型煤固硫粘结剂及芨芨草复合型煤的制备和性能研究

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洁净煤技术是目前燃煤清洁化使用的主要途径,这将显著减少煤炭对环境带来的污染,并提高煤炭利用率。洁净煤技术中型煤技术又是一种适用性广、生产便捷、高效的煤粉利用的方式,而型煤粘结剂是型煤技术的核心,它是决定型煤质量和功能最重要的因素。在型煤粘结剂中加入固硫成分,能显著减少煤炭燃烧过程中二氧化硫的释放量。因此,研发具有固硫作用的型煤粘结剂是洁净型煤研究的关键技术。  在本研究中,以五种不同的煤为研究对象,选择腐植酸钠、石灰石和消石灰作为型煤粘结剂,煤矸石粉、氯化钠、碳酸钠、氯化亚铁为添加剂,通过控制变量法,制备了固硫粘结剂,研究了固硫粘结剂对型煤冷压强度、热值、挥发分、灰分等参数的影响,并对型煤燃烧效率和固硫率做了评价。并以硫含量较低的水洗精沫煤为原料煤,粘土和腐植酸钠为型煤粘结剂,芨芨草作为生物质添加剂,评价了芨芨草型煤的性能。主要内容概括如下:  1.选用固定碳含量较高的兰炭沫为原料煤,以腐植酸钠为有机粘结剂,石灰石与消石灰为无机粘结剂兼固硫剂,当腐植酸钠用量为原煤量的8%,石灰石添加量为原煤量的4.0%,消石灰添加量为原煤量的1.7%,型煤强度达到最佳,为280N,但随着无机物加入量的增加,型煤热值会有一定的减小,与原煤相比,热值降低了1.6MJ/kg,挥发分析出率提高了5%,灰分增加了1.9%。选择硫含量为1.6%的阿右旗烟煤为原煤,在腐植酸钠用量保持一定,Ca/S摩尔比为2:1,当石灰石添加量占原煤质量的2.0%,消石灰添加量占原煤质量的3.1%,碳酸钠添加量占原煤质量的1%、氯化钠添加量占原煤质量的1%、氯化亚铁添加量占原煤质量的1%时,型煤固硫率达95%。  2.在腐植酸钠用量一定的前提下,以煤矸石粉作为添加剂,考察型煤固硫性能,当石灰石添加量占原煤质量的5.0%,消石灰添加量占原煤质量的0.9%,煤矸石粉添加量占原煤质量的6%时,型煤固硫率可达97%,说明煤矸石对型煤高温固硫有更好的促进作用,但是煤矸石用量过多会对型煤燃烧性能产生较大的影响,平均每增加2%的煤矸石,型煤灰分含量增加1%,热值降低0.35MJ/kg。  3.以硫含量和灰分含量均较低的水洗精沫煤为原料煤,腐植酸钠和粘土为型煤粘结剂,芨芨草为生物质添加剂,考察了型煤强度、灰分、挥发分、热值随粘土和芨芨草添加量的变化规律,并对芨芨草型煤燃烧特性和固硫率做了研究。在腐植酸钠和粘土添加量均为8%时,添加15%的芨芨草,型煤强度达到了339N, 与原煤相比热值降低了1.7MJ/kg左右,灰分含量减少了4%,挥发分析出率提高了6%。以消石灰为固硫剂,发现固硫率随着芨芨草添加量和钙硫摩尔比的增加而提高,在芨芨草添加量为15%时,以Ca/S摩尔比为2:1加入消石灰,型煤固硫率可达80%,强度达到了339N,着火点降低至318℃。
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