CN107746736B - 一种光固化型煤的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种光固化型煤的制备方法，属于型煤的制备技术领域，可解决现有技术中型煤的制备成本高，容易污染环境，未炭化过程时的冷态强度低，不能满足运输等过程的问题，本发明以二乙氧基苯乙酮、氢氧化钙、聚丙烯酸和溶剂水为原料，按质量分数称量，与煤粉混合，经机械压制成型后，经紫外光照射后得到光固化型煤，本发明的方法制备的型煤粘结指数大于70，冷态强度大于2MPa，热态强度可达到5MPa，具有热稳定性好、冷热态强度高和紫外线下快速固化的优点。

Description

一种光固化型煤的制备方法
技术领域
本发明属于型煤的制备技术领域，具体涉及一种光固化型煤的制备方法。
背景技术
型煤是用一种或数种煤粉与一定比例的黏结剂在一定压力下加工形成的具有一定形状和强度的煤炭产品。型煤能提高燃烧效率、减少环境污染、扩大瘦煤、气煤、长焰煤等高挥发分弱粘结性煤的应用范围，因此是合理利用煤资源的有效途径和方法之一。
目前制备的型煤主要靠粘结剂制备，粘结剂类型多种多样，按其化学性质可分为有机粘结剂和无机粘结剂。有机粘结剂中主要包括焦油沥青类粘结剂，可提高型煤的耐水和燃烧等性能，但成本高，容易污染环境。在工业生产中，型煤的热态强度很容易提高，但未炭化过程时的冷态强度往往较低，甚至不能满足运输等过程。比如，粘结指数为14的弱粘煤，采用普通用压力成型机压制的型煤冷态强度为0.3MPa，热态强度2MPa。
光固化是指光引发剂在紫外光或可见光的照射下产生主要的活性种，使低聚物发生交联聚合反应而形成固态产物的过程。光固化反应具有固化速度快、节能环保、固化温度低和适用性、可控性强的特点；此外，通过光固化反应得到的型煤交联密度高、机械性能、冷态热稳定性能好和冷态强度高的特点。
众所知周，我国煤炭资源储量中，瘦煤、气煤、长焰煤等高挥发分弱粘结性煤在煤炭资源储备中占据相当大的份额，尤其是粉煤的利用途径少。将粉煤制备成光固化型煤，可以极大程度的提高粉煤的利用能力，同时型煤具有较高的冷态和热态强度。
发明内容
本发明针对现有技术中型煤的制备成本高，容易污染环境，未炭化过程时的冷态强度低，不能满足运输等过程的问题，提供一种光固化型煤的制备方法，通过该方法制备的型煤冷态强度高、可在常温下光固化。
本发明采用如下技术方案：
一种光固化型煤的制备方法，包括如下步骤：
第一步，分别称取二乙氧基苯乙酮和氢氧化钙固体，充分搅拌至混合均匀，得到混合物A；
第二步，称取原煤，破碎筛分得到煤粉；
第三步，将第一步得到的混合物A和第二步得到的煤粉充分搅拌混合至均匀，得到混合物B；
第四步，分别向第三步得到的混合物B中添加聚丙烯酸和溶剂水，快速搅拌混合至均匀，得到混合物C；
第五步，将第四步得到的混合物C在20-80℃下，经压力成型机压制成型，压制成型后，经紫外线照射仪产生的紫外光照射0-1 h后得到光固化型煤。
进一步地，第一步中所述二乙氧基苯乙酮的质量份数为1-10份，氢氧化钙固体的质量份数为1-50份。
进一步地，第二步中所述原煤的质量份数为100-1000份。
进一步地，第二步中所述煤粉的粒径为0.1-3 mm。
进一步地，第四步中所述聚丙烯酸的质量份数为10-50份，水的质量份数为0-100份。
本发明的制备方法的原理是：在型煤中添加光引发剂，可在紫外线或者自然光的照射下产生一定的氢或羟基自由基，可使单体产生更少的链转移或者聚合，在室温甚至低于室温的条件下温和可进行光聚合反应，煤中不饱和基团的引入使得可聚合光引发剂及其光解产物均可固定到聚合反应所形成的交联网络中，氢氧化钙、聚丙烯酸等药品与自由基反应使型煤发生聚合作用，由小分子结构生成网状的交联结构，从而最终完成粘结或者固化的作用。
本发明选用二乙氧基苯乙酮作为光引发剂，可吸收波长225-300 nm的紫外线光。其结构式如下：
Figure 927868DEST_PATH_IMAGE001
。
本发明的有益效果如下：
1. 本发明工艺简单，操作方便，与现有技术相比，能够在常温下得到冷态和热态强度更高的光固化型煤。
2. 本发明方法所制备的型煤用途更广泛，可适用于瘦煤、气煤、长焰煤、褐煤等不粘煤或弱粘结性煤。
3. 本发明制备的型煤，不需经过炭化过程，便可产生高强度的型煤，其粘结指数大于70，冷态强度大于2 MPa，热态强度可达到5 MPa，具有热稳定性好、冷热态强度高和紫外线下快速固化的优点。制备得到的型煤具有长时间堆放不风化、不碎裂和不自燃等优点。
4. 本发明可在常温下大规模制备型煤，制备时间短，便于运输，所需原料的成本低，制备得到的型煤经济价值高。
附图说明
图1为本发明二乙氧基苯乙酮的光解原理过程图。
具体实施方式
实施例1，第一步，分别称取10 g二乙氧基苯乙酮和50 g氢氧化钙固体，充分搅拌至混合均匀，得到混合物A；
第二步，称取1000 g原煤，破碎筛分得到粒径范围为0.1-1mm的煤粉；
第三步，将第一步得到的混合物A和第二步得到的煤粉充分搅拌混合至均匀，得到混合物B；
第四步，分别向第三步得到的混合物B中添加20 g聚丙烯酸和0 g水，快速搅拌混合至均匀，得到混合物C；
第五步，将第四步得到的混合物C在20℃下，经压力成型机压制成型，压制成型后，经紫外线照射仪产生的紫外光照射0.75 h后得到光固化型煤。
该型煤的粘结指数为91，冷态强度大于2.5 MPa，热态强度可达到6.1 MPa。
实施例2，第一步，分别称取5 g二乙氧基苯乙酮和30 g氢氧化钙固体，经破碎筛分后，充分搅拌至混合均匀，得到混合物A；
第二步，称取500 g原煤，破碎筛分得到粒径范围为1-3 mm的煤粉；
第三步，将第一步得到的混合物A和第二步得到的煤粉充分搅拌混合至均匀，得到混合物B；
第四步，分别向第三步得到的混合物B中添加50 g聚丙烯酸和50 g水，快速搅拌混合至均匀，得到混合物C；
第五步，将第四步得到的混合物C在30℃下，经压力成型机压制成型，压制成型后，经紫外线照射仪产生的紫外光照射1 h后得到光固化型煤。
该型煤的粘结指数为94，冷态强度大于3 MPa，热态强度可达到7 MPa。
实施例3，第一步，分别称取1 g二乙氧基苯乙酮和25 g氢氧化钙固体，经破碎筛分后，充分搅拌至混合均匀，得到混合物A；
第二步，称取1000 g原煤，破碎筛分得到粒径范围为1-3 mm的煤粉；
第三步，将第一步得到的混合物A和第二步得到的煤粉充分搅拌混合至均匀，得到混合物B；
第四步，分别向第三步得到的混合物B中添加20 g聚丙烯酸和100 g水，快速搅拌混合至均匀，得到混合物C；
第五步，将第四步得到的混合物C在80℃下，经压力成型机压制成型，压制成型后，经紫外线照射仪产生的紫外光照射0.5 h后得到光固化型煤。
该型煤的粘结指数为85，冷态强度大于2.8 MPa，热态强度可达到5.8 MPa。
实施例4，第一步，分别称取1 g二乙氧基苯乙酮和1 g氢氧化钙固体，经破碎筛分后，充分搅拌至混合均匀，得到混合物A；
第二步，称取100 g原煤，破碎筛分得到粒径范围为0.1-0.5 mm的煤粉；
第三步，将第一步得到的混合物A和第二步得到的煤粉充分搅拌混合至均匀，得到混合物B；
第四步，分别向第三步得到的混合物B中添加10 g聚丙烯酸和100 g水，快速搅拌混合至均匀，得到混合物C；
第五步，将第四步得到的混合物C在80℃下，经压力成型机压制成型，压制成型后，经紫外线照射仪产生的紫外光照射0 h后得到光固化型煤。
该型煤的粘结指数为75，冷态强度大于2.5 MPa，热态强度可达到5 MPa。

