★煤炭科技●加工轉(zhuǎn)化一同煤集團(tuán)化工廠協(xié)辦★神木煙煤氣化型煤的制備及成型機(jī)理研究黃光許郝瑛軒劉全潤(rùn)張傳祥馬名杰(河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南省焦作市，454000)摘要本文采用正交試驗(yàn)方法，確定了神木煙煤氣化型煤的最佳制備工藝，利用掃描電鏡(SEM) 研究了該型煤的成型機(jī)理。結(jié)果表明，該氣化型煤的最佳制備工藝是神木煙煤、禹州煤、粘結(jié)劑P、粘結(jié)劑L、粘結(jié)劑F以55~60: 25~30: 8: 5: 2的質(zhì)量比混合成型，生球依次在60°C、90C、120C烘干20 min,最終升溫到180C烘干30 min,冷卻即得型煤產(chǎn)品。粘結(jié)劑的固化物在型煤內(nèi)部起到“橋梁”作用，把煤粒粘結(jié)成整體而成型，復(fù)合粘結(jié)劑的有機(jī)、無(wú)機(jī)組分分別與煤中的有機(jī)物和礦物質(zhì)有較強(qiáng)的物理化學(xué)作用。關(guān)鍵詞神木煙煤 氣化型煤 正交試驗(yàn) 制備工藝 成型 機(jī)理中圖分類號(hào)TQ536. 1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼APreparation and principle of Shenmu bituminous coal gasification briquetteHuang Guangxu, Hao Yingxuan, Liu Quanrun, Zhang Chuanxiang, Ma Mingjie(School of Materials Science and Engineering of Henan PolytechnicUniversity, Jiaozuo, Henan 454000, China)Abstract In this paper, an orthogonal experiment for preparation of a gasification briquetteusing Shenmu bituminous coal was carried out, and its briquetting principle was also studied byscanning electron microscope. The results show that the optimum mass ration of stock as fol-lows: Shenmu bituminous coal: Y uZhou coal: binder P : binder L:binder F were 55~60 : 25~ 30: 8:5: 2. The nascent pellets were dried 20min at 60"C, 90C, 120C successively, and finallyheated to 180C，holding 30min. The cured material derived from binders plays a role of " bridgebond" among coal particles, and complex physical-chemical reactions were occurred between theorganic and inorganic components in the bonders and the organic matter and minerals in raw coalrespectively.Key words Shenmu bituminous coal, gasification briquette, orthogonal experiment, prepa-ration process, Briquetting principle塊煤產(chǎn)率越來(lái)越低，粒度小于13 mm的粉煤占1概述40%~50%以上，同時(shí)在運(yùn)輸過(guò)程中部分塊煤的粉兩段式煤氣發(fā)生爐是由干餾段和氣化段組成的碎也增加了粉煤的比例，最終降低了企業(yè)的效益。煤氣化設(shè)備，主要應(yīng)用于機(jī)械、冶金、陶瓷、化工所以研究神木粉煤成型技術(shù)工藝具有重要意義，但等行業(yè)，它以粒度為20~40 mm、25~30 mm、是，由于揮發(fā)分高等自身特性的限制，神木粉煤不30~60mm的不粘煤、弱粘煤和長(zhǎng)焰煤等為原料。