CN106635222A - 一种稳定型低灰分型煤粘结剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稳定型低灰分型煤粘结剂的制备方法，属于粘结剂技术领域。本发明首先将油茶籽粕干燥后进行真空热裂解，产生生物油，再与甘油在氧化锌催化条件下反应，辅以酚醛树脂为交联剂，经改性后用煤油稀释制得黏性混合液，再将腐植酸与二沉池活性污泥混合球磨，通过接种蚯蚓，利用其降解其中有机质为小分子物质，并利用蚯蚓粪中硫化细菌将含硫有机物氧化成硫酸，溶解除去其中的无机质，同时降低含硫量，经干燥后与黏性混合液混合，置于石臼中敲打混合，提高其黏性，制得稳定型低灰分型煤粘结剂。本发明有效解决了传统型煤粘结剂在燃烧过程中易崩解，且燃烧后残留灰分增加的问题。

Description

一种稳定型低灰分型煤粘结剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种稳定型低灰分型煤粘结剂的制备方法，属于粘结剂技术领域。
背景技术
型煤是一种由煤粉中加入型煤粘结剂而制成的用于煤气发生炉以及替代无烟块煤的二次加工煤。型煤是洁净煤技术之一，而粘结剂是型煤生产中的关键，对型煤的质量、生产成本等起着极为重要的作用。
当前开发的型煤粘结剂主要分为有机粘结剂和无机粘结剂。而有机粘结剂主要有焦油沥青类、生物质淀粉类、工农业废料类、高分子类粘结剂等。焦油沥青类粘结剂灰分低、热值高、不溶于水，可提高型煤的耐水和燃烧等性能，但成本高，容易污染环境；生物质淀粉类粘结剂来源广，不增加型煤灰分，有较高的发热量，生产的型煤燃点低，燃烧不结渣，而粘结性不佳，价格也持续走高；工农业废料类粘结剂绝大多数为有机化合物，例如废蜜糖，纸浆黑液等，它们的性能较好，可以实现废物利用，同时减少对环境的污染，不足是耐水性差；高分子类粘结剂粘结力强，防水性好，具有一定热值，缺点是稳定性差，成本高。无机粘结剂来源广，包括石灰，粘土，水泥，陶土，石膏，水玻璃和多种无机盐等，该类粘结剂价格低廉，缺点是粘结性低，掺入量大，显著增加了型煤的灰分，防潮防水性能差。因此，如何研制成本低、性能好、产量高、无污染的粘结剂是型煤研究的重要内容。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统型煤粘结剂在使用过程中出现的热稳定性差，在燃烧过程中黏性降低，导致型煤崩解，且燃烧后易增加残留灰分的问题，提供了一种将油茶籽粕热裂解产物改性制得的黏性混合液与腐植酸等经蚯蚓降解后的产物复配，制得稳定型低灰分型煤粘结剂的制备方法。本发明首先将油茶籽粕干燥后进行真空热裂解，产生生物油，再与甘油在氧化锌催化条件下反应，辅以酚醛树脂为交联剂，经改性后用煤油稀释制得黏性混合液，再将腐植酸与二沉池活性污泥混合球磨，通过接种蚯蚓，利用其降解其中有机质为小分子物质，并利用蚯蚓粪中硫化细菌将含硫有机物氧化成硫酸，溶解除去其中的无机质，同时降低含硫量，经干燥后与黏性混合液混合，置于石臼中敲打混合，提高其黏性，制得稳定型低灰分型煤粘结剂。本发明利用改性后的生物油与降解后的腐植酸作为黏性成分，同时添加二沉池活性污泥提高型煤气化反应性，降低灰渣中残炭，有效解决了传统型煤粘结剂在燃烧过程中易崩解，且燃烧后残留灰分增加的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取3～5kg油茶籽粕，置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的油茶籽粕转入粉碎机，粉碎后过60～80目筛，得油茶籽粕粉末，并将其转入真空裂解炉，于真空度为6～8kPa条件下，以60～80℃/min速率程序升温至660～760℃，保温反应30～45min，并将裂解产生的气体抽离进入冷凝器，收集冷凝液，静置分层，除去水相，收集油相混合液；
（2）依次量取60～80mL上述所得油相混合液，10～15mL甘油，倒入带搅拌器的三口烧瓶中，于转速为300～500r/min条件下，加热升温至200～220℃，再加入1～3g纳米氧化锌，恒温搅拌反应45～60min，再加入3～5g酚醛树脂，继续恒温搅拌反应2～3h，待自然冷却至90～95℃，将烧瓶中物料倒入盛有200～300mL煤油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min，得黏性混合液，备用；
