第37卷第5期貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol 37 No 52008年5月JOURNAL OF GUIZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGYMay.2008Natural Science edition文章編號(hào):1009-0193(2008)05-0044-03生物質(zhì)型煤成型實(shí)驗(yàn)研究金會(huì)心,李水娥,吳復(fù)忠(貴州大學(xué)材料科學(xué)與冶金工程學(xué)院,貴州貴陽(yáng)550003)摘要:采用冷壓成型工藝在一定的壓力下生產(chǎn)出生物質(zhì)型煤,并對(duì)型煤的成型性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在生物質(zhì)型煤中,生物質(zhì)起到了粘結(jié)劑的作用。在相同的成型條件下,生物質(zhì)復(fù)合型煤的抗壓強(qiáng)度比一般型煤的抗壓強(qiáng)度要高,并且把生物質(zhì)添加量控制在一定范圍內(nèi)時(shí)生物質(zhì)復(fù)合型煤的強(qiáng)度隨著生物質(zhì)添加量和成型壓力的增大而增大。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)型煤;成型壓力;抗壓強(qiáng)度中圖分類號(hào):TQ536文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0前言生物質(zhì)型煤系指由生物質(zhì)碎屑(如秸稈碎屑和木屑)和碎煤為基本原料經(jīng)壓制而成的型煤。生物質(zhì)工業(yè)型煤與普通工業(yè)型煤相比,具有更優(yōu)越的燃燒特性,實(shí)現(xiàn)了減排CO2、SO2和節(jié)約煤炭資源的多重效應(yīng),具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。生物質(zhì)型煤成型技術(shù)在加工方式上可分為冷壓成型與熱壓成型,干態(tài)成型與濕態(tài)成型以及加粘結(jié)劑或不加粘結(jié)劑。其成型工藝主要包括烘干、粉碎、混合、成型等步驟。大致可以概括如下:首先將原煤和生物質(zhì)干燥,然后將原煤破碎,生物質(zhì)則加以碾碎,磨成微細(xì)粉末;再將兩者進(jìn)行混合,根據(jù)原煤和生物質(zhì)的特性,加入適量的固硫劑(和粘結(jié)劑);最后將混合物一同送入成型機(jī),在一定壓力下壓制成型?？箟簭?qiáng)度是生物質(zhì)型煤各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)中最直觀、最有代表性的指標(biāo)。本文采用無(wú)粘結(jié)劑冷態(tài)高壓成型對(duì)生物質(zhì)型煤的制備進(jìn)行了初步的試驗(yàn)研究,為生物質(zhì)型煤工業(yè)化利用提供了有利的參考依據(jù)。1生物質(zhì)型煤的成型機(jī)理生物質(zhì)的主要成分是纖維素、半纖維和木質(zhì)素屬于高分子化合物,從有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵合作用理論上講,這些物質(zhì)同煤之間存在一定的化學(xué)鍵合作用,具有一定的粘結(jié)性。并且,較長(zhǎng)的生物質(zhì)纖維在型煤的成型過(guò)程中可以形成一個(gè)網(wǎng)狀骨架,在一定的粒度范圍內(nèi),隨著纖維長(zhǎng)度的增大,生物質(zhì)之間的交聯(lián)作用增大,其成型作用力提高,型煤強(qiáng)度增大。另外,根據(jù)煤化學(xué)理論及近代化學(xué)鍵價(jià)理論,分子作用力和氫鍵作用是煤成型的主要作用力。制備型煤時(shí)隨著成型壓力的增大,物料顆粒間距減小,分子間作用力和氫鍵作用增強(qiáng),型煤的強(qiáng)度也隨之提髙。一般地講,型煤的強(qiáng)度除了與化學(xué)鍵作用力大小有關(guān)外,更重要的是取決于型煤本身能否形成一個(gè)有序的層狀排列的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)。當(dāng)添加一定范圍百分比的生物質(zhì)時(shí),這一網(wǎng)狀的骨架結(jié)構(gòu)隨著成型壓力的增大而更加牢固。因此,生物質(zhì)型煤冷壓成型過(guò)程只要保證足夠的壓力,在不加任何粘結(jié)劑的情況下也可以壓制出高強(qiáng)度的型煤。2實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)原料中國(guó)煤化工試驗(yàn)采用的煤樣為貴州清鎮(zhèn)電廠動(dòng)力煤,生物質(zhì)為木屑aHCNMHG收稿日期:200805-11基金項(xiàng)目:教育部“春暉計(jì)劃”資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):5005-2-5200)作者簡(jiǎn)介:金會(huì)心(1972-),女,博士,副教授,內(nèi)蒙古赤峰人,研究方向:能源與環(huán)境保護(hù),資源綜合利用第5期金會(huì)心,等:生物質(zhì)型煤成型實(shí)驗(yàn)研究表1生物質(zhì)型煤原料成分分析煤樣(wt%)木屑(wt%)稻殼(w%)水分16.745.62揮發(fā)份62.61灰分28.46固定碳46.3715.1311.9058.7549.73元H4.402.0.65高位發(fā)熱量(kJ/kg)17316144162.2成型設(shè)備成型設(shè)備采用沖壓式成型機(jī),其設(shè)備簡(jiǎn)圖如圖1所示?；钊麤_桿在沖桿套中移動(dòng)一個(gè)沖程S,沖桿套筒中的物料在活塞沖桿的作用下完成壓緊一塑性變形一保型一個(gè)成型周期后,從保型筒中推出成為高強(qiáng)度生物質(zhì)復(fù)合型煤。