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乳化渣油作型煤压球机成型粘结剂的研究

发布时间:2018-04-28 09:43| 浏览: |来源: 天音彩票开奖

型煤压球机无论在世界上还是在我国都是发展较快的煤加工利用工业,以其用途之广,种类之多而广泛应用于各种工业等领域。特别是“七五”以来,型煤工业在我国有了较大的发展,已广泛的应用于炼焦、化工、能源等工业领域,随着型煤应用范围的扩大,各种工业要求的型煤品种也相继增加,生产出了适用于不同用途的型煤压球机。已形成多成型工艺、多煤种、复合粘结剂的综合型煤体系。型煤工业正在向“对原煤特性进行全面的、根本性的改造,使型煤清洁、高效地燃烧,向取得综合的社会效益、经济效益、环境效益的方向发展现在,世界上型煤工业已取得多成型、多煤种多种粘结剂等方面的各种成果。
单就粘结剂来讲,已有十几种粘结剂被应用 。但使用最多的仍以焦油沥青、石油沥青为多。采用沥青类为粘结剂,多以热压成型工艺为主,这种工艺有高温、有害气体多、生产效率低等缺点。我院新研制的型煤粘结剂一乳化渣油,可采用冷压成型,解决.高温搅拌、高温成型的缺点,乳化渣油已成功的用作天然焦、褐煤的型煤粘结剂。乳化渣油的制备原理腐植酸盐作为乳化剂将渣油乳化成乳化渣油,基本原理为:腐植酸盐分子是一种表面活性剂,其中的核是疏水基团,能与渣油油珠表面定向吸附,腐植酸盐分子在油水两项界面形成界面吸附层,其分子中的羧基、酚羟基等极性基团是亲水基团,这些基团穿过界面伸入水相,在水中电离成带负电荷的一COO一,Ar一0一基团,可以吸附水分子形成水化膜,由于同性电荷相斥,阻止和减少了渣油油滴聚集机会,使渣油和水形成了稳定的乳化液,即乳化渣油。经采用稀释法、电导法和滤纸润湿试验,均证实乳化渣油属于水溶性的o/w型乳化液,稳定性良好。乳化渣油破乳后恢复为不溶干水的沥青,从而保证型煤有足够的.耐湿强度、抗压强度和耐冲击的落下强度。
乳化渣油制型煤的工艺过程; 
乳化渣油作为褐煤制型煤的粘结剂,其特点是在常温下搅拌、在常温下压制成型、干燥,成为型煤。工艺过程为: 
(1)原料配比。采用舒兰褐煤,煤质分析如下:M 12.2, 3.4。09, w 56.86。取500克约 2.5 mm以下粒度的褐煤,加入一定量的岩浆接触高变质煤,加入120克乳化渣油。 
(2)搅拌。在常温下进行充分的搅拌10分钟为宜。(3)成型。在常温下取一定量上述配料欣在礁具 ,在压球机上压制成型。 
(4)干燥 将上述压制成型的型煤在1 80 c干燥5分钟,即为褐煤剐成的型煤。 
渣油在常温下为塑性固体,其耐压 耐冲击 能力不大,整个型煤的各项强度指标基本上还是反映被粘结的各种煤粒的强度.对于本身烈度较高的岩浆按触高变质煤.使用足够曲乳化渣油,能均匀分布在煤粒表面.达 牯结成型的目的即可。但副本身强度较低的褐煤.使用足够量的乳化渣油虽亦可压成型.但其各项强度均达不到要求。为此,需要加入一定量的强度较高的岩浆接触高变质煤,才 使萁工艺性能达到生产要求。由此可见,利用乳化油作型煤粘结剂时.首先耍考虑被粘绍的型谋强度.如果被粘结的型煤强度过低,不能靠加粘结剂的数量来达到提高强度的目的,必须目1增加强度较高的其它煤币{-的煤粒,才能达到足够的强度 .乳化渣油粘结剂对型煤的工艺条件和工艺性能的影响。 
3.1 乳化渣油用量与煤粒用量的关系; 
实验表明渣油的摄佳用量是:能很好的润湿煤粒表面.过少不能润湿煤粒表面.过多则在搅拌和压型过程中有过剩的液态乳化渣油溢出。试验结果如表1。煤粒与乳化渣油的最佳配比为:50 0:1 20。实验证明:粘结剂的用量过少不足以粘结部煤粒,则型煤不足以形成一个完整的整体,也无强度可言。但粘结剂的用量也非多多益善用量过多时在模具缝隙有牯结剂溢出.型煤牯附在模具上.不易脱落,脱落时造成型煤用量过多成本也将提高。 
