CN109054917A - 生物质型煤粘结剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质型煤粘结剂及其制备方法。该生物质型煤粘结剂包括如下重量份数的组分：碱处理小麦秸秆5‑10份聚乙烯醇0.01‑0.05份煤焦油沥青5‑10份腐殖酸钠1‑2份蒙脱石0.1‑0.5份高岭土0.2‑0.4份羧甲基淀粉3‑5份羧甲基纤维素0.5‑1份。本发明的有益效果为：该生物质型煤粘结剂具有良好的防水性。

Description

生物质型煤粘结剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及粉煤成型，特别涉及一种生物质型煤粘结剂及其制备方法。

背景技术

近年来，基于环境保护和对煤的高效利用，煤的清洁利用得到长足的发展。型煤固硫法是煤在燃烧过程中的脱硫方法，能够解决散煤在燃烧时污染环境的问题。在型煤的制备过程，粘结剂得到大量使用。

公开号为CN104877727A的中国专利公开了一种复合型生物质型煤粘结剂及其制备方法和应用。该型煤粘结剂由以下重量份的原料制成：葵花秸秆1份，氢氧化钠溶液10-20份，膨润土0.3-0.4份，乳化沥青1-2份；或者葵花秸秆1份，氢氧化钠溶液10-20份，膨润土0.3-0.4份，腐殖酸钠0.3-0.4份，改性淀粉0.6-2.2份。

但是，该型煤粘结剂中所使用的葵花秸秆、膨润土、腐殖酸钠、改性淀粉均具有良好的吸水性，导致型煤的防水性较差，有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质型煤粘结剂。该生物质型煤粘结剂具有良好的防水性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种生物质型煤粘结剂，包括如下重量份数的组分：

碱处理小麦秸秆5-10份

聚乙烯醇0.01-0.05份

煤焦油沥青5-10份

腐殖酸钠1-2份

蒙脱石0.1-0.5份

高岭土0.2-0.4份

羧甲基淀粉3-5份

羧甲基纤维素0.5-1份。

本发明进一步设置为：所述碱处理小麦秸秆的制备工艺包括如下步骤：

步骤1：将小麦秸秆干燥后粉碎，然后加入碱溶液，搅拌混合均匀，加热回流反应；

步骤2：反应结束后，进行过滤得到碱处理小麦秸秆。

本发明进一步设置为：所述碱溶液为质量分数为氢氧化钠溶液。

本发明进一步设置为：所述氢氧化钠溶液的质量分数为2％。

本发明进一步设置为：按照重量份，所述生物质型煤粘结剂包括硝酸铵3-4份和糖浆5-8份。

本发明进一步设置为：按照重量份，所述生物质型煤粘结剂包括高铝水泥1-3份。

本发明另一发明目的在于提供一种生物质型煤粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取碱处理小麦秸秆5-10份、聚乙烯醇0.01-0.05份、煤焦油沥青5-10份、腐殖酸钠1-2份、蒙脱石0.1-0.5份、高岭土0.2-0.4份、羧甲基淀粉3-5份、羧甲基纤维素0.5-1份、硝酸铵3-4份、糖浆5-8份和高铝水泥1-3份；

步骤2：将碱处理小麦秸秆、聚乙烯醇、煤焦油沥青、腐殖酸钠、蒙脱石、高岭土、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、硝酸铵、糖浆和高铝水泥混合均匀即可。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、小麦秸秆经过碱处理后未分解纤维物质在型煤中起到连接和拉伸作用；小麦秸秆分解产生的糖类物质以及果胶、单宁等物质也具有一定的粘结作用；小麦秸秆中所含有的硅物质与碱作用生成硅酸钠类物质也具有粘结性。而在碱处理小麦秸秆的过程中，碱浓度是影响小麦秸秆粘结性能的主要因素，随着碱浓度的增加，纤维物质及液相粘结物增多，型煤强度增大；但当碱浓度增加至一定程度，起连接作用的固相组分减少，分解物粘结能力下降，型煤强度降低。在本发明中，氢氧化钠的质量分数为2％为最合适碱浓度；

