CN106085537A - 一种型煤粘结剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种型煤粘结剂的制备方法。本发明的型煤粘结剂的制备方法包括：将氢氧化钠溶液加入褐煤粉中，加热、搅拌，制得中间物；将生物质纤维加入中间物中，搅拌，制得型煤粘结剂。其中，氢氧化钠溶液的浓度为1‑5％；褐煤粉、氢氧化钠溶液质量比范围为1:1.5‑4；中间物和生物质纤维的质量比范围为1:0.1‑1。本发明提供的型煤粘结剂的制备方法工艺简单，所采用的粘结剂原料具有来源广泛、价格低廉、添加量少等优点。褐煤粉为粘结剂的母料，不会增加型煤的灰分。生物质类纤维能有效抑制型煤内部微裂纹的产生和发展，提高型煤的抗冲击性能，并且可以降低型煤的着火点，有利于锅炉的燃烧。

Description

一种型煤粘结剂的制备方法
技术领域
本发明属于型煤的制备领域，具体涉及一种型煤粘结剂的制备方法。
背景技术
粘结剂是型煤生产过程中的关键技术，也是制约型煤发展的瓶颈。目前市场上很难找到既有较高的成型性和施工性，又不会产生二次污染、不增加多的灰分的粘结剂。
生物质资源是丰富的可再生能源之一，生物质型煤是近年来发展起来的新技术，通过节煤和生物质代煤的双重作用，减少温室气体CO2和燃煤SO2的排放，有利于缓解气候变暖和酸雨污染，对保护环境和节约能源均具有重大意义，是型煤技术发展的一个重要方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低廉、环境友好的型煤粘结剂的制备方法。
按照本发明，首先提供一种型煤粘结剂的制备方法，包括：
步骤1：将氢氧化钠溶液加入褐煤粉中，加热、搅拌，制得中间物；
步骤2：将生物质纤维加入步骤1制得的中间物中，搅拌，制得型煤粘结剂；
所述步骤1中氢氧化钠溶液的浓度为1-5％；所述褐煤粉、氢氧化钠溶液质量比范围为1:1.5-4；所述中间物和生物质纤维的质量比范围为1:0.1-1。
进一步地，所述制备方法的步骤1前还可包括：
步骤1′：将褐煤破碎为褐煤粉；
步骤2′：将生物质纤维破碎。
进一步地，所述氢氧化钠溶液的浓度优选为2-3％。
进一步地，所述氢氧化钠溶液、褐煤粉质量比范围优选为1:2-3；所述中间物和生物质纤维的质量比范围优选为1:0.5-1。
进一步地，所述生物质纤维选自稻草秸秆、玉米杆、小麦秸秆或木屑。
进一步地，所述生物纤维的平均尺寸≤3mm。
进一步地，所述步骤1中的加热方式为水浴加热。
进一步地，所述水浴加热的温度为60-95℃，加热时间为0.5-1.5h。
进一步地，所述步骤1中的搅拌速度为20-60rpm。
进一步地，所述步骤2中的搅拌速度为20-60rpm，搅拌时间为0.5-1h。
本发明提供的型煤粘结剂的制备方法工艺简单，所采用的粘结剂原料具有来源广泛、价格低廉、添加量少等优点。褐煤粉为粘结剂的母料，不会增加型煤的灰分。生物质类纤维能有效抑制型煤内部微裂纹的产生和发展，提高型煤的抗冲击性能，并且可以降低型煤的着火点，有利于锅炉的燃烧。
具体实施方式
下面具体说明本发明的实施例，以更明晰地阐述本发明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种型煤粘结剂的制备方法，包括：
步骤1：将氢氧化钠溶液加入褐煤粉中，加热、搅拌，制得中间物；
步骤2：将生物质纤维加入步骤1制得的中间物中，搅拌，制得型煤粘结剂。
所述步骤1中氢氧化钠溶液的浓度为1-5％；所述褐煤粉、氢氧化钠溶液质量比范围为1:1.5-4；所述中间物和生物质纤维的质量比范围为1:0.1-1。
本发明提供的型煤粘结剂中，褐煤粉是母料，不会增加型煤的灰分。褐煤粉中的腐殖酸与氢氧化钠溶液在加热的条件下会发生反应生腐殖酸钠，腐殖酸钠是一种常用的型煤粘结剂。
生物质纤维与氢氧化钠反应生成碱纤维素，是一种粘性物质，活性很高。纤维交错缠绕，与煤粉能牢牢的结合在一起，因此能有效抑制型煤内部微裂纹的产生和发展，提高型煤的抗冲击性能。此外，生物质纤维的挥发分高于煤、热分解度低于煤，可以降低型煤的着火温度，有利于锅炉的燃烧。
经过发明人大量的实验发现，氢氧化钠溶液的浓度为1-5％、褐煤粉、氢氧化钠溶液质量比范围为1:1.5-4、所述中间物和生物质纤维的质量比范围为1:0.1-1时，制得的粘结剂的粘结效果较好。
进一步地，所述制备方法的步骤1前还可包括：
步骤1′：将褐煤破碎为褐煤粉；
步骤2′：将生物质纤维破碎。