   2、乳化渣油的用量与落下强度的关系在褐煤中加入少量的枯结剂,并使型煤压球机成球团落下强度、冷态抗压强度等指标达到要求是十分重要的。落下强度越高.为了节省乳化渣油,降低成本,又可达到落下强度的要求(>90 ).加乳化渣油量选择在1 O0克褐煤中加入24克乳化渣油。由实验曲线可见:乳化渣泊用量与型煤的落下强度之间并非成直线关衰.而是达到一定比例后.强度增大减缓 因此,粘结剂的添加量只要达到工艺参数要求的足够强度即可。实际上由于粘结剂本身的强度较小.煤粒之间牯结剂最佳用量是足以牯结全部磔粒为限度。超过此限度,由于粘结剂层增大,固结剂本身的强度代替了煤粒的强度,反而引起型煤的强度下降。 
3.3烘干温度与落下强度的最佳选择; 
取褐煤500克I岩浆接触高变质煤88克.粘结剂乳化渣油120克,在常温下搅拌l0分钟,在压力机上以50MPa压制成型,在不同温度下干燥5分钟,冷却4小时后进行落下强度试验,可以看出:最佳烘干温度为180。C。由曲线可见:烘干温度有一最佳峰值,由于型煤的干燥在生产中是将型煤迅速通过一定温度的隧道窑,在整个运动过程中,热量的传递由表及里,造成水份迅速蒸发,因为型煤采用-%4L渣油作粘结剂,其中含有大量水份,多数存在于煤粒间的大孔隙中( 大于1O-Scm),也称为外在水份,少量的吸附在颗粒内部的毛细孔中( 小于10-5cm)。这两种水份以机械和物化形式与煤基质联结。加热到110℃左右.经过一定时间即可除去,同时由于乳化渣油失去水份.恢复原来粘性,而使型煤的强度有所提高。 
如果温度加到200‘C以上,将会失去结晶水[B],从而使煤粒的结构遭到破坏,会使型煤强度下降。因此.对某一规格的型煤.必须找出烘干温度与烘干时间的最佳点.才能保证型煤的强度。
3.4烘干时间与落下强度的最佳选择;
在180 C温度下烘干时间为3分钟、5分钟、7分钟、9分钟分别就上述成型条件下制成  的型煤进行烘干时间与落下强度的最佳选择。烘干时间由实验曲线可见在5分钟可达到落下强度的最佳值。烘干时间与烘干温度一样,也有一个最佳峰值,其原因与烘干温度是统一的。烘干时间短,水份不能除尽,烘干时间过长,由于粘结剂和煤粒局部分解,本身结构的变化和破坏,同样电导致型煤的强度下降。所以烘干温度与烘干时间的密切配合是生产中必须严格控制的参数,是保证型煤机械性能的重要条件。 
3.5成型压力与落下强度的关系; 
褐煤制型煤的条件同上,以选择最佳的成型压力,型煤的成型压力由实验曲线可见在50MPa以上落下强度可达到90 以上。型煤的落下强度与成型压力有关,但压力增大到一定限度时,即达到极限值,继续增大压力,落下强度不再增加。煤粒是具有孔隙的脆性固体,随外加压力的增大,粘结剂与煤粒的接触不断紧密,煤粒的孔隙也不断缩小,落下强度也随之增大,但压力达到极限值后,煤粒之间的压缩量也接近极限,所以,为节约能源,外加压力以型煤的落下强度达到工艺性能的要求(90%)即可。
3.6粘结剂与型煤湿强度的关系; 
实验证明:粘结剂是保证型煤湿强度的决定因素,煤粒本身是借助粘结剂粘结成型。国内外经验证明:单独使用溶于水的粘结剂如腐植酸盐、纸浆废液,虽然可以成型,但型煤不耐潮湿,湿强度较低。乳化渣油作粘结剂,在干燥之后,水份减少,渣油恢复为不溶于水并覆盖于煤粒之间和表层,使之具有极高的湿强度。实验数据表明:以乳化渣油作粘结剂的型煤,在水中浸泡24小时不变形。 
3.7  吉剂与型煤热稳定性的关系; 
除了煤粒本身热稳定性外,粘结剂的热稳定性也是型煤热稳定性的重要因素之一。乳化渣油干燥之后,渣油恢复原状,在型煤加热过程中,渣油除自身的热分解外,其分解产物同时 还有缩合成更大、更稳定大分子的能力,既使煤粒在600。C以前第一次热分解产生变形,渣油还可以维持整个型煤的完整性。这就保证了型煤在炉具中燃烧时不致发生碎裂、堵塞气流通道,而具有足够的热稳定性。实验证明:用乳化渣油作型煤粘结剂,其热稳定性数据如上所述,乳化渣油作型煤粘结剂,可以适用多种煤种,它的性能直接影响型煤的强度“!煤的热稳定性,其本身的强度虽不足影响型煤的强度,但其用量及压力对型煤的强度有压球机型煤的影响,呈曲线关系,有一极限值。而烘干温度与烘干时间也与’粘结剂本身特性有关,其参数与落下强度 间呈抛物线关系,有一最佳峰值。只要经过大量窦验,筛选最佳参数,将参数进行优化组合。完全可以满足各种工艺条件的要求,制造出各砷质优价廉的型煤。


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