（3）依次称取600～800g腐植酸，100～150g二沉池活性污泥，倒入球磨机中，再加入400～500mL去离子水，球磨处理30～45min，出料，过30～50目筛，得球磨混合湿料，随后将其堆放于避光通风处，控制堆放厚度为10～15cm，再向堆放物料接种30～50g蚯蚓，进行蚯蚓养殖5～7天，分离除去蚯蚓，收集蚯蚓粪；
（4）将上述所得蚯蚓粪置于紫外灯下，照射30～45min，再将蚯蚓粪倒入盛有1～2L去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3～5次，再将所得滤饼置于烘箱中，于温度为60～70℃条件下干燥4～6h，得干燥滤饼；
（5）按重量份数计，在石臼中依次加入60～80份上述所得干燥滤饼，150～200份步骤（2）备用黏性混合液，用木槌持续敲打2～4h，出料，即得稳定型低灰分型煤粘结剂。
本发明的应用方法：按重量份数计，依次取3～5份本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂，30～50份无烟粉煤，8～10份黄土，6～8份去离子水，混合均匀后，在常温下放入型煤机上压制成型，再置于阳光下暴晒6～8h即可。经检测，型煤燃烧6～8h后，燃烧值仍可达到32～34MJ/kg，在燃烧过程中，稳定性提高92～98%，燃烧后残渣的牢固性为普通型煤的2～3倍，且本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂粘度比传统的型煤粘结剂粘度提高2～3倍，具有广阔的市场前景。
本发明的有益效果是：
（1）本发明所得稳定型低灰分型煤粘结剂所用原料廉价易得，无二次污染，粘结性能优良，制成的型煤在高温燃烧条件下，仍具有较高的机械强度，有效改善了型煤的品质，提高了型煤的着火性能和燃烧值；
（2）本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂既有较强的粘结性，稳定性，又有较好的防潮防水性，具有广阔的市场前景，适合大规模推广应用。
具体实施方式
称取3～5kg油茶籽粕，置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的油茶籽粕转入粉碎机，粉碎后过60～80目筛，得油茶籽粕粉末，并将其转入真空裂解炉，于真空度为6～8kPa条件下，以60～80℃/min速率程序升温至660～760℃，保温反应30～45min，并将裂解产生的气体抽离进入冷凝器，收集冷凝液，静置分层，除去水相，收集油相混合液；依次量取60～80mL上述所得油相混合液，10～15mL甘油，倒入带搅拌器的三口烧瓶中，于转速为300～500r/min条件下，加热升温至200～220℃，再加入1～3g纳米氧化锌，恒温搅拌反应45～60min，再加入3～5g酚醛树脂，继续恒温搅拌反应2～3h，待自然冷却至90～95℃，将烧瓶中物料倒入盛有200～300mL煤油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min，得黏性混合液，依次称取600～800g腐植酸，100～150g二沉池活性污泥，倒入球磨机中，再加入400～500mL去离子水，球磨处理30～45min，出料，过30～50目筛，得球磨混合湿料，随后将其堆放于避光通风处，控制堆放厚度为10～15cm，再向堆放物料接种30～50g蚯蚓，进行蚯蚓养殖5～7天，分离除去蚯蚓，收集蚯蚓粪；将上述所得蚯蚓粪置于紫外灯下，照射30～45min，再将蚯蚓粪倒入盛有1～2L去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3～5次，再将所得滤饼置于烘箱中，于温度为60～70℃条件下干燥4～6h，得干燥滤饼；按重量份数计，在石臼中依次加入60～80份上述所得干燥滤饼，150～200份黏性混合液，用木槌持续敲打2～4h，出料，即得稳定型低灰分型煤粘结剂。
实例1
