CN110003966A - 一种多功能干粉型煤粘合剂、其制备方法及包含该粘合剂的型煤 - Google Patents

一种多功能干粉型煤粘合剂、其制备方法及包含该粘合剂的型煤 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多功能干粉型煤粘合剂，其包括如下重量份的组分：粘接剂30~80份、高温增强剂5~40份、调节剂0.5~10份、助燃清灰剂1~20份、固硫消烟剂1~20份和促进剂1~10份。本发明还涉及该粘合剂的制备方法以及包含该粘合剂的型煤。本发明的添加剂的成本低、添加量少，其制备的型煤具有抗压强度高、耐水性好、免烘干、助燃催化好、除焦清灰率高、固硫效果明显的优点。

Description

一种多功能干粉型煤粘合剂、其制备方法及包含该粘合剂的 型煤
技术领域
本发明属于型煤加工领域，具体涉及一种多功能干粉型煤粘合剂、该粘合剂的制备方法以及包含该粘合剂的型煤。
背景技术
型煤粘合剂（也称为型煤粘结剂、型煤粘接剂、型煤复合粘结剂等）是将煤粉等粉状的燃料粘合（结）、加固在一起的，利于成型成块的调和剂；成型后保证型煤具有特定的形状和性能的粉状或液态的型煤辅助原料；主要应用于型煤加工工艺中起到辅助作用。型煤粘合剂是决定型煤质量的关键辅助原料。
目前，现有的型煤粘合剂功能单一、添加量大，无法满足生产需要，其制备的型煤产品存在防水性差、强度低、燃烧效果差（燃烧不透）、固硫率低、易结焦和能耗高等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、添加量少的干粉型煤粘合剂及其制备方法，同时提供一种抗压强度高、防水性好、免烘干、助燃催化好、除焦清灰率高、固硫效果明显的型煤。
本发明采用如下技术方案：
一种多功能干粉型煤粘合剂，其包括如下重量份的组分：粘接剂30~80份、高温增强剂5~40份、调节剂0.5~10份、助燃清灰剂1~20份、固硫消烟剂1~20份和促进剂1~10份。
进一步的，其包括如下重量份的组分： 粘接剂60份、高温增强剂18份、调节剂2份、助燃清灰剂10份、固硫消烟剂8份和促进剂2份。
进一步的，所述粘接剂、高温增强剂、调节剂、助燃清灰剂、固硫消烟剂、促进剂粒度均不小于80目，优选80~200目。
进一步的，所述粘接剂包括质量比为7∶3的变性淀粉和糊精。
进一步的，所述高温增强剂包括质量比为5∶5的硅酸钠和磷酸钠。
进一步的，所述调节剂包括质量比为2∶2∶6的聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和聚丙烯酰胺。
进一步的，所述助燃清灰剂包括质量比为3∶3∶4的高锰酸钾、氯酸钠和硝酸钠。
进一步的，所述固硫消烟剂包括质量比为7∶3的氧化镁和氯化钠。
进一步的，所述促进剂包括质量比为8∶2的铝矾土和氧化铁。
一种上述的多功能干粉型煤粘合剂的制备方法，其包括如下步骤：
（a）准备粘合剂原材料：按重量比分别配制粘接剂、高温增强剂、调节剂、助燃清灰剂、固硫消烟剂以及促进剂；
（b）粘合剂原材料混合：将步骤（a）中的原材料按重量比称重后放入密闭组合式高效混料机中搅拌5~10分钟即可得多功能干粉粘合剂；
（c）成品收集：将步骤（b）中混合后的粘合剂粉放入袋体，然后对袋体缝合密封。
一种上述的多功能干粉型煤粘合剂的型煤，其通过如下方法制备：
（1）将煤粉100重量份和多功能干粉型煤粘合剂2~5重量份混合均匀，得到混合料；
（2）向经步骤（1）得到的混合料中添加煤粉质量的0~35%的水，继续搅拌；优选加水量为8~12%。