本发明中，步骤1′和步骤2′并不是必须的。褐煤粉的来源并不需要特别限定，可以从褐煤破碎而得，也可是褐煤开采、加工等等情况下所得。生物质纤维大小也并不需要特别限定，但太大的生物质纤维与氢氧化钠的反应不完全，得到的粘结剂粘结性差。
进一步地，所述氢氧化钠溶液的浓度优选为2-3％。
发明人经过大量的实验发现，氢氧化钠溶液的浓度为2-3％时，其与褐煤粉及生物质纤维的反应更好，制得的粘结剂效果更佳。
进一步地，所述氢氧化钠溶液、褐煤粉质量比范围优选为1:2-3；所述中间物和生物质纤维的质量比范围优选为1:0.5-1。
发明人经过大量的实验发现，氢氧化钠溶液、褐煤粉质量比范围优选为1:2-3、所述中间物和生物质纤维的质量比范围优选为1:0.5-1时，原料的反应比较完全，既不会浪费原料，又能得到效果很好的粘结剂。
进一步地，所述生物质纤维选自稻草秸秆、玉米杆、小麦秸秆或木屑。
本发明中，生物质纤维的种类及来源并不需要特别限定。稻草秸秆、玉米杆、小麦秸秆和木屑属于生产或加工的废料，价格十分低廉。由于热值和再利用性不大，这四种生物质纤维大部分被遗弃或就地焚烧，不仅造成了资源的浪费，还会引起环境污染。本发明采用这四种生物质纤维作为原料，既实现了生物质资源的有效利用，而且能够降低粘结剂的成本，具有绿色环保、成本低廉的优点。
进一步地，所述生物纤维的平均尺寸≤3mm。
本发明中，生物质纤维的尺寸并不需要特别限定。发明人经过大量的实验发现，生物纤维的平均尺寸≤3mm时，其与氢氧化钠反应更好，且更有利于制得的型煤的强度。
进一步地，所述步骤1中的加热方式为水浴加热。
本发明中，粘结剂制备时的加热方式并不需要特别限定。水浴加热，反应物受热均匀，反应更完全，制得的粘结剂粘性更大。
进一步地，所述水浴加热的温度为60-95℃，加热时间为0.5-1.5h。
本发明中，水浴加热的温度及加热时间并不需要特别限定。发明人经过大量的实验发现，水浴加热的温度为60-95℃、加热时间为0.5-1.5h时，褐煤和氢氧化钠的反应更完全，制得的粘结剂粘性更大。
进一步地，所述步骤1中的搅拌速度为20-60rpm。
本发明中，步骤1的搅拌速度并不需要特别限定。发明人经过大量实验发现，步骤1中的搅拌速度为20-60rpm时，褐煤和氢氧化钠的反应更好，制得的粘结剂粘性更大。
进一步地，所述步骤2中的搅拌速度为20-60rpm，搅拌时间为0.5-1h。
本发明中，步骤2的搅拌速度及搅拌时间并不需要特别限定。发明人经过大量实验发现，步骤2中的搅拌速度为20-60rpm、搅拌时间为0.5-1h时，生物质纤维和氢氧化钠的反应更好，制得的粘结剂粘性更大。
本发明实施例中，采用型煤的质量来评判粘结剂制备方法的优劣。型煤的质量主要通过其跌落强度、抗压强度和着火温度来评价。跌落强度是型煤在规定条件下跌落而受冲击力时的耐破碎性能；抗压强度是指型煤抗挤压和冲击的能力；着火温度是煤释放出足够挥发分与周围大气形成可燃混合物的最低燃烧温度。本发明中型煤的跌落强度依照常规的方法进行，测试要点为：取煤样10个称重，装在箱底可以打开的箱子里，在离地2.0m高处打开箱底，让煤样自由跌落到12mm厚的钢板上，反复跌落三次后，用筛子筛分，取>5mm的重量百分数作为煤样的跌落强度指标。本发明中型煤的抗压强度的测定方法为：将型煤置于型号为LDS-Y10A球团压力试验机上，在压力试验机施载速度为10mm/min的条件下进行测试，单位为N。本发明中型煤的着火温度按照常规方法进行测试，单位为℃。
本发明粘结剂制备的型煤强度好，便于储存、运输和使用。此外，本发明粘结剂制备的型煤着火温度低，有利于锅炉的燃烧。
实施例1
首先，准备生物质纤维和褐煤粉。本实施例采用稻草秸秆。将稻草秸秆破碎至平均尺寸为3mm，将褐煤破碎成褐煤粉。
进一步，准备复合粘结剂。称取300g褐煤粉放入1000ml的烧杯中，加入450ml浓度为5％的氢氧化钠溶液，在60℃、搅拌速度为60rpm的条件下进行水浴加热。0.5h后，称取75g稻草秸秆加入上述1000ml的烧杯中，在60rpm的搅拌速度下搅拌0.5h。
将所得的复合粘结剂与褐煤制备型煤，测试所得型煤的跌落强度、抗压强度和着火温度。
型煤的跌落强度为95％，抗压强度为1170N/个，着火温度为550℃。
实施例2
首先，准备生物质纤维和褐煤粉。本实施例采用稻草秸秆。将稻草秸秆破碎至平均尺寸为2mm，将褐煤破碎成褐煤粉。
进一步，准备复合粘结剂。称取200g褐煤粉放入2000ml的烧杯中，加入800ml浓度为1％的氢氧化钠溶液，在95℃、搅拌速度为20rpm的条件下进行水浴加热。1.5h后，称取1000g稻草秸秆加入上述2000ml的烧杯中，在20rpm的搅拌速度下搅拌1h。