2、聚乙烯醇粘接力强，防水性好，具有一定热值，能够提高型煤机械强度和改善型煤防水性；

3、煤焦油沥青在结构和性质上均与煤相近，与煤具有很强的亲合力，能够很好地润湿煤粒，固化后能够与煤粒紧紧地粘结。煤焦油沥青不仅能够提高型煤的防水性和机械强度，而且具有一定的热值；

4、腐殖酸钠能够很好地润湿煤的表面，并且对煤亲和作用较强。腐蚀酸钠本身具有胶体性质，能够提高型煤的强度，提升粘结剂的水溶液的流动性；

5、蒙脱石和高岭土能够提高型煤高温强度和热稳定性，蒙脱石的作用比高岭土更为明显；

6、羧甲基淀粉和羧甲基纤维素能够提升型煤的粘结强度；

7、硝酸铵和糖浆能够提高型煤的防水性能；

8、高铝水泥能够提高型煤的机械强度和防水性。

具体实施方式

实施例1-8用于说明生物质型煤粘结剂的组分。实施例1-8生物质型煤粘结剂的组分表。

表1、实施例1-8生物质型煤粘结剂的组分表

注：单位“份”指重量份。

实施例1-8所使用的碱处理小麦秸秆的制备工艺包括如下步骤：

步骤1：将小麦秸秆干燥后粉碎，然后加入质量分数为2％的氢氧化钠溶液，搅拌混合均匀，加热至95℃，回流反应2.5h即可；

步骤2：反应结束后，进行过滤得到碱处理小麦秸秆。

结合表1，以下详细说明生物质型煤粘结剂的制备方法。

一种生物质型煤粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取碱处理小麦秸秆、聚乙烯醇、煤焦油沥青、腐殖酸钠、蒙脱石、高岭土、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、硝酸铵、糖浆和高铝水泥；

步骤2：将碱处理小麦秸秆、聚乙烯醇、煤焦油沥青、腐殖酸钠、蒙脱石、高岭土、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、硝酸铵、糖浆和高铝水泥混合均匀即可。

实施例1-8生物质型煤粘合剂的使用方法如下：

步骤1：将烟煤粉碎后得到粉煤，将生物质型煤粘合剂与粉煤按重量比为1∶4置于捏合机中进行捏合均匀，得到混合物料，将物料熟化5h；

步骤2：控制压力为30MPa，保压时间为25s，将熟化后的混合物料压制成型，然后将压制成型后的混合物料先在60℃下干燥2h，再在100℃下干燥2h，冷却后得到热解用型煤。

防水性试验

步骤1：将分别采用实施例1-8的生物质型煤粘结剂制得的热解用型煤先进行称重并记录为m₁，然后分别置于8个洁净的密封箱中，往密封箱中循环通入相对空气湿度为90％的空气；

步骤2：24h后，将8块热解用型煤进行称重并记录为m₂，然后将8块热解用型煤重新置于密封箱中，继续循环通入相对空气湿度为90％的空气；

步骤3：24h后，将8块热解用型煤进行称重并记录为m₃；

步骤4：若m₃等于m₂，则停止试验；若m₃大于m₂，则重复步骤2和步骤3；

步骤5：计算吸水率x，吸水率x＝(m₃-m₁)/m₁。

表2、实施例1-8防水性试验记录表

从表2可知，实施例1-8的吸水率均低于3％。在实施例1-8中，实施例3的吸水率最低。对比实施例3和实施例6-8可知，硝酸铵、糖浆和高铝水泥均能够提升本发明的防水性能。而硝酸铵、糖浆和高铝水泥混合使用所带来的防水性能提升程度大于单独使用硝酸铵和糖浆以及单独使用高铝水泥所带来的防水性能提升程度之和。由此可见，在本发明中，硝酸铵、糖浆和高铝水泥之间能够相互作用，提升本发明的防水性能。

热态机械强度试验

将分别采用实施例1-8的生物质型煤粘结剂制得的热解用型煤放入铁盒中并埋入砂土中，在800℃下加热30min，取出做抗压强度测试。

抗压强度测试方法如下：

选取10个试样为一组，将试样放在压力试验机上，对准上下两个平行受压面之间的中心位置逐一进行测定。加压速度为0.2mm/s，不能产生冲击。当煤样压溃时指示的压力就是强度的测定值。试验结果采用10个测定值的算术平均值。