易成型或成型后熱態(tài)性能較差。神木煙煤具有揮發(fā)分高、熱值高、機(jī)械強(qiáng)度大、熱本文采用正交試驗(yàn)方法，以神木煙煤為原料，穩(wěn)定性好、化學(xué)活性好及不粘結(jié)等特點(diǎn)，是最常見(jiàn)研究適中國(guó)煤化工制備工藝，并利用的兩段爐用煤。隨著采煤機(jī)械化程度的不斷發(fā)展，SEM研YHCNMHG8運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)表3的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，2實(shí)驗(yàn)部分各因素對(duì)型煤性能指標(biāo)的影響規(guī)律如圖1所示。圖2.1 實(shí)驗(yàn)原料1中(a)一(d)的橫坐標(biāo)為粘結(jié)劑P質(zhì)量分?jǐn)?shù)原料煤為陜西神木煙煤，配煤為禹州煤，其煤時(shí)，1、2、3分別表示6%、7%、8%;橫坐標(biāo)為質(zhì)特性見(jiàn)表1。粘結(jié)劑為兩種有機(jī)粘結(jié)劑F、L和粘結(jié)劑L質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，1.2、3分別表示3%、一種無(wú)機(jī)粘結(jié)劑P組成的復(fù)合粘結(jié)劑。兩種煤均4%、5%;橫坐標(biāo)為禹州煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，1、2、3經(jīng)自然風(fēng)干，破碎至3 mm以下備用。分別表示25%、30%、35%。表1原料煤和配煤的煤質(zhì)特性%表3型煤各性能 指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果N/個(gè)煤樣MaVsAndFCsS實(shí)驗(yàn)組別冷壓強(qiáng)度熱強(qiáng)度浸水強(qiáng)度 跌落強(qiáng)度神木煙煤7.01 27.69 13.01 51. 290.6861923815998. 4禹州煤11.9312. 5773. 90. 419630356221712895. 32.2 型煤樣品的制備007892.1根據(jù)以前的研究成果和研究實(shí)踐，采用三因素548417613397.9三水平正交實(shí)驗(yàn)研究型煤的制備工藝。三個(gè)因素分0818814994. 6別是粘結(jié)劑P、L和禹州煤的用量，每個(gè)因素考慮48521815192. 5三個(gè)水平，粘結(jié)劑F用量均為2%，其余為神木煙66887477. 14031553783.9煤，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。型煤制備采用由粘結(jié)劑冷壓成型工藝，生球烘干的制度是:依次在由圖1可知，隨著P用量的增加，冷壓強(qiáng)度數(shù)60°C、90C、120C恒溫20min，最終升溫到值上升，熱強(qiáng)度先略降低后顯著增加，跌落強(qiáng)度明180C烘干30 min。顯增加后略微有降低，而浸水強(qiáng)度先略微降低后明表2正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)顯下降。其中，冷壓強(qiáng)度、熱強(qiáng)度均在P含量為8%時(shí)達(dá)到最大值。隨著L含量的增加，冷壓強(qiáng)度序號(hào)PLF神木煙煤和熱強(qiáng)度增大，而浸水強(qiáng)度和跌落強(qiáng)度都是先下降160后增加，且L用量為5%時(shí)各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到最5652大值。隨著禹州煤用量的增加，冷壓強(qiáng)度和熱強(qiáng)度51先增加后降低，在禹州煤用量為30%時(shí)最佳，但跌落強(qiáng)度逐漸降低，浸水強(qiáng)度先降低后增加。在不58影響型煤性能指標(biāo)的情況下，配煤用量應(yīng)盡可能57低3553綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出以神木煙煤為原料制2534備氣化型煤的工藝配方是:神木煙煤占55%、禹2.3 型煤性能指標(biāo)的測(cè)定與結(jié)果分析州煤占30%、P占8%、L占5%、F占2%。