（3）经步骤（2）处理后的混合料通过挤压压力16~28MPa挤压成型，得到湿型煤；优选的，挤压压力为22MPa。
（4）将步骤（3）得到的湿型煤自然晾晒得到产品。
本发明的有益效果在于：本发明克服了现有型煤制备技术中型煤粘合剂存在的添加量大、功能单一等不足，其制备的型煤具有防水性好、强度高、燃烧效果好（燃烧充分）、固硫率高以及不易结焦等优点。
所述的多功能干粉粘合剂中，所述粘接剂为变性淀粉和糊精，且比例为7∶3组合。其中变性淀粉和糊精遇冷水就会形成粘稠糊状且具有很强的粘结性，以及糊精具有优越的拉丝状特性，从而保证型煤成球率、湿球抗压强度及韧性和跌落强度，同时由于有机物质是完全可燃而不额外增加型煤灰分，即在型煤燃烧过程中不但有助燃作用，而且由于本身燃烧还会增加发热量。
高温增强剂采用（质量比）硅酸钠∶磷酸钠=5∶5组合，其中硅酸钠与磷酸钠由于本身具有粘结性，因此在室温下协同粘结剂增加粘结性，且进一步起到填充骨架的作用，即进一步增强型煤湿球强度，同时且具有耐高温，从而在型煤燃烧过程中起到提高型煤热抗压强度和热稳定性，以及提高灰熔点，阻止结焦。
调节剂采用（质量比）聚乙烯醇∶羟丙基甲基纤维素∶聚丙烯酰胺=2∶2∶6组合，由于大分子性具有增稠增粘性，遇水后起到进一步提高粘结剂的粘稠性和粘结性，同时由于聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素及聚丙烯酰胺等遇水后对粉煤粉具有较强的吸附力、亲和力及很强的粘接性能，同时协同粘结剂有较好的流动性和润湿性，在外力的作用下，使煤粉连结呈现有机高聚物网状结构，即在湿球状态是就具有高强度、高韧性，所以可直接免烘干入库，同时湿球自然晾晒干燥后产生较强的内聚力，成为具有超强耐水性能、高强度的型煤产品。
助燃清灰剂采用（质量比）高锰酸钾∶氯酸钠∶硝酸钠=3∶3∶4组合，在燃烧初期首先高锰酸钾分解释放出氧气，为燃料提供了氧气，加快了着火初期的火焰传播速度；同时高锰酸钾分解生成的二氧化锰进一步催化氯酸钾快速分解而强烈放出氧气，进一步促进细小的碳粒充分氧化燃烧，以减少一氧化碳和碳的生成，且氯酸钾分解生成的氯化钾在炉膛高温区会受热爆裂，搅动煤层中的气流，促使碳粒表面的灰烬或燃烧产物CO脱离，使之充分燃烧；另外硝酸钠在高温下进一步分解释放出氧气，增加炭粒的充分燃烧，进而提高了煤炭燃烧率。
同时，由于炉内高温作用，一部分硝酸钠成熔融状态，溅射在灰垢表面与受热面上的灰垢形成低熔点的共熔液体而脱落，同时分解生成的亚硝酸钠具有钝化管束，起到防腐的作用。在高温下碱性氧化物与烟气中的酸性气体反应，生成脆且无粘性的无机盐，破坏烟垢的酸性和粘结性，故使受热面的老垢脱落，新垢难以形成，进而阻止酸性气体被受热面吸附而腐蚀。
固硫消烟剂采用（质量比）氧化镁∶氯化钠=7∶3组合，其固硫反应发生在煤燃烧过程中产生的SO2或SO3，燃煤固硫机理为在固硫剂内外表面上发生化学反应，生成硫酸盐渣残留在煤灰中而实现固硫效果。其中氯化钠在煤炭燃烧时受热会发生崩解，将覆盖在煤块表面的煤灰崩走，促进煤块与空气充分接触而完全燃烧，从而起到消烟作用。同时氯化钠的加入降低了煤粒表面的Zeta电位，从而减弱了煤粒之间静电斥力和疏水性，进而促进粘结剂和调节剂对煤层表面的吸附力和黏附效果。
促进剂采用（质量比）铝矾土∶氧化铁=8∶2组合，由于铝矾土富含二氧化硅和氧化铝，可以降低固硫反应活化能，从而在固硫反应中起促进作用，进一步加快固硫反应，且由于氧化铁的存在，可以提高硫酸钙/镁的分解温度，从而加快亚硫酸钙/镁的氧化反应，进而提高固硫率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