将所得的复合粘结剂与褐煤制备型煤，测试所得型煤的跌落强度、抗压强度和着火温度。
型煤的跌落强度为93％，抗压强度为1027N/个，着火温度为509℃。
实施例3
首先，准备生物质纤维和褐煤粉。本实施例采用稻草秸秆。将稻草秸秆破碎至平均尺寸为3mm，将褐煤破碎成褐煤粉。
进一步，准备复合粘结剂。称取300g褐煤粉放入1000ml的烧杯中，加入600ml浓度为2％的氢氧化钠溶液，在80℃、搅拌速度为40rpm的条件下进行水浴加热。1h后，称取450g稻草秸秆加入上述1000ml的烧杯中，在40rpm的搅拌速度下搅拌1h。
将所得的复合粘结剂与褐煤制备型煤，测试所得型煤的跌落强度、抗压强度和着火温度。
型煤的跌落强度为98％，抗压强度为1216N/个，着火温度为538℃。
实施例4
首先，准备生物质纤维和褐煤粉。本实施例采用稻草秸秆。将稻草秸秆破碎至平均尺寸为3mm，将褐煤破碎成褐煤粉。
进一步，准备复合粘结剂。称取300g褐煤粉放入2000ml的烧杯中，加入900ml浓度为3％的氢氧化钠溶液，在70℃、搅拌速度为50rpm的条件下进行水浴加热。45min后，称取960g稻草秸秆加入上述2000ml的烧杯中，在50rpm的搅拌速度下搅拌45min。
将所得的复合粘结剂与褐煤制备型煤，测试所得型煤的跌落强度、抗压强度和着火温度。
型煤的跌落强度为99％，抗压强度为1343N/个，着火温度为526℃。
本发明所列举的实施例制备出的型煤的跌落强度均大于93％，抗压强度均大于1000N/个，着火温度均低于550℃。由此可见，本发明提供的复合粘结剂粘结效果好，制备出的型煤便于运输、储存和燃烧使用。
综上，可以得出，本发明提供的型煤粘结剂的制备方法工艺简单，所采用的粘结剂原料具有来源广泛、价格低廉、添加量少等优点。褐煤粉为粘结剂的母料，不会增加型煤的灰分。生物质类纤维能有效抑制型煤内部微裂纹的产生和发展，提高型煤的抗冲击性能，并且可以降低型煤的着火点，有利于锅炉的燃烧。
再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种型煤粘结剂的制备方法，包括：
步骤1：将氢氧化钠溶液加入褐煤粉中，加热、搅拌，制得中间物；
步骤2：将生物质纤维加入步骤1制得的中间物中，搅拌，制得型煤粘结剂；
所述步骤1中氢氧化钠溶液的浓度为1-5％；所述褐煤粉、氢氧化钠溶液质量比范围为1:1.5-4；所述中间物和生物质纤维的质量比范围为1:0.1-1。
2.根据权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤1前包括：
步骤1′：将褐煤破碎为褐煤粉；
步骤2′：将生物质纤维破碎。
3.根据权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为2-3％。
4.根据权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液、褐煤粉质量比范围为1:2-3；所述中间物和生物质纤维的质量比范围为1:0.5-1。
5.根据权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述生物质纤维选自稻草秸秆、玉米杆、小麦秸秆或木屑。
6.根据权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述生物纤维的平均尺寸≤3mm。
7.根据权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的加热方式为水浴加热。
8.根据权利要求7所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述水浴加热的温度为60-95℃，加热时间为0.5-1.5h。
9.根据权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的搅拌速度为20-60rpm。
10.根据权利要求1所述的型煤粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的搅拌速度为20-60rpm，搅拌时间为0.5-1h。
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