型煤与粘结剂之间的关系

利用粉煤冷压、中低压成型技术中，粘合剂技术是至关重要的。粘合剂的质量是型煤质量的重要保证，直接关系到工业发生炉及工业炉窑的燃烧、炉况及发气量。因此，粘合剂的选择与研究就显得特别重要。

型煤粘合剂就是通过一种能够将粉煤不同粒度的分子使其互相粘联的一种介质。这种介质不但需要将煤分子相互粘联，而且要通过粘合机械压力成型的型煤是有一定的冷强度和热强度。


粘合剂对工业型煤要具有以下几个性能要求：
1、冷强度。经粘结、成型、烘干的型煤（球、棒）在入炉前要具有一定的冷强度。型煤的冷强度除了满足一般运输不至破坏外，对入炉后煤球厚度重量的负载也有直接关系。

一般工业炉在燃烧制气过程中，煤作为原料在炉内大致作为三层运动：较下层是燃烧层，中间为发气层，较上端为布料层。在制气过程中，型煤（球、棒）还要受压缩空气及蒸汽的冲击，加上炉内煤的总重。所以，经粘合剂粘合的型煤一定要具有一定的耐负荷力（抗压强度），这种耐负荷力则将通过一定的冷强度来保证。

冷强度的耐负荷力（抗压强度）来自于粘合剂的粘合指数与型煤内部的密实度。其中煤团的粘合指数来自于粘合剂的材料、含量的配比及粘合剂的加工工艺；型煤的密度大部分取决于机械设备的配置及成型压力。型煤的冷强度不够，在工业生产应用中，炉中型煤未经正常气化，因耐受负荷力（抗压强度）不够而碎裂，造成塌炉。或因碎裂经压缩空气、蒸汽的冲刷造成带出物增加，即浪费了生产原料，又易因带出物的过多堵塞气嘴，从而影响炉况正常运转与制气。目前，从国内用粘合剂制作的型煤冷强度在不同规格发生炉应用的结果来看，粘合指数合乎要求的粘合剂制作出的型煤（球、棒），其冷强度经烘干或晾晒后的干球强度在静压状态下，个/球抗压强度要达到65—95kg方能满足工业发生炉使用。

2、热强度。在工业锅炉、工业炉窑以及发生炉的燃烧过程中，型煤（煤球、煤棒）的热强度也是一项关键指标。在950～1250℃的温度下，煤团的熔流点对炉具的正常运转影响十分明显，锅炉、工业炉窑在燃烧过程中，要求煤团开化而不散，从而促使燃烧完全或提高煤团的气化率或助燃。发生炉在燃烧过程则要求煤团能形成骨架作用。型煤过低的煤灰熔融点，则在一定温度下造成熔流，从而造成炼炉、结渣等现象，对炉具的正常运转影响甚大。因此，对利用煤粉制成的型煤（煤球、煤棒）热强度要有足够的重视。一般来说，提高煤团的热强度手段除了煤质本身的理化指标外，对那些煤灰熔点低的煤种，应当适当加入一些三氧化二铝含量高，常温下塑性好的粘土、膨润土或高岭土等物质，以提高煤粉成团后的灰熔点，从而达到各种炉具燃烧性能的指标。（这里要注意的是：这些物料几乎均是不可燃烧物质，过量的加入，则将影响型煤本身的固定碳含量。）从目前实践证明，为提高型煤（煤球、煤棒）的灰熔点，添加起固撑作用的物质量应该在3—5%，有些煤粉本身矿物质与灰分组织结构能满足固撑作用的，则*再添加其他物质，以保证固定碳的含量。为保证这些添加物质能均匀地与煤分子有效地结合起到固撑作用。这些添加物质的细数应保证在80—120目之间。