以下实施例及对比例中，涉及到的相关检测方法如下：
湿球抗压强度：检测标准MT/T 748~2007；
湿球跌落强度：检测标准MT/T 925~2004；
干球抗压强度：检测标准MT/T 748~2007；
干球跌落强度：检测标准MT/T 925~2004；；
转鼓强度：GB/T 8209~1987；
浸水强度和浸水复干强度：检测标准MT/T 749~2007；
热抗压强度：检测标准MT/T1073~2008；
热稳定性：MT/T924~2004；
灰熔点：检测标准GB/T 219~1996；
固硫率：检测标准MT/T 750~1997；
上火速度：检测标准GB/T16155~2005；
火力强度：检测标准GB/T16155~2005；
热效率：检测标准GB/T16155~2005。
以下实施例及对比例中煤粉中的含水量（质量分数）为3%，煤粉粒径小于3mm，煤粉的灰熔点为1250℃。
实施例1
干粉型煤粘合剂通过如下方法制备：
（a）准备粘合剂原材料：各原料粉碎，按质量比分别配制粘接剂、高温增强剂、调节剂、助燃清灰剂、固硫消烟剂以及促进剂；
粘结剂为（质量比）变性淀粉∶糊精=7∶3；
高温增强剂为（质量比）硅酸钠∶磷酸钠=5∶5；
调节剂为（质量比）聚乙烯醇∶羟丙基甲基纤维素∶聚丙烯酰胺=2∶2∶6；
助燃清灰剂为（质量比）高锰酸钾∶氯酸钠∶硝酸钠=3∶3∶4；
固硫消烟剂为（质量比）氧化镁∶氧化钙=5∶5；
促进剂为（质量比）铝矾土∶氧化铁=8∶2；
（b）粘合剂原材料混合：将步骤（a）中的原材料按重量比称重后放入密闭组合式高效混料机中搅拌5~10分钟即可得多功能干粉粘合剂；
（c）成品收集：将步骤（b）中混合后的粘合剂粉放入袋体，然后对袋体缝合密封。
以下各实施例中使用的干粉型煤粘合剂均通过上述方法制备，区别仅仅在于各组分的比例不同。
实施例2
（1）将煤粉100kg和多功能干粉型煤粘合剂5kg混合均匀，得到混合料；其中，所述多功能干粉型煤粘合剂中，包含粘接剂1500g、高温增强剂2000g、调节剂500g、助燃清灰剂900g、固硫消烟剂50g和促进剂50g；各原料粉碎至80目；
（2）向经步骤（1）得到的混合料中添加煤粉质量的8%的水，继续搅拌；
（3）经步骤（2）处理后的混合料通过挤压压力18MPa挤压成型，得到湿型煤；
（4）将步骤（3）得到的湿型煤自然晾晒至含水量为煤粉质量的3%，得到型煤产品。
湿球抗压强度平均为92N/个；湿球跌落强度平均为82%；干球抗压强度平均为820N/个；干球跌落强度平均为75%；转鼓强度平均为70%；浸水强度平均为78N/个；浸水复干强度平均为701N/个；热抗压强度平均为380N /个；热稳定性平均为84%；灰熔点平均为1340℃/个；固硫率平均为31％；上火速度平均为4.45℃/min；火力强度平均为52.21g/min；热效率平均为95%。
实施例3
（1）将煤粉100kg和多功能干粉型煤粘合剂4kg混合均匀，得到混合料；其中，所述多功能干粉型煤粘合剂中，包含粘接剂1800g、高温增强剂400g、调节剂200g、助燃清灰剂800g、固硫消烟剂400g和促进剂400g；各原料粉碎至150目；
（2）向经步骤（1）得到的混合料中添加煤粉质量的6%的水，继续搅拌；
（3）经步骤（2）处理后的混合料通过挤压压力16MPa挤压成型，得到湿型煤；
（4）将步骤（3）得到的湿型煤自然晾晒至含水量为煤粉质量的3%，得到型煤。