称取3kg油茶籽粕，置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的油茶籽粕转入粉碎机，粉碎后过60目筛，得油茶籽粕粉末，并将其转入真空裂解炉，于真空度为6kPa条件下，以60℃/min速率程序升温至660℃，保温反应30min，并将裂解产生的气体抽离进入冷凝器，收集冷凝液，静置分层，除去水相，收集油相混合液；依次量取60mL上述所得油相混合液，10mL甘油，倒入带搅拌器的三口烧瓶中，于转速为300r/min条件下，加热升温至200℃，再加入1g纳米氧化锌，恒温搅拌反应45min，再加入3g酚醛树脂，继续恒温搅拌反应2h，待自然冷却至90℃，将烧瓶中物料倒入盛有200mL煤油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min，得黏性混合液，依次称取600g腐植酸，100g二沉池活性污泥，倒入球磨机中，再加入400mL去离子水，球磨处理30min，出料，过30目筛，得球磨混合湿料，随后将其堆放于避光通风处，控制堆放厚度为10cm，再向堆放物料接种30g蚯蚓，进行蚯蚓养殖5天，分离除去蚯蚓，收集蚯蚓粪；将上述所得蚯蚓粪置于紫外灯下，照射30min，再将蚯蚓粪倒入盛有2L去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3次，再将所得滤饼置于烘箱中，于温度为60℃条件下干燥4h，得干燥滤饼；按重量份数计，在石臼中依次加入60份上述所得干燥滤饼，150份黏性混合液，用木槌持续敲打2h，出料，即得稳定型低灰分型煤粘结剂。
按重量份数计，依次取3份本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂，30份无烟粉煤，8份黄土，6份去离子水，混合均匀后，在常温下放入型煤机上压制成型，再置于阳光下暴晒6h即可。经检测，型煤燃烧6h后，燃烧值仍可达到32MJ/kg，在燃烧过程中，稳定性提高92%，燃烧后残渣的牢固性为普通型煤的2倍，且本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂粘度比传统的型煤粘结剂粘度提高2倍，具有广阔的市场前景。
实例2
称取5kg油茶籽粕，置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的油茶籽粕转入粉碎机，粉碎后过80目筛，得油茶籽粕粉末，并将其转入真空裂解炉，于真空度为8kPa条件下，以80℃/min速率程序升温至760℃，保温反应45min，并将裂解产生的气体抽离进入冷凝器，收集冷凝液，静置分层，除去水相，收集油相混合液；依次量取80mL上述所得油相混合液，15mL甘油，倒入带搅拌器的三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，加热升温至220℃，再加入3g纳米氧化锌，恒温搅拌反应60min，再加入5g酚醛树脂，继续恒温搅拌反应3h，待自然冷却至95℃，将烧瓶中物料倒入盛有300mL煤油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min，得黏性混合液，依次称取800g腐植酸，150g二沉池活性污泥，倒入球磨机中，再加入500mL去离子水，球磨处理45min，出料，过50目筛，得球磨混合湿料，随后将其堆放于避光通风处，控制堆放厚度为15cm，再向堆放物料接种50g蚯蚓，进行蚯蚓养殖7天，分离除去蚯蚓，收集蚯蚓粪；将上述所得蚯蚓粪置于紫外灯下，照射45min，再将蚯蚓粪倒入盛有2L去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼5次，再将所得滤饼置于烘箱中，于温度为70℃条件下干燥6h，得干燥滤饼；按重量份数计，在石臼中依次加入80份上述所得干燥滤饼，200份黏性混合液，用木槌持续敲打4h，出料，即得稳定型低灰分型煤粘结剂。
按重量份数计，依次取5份本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂，50份无烟粉煤，10份黄土，8份去离子水，混合均匀后，在常温下放入型煤机上压制成型，再置于阳光下暴晒8h即可。经检测，型煤燃烧8h后，燃烧值仍可达到34MJ/kg，在燃烧过程中，稳定性提高98%，燃烧后残渣的牢固性为普通型煤的3倍，且本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂粘度比传统的型煤粘结剂粘度提高3倍，具有广阔的市场前景。
实例3