23成型過(guò)程將自然干燥的煤粉碎、研磨使其粒徑小于1mm,再將木屑和稻殼破碎、研磨,使其粒徑也小于1mm.試驗(yàn)前,使煤樣和生物質(zhì)在電熱恒溫干燥箱內(nèi)加熱到50℃下干燥,至恒重后取出放在干燥器中冷卻至室溫備用。0由干生物質(zhì)中含有大量纖維素、半纖維素和0oo◎木質(zhì)素,這些物質(zhì)本身可以起到粘結(jié)劑的作用,使生物質(zhì)復(fù)合型煤很容易固化成型,且具有一定的強(qiáng)度。按生物質(zhì)的質(zhì)量百分比分別為10%、15%、20%、25%、30%、40%1.活塞;2.料斗;3.成型筒外套;4.錐形套;5.保型筒;6.成型棒圖1沖壓模具部分結(jié)構(gòu)圖60%的配比與煤均勻混合后,稱取一定的質(zhì)量放入模具內(nèi),在液壓機(jī)上壓制成型,軸向壓力為40MPa生物質(zhì)型煤成型后,進(jìn)一步篩選,將少量次品和夾帶的粉狀物料返回料斗重新加工成型,合格型煤作為下一步燃燒試驗(yàn)的原料3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析3.1生物質(zhì)加入量對(duì)型煤抗壓強(qiáng)度的影響成型壓力40MPa,保型時(shí)間2min所得生物質(zhì)復(fù)合型煤的抗壓強(qiáng)度同生物質(zhì)種類和添加比例的關(guān)系如圖2所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,生物質(zhì)復(fù)合型煤的抗壓強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單純型煤的抗壓強(qiáng)度,可見(jiàn)生物質(zhì)能起到粘結(jié)劑的作用提高型煤的抗壓強(qiáng)度。另外,不同生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度有顯著的差異,添加木屑的生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度明顯比稻殼生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度要高;且木屑生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度隨著木屑加入量的增加而增大,在木屑加入40%以前,其抗壓強(qiáng)增加速度較快,但40%以后,型煤抗壓強(qiáng)度的增加速率趨緩,當(dāng)生物質(zhì)的加入量達(dá)到60%以后,型煤的抗壓強(qiáng)度幾乎趨于中國(guó)煤化工某的抗壓強(qiáng)度在稻殼加入量為50%以前隨著稻殼的加入量的增加而增大,當(dāng)?shù)疚镔|(zhì)復(fù)合型煤的抗壓強(qiáng)度則隨著稻殼加人量的增加而略有減小。這其中的原CNMH身組成不同而引起的。生物質(zhì)的主要成分是纖維素、半纖維和木質(zhì)素屬于高分子化合物,從有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵合作用理論上講這些物質(zhì)同煤間存在一定的化學(xué)鍵合作用,具有一定的粘結(jié)性。木屑的纖維較長(zhǎng),在型煤的成型過(guò)程中可以形成一個(gè)網(wǎng)狀骨架在一定的粒度范圍內(nèi),隨著纖維長(zhǎng)度的增大,生物質(zhì)之間的交聯(lián)作用增大,其成貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2008年型率提高,型煤強(qiáng)度增大。與木屑相比,稻殼屬于顆粒狀生物質(zhì),稻殼之間交聯(lián)作用很小,很難形成網(wǎng)狀骨架,且稻殼中的礦物質(zhì)含量要高于木屑,這也影響其成型性?！さ練ば兔?0%稻殼生物質(zhì)加入量(wt%)成型壓度CMPa)圖2生物質(zhì)種類和加入量對(duì)型煤抗壓強(qiáng)度的影響圖3生物質(zhì)型煤抗壓強(qiáng)度與成型壓力的關(guān)系3.2成型壓力對(duì)型煤抗壓強(qiáng)度的影響添加不同生物質(zhì)的生物質(zhì)型煤和不加生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度與成型壓力的關(guān)系如圖3所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知生物質(zhì)的添加種類不同,型煤的抗壓強(qiáng)度隨成型壓力變化而變化的規(guī)律不同。添加木屑的生物質(zhì)復(fù)合型煤的抗壓強(qiáng)度隨著成型壓力的增大而增大,但在成型壓力為40MPa以前,其抗壓強(qiáng)度隨壓力變化較快,隨后型煤強(qiáng)度隨成型壓力增加而趨緩;添加稻殼的生物質(zhì)復(fù)合型煤的抗壓強(qiáng)度隨成型壓力的變化規(guī)律與木屑生物質(zhì)復(fù)合型煤大致相近,只是其抗壓強(qiáng)度要比木屑生物質(zhì)復(fù)合型煤的強(qiáng)度小。由單純煤壓制而成的型煤的抗壓強(qiáng)度隨著成型壓力的增加而緩慢的增大,其總體的抗壓強(qiáng)度要比生物質(zhì)復(fù)合型煤的抗壓強(qiáng)度小得多。根據(jù)煤化學(xué)理論及近代化學(xué)鍵價(jià)理論,分子作用力和氫鍵作用是煤成型的主要作用力。制備型煤時(shí),隨著成型壓力的增大,物料顆粒間距減小,分子間作用力和氫鍵作用增強(qiáng),型煤的強(qiáng)度也隨之提髙。一般地講,型煤的強(qiáng)度除了與化學(xué)鍵作用力大小有關(guān)外,更重要的是取決于型煤本身能否形成一個(gè)有序的層狀排列的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)。