【摘要】：神木恒源煤化工有限公司面臨的小粒度神木末煤過剩、神木塊煤價(jià)格較高以及液化殘?jiān)牡奶幚砝щy等問題,均會(huì)增加蘭炭的生產(chǎn)成本。本文以神木末煤成型制備蘭炭為研究課題,研究了配煤種類、成型壓力、黏結(jié)劑的種類及配比和液化殘?jiān)鼘?duì)型煤性能的影響,并以型煤的冷態(tài)抗壓強(qiáng)度(SCC)、熱態(tài)強(qiáng)度(BTS)和熱穩(wěn)定性(BTS_(+13))和落下強(qiáng)度(DS)為指標(biāo)對(duì)制備工藝進(jìn)行表征。本文采用最優(yōu)工藝參數(shù)下神木末煤成型制備的型煤作為制備蘭炭的生產(chǎn)原料,研究干餾工藝對(duì)蘭炭性能的影響,并以蘭炭的抗壓強(qiáng)度、灰分、揮發(fā)分殘留率、固定碳含量、全硫?yàn)橹笜?biāo)對(duì)蘭炭性能進(jìn)行表征同時(shí)對(duì)神木末煤、焦煤、液化殘?jiān)�、型煤進(jìn)行格金低溫干餾試驗(yàn)以及神木末煤和型煤的熱重分析,經(jīng)過研究得出的主要結(jié)論如下:(1)由于神木末煤屬于無黏結(jié)性煤及煤質(zhì)的原因,采用神木末煤單種煤為原料成型制備型煤的方案不能得到性能優(yōu)良的型煤;神木末煤成型實(shí)驗(yàn)中分別配入氣肥煤、焦煤、液化殘?jiān)?均能促進(jìn)神木末煤成型制備型煤;以神木末煤為主要原料煤,液化殘?jiān)鼮榕淞?焦煤為配煤制備出的型煤強(qiáng)度高于氣肥煤。在神木末煤成型的單因素實(shí)驗(yàn)研究范圍內(nèi),以神木末煤為主要原料,得出焦煤作為配煤的配入比例應(yīng)小于20%,液化殘?jiān)呐淙氡壤龖?yīng)小于20%的結(jié)論;成型壓力較小,混合物料顆粒之間的空隙較大,型煤強(qiáng)度較低;成型壓力過大,會(huì)產(chǎn)生壓潰現(xiàn)象,內(nèi)部呈現(xiàn)新斷面,也會(huì)導(dǎo)致型煤強(qiáng)度降低,最佳的實(shí)際成型壓力為68 MPa。(2)神木末煤中添加黏結(jié)劑可以提高型煤SCC,對(duì)單種黏結(jié)劑硅酸鈉、膨潤土、腐殖酸鈉、羧甲基淀粉、預(yù)糊化淀粉以及符合黏結(jié)劑的研究表明,神木末煤成型過程中有機(jī)黏結(jié)劑比無機(jī)黏結(jié)劑更能促進(jìn)末煤成型制備的型煤。黏結(jié)劑采用一種高分子液體復(fù)合黏結(jié)劑制備出的型煤性能與其他黏結(jié)劑相比較好,結(jié)合生產(chǎn)成本以及性能要求,添加該黏結(jié)劑的比例為5%,型煤SCC為638.3 N/個(gè),BTS為558.2 N/個(gè)。(3)通過正交實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)不同的因素對(duì)神木末煤成型制備的型煤指標(biāo)有著顯著影響,采取綜合平衡法并結(jié)合工業(yè)要求進(jìn)行分析,最終確定優(yōu)選方案為:神木末煤、焦煤、液化殘?jiān)诟稍锘臓顟B(tài)下的比例分別為73.8%、5.4%、20.8%,實(shí)際成型壓力68 MPa,在此條件下神木末煤成型制備型煤的各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)較好。采用該方案制備的型煤SCC、BTS、BTS_(+13)、DS分別為553.4 N/個(gè)、587.4 N/個(gè)、94.1%、81.3%。