称取4kg油茶籽粕，置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的油茶籽粕转入粉碎机，粉碎后过70目筛，得油茶籽粕粉末，并将其转入真空裂解炉，于真空度为7kPa条件下，以70℃/min速率程序升温至710℃，保温反应38min，并将裂解产生的气体抽离进入冷凝器，收集冷凝液，静置分层，除去水相，收集油相混合液；依次量取70mL上述所得油相混合液，13mL甘油，倒入带搅拌器的三口烧瓶中，于转速为400r/min条件下，加热升温至210℃，再加入2g纳米氧化锌，恒温搅拌反应53min，再加入4g酚醛树脂，继续恒温搅拌反应3h，待自然冷却至93℃，将烧瓶中物料倒入盛有250mL煤油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合13min，得黏性混合液，依次称取700g腐植酸，125g二沉池活性污泥，倒入球磨机中，再加入450mL去离子水，球磨处理38min，出料，过40目筛，得球磨混合湿料，随后将其堆放于避光通风处，控制堆放厚度为13cm，再向堆放物料接种40g蚯蚓，进行蚯蚓养殖6天，分离除去蚯蚓，收集蚯蚓粪；将上述所得蚯蚓粪置于紫外灯下，照射38min，再将蚯蚓粪倒入盛有2L去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合13min，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼4次，再将所得滤饼置于烘箱中，于温度为65℃条件下干燥5h，得干燥滤饼；按重量份数计，在石臼中依次加入70份上述所得干燥滤饼，175份黏性混合液，用木槌持续敲打3h，出料，即得稳定型低灰分型煤粘结剂。
按重量份数计，依次取4份本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂，40份无烟粉煤，9份黄土，7份去离子水，混合均匀后，在常温下放入型煤机上压制成型，再置于阳光下暴晒7h即可。经检测，型煤燃烧7h后，燃烧值仍可达到33MJ/kg，在燃烧过程中，稳定性提高95%，燃烧后残渣的牢固性为普通型煤的3倍，且本发明制备的稳定型低灰分型煤粘结剂粘度比传统的型煤粘结剂粘度提高3倍，具有广阔的市场前景。

Claims (1)

1.一种稳定型低灰分型煤粘结剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取3～5kg油茶籽粕，置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的油茶籽粕转入粉碎机，粉碎后过60～80目筛，得油茶籽粕粉末，并将其转入真空裂解炉，于真空度为6～8kPa条件下，以60～80℃/min速率程序升温至660～760℃，保温反应30～45min，并将裂解产生的气体抽离进入冷凝器，收集冷凝液，静置分层，除去水相，收集油相混合液；
（2）依次量取60～80mL上述所得油相混合液，10～15mL甘油，倒入带搅拌器的三口烧瓶中，于转速为300～500r/min条件下，加热升温至200～220℃，再加入1～3g纳米氧化锌，恒温搅拌反应45～60min，再加入3～5g酚醛树脂，继续恒温搅拌反应2～3h，待自然冷却至90～95℃，将烧瓶中物料倒入盛有200～300mL煤油的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min，得黏性混合液，备用；
（3）依次称取600～800g腐植酸，100～150g二沉池活性污泥，倒入球磨机中，再加入400～500mL去离子水，球磨处理30～45min，出料，过30～50目筛，得球磨混合湿料，随后将其堆放于避光通风处，控制堆放厚度为10～15cm，再向堆放物料接种30～50g蚯蚓，进行蚯蚓养殖5～7天，分离除去蚯蚓，收集蚯蚓粪；
（4）将上述所得蚯蚓粪置于紫外灯下，照射30～45min，再将蚯蚓粪倒入盛有1～2L去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3～5次，再将所得滤饼置于烘箱中，于温度为60～70℃条件下干燥4～6h，得干燥滤饼；
（5）按重量份数计，在石臼中依次加入60～80份上述所得干燥滤饼，150～200份步骤（2）备用黏性混合液，用木槌持续敲打2～4h，出料，即得稳定型低灰分型煤粘结剂。
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