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一种生物质型煤粘结剂和以该粘结剂制成的生物质型煤 Download PDF

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Abstract

一种生物质型煤粘结剂和以该粘结剂制成的生物质型煤的生产工艺，经自然风干的农作物秸秆粉碎并用水浸泡后，加入熟石灰，搅拌条件下蒸煮，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。本发明所述的生物质型煤粘结剂的制备采用独特的水浸－碱煮工艺，原料易得且廉价高效，工艺简单，蒸煮在常压下进行；制成的生物质型煤粘结剂成分简单。生物质型煤中生物质的添加量较高，可以充分利用农作物秸秆等生物质能。生物质型煤成型所需压力较低，适用于我国普遍使用的低压成型设备。本发明所述的生物质型煤粘结剂与粉煤按比例混合挤压制成的生物质型煤强度高，防水性好，满足长途运输和露天存放的要求；着火点低，发热量较高，具有良好的固硫效果。

Description

一种生物质型煤粘结剂和以该粘结剂制成的生物质型煤
技术领域
本发明涉及一种生物质型煤粘结剂和以该粘结剂制成的生物质型煤的生产工艺。
背景技术
煤炭在我国能源结构中占有重要地位，能源生产与消费长期以来以煤为主，但煤炭大量利用也带来了严重的环境问题。生物质能源具有资源丰富、可再生、清洁等优点，应用前景十分广阔。生物质型煤技术是综合利用生物质能源和煤炭资源的有效途径之一，既能提高煤炭利用效率、减少污染，又能充分利用生物质能源。生物质型煤具有挥发分高，易着火和点燃；固硫和降低烟尘生成量；强度高、防水性好，便于贮存运输等优点。
国外生物质型煤的研究应用已有几十年的历史。土耳其把褐煤和糖蜜、松果、橄榄树废物、锯木、造纸废液、废棉等混合在50-250Mpa成型压力下制取燃料型煤。西班牙用锯木、橄榄核和劣质煤混合，并添加腐殖酸盐作粘结剂制成型煤。日本的高压成型技术很有特色。另外，美国、瑞典、英国、俄罗斯、乌克兰、匈牙利等国也采用不同的粘结剂生产出生物质型煤。国内一些研究机构也进行了大量的生物质型煤的开发利用和实验室研究工作，中国矿大的张香兰等人用碱处理稻草秆作褐煤粘结剂。清华大学成功地开发出国际首创的生物质型煤成型技术，该技术适用于各种类型的煤和生物质，型煤的生物质添加量范围15％～60％，成型压力120MPa。
但是，目前我国生物质型煤技术总体上还处于试验开发和工业示范阶段，还未形成规模产业，特别是锅炉型煤的推广应用方面仍然有不少问题需要解决，究其原因主要有：①尚未研究出原料来源广、成本低、生产工艺简单的粘结剂；②型煤的机械型性能仍需进一步提高；③型煤普遍存在防水性差的问题；④现有粘接剂要求的成型压力较高，不适合我国现有的中低压成型设备的成型要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型生物质型煤粘结剂和以该粘结剂制成的生物质型煤的生产工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种生物质型煤粘结剂，按如下步骤操作制成：a、农作物秸秆经自然风干，用农用粉碎机粉碎备用；b、称取一定质量粉碎好的农作物秸秆颗粒，与水混合均匀后于室温下浸泡；c、在浸泡好的混合物中加入一定量的熟石灰，在95℃-100℃条件下蒸煮并搅拌，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
步骤a中所述农作物秸秆为小麦秸秆或玉米秸秆，经自然风干5～15天后用农用粉碎机粉碎至粒径不大于3mm的秸杆颗粒备用；步骤b中所述秸秆颗粒和水的质量比为1∶8～12，于室温下浸泡1～3天；步骤c中所加熟石灰和步骤b中称取的秸秆颗粒的质量比为1∶3.1～3.2，含升温时间蒸煮并搅拌2.5～3.5小时，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
步骤c中所加熟石灰的Ca(OH)2含量≥90％。
采用所述生物质型煤粘结剂，生物质型煤按如下操作步骤制成：将所得生物质型煤粘结剂和粉煤按粘结剂所含秸杆颗粒干重与粉煤干重质量比为2.5～3.5∶6.5～7.5的比例混合拌匀，自然干燥至全水分含量10～20％，然后在成型机上成型，再经自然晾干即得生物质型煤产品。
加压成型工序中成型机的成型压力为20～30Mpa。