當(dāng)添加一定范圍百分比的生物質(zhì)時(shí),這一網(wǎng)狀的骨架結(jié)構(gòu)隨著成型壓力的增大而更加牢固,而當(dāng)添加的是有些成型性差的顆粒狀生物質(zhì)時(shí),當(dāng)成型壓力大到一定程度時(shí),會(huì)破壞上述的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)。4結(jié)論在生物質(zhì)型煤中,生物質(zhì)起到了粘結(jié)劑的作用。一般地,生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度隨著成型壓力的增加而增大,但并不是越大越好,當(dāng)添加一些成型性差的生物質(zhì)時(shí),壓力過(guò)大會(huì)破壞形成的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu),使強(qiáng)度變差。壓力一定時(shí),在生物質(zhì)添加量在40%以前,生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度隨著生物質(zhì)加入量的增加而迅速增大,在生物質(zhì)為50%時(shí),其強(qiáng)度趨于最大;隨后生物質(zhì)型煤的強(qiáng)度隨生物質(zhì)添加量的變化不明顯。生物質(zhì)型煤的強(qiáng)度還受生物質(zhì)種類的影響。參考文獻(xiàn):[1]徐富康,馬永亮生物質(zhì)型煤工業(yè)成型新方法及影響因素分析[].環(huán)境科學(xué).2001,22(4):81-85[2]徐富康,馬永亮生物質(zhì)型煤成型技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境污染與防治.2002,24(5):261-264.[3]郝吉明燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)手冊(cè)(第1版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,200]毛玉如生物質(zhì)型煤技術(shù)研究[J]煤炭轉(zhuǎn)化2001,24(1):21-25中國(guó)煤化工CNMHG轉(zhuǎn)第52頁(yè))貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2008年3結(jié)論1.釆用硫酸萃取某反浮選磷精礦過(guò)程中,在實(shí)驗(yàn)所定工藝條件下,反浮選磷精礦中碘主要在磷酸中,約在80%以上。因此應(yīng)當(dāng)考慮從磷酸中回收碘。2.碘在煙氣、磷酸和磷石膏三相中的分布與磷酸萃取工藝及工藝參數(shù)的選取關(guān)聯(lián)。在實(shí)驗(yàn)控制的參數(shù)條件下,反應(yīng)溫度、液固比和系統(tǒng)負(fù)壓對(duì)碘在三相中的分布影響較大。3.本項(xiàng)目研究結(jié)果對(duì)綜合利用該礦中伴生的極低品位碘資源有較大實(shí)用意義。參考文獻(xiàn):[1]楊三可碘回收交換器腐蝕機(jī)理研究及設(shè)備選型[門(mén)].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,27(3)35-37[2] 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Controlled the parameter condition in the experiment, the factors of reaction temperature, liquid- solid ratio and system negative pressure are very important to distribution of iodine in three phases.The findings have greatly practical significance to low-grade iodine resources of the ore in comprehensiveutilizationKey words: iodine phosphorus ore; extraction; distribution(上接第46頁(yè))Study on Biomass and Coal BriquettingJIN Hui-xin, LI Shui-e, WU Fu-zhongCollege of Materials Science and Metallurgical Engineering, University, Guiyang 550003, China)Abstract: Bio-briquettte was produced in some compaction pressure by briquetting technology, and theeffect of compaction pressure conditions on bio-briquette characteristic was studied in the paper. The re-sults showed that biomass could be used as a kind of binder in bio-briquette. Under the same riquettingconditions, the bio-briquette had the higher compressive st中國(guó)煤化工mcoa.Moeover, the strength of bio-briquette was increased with theInnd compactionpressure when biomass dosage was controlled in some rangeCNMHGKey words: Bio-briquette; compaction pressure compressive strength