但該本文研究對(duì)型煤性能指標(biāo)的評(píng)價(jià)，主要考查其組合在表3中不存在，所以需要進(jìn)行追加實(shí)驗(yàn)。追冷壓強(qiáng)度、跌落強(qiáng)度、浸水強(qiáng)度和熱強(qiáng)度。冷壓強(qiáng)加實(shí)驗(yàn)的型煤性能指標(biāo):冷壓強(qiáng)度為603 N/個(gè)，度、跌落強(qiáng)度和浸水強(qiáng)度的測(cè)定方法分別參照熱強(qiáng)度為217 N/個(gè)，浸水強(qiáng)度為190 N/個(gè)，跌落MT/T 748-2007. MT/T 925- 2004、MT/T 749強(qiáng)度為95.7 N/個(gè)。追加實(shí)驗(yàn)型煤煤質(zhì)分析: Msd一2007。熱強(qiáng)度的測(cè)定方法是將裝有10 個(gè)型煤為1.34%, V.d為18. 26%，A.d為22. 92%，F(xiàn)Cas(上面蓋滿粒度小于2mm的細(xì)沙)的帶蓋鐵盒放為57. 48%，S為0. 53%。人850C馬弗爐，恒溫30min(爐溫回升到850C綜合表3第1組和追加實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出型煤最再計(jì)時(shí))，并逐個(gè)測(cè)定燒紅煤球的強(qiáng)度，取其平均佳工藝中國(guó)煤化工煤、粘結(jié)劑P、粘值作為煤球的熱強(qiáng)度指標(biāo)。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3，直觀結(jié)劑LYHC NMH G5~30; 8: 5: 2的觀察發(fā)現(xiàn)第1組實(shí)驗(yàn)樣品的各項(xiàng)性能指標(biāo)最優(yōu)。質(zhì)量比混合成型，生球依次在60C、90C、120C8中國(guó)煤炭第38卷第9期2012年9月烘20min,最終升溫到180C烘干30min,冷卻即性能指標(biāo)均滿足二段爐對(duì)氣化原料的要求。得型煤產(chǎn)品。按照該工藝制得的氣化型煤，其各項(xiàng)20 r600215580 t210560 t禹州煤05 tξ 5401200e 50480 |90一18518023a)(b)170160-9450-禹州煤.電990必130-披88L120-86 t11000L(c)(d)圖1型煤各項(xiàng)性 能指標(biāo)與各影響因素的關(guān)系電鏡對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析，研究型煤的成型3氣化型煤成型機(jī)理分析機(jī)理，如圖2。以表3第1組型煤樣品為研究對(duì)象，利用掃描15kVX50050um10 30 SEI500um1130 SEI(a)圖2型煤的微觀結(jié)構(gòu)由圖2可知，氣化型煤中各組分已經(jīng)成為- -個(gè)體，使中國(guó)煤化工IP均具有一定的整體，粘結(jié)劑分布在煤粒之間，并且粘結(jié)劑的固化水溶性，1HCN M H粘結(jié)性，其固化物物在型煤內(nèi)部起到“橋梁”作用，把煤粒粘結(jié)成整填充在煤粒之間，使型煤成型，(下轉(zhuǎn)第90頁(yè))神木煙煤氣化型煤的制備及成型機(jī)理研究8集控及重點(diǎn)崗位工貴任心明顯增強(qiáng)，集控員、燕子山選煤廠在采取了一系列降低介耗的措施化驗(yàn)員業(yè)務(wù)水平進(jìn)一步提高。由于獎(jiǎng)罰制度的嚴(yán)格后，介質(zhì)單耗人洗原煤從2011年上半年的執(zhí)行，生產(chǎn)事故率大幅下降，員工積極性有極大的1.81 kg/t降低到下半年的1.3 kg/t, 下降了0.51轉(zhuǎn)變，確保了燕子山選煤廠各項(xiàng)工作的順利進(jìn)行。kg/t,現(xiàn)在年生產(chǎn)能力500萬(wàn)t, 重介質(zhì)價(jià)格按5.6 適時(shí)調(diào)整，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)640元/t計(jì)算，每年介質(zhì)節(jié)約成本為163萬(wàn)元。通過(guò)對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)的調(diào)整，生產(chǎn)過(guò)程中，各桶、6結(jié)語(yǔ)槽的液位基本保持平穩(wěn)，重介選煤系統(tǒng)更加穩(wěn)定，磁選機(jī)人料更加穩(wěn)定，懸浮液流量也更加均勻穩(wěn)通過(guò)各項(xiàng)降低介耗揩施的實(shí)施，燕子山選煤廠定，為燕子山選煤廠正常生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。