(4)蘭炭的抗壓強(qiáng)度隨著干餾溫度、升溫速率、保溫時(shí)間的增大而增大,其中干餾溫度對(duì)蘭炭抗壓強(qiáng)度的影響較升溫速率明顯;隨著干餾溫度的升高,神木末煤成型制備的蘭炭的灰分、固定碳逐漸增大,而揮發(fā)分殘留率逐漸減小,保溫時(shí)間及升溫速率對(duì)蘭炭的灰分、揮發(fā)分殘留率、固定碳的作用規(guī)律不明顯;干餾溫度、升溫速率、保溫時(shí)間會(huì)降低型煤中的全硫含量。結(jié)合蘭炭性能要求以及能耗方面考慮,認(rèn)為蘭炭的在干餾溫度600℃,升溫速率5℃/min,保溫時(shí)間30-45 min,其抗壓強(qiáng)度為400 N/個(gè),其灰分為9.30%-9.46%之間,揮發(fā)分在8.12%-10.64%之間,固定碳含量在89.36%-91.88%之間。(5)對(duì)神木末煤的熱重分析發(fā)現(xiàn)神木末煤在440℃時(shí)失重率最大。型煤在不同升溫速率下失重規(guī)律有著顯著的不同,在樣品達(dá)到相同的失重率的條件下,干餾的溫度也越高;在相同的干餾溫度下,升溫速率越高,樣品在干餾的過程中揮發(fā)分析出的速度也越快,析出量越大,熱解的更加充分。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文未變形，粉煤可成型，但強(qiáng)度差，如圖 1-2（b）。壓力 P 快速開始處理形變的狀態(tài)，物料的體積減小很慢，成型階段由于粉變形，煤粒仍相對(duì)移動(dòng)，此時(shí)所消耗的功克服煤粒之間的變形壁摩擦以及排出成型系統(tǒng)內(nèi)的空氣，系統(tǒng)內(nèi)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，如機(jī)設(shè)備繼續(xù)增加外力 P 會(huì)使得相對(duì)不堅(jiān)固的粉煤粒遭到破壞，小，系統(tǒng)穩(wěn)定性減小，成型機(jī)制備所得型煤的機(jī)械強(qiáng)度降低，所做的功用來克服粉煤粒的破壞及排出成型系統(tǒng)內(nèi)的空氣，如除外力 P 后，由于反彈作用，成型機(jī)設(shè)備制備的型煤體積會(huì)略之間的接觸面積有所減小，系統(tǒng)穩(wěn)定性也降低，如圖 1-2（e）段反彈力和型煤機(jī)械強(qiáng)度的關(guān)系，，使得反彈力與型煤機(jī)械強(qiáng)度影響型煤的性能指標(biāo)。

爐 CTM300 威科科技有限公司儀干燥箱數(shù)顯顆測(cè)定儀測(cè)定儀WSWL-4GZX-GF101-0-SKC3NJ- III常州華海智能設(shè)備有限鞏義市予華儀器有限泰州市姜堰分析儀器鶴壁市華通分析儀器有熱分析儀 Labsys Evo 塞塔拉姆公司干餾儀碎機(jī)GDL-BPEX-60×100遼寧文圣儀器廠偉邦礦機(jī)制造有限公儀 CTS3000 徐州泰瑞儀器設(shè)備有限型工具（Briquette Forming Tools）煤成型制備型煤的試驗(yàn)中，型煤的制備采用的成型模具為 35 mm 的成型模具，圖 2-2（a）為型號(hào) QYL-20t 的特為 0~100MPa 的壓力表改裝而成的自制型煤成型機(jī)示意模機(jī)，作用是使型煤脫模。稱取適量混合均勻的物料置于千斤頂頂端，通過上下壓動(dòng)成型壓桿控制成型壓力使神木壓，將模具放置在液壓機(jī)下，操作液壓機(jī)取出模具中的
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ127.11;X784

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本文編號(hào)：2607517