成品型煤三个维度来表征型煤粘结剂对型煤质量的影响，以供参考。

关键词：型煤；普通粘结剂；免烘干粘结剂

引言

我国不仅是世界煤炭第一生产大国，也是第一消费大国。煤炭占我国一次能源生产和消费总量的76%和69%［1］。在未来一段时间内，我国的能源结构仍然以煤炭为主。但是煤炭在为国民经济发展作出贡献的同时，也给环境造成了一系列的污染问题。因此很有必要寻求一种既高效又洁净的燃烧方式。而型煤具有提高热效率、节约能源、降低大气污染等特点，从而被人们广泛关注。

1 型煤的分类

目前燃用高挥发性劣质烟煤占有的比重较大，劣质烟煤使用热效率低，仅为30%左右，而且不完全燃烧时排放的颗粒物、多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAH）等物质对大气环境和人体健康造成了严重影响。因此，控制燃料质量，加大洁净燃料如型煤产品等在生活和生产中的使用比例尤为重要。型煤是以粉煤为主要原料，添加粘结剂、助燃剂、固硫剂后，按具体用途所要求的配比、机械强度和形状大小经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品［2］。其中影响型煤质量的因素是多样的，主要是原料、成型特性和型煤粘结剂。而型煤粘结剂则是型煤成型技术的关键内容，对型煤的质量、性能和生产成本都起着至关重要的作用。型煤粘结剂的种类很多，一般情况下，可以分为有机型粘结剂、无机型粘结剂和复合型粘结剂三种，不同的粘结剂对型煤的质量指标有不同的影响。

2 不同粘结剂对型煤的影响

本文主要从四个煤矿选取不同的原料煤（以下分别用1号、2号、3号、4号

代表四种原料煤），采用普通和免烘干两种不同的粘结剂进行生产制备型煤，主要从型煤的全水分、分析水及挥发分三个指标表征不同粘结剂对型煤的影响。干基煤样工业分析及全水分数据见表1所示：

表1 煤样的全水分及工业分析

从表1中可知，普通粘结剂型煤的全水分与工业分析的数值普遍都要比面烘干粘结剂要低一些。1号煤样、2号煤样、3号煤样及4号煤样的免烘干粘结剂型煤的全水分项目数值分别为4.1%、5.7%、5.2%、5.1%，与普通粘结剂相比分别增加了192.9%、185.0%、147.6%、264.3%。水分在粉煤成型过程中起到润湿粘结剂和润滑的作用，起到降低成型系统的内摩擦力的作用，可以提高型煤强度。但是水分过多的话，会在煤粒表面形成一层影响煤粒与粘结剂颗粒的紧密结合的水膜，会导致型煤的强度降低［3］。

因此，对于采用有粘结剂冷压成型工艺的型煤来说，成型时的水分不宜过高，一般不超过15%。免烘干型煤的全水分普遍偏高，但是所具备的湿强度却较高，初步分析主要是因为：

一是在粘结剂的作用下，大量的羟基与水分子结合形成氢键，使得型煤中的自由水转化为结合水，导致水分不易挥发。

二是所采用的粘结剂对型煤湿强度的影响，粘结剂通过对原煤中的微观孔隙的填充，密布于煤粒间隙，将煤粒紧密地黏合在一起，因而增强了型煤的强度［4］。

普通粘结剂及免烘干粘结剂的分析水差别不大。

1号煤样、2号煤样、3号煤样及4号煤样的免烘干粘结剂型煤的灰分项目数值分别为22.54%、23.35%、22.33%、25.03%，与普通粘结剂相比分别增加了4.45%、10.87%、7.87%、4.64%，免烘干粘结剂型煤中灰分普遍比普通粘结剂中含量要高，主要是因为免烘干型煤粘结剂中存在的无机粘结剂组分含量较高，因此制备的免烘干型煤灰分过高，燃烧特性相对较差。

免烘干粘结剂型煤中的挥发分项目质量指标普遍比普通粘结剂型煤中的挥发分项目质量指标高，主要是因为免烘干型煤粘结剂中存在的有机粘结剂组分含量较高。为了便于转运及使用，型煤生产时通常要对产品进行烘干处理，其烘干过程需要庞杂的设备和很大的硬化场地，需要付出很大的经济成本

［5］。因此，免烘干型煤作为一项新兴的型煤技术近年来逐渐出现在人们的视野中，因为免烘干型煤无需烘干，压制成型后具有较高的湿强度，可以满足堆存需求。所用粘结剂使型煤在常温条件下即可达到快速干燥的效果，同时具有较为理想的机械强度。但是免烘干粘结剂制成的型煤中全水分含量较高，灰分含量和挥发分含量相比普通粘结剂制成的型煤也有所增加。采用免烘干型煤粘结剂虽然制得了具有一定湿强度的型煤，基本可以满足一般强度下的运转工序。但是如需对型煤进行长途运输还需要对型煤产品进行一定时间的自然晾干，才能进一步提高强度，因此还需要对免烘干型煤粘结剂进行进一步的研究。

另外，高强耐水型煤黏结剂其原料易得，价格低廉；在型煤黏结剂添加量为5%～11%时，采用低压冷态成型工艺成型后的型煤无需烘干，在常温自然晾干条件下3 d内即可达到理想强度。以易溶型多糖复合物和金属氧化物为黏结剂，加入15%～20%的水分，在20 MPa～30 MPa的压力下压制出的型煤无需烘干即可投入使用[6]。目前，对免烘干型煤黏结剂的研究普遍存在黏结剂成分复杂、无机组分多、水分加入量高等情况，且免烘干型煤黏结剂作用机制有待进一步研究。本研究选用的原料煤，采用黄原胶、钠基膨润土、氧化镁、蔗糖、聚乙烯醇、快干水泥等作为黏结剂原料制作型煤，通过检测型煤抗压强度，确定最优的免烘干型煤黏结剂配方，通过分析煤粒与黏结剂的结合形貌、型煤内水分变化和分子基团变化探究黏结剂的黏结机制。

3 结语

总之，型煤技术作为一种重要的洁净煤技术，可以有效缓解燃煤造成的大气污染，与散煤燃烧相比，型煤燃烧可降低烟尘和SO2排放量。在无法实施集中供热的农村地区推广使用洁净型煤是一种切实可行的减少大气污染物排放的办法。

参考文献：

[1]张林生.型煤粘结剂研究现状[J].广州化工,2012.

[2]崔村丽.型煤技术及发展现状分析[J].中国质量技术监督，2011.

[3]吕玉庭,周国江,许占贤.影响工业型煤强度的因素分析[J].选煤技术，2001.

[4]刘昆.免烘干民用型煤的制备及研究[D],2021.

[5]陈娟,刘皓,许伟,等.型煤工艺技术研究[J].山东化工,2016.

[6]李培枝,席 佳,杨晓武,等.一种型煤黏结剂及其使用方法:CN201710168351.7[P].2017.