的介質(zhì)消耗得到了明顯的控制，認(rèn)真分析介質(zhì)消耗通過(guò)以上措施，在2011年12月以后，我廠介高可能存在的問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題采取相應(yīng)的降低介質(zhì)耗就已基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，煤介耗小于1.3 kg/t, .消耗的措施，努力控制介質(zhì)的消耗，降低生產(chǎn)成噸原煤介耗統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表6。本，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于把燕子山選煤廠建設(shè)成為現(xiàn)代化選煤廠具有重要的意義。表6噸原煤介 耗統(tǒng)計(jì)表人選原煤消耗介 質(zhì)噸煤介耗月份作者簡(jiǎn)介:趙海洋(1969-), 男，山西懷仁人，1992 ./t/kg. t-1年7月畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院礦機(jī)系選礦工程專業(yè)，工程碩2011 年10月31. 3038320. 61.282011年11月25. 4359267. 81.32.士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事煤炭洗選管理，任大同煤礦集團(tuán)2011年12月26. 5198263.11.24精煤分公司副經(jīng)理。2012年1月28. 7274298. 81. 302012年2月27. 2465274. 61. 26(責(zé)任編輯王雅琴)(上接第85頁(yè)) 并提高型煤的冷、熱強(qiáng)度，但沒(méi)機(jī)物和礦物質(zhì)有較強(qiáng)的物理化學(xué)作用，提高型煤的有防水性能。粘結(jié)劑L是憎水性粘結(jié)劑，烘干受強(qiáng)度。熱時(shí)熔融，既起到粘結(jié)作用，又具有較好的防水性參考文獻(xiàn):能。另外，煤是由有機(jī)物和礦物質(zhì)組成的復(fù)雜混合[1]楊國(guó)榮.淺議中國(guó)神木煙煤煤質(zhì)特征及工業(yè)利用方.物，同時(shí)存在極性組分和非極性組分。根據(jù)相似相向[J].煤化工，1994 (4)容原理，本文研究中的復(fù)合粘結(jié)劑的有機(jī)、無(wú)機(jī)組[2]陳貴峰， 俞珠峰等。中國(guó)煤炭加工技術(shù)發(fā)展的思分分別與煤中的有機(jī)物和礦物質(zhì)有較強(qiáng)的物理化學(xué)[3]凌向陽(yáng)，黃光許，王澤東，粘結(jié)劑各組分對(duì)型煤特考[].潔凈煤技術(shù)，2001 (7)作用，使型煤的強(qiáng)度提高。性的影響研究[J]. 中國(guó)煤炭， 2008 (11)4結(jié)論[4]李永恒. 腐植酸粘結(jié)劑在粉煤成型中的特性[J] .氮肥技術(shù)，2006 (6)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了神木煙煤氣化型煤的最佳生產(chǎn)[5]徐振剛， 劉隨芹。型煤技術(shù)[M].煤炭工業(yè)出版配方:配煤25%~30%，粘結(jié)劑P、F、L分別為社，20018%、2%、5%。按照該工藝制得的氣化型煤，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足二段爐對(duì)氣化原料要求。作者簡(jiǎn)介:黃光許(1972- ), 男，河南光山縣人，碩對(duì)型煤微觀結(jié)構(gòu)的觀察分析表明，粘結(jié)劑的固士,講師，長(zhǎng)期從事潔凈煤技術(shù)研究和教學(xué)工作?；镌谛兔簝?nèi)部起到“橋梁” 作用，把煤粒粘結(jié)成整體而成型，不同粘結(jié)劑組分對(duì)型煤性能有不同貢中國(guó)煤化工E任編輯 王雅琴)獻(xiàn)。復(fù)合粘結(jié)劑的有機(jī)、無(wú)機(jī)組分分別與煤中的有TYHCNMHG9(中國(guó)煤炭第38卷第9期2012年9月.