Claims (5)

1.一种光固化型煤的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，分别称取二乙氧基苯乙酮和氢氧化钙固体，充分搅拌至混合均匀，得到混合物A；
第二步，称取原煤，破碎筛分得到煤粉；
第三步，将第一步得到的混合物A和第二步得到的煤粉充分搅拌混合至均匀，得到混合物B；
第四步，分别向第三步得到的混合物B中添加聚丙烯酸和溶剂水，快速搅拌混合至均匀，得到混合物C；
第五步，将第四步得到的混合物C在20-80℃下，经压力成型机压制成型，压制成型后，经紫外线照射仪产生的紫外光照射0-1 h后得到光固化型煤。
2.根据权利要求1所述的一种光固化型煤的制备方法，其特征在于：第一步中所述二乙氧基苯乙酮的质量份数为1-10份，氢氧化钙固体的质量份数为1-50份。
3.根据权利要求1所述的一种光固化型煤的制备方法，其特征在于：第二步中所述原煤的质量份数为100-1000份。
4.根据权利要求1所述的一种光固化型煤的制备方法，其特征在于：第二步中所述煤粉的粒径为0.1-3 mm。
5.根据权利要求1所述的一种光固化型煤的制备方法，其特征在于：第四步中所述聚丙烯酸的质量份数为10-50份，水的质量份数为0-100份。
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