3、落下强度。在工业窑炉与发生炉煤原料的添加过程中，往往存在着一定的落差，这就要求制作后的型煤（煤球、煤棒）要有一定的落下强度。该指标要求煤团在1.5米的高度下，自由落在硬化地面上，其破碎程度＞13mm，落下强度是由粘合剂渗入煤粒孔隙内部，通过机械压力成型，并由烘干设备固化后来体现的，是粘合剂的粘合力与机械压力的综合结果。

4、浸水强度。这里的浸水强度就是人们常说的防水性能。以往很多企业把粉煤制成型煤后，当做块煤作为商品来流通，制作出的型煤因运输需要几天，甚至一个月的时间才能被应用单位燃烧，在运输过程及转贮过程中，往往因为天气或区域问题，空气中的湿气被干煤团所吸浸，造成强度下降，所以防水性能以前也被作为粘合剂指标来考核。然而随着人们对粉煤成型后能替代价格一路攀升的块煤来燃烧的认识，以及对粘合剂领域中新的研究及应用的肯定，大量需应用块煤的企业一为扩大能源利用的渠道，二来看到粉煤成型后替代块煤而为企业节省大量动能成本及原料成本，应用块煤量大的企业纷纷上了自己的粉煤成型生产线，生产出的型煤直接或贮存很短时间就被应用在各个炉中，一减少了运输过程，二被湿气浸吸的时间缩短了，型煤的防水性也就不显那么重要了。但沿海地区及梅雨季节，湿空气对制成的型煤依然存在着浸蚀，造成型煤强度的下降。

因为防水剂对温度的敏感性及价格上的因素，笔者在这里建议使用适量的高洁净的玻璃水来加入粘合剂中，依然起到一定的防水作用。

5、热稳定性。煤在燃烧过程中的热稳定性主要取决于煤种本质中的挥发分，对无烟煤来说，热稳定性不好主要是煤内含结晶水的作用，而在粘合剂中添加了热稳定剂，则对改变型煤质量具有一定影响作用，对热稳定性不好的煤种，热稳定剂的添入，可使型煤在到达灰熔点前不爆裂、不溃散。

从以上几点表述看出：

1、粘合剂对工业型煤质量起关键作用。

2、煤种对粘合剂有选择性，不同的煤种、煤质需选择不同的粘合剂。

3、加入热稳定剂的粘合剂对煤质的改变具有一定的影响力。

4、不同的粘合剂可能要求有不同的成型压力。



用于工业型煤的粘合剂种类繁多，但广义上讲可分三大类：

一、**类。如：煤沥青、、淀粉、动植物焦油渣、废液、木质纤维素以及高分子聚合物PUA、PAA等。

二、无机类。如：粘土、膨润土、高岭土、水泥、水玻璃、生熟石灰、泥、酸盐等。

三、复合类。**类与无机类的负荷，如：与低原浆。**物与无机物复合，如：膨润土与聚酸和焦二复合。

目前，广泛应用的腐植酸粘合剂，主要是把腐植酸含量达50—70%的褐煤细磨成80—120目，配以工业以及根据不同煤质而添加一定比例的其它物料，经热解而成的腐植酸粘合剂。其特点为对原煤的固定碳影响小，制成的型煤活化性好，粘合剂原材料价格低廉，用量小，制作出的型煤的冷强度、热强度、热稳定性、灰熔点，经烘干后的落下强度，均能达到工业型煤应用指标，从而被普遍接受与应用。但其制备工艺不同，配方的配比不同，添加的其它物料不同，制作出的型煤各项指标也有所不同。型煤粘合剂本身是一门实验科学，它必须在实验的基础上进行，根据试验的结果加以改进，否则就不可能生产出合格的、符合工业生产、制气要求的型煤产品。型煤粘合剂一直在不断地在开发，特别是在复合粘合剂的开发其前景更为光明，复合粘合剂主要通过不同的粘合性质物料，经过热解，起到了互补作用，发挥了综合效果，提高了粘合剂的多效性，从而保证了型煤工业燃烧的各项指标。