本发明所述的生物质型煤粘结剂的生产采用独特的水浸—碱煮工艺，工艺简单，原料易得；生物质型煤粘结剂生产工艺条件易实现，常压下蒸煮即可；采用熟石灰为蒸煮药剂，廉价高效，蒸煮时熟石灰作为反应物使秸秆降解。制成的生物质型煤粘结剂成分简单，主要为生物质和少量熟石灰及其转化物；生物质型煤中生物质的添加量较高，可达30％左右，可以充分利用农作物秸秆等生物质能。生物质型煤成型所需压力较低，小于30Mpa，适用于我国普遍使用的低压成型设备。本发明所得的生物质型煤粘结剂中含有丰富的纤维起到连接作用，与粉煤按比例混合挤压制成的生物质型煤强度高(1000N/个<抗压强度<2000N/个，跌落强度>95％)，防水性好(浸水强度>200N/个，复干强度>800N/个)，满足长途运输和露天存放的要求；燃烧性能满足工业锅炉燃烧的要求；固硫率高，具有良好的环保效果。
具体实施方式
实施例1：
步骤a、小麦秸秆经自然风干5天后用农用粉碎机粉碎至粒径不大于3mm的秸杆颗粒备用。
步骤b、称取一定质量粉碎好的小麦秸秆颗粒，转移至盛有一定质量水的容器中，秸秆颗粒和水的质量比为1∶8，于室温下浸泡3天。
步骤c、将浸泡好的混合物转移到敞口反应器中，加入一定量的熟石灰，所加熟石灰的Ca(OH)2含量≥90％，熟石灰和步骤b中称取的秸秆颗粒的质量比为1∶3.1，在95℃-100℃条件下蒸煮并搅拌3.5小时(含升温时间)，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
步骤d、将所得生物质型煤粘结剂和粉煤按粘结剂所含秸杆颗粒干重与粉煤干重质量比为3∶7的比例混合拌匀，自然干燥至全水分为18％，然后在压力机上以24Mpa的压力成型，再经自然晾干即得生物质型煤产品。
实施例2：
步骤a、小麦秸秆经自然风干10天后用农用粉碎机粉碎至粒径不大于3mm的秸杆颗粒备用。
步骤b、称取一定质量粉碎好的小麦秸秆颗粒，转移至盛有一定质量水的容器中，秸秆颗粒和水的质量比为1∶10，于室温下浸泡2.5天。
步骤c、将浸泡好的混合物转移到敞口反应器中，加入一定量的熟石灰，所加熟石灰和步骤b中称取的秸秆颗粒的质量比为1∶3.15，在95℃-100℃条件下蒸煮并搅拌3小时(含升温时间)，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
步骤d、将所得生物质型煤粘结剂和粉煤按粘结剂所含秸杆颗粒干重与粉煤干重质量比为2.5∶7.5的比例混合拌匀，自然干燥至全水分为15％，然后在压力机上以26Mpa的压力成型，再经自然晾干即得生物质型煤产品。
实施例3：
步骤a、玉米秸秆经自然风干15天后用农用粉碎机粉碎至粒径不大于3mm的秸杆颗粒备用。
步骤b、称取一定质量粉碎好的玉米秸秆颗粒，转移至盛有一定质量水的容器中，秸秆颗粒和水的质量比为1∶12，于室温下浸泡1天。
步骤c、将浸泡好的混合物转移到敞口反应器中，加入一定量的熟石灰，所加熟石灰的Ca(OH)2含量≥95％，熟石灰和步骤b中称取的秸秆颗粒的质量比为1∶3.2，搅拌条件下，在95℃-100℃条件下蒸煮2.5小时(含升温时间)，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
步骤d、将所得生物质型煤粘结剂和粉煤按粘结剂所含秸杆颗粒干重与粉煤干重质量比为3.5∶6.5的比例混合拌匀，自然干燥至全水分为12％，然后在压力机上以28Mpa的压力成型，再经自然晾干即得生物质型煤产品。
实施例 4：
步骤a、玉米秸秆经自然风干8天后用农用粉碎机粉碎并用网孔为3mm的筛子筛分，取筛下物---粒径不大于3mm的的秸杆颗粒备用。
步骤b、称取一定质量步骤a中所得的玉米秸秆颗粒，转移至盛有一定质量水的容器中，秸秆颗粒和水的质量比为1∶9，于室温下浸泡2天。
步骤c、将浸泡好的混合物转移到敞口反应器中，加入一定量的熟石灰，所加熟石灰的Ca(OH)2含量≥90％，熟石灰和步骤b中称取的秸秆颗粒的质量比为1∶3.12，搅拌条件下，在95℃-100℃条件下蒸煮2小时45分钟(含升温时间)，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
步骤d、将所得生物质型煤粘结剂和粉煤按粘结剂所含秸杆颗粒干重与粉煤干重质量比为2.8∶7.2的比例混合拌匀，自然干燥至全水分为10％，然后在压力机上以30Mpa的压力成型，再经自然晾干即得生物质型煤产品。
实施例5：
步骤a、玉米秸秆经自然风干12天后用农用粉碎机粉碎至粒径不大于3mm的秸杆颗粒备用。
步骤b、称取一定质量粉碎好的玉米秸秆颗粒，转移至盛有一定质量水的容器中，秸秆颗粒和水的质量比为1∶11，于室温下浸泡1.5天。
步骤c、将浸泡好的混合物转移到敞口反应器中，加入一定量的熟石灰，所加熟石灰的Ca(OH)2含量≥90％，熟石灰和步骤b中称取的秸秆颗粒的质量比为1∶3.18，搅拌条件下，在95℃-100℃条件下蒸煮3小时15分钟(含升温时间)，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
步骤d、将所得生物质型煤粘结剂和粉煤按粘结剂所含秸杆颗粒干重与粉煤干重质量比为3.2∶6.8的比例混合拌匀，自然干燥至全水分为20％，然后在压力机上以20Mpa的压力成型，再经自然晾干即得生物质型煤产品。

