用神木末煤成型制兰炭的实验研究

发布时间：2020-03-30 12:00

【摘要】：神木恒源煤化工有限公司面临的小粒度神木末煤过剩、神木块煤价格较高以及液化残渣的的处理困难等问题,均会增加兰炭的生产成本。本文以神木末煤成型制备兰炭为研究课题,研究了配煤种类、成型压力、黏结剂的种类及配比和液化残渣对型煤性能的影响,并以型煤的冷态抗压强度(SCC)、热态强度(BTS)和热稳定性(BTS_(+13))和落下强度(DS)为指标对制备工艺进行表征。本文采用最优工艺参数下神木末煤成型制备的型煤作为制备兰炭的生产原料,研究干馏工艺对兰炭性能的影响,并以兰炭的抗压强度、灰分、挥发分残留率、固定碳含量、全硫为指标对兰炭性能进行表征同时对神木末煤、焦煤、液化残渣、型煤进行格金低温干馏试验以及神木末煤和型煤的热重分析,经过研究得出的主要结论如下:(1)由于神木末煤属于无黏结性煤及煤质的原因,采用神木末煤单种煤为原料成型制备型煤的方案不能得到性能优良的型煤;神木末煤成型实验中分别配入气肥煤、焦煤、液化残渣,均能促进神木末煤成型制备型煤;以神木末煤为主要原料煤,液化残渣为配料,焦煤为配煤制备出的型煤强度高于气肥煤。在神木末煤成型的单因素实验研究范围内,以神木末煤为主要原料,得出焦煤作为配煤的配入比例应小于20%,液化残渣的配入比例应小于20%的结论;成型压力较小,混合物料颗粒之间的空隙较大,型煤强度较低;成型压力过大,会产生压溃现象,内部呈现新断面,也会导致型煤强度降低,最佳的实际成型压力为68 MPa。(2)神木末煤中添加黏结剂可以提高型煤SCC,对单种黏结剂硅酸钠、膨润土、腐殖酸钠、羧甲基淀粉、预糊化淀粉以及符合黏结剂的研究表明,神木末煤成型过程中有机黏结剂比无机黏结剂更能促进末煤成型制备的型煤。黏结剂采用一种高分子液体复合黏结剂制备出的型煤性能与其他黏结剂相比较好,结合生产成本以及性能要求,添加该黏结剂的比例为5%,型煤SCC为638.3 N/个,BTS为558.2 N/个。(3)通过正交实验,发现不同的因素对神木末煤成型制备的型煤指标有着显著影响,采取综合平衡法并结合工业要求进行分析,最终确定优选方案为:神木末煤、焦煤、液化残渣在干燥基的状态下的比例分别为73.8%、5.4%、20.8%,实际成型压力68 MPa,在此条件下神木末煤成型制备型煤的各项指标相对较好。采用该方案制备的型煤SCC、BTS、BTS_(+13)、DS分别为553.4 N/个、587.4 N/个、94.1%、81.3%。(4)兰炭的抗压强度随着干馏温度、升温速率、保温时间的增大而增大,其中干馏温度对兰炭抗压强度的影响较升温速率明显;随着干馏温度的升高,神木末煤成型制备的兰炭的灰分、固定碳逐渐增大,而挥发分残留率逐渐减小,保温时间及升温速率对兰炭的灰分、挥发分残留率、固定碳的作用规律不明显;干馏温度、升温速率、保温时间会降低型煤中的全硫含量。结合兰炭性能要求以及能耗方面考虑,认为兰炭的在干馏温度600℃,升温速率5℃/min,保温时间30-45 min,其抗压强度为400 N/个,其灰分为9.30%-9.46%之间,挥发分在8.12%-10.64%之间,固定碳含量在89.36%-91.88%之间。(5)对神木末煤的热重分析发现神木末煤在440℃时失重率最大。型煤在不同升温速率下失重规律有着显著的不同,在样品达到相同的失重率的条件下,干馏的温度也越高;在相同的干馏温度下,升温速率越高,样品在干馏的过程中挥发分析出的速度也越快,析出量越大,热解的更加充分。
【图文】：

硕士学位论文未变形，粉煤可成型，但强度差，如图 1-2（b）。压力 P 快速开始处理形变的状态，物料的体积减小很慢，成型阶段由于粉变形，煤粒仍相对移动，此时所消耗的功克服煤粒之间的变形壁摩擦以及排出成型系统内的空气，系统内的稳定性增强，如机设备继续增加外力 P 会使得相对不坚固的粉煤粒遭到破坏，小，系统稳定性减小，成型机制备所得型煤的机械强度降低，所做的功用来克服粉煤粒的破坏及排出成型系统内的空气，如除外力 P 后，由于反弹作用，成型机设备制备的型煤体积会略之间的接触面积有所减小，系统稳定性也降低，如图 1-2（e）段反弹力和型煤机械强度的关系，，使得反弹力与型煤机械强度影响型煤的性能指标。

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【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ127.11;X784

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本文编号：2607517