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乳化渣油作型煤壓球機成型粘結劑的研究

發布時間:2018-04-28 09:43| 瀏覽: |來源: 新聞中心

型煤壓球機無論在世界上還是在我國都是發展較快的煤加工利用工業,以其用途之廣,種類之多而廣泛應用于各種工業等領域。特別是“七五”以來,型煤工業在我國有了較大的發展,已廣泛的應用于煉焦、化工、能源等工業領域,隨著型煤應用范圍的擴大,各種工業要求的型煤品種也相繼增加,生產出了適用于不同用途的型煤壓球機。已形成多成型工藝、多煤種、復合粘結劑的綜合型煤體系。型煤工業正在向“對原煤特性進行全面的、根本性的改造,使型煤清潔、高效地燃燒,向取得綜合的社會效益、經濟效益、環境效益的方向發展現在,世界上型煤工業已取得多成型、多煤種多種粘結劑等方面的各種成果。
單就粘結劑來講,已有十幾種粘結劑被應用 。但使用最多的仍以焦油瀝青、石油瀝青為多。采用瀝青類為粘結劑,多以熱壓成型工藝為主,這種工藝有高溫、有害氣體多、生產效率低等缺點。我院新研制的型煤粘結劑一乳化渣油,可采用冷壓成型,解決.高溫攪拌、高溫成型的缺點,乳化渣油已成功的用作天然焦、褐煤的型煤粘結劑。乳化渣油的制備原理腐植酸鹽作為乳化劑將渣油乳化成乳化渣油,基本原理為:腐植酸鹽分子是一種表面活性劑,其中的核是疏水基團,能與渣油油珠表面定向吸附,腐植酸鹽分子在油水兩項界面形成界面吸附層,其分子中的羧基、酚羥基等極性基團是親水基團,這些基團穿過界面伸入水相,在水中電離成帶負電荷的一COO一,Ar一0一基團,可以吸附水分子形成水化膜,由于同性電荷相斥,阻止和減少了渣油油滴聚集機會,使渣油和水形成了穩定的乳化液,即乳化渣油。經采用稀釋法、電導法和濾紙潤濕試驗,均證實乳化渣油屬于水溶性的o/w型乳化液,穩定性良好。乳化渣油破乳后恢復為不溶干水的瀝青,從而保證型煤有足夠的.耐濕強度、抗壓強度和耐沖擊的落下強度。
乳化渣油制型煤的工藝過程; 
乳化渣油作為褐煤制型煤的粘結劑,其特點是在常溫下攪拌、在常溫下壓制成型、干燥,成為型煤。工藝過程為: 
(1)原料配比。采用舒蘭褐煤,煤質分析如下:M 12.2, 3.4。09, w 56.86。取500克約 2.5 mm以下粒度的褐煤,加入一定量的巖漿接觸高變質煤,加入120克乳化渣油。 
(2)攪拌。在常溫下進行充分的攪拌10分鐘為宜。(3)成型。在常溫下取一定量上述配料欣在礁具 ,在壓球機上壓制成型。 
(4)干燥 將上述壓制成型的型煤在1 80 c干燥5分鐘,即為褐煤剮成的型煤。 
渣油在常溫下為塑性固體,其耐壓 耐沖擊 能力不大,整個型煤的各項強度指標基本上還是反映被粘結的各種煤粒的強度.對于本身烈度較高的巖漿按觸高變質煤.使用足夠曲乳化渣油,能均勻分布在煤粒表面.達 牯結成型的目的即可。但副本身強度較低的褐煤.使用足夠量的乳化渣油雖亦可壓成型.但其各項強度均達不到要求。為此,需要加入一定量的強度較高的巖漿接觸高變質煤,才 使萁工藝性能達到生產要求。由此可見,利用乳化油作型煤粘結劑時.首先耍考慮被粘紹的型謀強度.如果被粘結的型煤強度過低,不能靠加粘結劑的數量來達到提高強度的目的,必須目1增加強度較高的其它煤幣{-的煤粒,才能達到足夠的強度 .乳化渣油粘結劑對型煤的工藝條件和工藝性能的影響。 
3.1 乳化渣油用量與煤粒用量的關系; 
實驗表明渣油的攝佳用量是:能很好的潤濕煤粒表面.過少不能潤濕煤粒表面.過多則在攪拌和壓型過程中有過剩的液態乳化渣油溢出。試驗結果如表1。煤粒與乳化渣油的最佳配比為:50 0:1 20。實驗證明:粘結劑的用量過少不足以粘結部煤粒,則型煤不足以形成一個完整的整體,也無強度可言。但粘結劑的用量也非多多益善用量過多時在模具縫隙有牯結劑溢出.型煤牯附在模具上.不易脫落,脫落時造成型煤用量過多成本也將提高。 