Claims (5)

1.一种生物质型煤粘结剂，其特征是按如下操作步骤制成：a、农作物秸秆经自然风干，用农用粉碎机粉碎备用；b、称取一定质量粉碎好的农作物秸秆颗粒，与水混合均匀后于室温下浸泡；c、在浸泡好的混合物中加入一定量的熟石灰，在95℃-100℃条件下蒸煮并搅拌，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
2.如权利要求1所述的生物质型煤粘结剂，其特征是：步骤a中所述农作物秸秆为小麦秸秆或玉米秸秆，经自然风干5～15天后用农用粉碎机粉碎至粒径不大于3mm的秸杆颗粒备用；步骤b中所述秸秆颗粒和水的质量比为1∶8～12，于室温下浸泡1～3天；步骤c中所加熟石灰和步骤b中称取的秸秆颗粒的质量比为1∶3.1～3.2，含升温时间蒸煮并搅拌2.5～3.5小时，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物即为生物质型煤粘结剂。
3.如权利要求2所述的生物质型煤粘结剂，其特征是：步骤c中所加熟石灰的Ca(OH)2含量≥90％。
4.根据权利要求1或2或3所述生物质型煤粘结剂制成的生物质型煤，其特征是按如下操作步骤制成：将所得生物质型煤粘结剂和粉煤按粘结剂所含秸杆颗粒干重与粉煤干重质量比为2.5～3.5∶6.5～7.5的比例混合拌匀，自然干燥至全水分含量10～20％，然后在成型机上成型，再经自然晾干即得生物质型煤产品。
5.根据权利要求4所述生物质型煤粘结剂制成的生物质型煤，其特征是：加压成型工序中成型机的成型压力为20～30Mpa。
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