湿球抗压强度平均为96N/个；湿球跌落强度平均为92%；干球抗压强度平均为910N/个；干球跌落强度平均为93%；转鼓强度平均为85%；浸水强度平均为81N/个；浸水复干强度平均为780N/个；热抗压强度平均为340N /个；热稳定性平均为72%；灰熔点平均为1310℃/个；固硫率平均为59％；上火速度平均为4.72℃/min；火力强度平均为57.20g/min；热效率平均为96%。
实施例4
（1）将煤粉100kg和多功能干粉型煤粘合剂3kg混合均匀，得到混合料；其中，所述多功能干粉型煤粘合剂中，包含粘接剂1800g、高温增强剂540g、调节剂60g、助燃清灰剂300g、固硫消烟剂240g和促进剂60g；各原料粉碎至120目；
（2）向经步骤（1）得到的混合料中不添加煤粉水，继续搅拌；
（3）经步骤（2）处理后的混合料通过挤压压力19MPa挤压成型，得到湿型煤；
（4）将步骤（3）得到的湿型煤自然晾晒至含水量为煤粉质量的2%，得到型煤。
湿球抗压强度平均为164N/个；湿球跌落强度平均为100%；干球抗压强度平均为1380N/个；干球跌落强度平均为100%；转鼓强度平均为95%；浸水强度平均为145N/个；浸水复干强度平均为1210N/个；热抗压强度平均为410N /个；热稳定性平均为85%；灰熔点平均为1351℃/个；固硫率平均为62％；上火速度平均为4.89℃/min；火力强度平均为58.21g/min；热效率平均为99%。
实施例5
（1）将煤粉100kg和多功能干粉型煤粘合剂2kg混合均匀，得到混合料；其中，所述多功能干粉型煤粘合剂中，包含粘接剂1600g、高温增强剂100g、调节剂10g、助燃清灰剂20g、固硫消烟剂250g和促进剂20g；各原料粉碎至200目；
（2）向经步骤（1）得到的混合料中添加煤粉质量的3%的水，继续搅拌；
（3）经步骤（2）处理后的混合料通过挤压压力24MPa挤压成型，得到湿型煤；
（4）将步骤（3）得到的湿型煤自然晾晒至含水量为煤粉质量的3%，得到型煤。
湿球抗压强度平均为142N/个；湿球跌落强度平均为100%；干球抗压强度平均为1100N/个；干球跌落强度平均为99%；转鼓强度平均为94%；浸水强度平均为121N/个；浸水复干强度平均为952N/个；热抗压强度平均为310N /个；热稳定性平均为69%；灰熔点平均为1258℃/个；固硫率平均为61％；上火速度平均为2.87℃/min；火力强度平均为26.12g/min；热效率平均为92%。
对比例1
同实施例4，区别仅在于，粘接剂为2340g且不含高温增强剂。
湿球抗压强度平均为72N/个；湿球跌落强度平均为75%；干球抗压强度平均为680N/个；干球跌落强度平均为69%；转鼓强度平均为60%；浸水强度平均为59N/个；浸水复干强度平均为580N/个；热抗压强度平均为112N /个；热稳定性平均为21%；灰熔点平均为1250℃/个；固硫率平均为35％；上火速度平均为3.78℃/min；火力强度平均为47.21g/min；热效率平均为72%。
对比例2
同实施例4，区别仅在于，粘接剂为1860g且不含调节剂。
湿球抗压强度平均为68N/个；湿球跌落强度平均为65%；干球抗压强度平均为610N/个；干球跌落强度平均为68%；转鼓强度平均为59%；浸水强度平均为56N/个；浸水复干强度平均为540N/个；热抗压强度平均为280N /个；热稳定性平均为61%；灰熔点平均为1250℃/个；固硫率平均为36％；上火速度平均为3.56℃/min；火力强度平均为42.10g/min；热效率平均为70%。