   2、乳化渣油的用量與落下強度的關系在褐煤中加入少量的枯結劑,并使型煤壓球機成球團落下強度、冷態抗壓強度等指標達到要求是十分重要的。落下強度越高.為了節省乳化渣油,降低成本,又可達到落下強度的要求(>90 ).加乳化渣油量選擇在1 O0克褐煤中加入24克乳化渣油。由實驗曲線可見:乳化渣泊用量與型煤的落下強度之間并非成直線關衰.而是達到一定比例后.強度增大減緩 因此,粘結劑的添加量只要達到工藝參數要求的足夠強度即可。實際上由于粘結劑本身的強度較小.煤粒之間牯結劑最佳用量是足以牯結全部磔粒為限度。超過此限度,由于粘結劑層增大,固結劑本身的強度代替了煤粒的強度,反而引起型煤的強度下降。 
3.3烘干溫度與落下強度的最佳選擇; 
取褐煤500克I巖漿接觸高變質煤88克.粘結劑乳化渣油120克,在常溫下攪拌l0分鐘,在壓力機上以50MPa壓制成型,在不同溫度下干燥5分鐘,冷卻4小時后進行落下強度試驗,可以看出:最佳烘干溫度為180。C。由曲線可見:烘干溫度有一最佳峰值,由于型煤的干燥在生產中是將型煤迅速通過一定溫度的隧道窯,在整個運動過程中,熱量的傳遞由表及里,造成水份迅速蒸發,因為型煤采用-%4L渣油作粘結劑,其中含有大量水份,多數存在于煤粒間的大孔隙中( 大于1O-Scm),也稱為外在水份,少量的吸附在顆粒內部的毛細孔中( 小于10-5cm)。這兩種水份以機械和物化形式與煤基質聯結。加熱到110℃左右.經過一定時間即可除去,同時由于乳化渣油失去水份.恢復原來粘性,而使型煤的強度有所提高。 
如果溫度加到200‘C以上,將會失去結晶水[B],從而使煤粒的結構遭到破壞,會使型煤強度下降。因此.對某一規格的型煤.必須找出烘干溫度與烘干時間的最佳點.才能保證型煤的強度。
3.4烘干時間與落下強度的最佳選擇;
在180 C溫度下烘干時間為3分鐘、5分鐘、7分鐘、9分鐘分別就上述成型條件下制成  的型煤進行烘干時間與落下強度的最佳選擇。烘干時間由實驗曲線可見在5分鐘可達到落下強度的最佳值。烘干時間與烘干溫度一樣,也有一個最佳峰值,其原因與烘干溫度是統一的。烘干時間短,水份不能除盡,烘干時間過長,由于粘結劑和煤粒局部分解,本身結構的變化和破壞,同樣電導致型煤的強度下降。所以烘干溫度與烘干時間的密切配合是生產中必須嚴格控制的參數,是保證型煤機械性能的重要條件。 
3.5成型壓力與落下強度的關系; 
褐煤制型煤的條件同上,以選擇最佳的成型壓力,型煤的成型壓力由實驗曲線可見在50MPa以上落下強度可達到90 以上。型煤的落下強度與成型壓力有關,但壓力增大到一定限度時,即達到極限值,繼續增大壓力,落下強度不再增加。煤粒是具有孔隙的脆性固體,隨外加壓力的增大,粘結劑與煤粒的接觸不斷緊密,煤粒的孔隙也不斷縮小,落下強度也隨之增大,但壓力達到極限值后,煤粒之間的壓縮量也接近極限,所以,為節約能源,外加壓力以型煤的落下強度達到工藝性能的要求(90%)即可。
3.6粘結劑與型煤濕強度的關系; 
實驗證明:粘結劑是保證型煤濕強度的決定因素,煤粒本身是借助粘結劑粘結成型。國內外經驗證明:單獨使用溶于水的粘結劑如腐植酸鹽、紙漿廢液,雖然可以成型,但型煤不耐潮濕,濕強度較低。乳化渣油作粘結劑,在干燥之后,水份減少,渣油恢復為不溶于水并覆蓋于煤粒之間和表層,使之具有極高的濕強度。實驗數據表明:以乳化渣油作粘結劑的型煤,在水中浸泡24小時不變形。 
3.7  吉劑與型煤熱穩定性的關系; 
除了煤粒本身熱穩定性外,粘結劑的熱穩定性也是型煤熱穩定性的重要因素之一。乳化渣油干燥之后,渣油恢復原狀,在型煤加熱過程中,渣油除自身的熱分解外,其分解產物同時 還有縮合成更大、更穩定大分子的能力,既使煤粒在600。C以前第一次熱分解產生變形,渣油還可以維持整個型煤的完整性。這就保證了型煤在爐具中燃燒時不致發生碎裂、堵塞氣流通道,而具有足夠的熱穩定性。實驗證明:用乳化渣油作型煤粘結劑,其熱穩定性數據如上所述,乳化渣油作型煤粘結劑,可以適用多種煤種,它的性能直接影響型煤的強度“!煤的熱穩定性,其本身的強度雖不足影響型煤的強度,但其用量及壓力對型煤的強度有壓球機型煤的影響,呈曲線關系,有一極限值。而烘干溫度與烘干時間也與’粘結劑本身特性有關,其參數與落下強度 間呈拋物線關系,有一最佳峰值。只要經過大量竇驗,篩選最佳參數,將參數進行優化組合。完全可以滿足各種工藝條件的要求,制造出各砷質優價廉的型煤。

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