淀粉类黏结剂对型煤与型焦强度的影响

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1、万方数据第38卷第2期2015年4月煤炭转化COALCONVERSIONV01．38No．2Apr．2015淀粉类黏结剂对型煤与型焦强度的影响”张秋利”姚蓉2’周军3’成璇2’摘要采用淀粉作为黏结剂，将低变质粉煤冷压成型、干馏制备出型焦，通过测定型煤与型焦的抗压强度、落下强度和浸水强度，采用扫描电镜分析型煤与型焦的微观结构，研究原淀粉、糊化淀粉和碱化淀粉对型煤与型焦强度的影响．结果表明，糊化淀粉的黏结作用最好，型煤的抗压强度最大，为3930N／ball；碱化淀粉作黏结剂制备的型焦抗压强度与落下强度较好，其数值分别为2410N／ball和49％．关键词型煤，型焦，淀粉，

2、黏结剂中图分类号TQ5230引言我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，而低变质煤(褐煤、长焰煤、不黏煤和弱黏煤)资源占全国煤炭总储量的42．5％．因低变质煤中富含煤焦油，目前处理低变质煤的工艺主要为低温干馏法，用于生产兰炭、煤焦油和煤气．然而，该工艺要求人炉原料尺寸在30mm～80mm，造成大量的粉煤未能有效利用．在机械化采煤过程中，块煤产率较低，导致粉煤的大量积压．[1]焦油渣是在低温干馏过程中炉气夹带的粉煤和兰炭粉末等混杂在煤焦油中形成的．由于煤焦油中灰分和无定形碳等颗粒杂质较多，严重限制其加工性能[2]，造成煤焦油分离困难，导致煤焦油回收率较低，质量较差，大大降

3、低了煤焦油的潜在价值．因此，为了有效利用低变质粉煤与焦油渣，回收其中的煤焦油，解决块煤供不应求及我国煤炭资源的局限性矛盾，以煤炭高效、洁净利用为宗旨的型煤技术势在必行．黏结剂应具有双功能，即在冷压成型时起到将成型煤粒黏结在一起的作用，在干馏时又能形成胶质体，将惰性组分黏结在一起，最终形成高机械强度型焦．[31常用的型煤黏结剂有三类：无机黏结剂、有机黏结剂和复合黏结剂．[43无机黏结剂具有亲水性好、来源广和价格低等特点，且该黏结剂制备的型煤耐高温，热稳定性好；有机黏结剂分为亲水性黏结剂(如淀粉类)和疏水性黏结剂(焦油沥青和石油沥青等)[53；复合黏结剂是指同时向主煤料中

4、配入两种不同类型的黏结剂，这两种黏结剂可相互弥补各自的不足，从而使得型煤和型焦的质量提高．其中，有机黏结剂具有干燥固化后型煤强度高和黏结性较好的优点．淀粉是一种天然的高分子有机物，其来源广、毒性小且一般均为可再生资源，因此用淀粉黏结剂制备型煤有其独特的优势．淀粉通式为(CeH，。0s)。，有两种结构，即直链结构和支链结构．[63由于其独特的化学结构，淀粉在水中会发生很大程度的溶胀，尤其被水溶胀后淀粉颗粒会表现出类似于假热塑性乳液的行为，可以作为再湿性黏结剂涂布到其他基材上．淀粉每个单元结构中有3个羟基，所以其亲水性较强，且易与煤表面形成氢键．综上所述淀粉常被选作型煤和

5、型焦的黏结剂．[63本实验主要采用低变质粉煤为原料，研究了原淀粉、糊化淀粉和碱化淀粉的黏结机理及其对型煤和型焦强度的影响．1实验部分1．1实验原料实验采用陕北某公司低变质粉煤，选取粒度<60目的部分．低变质粉煤的工业分析及元素分析见表1．实验选用的黏结剂淀粉为化学纯．表l低变质粉煤的工业分析与元素分析(％’。ad)Table1Proximateandultimateanalysisofpulverizedofcoal(％’，ad)*Massfraction．1．2型煤与型焦的制备将不同比例的有机黏结剂与低变质粉煤混合，*陕西省教育厅专项科研计划项目(12JK0590)

6、和榆林市科技计划项目．1)副教授；2)硕士生；3)教授，西安建筑科技大学陕西省冶金工程技术研究中心，710055西安收稿日期：2014-06—29；修回El期：2014-09—03万方数据第2期张秋利等淀粉类黏结剂对型煤与型焦强度的影响加入13％的水，搅拌均匀．然后在装入自制模具中，经电动一手动压片机上以30kN的压力冷压成型；将型煤在室温下自然干燥48h，并置于干燥箱中干燥2h，干燥温度105℃；最后经箱式炉在600℃低温干馏得到型焦．1．3型煤／型焦的强度测试抗压强度(SCC)测定方法按照MT／T748—2007进行，将型煤／型焦置于手动一电动压片机的载物台中心，

7、然后慢慢施加压力，直到型煤／型焦发生破裂，此时所加的压力即为抗压强度．为使数据可靠，每次抗压强度取10个型煤／型焦的平均值．落下强度(DS)测定方法按照MT／T925—2004进行，将型煤／型焦从距离地面2．0m高处落下，让其自由跌落到12ITlm厚的钢板上．反复跌落三次后，用13mm的标准筛子筛分，取粒度>13mm的质量占煤样总质量的百分数作为单个样品的测试值．取5个样品测试值的平均值作为型煤／型焦的落下强度．浸水强度(SSC)测定方法按照MT／T749—1997进行，将型煤／型焦在常温下浸入水中24h后取出，然后放在压片机施力面中心位置上，单向匀