CN102358860A - 型煤粘结剂和生物质型煤及制备方法 - Google Patents

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罗菊香
崔国星
张启卫
王仁章
郑可利
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Abstract

本发明公开了一种型煤粘结剂和生物质型煤及制备方法，以木薯渣为型煤粘结剂及其制备得到的生物质型煤。型煤粘结剂和生物质型煤的生产工艺简单，原料来源广泛，成本低，具有显著的经济和社会效益。

Description

型煤粘结剂和生物质型煤及制备方法
技术领域
本发明属于化学工业应用领域，具体涉及一种以木薯渣为型煤粘结剂和生物质型煤及制备方法。
背景技术
我国是世界上淀粉生产大国，年产淀粉600万吨以上。目前我国淀粉产量仅次于美国居世界第二位，其中木薯淀粉约占10%左右。淀粉产业一直是我国木薯产业的重要产业链之一，而木薯加工生产淀粉后会产生大量的废料木薯渣。木薯渣主要由木薯外部褐色的皮，内部的薄壁组织和大部分有毒的氰苷类物质组成，木质粗纤维素含量较高，还含有少量的淀粉和粗蛋白。以一个年产3万吨淀粉的企业为例，每年约产生6万吨的湿木薯渣，需配套占地15亩的渣池，高峰时需要堆积3万吨的湿渣。长期存放导致木薯渣发酵腐败，臭气弥漫，不仅使木薯原料利用率低下，还占用宝贵的土地资源，并给周边环境造成恶劣影响。此外，木薯渣中粗纤维具有较强的稳定性，分解率较低，处理困难。因此对木薯渣的再利用已经引起人们极大的关注。
近年来，国内外主要有三种综合利用木薯渣的途径：通过对木薯渣进行发酵，提高木薯渣的蛋白含量后，直接或与其它饲料混合应用于禽畜养殖；利用木薯渣含有丰富的矿物质(包括氮、磷、钾、碳、钙、镁、硫、锌、锰、铜、铁和钠) 以及生长素和赤霉素等植物生长调节剂，用作生物有机肥料；利用木薯渣作为培养基生产酶制剂或者栽培食用菌。尽管目前人们开展了大量关于木薯渣用作饲料、肥料、生产酶制剂的研究，也还未达到工业化应用的目的，每年的废弃量相当大，严重污染了环境。
木薯渣中主要成分是纤维素，属于一种可再生的生物质资源。生物质资源是21世纪最具开发潜力的可再生清洁能源资源。另外，我国缺油少气富煤，块煤少粉煤多。如何直接利用粉煤，寻找开发一个能够有效转化，合理利用粉煤的技术显得十分重要和迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种型煤粘结剂和生物质型煤及制备方法，开发以木薯渣为原料的型煤粘结剂，将粉煤制成生物质型煤，是洁净煤技术的有效途径，既能解决粉煤的出路，又能充分利用生物质能源，还能在碳减排方面发挥积极作用。生物质型煤具有挥发分易析出、燃点低、燃烧速度快、强度好、活性高、成本低等优点，对环境保护和节约能源有重大的意义。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种型煤粘结剂是由木薯渣制得的，其制备方法的具体步骤如下：
（1）木薯渣经烘干后，用粉碎机粉碎，筛选粒度小于3mm的颗粒备用；所述的木薯渣为木薯加工生产淀粉所产生的废弃物；
（2）称取粉碎后的木薯渣，与水混合均匀；所述的木薯渣和水的质量比1:10-1:20。
（3）在混合物中加入质量分数为1%-3%的氢氧化钠，85℃-95℃蒸煮并以1000-1500rpm的转速搅拌0.5-2.5小时，得浅黄色粘稠物质即型煤粘结剂。
一种由上述的型煤粘结剂制成的生物质型煤的原料及各组分的质量百分比是：粘结剂15%-20%，无烟粉煤80%-85%；其制备方法的具体步骤如下：
（1）将型煤粘结剂和无烟粉煤按原料配比混合均匀；
（2）在成型机上挤压成型；
（3）在烘箱中120-140℃烘干2-3小时即得生物质型煤。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明所述的以木薯渣为型煤粘结剂的生产采用氢氧化钠蒸煮工艺，工艺简单；型煤粘结剂生产工艺条件容易实现，常压蒸煮即可。
（2）本发明将木薯渣作为型煤粘结剂的原料，其纤维素含量较高，经氢氧化钠处理，其中的木质素分解后，产生粘性物质，而且含有少量淀粉，加之纤维素会形成网状结构网罗煤粒，大大提高了生物质型煤的强度。采用木薯渣作为型煤粘结剂的原料不仅可以达到治理环境污染，还变废为宝，将粉煤制成生物质型煤，是开发利用木薯渣生物质能的新途径。
（3）本发明的生物质型煤的制备方法简单，适合工业化大生产，制备的生物质型煤具有强度好（670N/个<抗压强度<1000N/个，跌落强度>95%）、燃烧速度快、活性高、成本低等优点。
具体实施方式
实施例1：
木薯渣经烘干后，用粉碎机粉碎至粒度小于3mm以下的颗粒备用。称取一定质量的木薯渣，与水混合均匀，木薯渣与水的质量比为1:10。在混合物中加入一定量的氢氧化钠，氢氧化钠质量浓度为1%，在90℃条件下蒸煮并以1500rpm的转速搅拌1.5小时，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物质即为型煤粘结剂。将所得型煤粘结剂和无烟粉煤按照质量比为15:85的比例混合均匀，然后在成型机上挤压成型，经烘箱120℃烘干3小时即得生物质型煤产品。