对比例3
同实施例4，区别仅在于，粘接剂为2400g且不含高温增强剂和调节剂。
湿球抗压强度平均为56N/个；湿球跌落强度平均为45%；干球抗压强度平均为480N/个；干球跌落强度平均为35%；转鼓强度平均为29%；浸水强度平均为21N/个；浸水复干强度平均为380N/个；热抗压强度平均为16N /个；热稳定性平均为11%；灰熔点平均为1250℃/个；固硫率平均为26％；上火速度平均为1.58℃/min；火力强度平均为12.21g/min；热效率平均为55%。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，凡依据本发明的技术方案实质内容对以上实施例所做的任何简单修改、等同变换与替换等，均属于本发明的保护范围，本发明要求保护范围内所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种多功能干粉型煤粘合剂，其特征在于，其包括如下重量份的组分：粘接剂30~80份、高温增强剂5~40份、调节剂0.5~10份、助燃清灰剂1~20份、固硫消烟剂1~20份和促进剂1~10份。
2.根据权利要求1所述的多功能干粉型煤粘合剂，其特征在于，其包括如下重量份的组分： 粘接剂60份、高温增强剂18份、调节剂2份、助燃清灰剂10份、固硫消烟剂8份和促进剂2份；所述粘接剂、高温增强剂、调节剂、助燃清灰剂、固硫消烟剂、促进剂粒度均不小于80目。
3.根据权利要求1或2所述的多功能干粉型煤粘合剂，其特征在于，所述粘接剂包括质量比为7∶3的变性淀粉和糊精。
4.根据权利要求1或2所述的多功能干粉型煤粘合剂，其特征在于，所述高温增强剂包括质量比为5∶5的硅酸钠和磷酸钠。
5.根据权利要求1或2所述的多功能干粉型煤粘合剂，其特征在于，所述调节剂包括质量比为2∶2∶6的聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和聚丙烯酰胺。
6.根据权利要求1或2所述的多功能干粉型煤粘合剂，其特征在于，所述助燃清灰剂包括质量比为3∶3∶4的高锰酸钾、氯酸钠和硝酸钠。
7.根据权利要求1或2所述的多功能干粉型煤粘合剂，其特征在于，所述固硫消烟剂包括质量比为7∶3的氧化镁和氯化钠。
8.根据权利要求1或2所述的多功能干粉型煤粘合剂，其特征在于，所述促进剂包括质量比为8∶2的铝矾土和氧化铁。
9.一种如1~8任一项所述的多功能干粉型煤粘合剂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（a）准备粘合剂原材料：按重量比分别配制粘接剂、高温增强剂、调节剂、助燃清灰剂、固硫消烟剂以及促进剂；
（b）粘合剂原材料混合：将步骤（a）中的原材料按重量比称重后放入密闭组合式高效混料机中搅拌5~10分钟即可得多功能干粉型煤粘合剂；
（c）成品收集：将步骤（b）中混合后的粘合剂粉放入袋体，然后对袋体缝合密封。
10.一种包含1~8任一项所述的多功能干粉型煤粘合剂的型煤，其特征在于，其通过如下方法制备：
（1）将煤粉100重量份和多功能干粉型煤粘合剂2~5重量份混合均匀，得到混合料；
（2）向经步骤（1）得到的混合料中添加煤粉质量的0~35%的水，继续搅拌；
（3）经步骤（2）处理后的混合料通过挤压压力16~28MPa挤压成型，得到湿型煤；
（4）将步骤（3）得到的湿型煤自然晾晒得到产品。
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