对没有上下平行规则受压面的试样采用点接触测压，以N/个表示。对受压面为上下两条平行线时，采用线接触测压，以N/cm表示。对有上下平行规则受压面的试样，采用面接触测压，以N/cm²表示，选用的试样尺寸是高：宽(直径)等于1∶0.7～1.5。

表3、实施例1-8热态机械强度试验记录表

从表3可知，实施例1-8的热态机械强度均较高。在实施例1-8中，实施例3的热态机械强度最高。对比实施例3和实施例6-8可知，硝酸铵和糖浆对于热态机械强度影响不大，而高铝水泥能够提升热态机械强度。而硝酸铵、糖浆和高铝水泥混合使用所带来的热态机械强度提升程度大于单独使用高铝水泥所带来的热态机械强度提升程度。由此可见，在本发明中，硝酸铵、糖浆和高铝水泥之间能够相互作用，提升本发明的热态机械强度。

热稳定性试验

参照GB/T 1573-2001《煤的热稳定性测定方法》对分别采用实施例1-8的生物质型煤粘结剂制得的热解用型煤的热稳定性进行测试。

表4、实施例1-8热稳定性试验记录表

注：热稳定性值越大，表明热稳定性越高。

从表4可知，实施例1-8的热稳定性均较高。在实施例1-8中，实施例3的热稳定性最高。对比实施例3和实施例6-8可知，硝酸铵、糖浆和高铝水泥对于热稳定性影响不大。

对比例1

选用公开号为CN104877727A的中国专利的实施例3作为对比例1。

将实施例3和对比例1分别进行防水性试验、热态机械强度试验和热稳定性试验并进行记录。

表5、实施例3和对比例1对比试验记录表

	实施例3	对比例1
			吸水率/％	0.5	3.8
N/个	1421	1206
			热稳定性/％	99.68	99.12

从表5可知，相比于对比例1，实施例3在吸水率、热态机械强度和热稳定性这三个指标上均优于对比例1。由此可见，本发明生物质型煤粘结剂具有优异的防水性能、热态机械强度和热稳定性。

本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种生物质型煤粘结剂，其特征是：包括如下重量份数的组分：

碱处理小麦秸秆5-10份

聚乙烯醇0.01-0.05份

煤焦油沥青5-10份

腐殖酸钠1-2份

蒙脱石0.1-0.5份

高岭土0.2-0.4份

羧甲基淀粉3-5份

羧甲基纤维素0.5-1份。

2.根据权利要求1所述的生物质型煤粘结剂，其特征是：所述碱处理小麦秸秆的制备工艺包括如下步骤：

步骤1：将小麦秸秆干燥后粉碎，然后加入碱溶液，搅拌混合均匀，加热回流反应；

步骤2：反应结束后，进行过滤得到碱处理小麦秸秆。

3.根据权利要求2所述的生物质型煤粘结剂，其特征是：所述碱溶液为质量分数为氢氧化钠溶液。

4.根据权利要求3所述的生物质型煤粘结剂，其特征是：所述氢氧化钠溶液的质量分数为2%。

5.根据权利要求1所述的生物质型煤粘结剂，其特征是：按照重量份，所述生物质型煤粘结剂包括硝酸铵3-4份和糖浆5-8份。

6.根据权利要求1所述的生物质型煤粘结剂，其特征是：按照重量份，所述生物质型煤粘结剂包括高铝水泥1-3份。

7.一种生物质型煤粘结剂的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取碱处理小麦秸秆5-10份、聚乙烯醇0.01-0.05份、煤焦油沥青5-10份、腐殖酸钠1-2份、蒙脱石0.1-0.5份、高岭土0.2-0.4份、羧甲基淀粉3-5份、羧甲基纤维素0.5-1份、硝酸铵3-4份、糖浆5-8份和高铝水泥1-3份；

步骤2：将碱处理小麦秸秆、聚乙烯醇、煤焦油沥青、腐殖酸钠、蒙脱石、高岭土、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、硝酸铵、糖浆和高铝水泥混合均匀即可。