实施例2：
木薯渣经烘干后，用粉碎机粉碎至粒度小于3mm以下的颗粒备用。称取一定质量的木薯渣，与水混合均匀，木薯渣与水的质量比为1:20。在混合物中加入一定量的氢氧化钠，氢氧化钠质量浓度为1%，在95℃条件下蒸煮并以1000rpm的转速搅拌2.5小时，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物质即为型煤粘结剂。将所得型煤粘结剂和无烟粉煤按照质量比为20:80的比例混合均匀，然后在成型机上挤压成型，经烘箱140℃烘干2小时即得生物质型煤产品。
实施例3：
木薯渣经烘干后，用粉碎机粉碎至粒度小于3mm以下的颗粒备用。称取一定质量的木薯渣，与水混合均匀，木薯渣与水的质量比为1:15。在混合物中加入一定量的氢氧化钠，氢氧化钠质量浓度为2%，在85℃条件下蒸煮并以1200rpm的转速搅拌1.5小时，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物质即为型煤粘结剂。将所得型煤粘结剂和无烟粉煤按照质量比为20:80的比例混合均匀，然后在成型机上挤压成型，经烘箱130℃烘干2.5小时即得生物质型煤产品。
实施例4：
木薯渣经烘干后，用粉碎机粉碎至粒度小于3mm以下的颗粒备用。称取一定质量的木薯渣，与水混合均匀，木薯渣与水的质量比为1:15。在混合物中加入一定量的氢氧化钠，氢氧化钠质量浓度为2%，在95℃条件下蒸煮并以1100rpm的转速搅拌0.5小时，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物质即为型煤粘结剂。将所得型煤粘结剂和无烟粉煤按照质量比为15:85的比例混合均匀，然后在成型机上挤压成型，经烘箱130℃烘干2.5小时即得生物质型煤产品。
实施例5：
木薯渣经烘干后，用粉碎机粉碎至粒度小于3mm以下的颗粒备用。称取一定质量的木薯渣，与水混合均匀，木薯渣与水的质量比为1:15。在混合物中加入一定量的氢氧化钠，氢氧化钠质量浓度为3%，在85℃条件下蒸煮并以1300rpm的转速搅拌2.5小时，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物质即为型煤粘结剂。将所得型煤粘结剂和无烟粉煤按照质量比为15:85的比例混合均匀，然后在成型机上挤压成型，经烘箱130℃烘干2.5小时即得生物质型煤产品。
实施例6：
木薯渣经烘干后，用粉碎机粉碎至粒度小于3mm以下的颗粒备用。称取一定质量的木薯渣，与水混合均匀，木薯渣与水的质量比为1:15。在混合物中加入一定量的氢氧化钠，氢氧化钠质量浓度为3%，在90℃条件下蒸煮并以1400rpm的转速搅拌0.5小时，蒸煮完毕，所得浅黄色粘稠物质即为型煤粘结剂。将所得型煤粘结剂和无烟粉煤按照质量比为20:80的比例混合均匀，然后在成型机上挤压成型，经烘箱130℃烘干2.5小时即得生物质型煤产品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种型煤粘结剂，其特征在于：所述的型煤粘结剂是由木薯渣制得的。
2.一种如权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
（1）木薯渣经烘干后，用粉碎机粉碎备用；
（2）称取粉碎后的木薯渣，与水混合均匀；
（3）在混合物中加入氢氧化钠，蒸煮并搅拌得浅黄色粘稠物质即型煤粘结剂。
3.根据权利要求2所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的木薯渣为木薯加工生产淀粉所产生的废弃物；所述的粉碎备用是粉碎后，筛选粒度小于3mm的颗粒备用。
4.根据权利要求2所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的木薯渣和水的质量比为1:10-1:20。
5.根据权利要求2所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的氢氧化钠的质量分数为1%-3%；蒸煮温度为85℃-95℃，蒸煮时间为0.5-2.5小时，搅拌速度为1000-1500rpm。
6.一种如权利要求1或2所述的型煤粘结剂制成的生物质型煤，其特征在于：所述的生物质型煤的原料及各组分的质量百分比是：粘结剂15%-20%，无烟粉煤80%-85%。
7.一种如权利要求6所述的生物质型煤的制备方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
（1）将型煤粘结剂和无烟粉煤按原料配比混合均匀；
（2）在成型机上挤压成型；
（3）在烘箱中120-140℃烘干2-3小时即得生物质型煤。
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