第五章_型煤粘结剂及添加剂

型煤粘结剂是粉煤冷压、中低压成型工艺中的技术关键之一，关系到型煤的加工成本和型煤质量。第五章型煤粘结剂及添加剂广义上，分为有机类、无机类和复合类3类。第一节型煤粘结剂的作用及分类一、型煤粘结剂种类1、有机类：煤沥青、煤焦油和石油沥青及其残渣；高分子聚合物；淀粉类；植物油渣类；动物胶类；工业废弃物；腐植酸盐、木质纤维素2．无机类(1)土；膨润土、高岭土等。(2)水泥；(3)水玻璃、生(熟)石灰、电石泥、磷酸盐、硫酸盐等；(4)有些煤矿的项、底板泥：(1)有机物与有机物复合；(2)有机物与无机物复合；(3)无机物与无机物复合；3．复合类类有机粘结剂优点：粘结性能好，型煤机械强度高。缺点：型煤热态强度和热稳定性较差。有些防水性较差。无机粘结剂优点：来源广、成本低，型煤热态强度和热稳定性好。缺点：增加型煤的灰分,降低发热量。复合型粘结剂掺料之间互补，扬长避短，粘结剂的开发方向。4、各类粘结剂的特点：二、对型煤粘结剂的总体要求(1)来源要充足；(2)制备粘结剂的原料质量要相对稳定；(3)粘结剂的价格要相对稳定，并且越低越好；(4)粘结剂的制备工艺要简单。(1)因地制宜，就地取材或就近取材；(2)针对型煤品种、煤种及煤质选用粘结剂(3)不同性质的枯结剂要有不同的生产工艺：(4)价格合理。三、粘结剂的选择原则(1)用粘结剂制成的型煤有一定的机械强度、热稳定性和热强度：(2)粘结剂要有一定的防潮、防水性能；(3)粘结剂的性能不影响型煤使用效果：(4)粘结剂的成灰物不宜过大；(5)有粘结剂成型的型煤要考虑后处理工艺；(6)型煤粘结剂不应产生二次污染。四、对型煤粘结剂的质量要求总之，型煤粘结剂要求来源广泛、成本低、工艺简单，制得型煤质量好。1．表面化学理论和热力学原理五、型煤粘结刑的理论基础粘结剂对煤料：粘合力、湿润、真正接触。煤料被粘结剂所湿润后，必须使它们之间的距离要小到一定程度，煤料与粘结剂之间才能产生机械和物理化学结合。靠粘结剂分子的质量传递---移动、扩散和渗透实现，温度及外界压力能促使粘这种传递。2．传质理论=粘结剂与被粘合物之间的结合力是机械结合和物理化学结合的综合结果；=对型煤来讲，机械结合力常起决定性作用。=煤与粘结剂的机械结合力，是粘结剂渗入煤料孔隙内部固化后，在孔隙中产生机械键合的结果。=粘结剂的固化往往是产生机械结合力的必要条件。3．粘结剂与被粘物的粘合理论=是一项很重要的燃烧和气化特征指标。=直接关系到型煤在炉内的燃烧反应情况、耗煤量、耗氧量等。=型煤的反应活性强，表示型煤在燃烧或气化过程中反应速度快、效率高。=粘结剂会影响到型煤的反应活性。4.型煤的结渣性5.化学反应活性上述1、2、3点的顺序关系六、粘结剂的配制方法配制粘结剂的具体方法步骤：很多情况下，型煤厂家即用户。煤种用户型煤厂家技术指标要求试验室试验型煤厂家中试初步的粘结剂配方用户试烧正式投入生产第二节有机粘结剂1．煤焦油沥青=优点：粘结能能力强，防水；=缺点：燃烧不完全时，黑烟、致癌物；刺激物等。改质乳化发泡一、非水溶性粘结剂煤沥青第二节有机粘结剂2．石油沥青与煤焦油沥青相比：=优点：塑性好，燃烧时发烟少；=缺点：①燃烧时产生的二氧化硫较多；②成型后型煤达到一定抗压强度所需的冷却时间长：②型煤热强度比焦油沥青型煤低。一、非水溶性粘结剂石油沥青煤焦油：软化剂原料，一般用作添加剂；渣油：炼油厂，原油经蒸馏所得的残余油、重油等；3焦油、渣油类煤焦油4、煤的改质=由煤炭转化为型煤粘结剂；=来源广、粘结性高；=实质上是煤的抽提物；=淀粉不溶于水，但在水中随温度上升会膨胀、破裂，达到糊化温度后，变成非常粘稠的半透明液体。=淀粉用作粘结剂，必须经过糊化，提高粘结能力。=不同来源的淀粉糊化温度见P56表5-4=缺点：缺乏成焦组分、价格较高、防水性差。二、水溶性粘结剂1、淀粉中南工业大学通过淀粉与一氯乙酸的羧甲基化反应，制备了低醚化度的羧甲基淀粉产品，可用作优良的型煤粘结剂=粘胶是纤维素钠盐的碱性水溶液；2．粘胶=缺点：粘结性能只能保持24h；非粘结煤制成的型煤在热强度低，可以通过配煤解决。=燃烧无烟（沥青相比）3．纤维素类在型煤中的应用不很普遍：=有羧甲基取代基的纤维素衍生物，由纤维素制得；羧甲基纤维素（钠）CMC=易溶于冷水或热水，形成透明粘液，粘度随温度升高而降低；=报导很少；本屑桨及废纸类桨=来源广泛，以废治废，环境效益。4．纸浆废液(木质素)=主要成分都是本质素及其盐类（起粘结作用）；=使用前需要先浓缩到20-25°Bé，波美度，浓度的一种。=优点：型煤具有较高的冷态抗压强度；=缺点：①型煤热稳定性及热强度都较低；②型煤耐水性差；③初始强度低；水煤浆是将固态的煤燃料转变为煤基液态燃料的一项技术。水煤浆是由煤粉、水和少量的化学添加剂组成（65%-70%左右的煤粉、29%-34%左右的水、1%左右的化学添加剂制备而成的浆体）。水煤浆5．腐植酸（盐）类=来源丰富，价格便宜；=水溶性的粘结剂，对煤有很强的亲和力；=型煤有一定的初始强度；=型煤具有较高的最终强度；=型煤热稳定性、热强度好。=总体上防水性不好；=腐植酸钠具有最佳的粘结能力，腐植酸铵具更强的耐水能力。=国内外研究情况腐植酸钠6．高分子聚合物及工业废物利用工业废渣、废液，变废为利，减少对环境的污染。1．石灰第三节无机粘结剂=主要用于碳化煤球，合成氨造气，用二氧化碳处理(碳化)必不可少；=石灰化煤球孔隙率高、化学活性好；=同时可用于固硫；2.粘土=历史悠久，主要用于民用型煤；=粘土本身收缩率大，成型后产生裂纹，对型煤的冷、热强度不利；添加纸浆废液、水玻璃等制成复合粘结剂来解决=工业型煤，一般用于复合粘结剂中，=不溶于水，是优质的胶凝材料，可以水化；=用作粘结剂时，需要控制好用量、水分、成型压力及生球的养护方式；=普通水泥作粘结剂，热强度不高；=可以提高型煤的防水性和强度；=高铝水泥等，早强，减水剂，耐高温；=硅酸盐水泥的生产技术：两磨一烧；=胶凝材料活性，反应性，利用的基础；=煅烧，晶体逐渐破坏，变成无定形物，具有活性；3水泥4．水玻璃5．氯化钠