60-原料-浅谈型煤制作

浅谈型煤制作

王志勇

我国大多数中小型合成氨生产厂家，以优质块煤为原料，而优质块煤资源日趋紧张，且价格不断攀升。这不仅给生产厂家带来了较大的影响，且严重制约了企业的进一步发展。如何实现原料本地化及就地取材已成为中小氮肥厂发展过程中的崭新课题。用廉价的粉煤来代替价格高昂的块煤，降低生产成本，提高经济效益，已成为中小氮肥厂目前所面临的生死攸关的问题。采用粉煤资源加工成型煤代替块煤制气更是我国常压固定床间歇制气工艺发展趋势的要求。

型煤就是把粉煤通过粘合剂粘合，经机械压制成不同形状的块煤。目前较为成熟的型煤是煤棒和煤球。无论是煤棒还是煤球的制作，从工艺上讲，看似简单，并非复杂，只不过就是将经过粉碎的原煤通过加液搅拌、存贮，然后经成型机成型即可。其实无论煤棒还是煤球的制作，都涉及到了几大学科的内容。能满足常压固定床间歇制气工艺要求的型煤，其显著特点就是固定碳含

量要高，机械强度及热稳定性要好，化学活性要良好。

制作出能够满足常压固定床间歇制气工艺要求的型煤，一般要把好三关：原料选择关、粘合剂配制关、粉煤成型关。

1 原料选择关

原料煤的选择应优先考虑煤的水分、灰分、挥发分、固定碳及灰熔点等五项关键指标。否则将严重影响将来的燃烧效果和气化效率。其中煤的水分和挥发分应引起格外重视。煤的水分有外表的吸附游离水与存在于煤矿物质中的结晶水组成，在燃烧气化的过程中，过高的挥发分及结晶水的急剧析出，将破坏型煤的热稳定性和热强度，易使型煤在炉内粉化与塌陷形成床层阻力。过高的游离水将使型煤在炉内糗焦联接易架空。

2 粘合剂配制关

型煤粘合剂必须保证型煤的冷强度与热稳定性、热强度与活性，能使煤粒之间相粘连的介质即型煤粘合剂必定先对煤粒表面有一定的浸润性：型煤粘合剂要对煤粒产生粘合作用，先将煤粒进行很好的湿润，使粘质分子和煤粒分子真正充分接触，才能为机械结合和物理化学结合创造好的条件。目前作为型煤的粘合剂多采用腐殖酸系列。

腐殖酸钠粘合剂制取工艺流程如下：褐煤→粉碎机→加水、纯碱、开蒸汽在提取桶中不停搅拌→待用。要根据褐煤的腐殖酸含量来确定配液比例。先加水后加碱，开蒸汽搅拌升温至90～96℃，加褐煤搅拌2h。一般每1m3水加褐煤0.8t、纯碱50kg。100t原煤，配4（3～6）t 左右含30%以上的腐殖酸褐煤。粘合剂配制好后要及时使用。

腐殖酸钠溶液要在一定的浓度下才能发挥作用，太稀的腐殖酸钠溶液只是一种表面活性剂，腐殖酸钠溶液一般用初试笔测量其粘度，其粘度一般控制为27～30个粘度单位。由于腐殖酸钠溶液是一种胶体，其粘度与溶液的温度、浓度和pH值有关。温度升高，粘度急剧下降，且随着溶液温度的提高，对粘度的影响更显著。浓度越高，粘度越大，当浓度大于某一值时，粘度急剧提高，乃至直线上升。溶液的pH值降低，粘度增大，但当PH ＜7.5时溶液状态会发生突变，出现絮凝现象，失去胶体作用。提取的腐殖酸钠溶液应为褐色，手触有粘性，无明显碱滑感，用棒插试，提起时粘合剂缓缓地沿棒下流。

腐殖酸钠是一种高分子非均一的芳香族羟基羧盐，黑色颗粒或粉末，溶于水，呈碱性，含有羟基、羧基、甲氧基、醌基等多种活性基组团，具有离子交换、吸附、络合、絮凝、分散、粘结等多种功能，近期大有被广泛用于煤粉成型粘合剂的趋势，运用于化肥工业生产合成

原料气和工业原料气，其能均匀地分布在煤粒表面，形成粘结剂膜，使整个混合物具有可塑性，降低煤料的弹性，改善成型性，提高型煤强度，是煤粉之间相互粘结在一起不可缺少的“桥梁”，能够提高产气率，增加化学反应活性。有机物含量是衡量褐煤的质量的一项关键指标，有机物质为酸值的1或1.5倍，北方褐煤低一些，

南方褐煤高一些。腐殖酸钠的部分指标见表1。 表1 腐殖酸钠的部分相应指标 %

指标 腐植酸（干基）水分pH 值 灼烧残渣（干基）水不溶物（干基） 1.0mm 筛的余物一级

品

＞70 ＜108～9.5 ＜20 ＜10 ＜5 二级

品

＞55 ＜158～10 ＜30 ＜20 ＜5 三级

品

＞40 ＜158～10 ＜40 ＜25 ＜5 腐殖酸粘合剂加入量视原料情况而变化，对于沙性大、可塑性差的煤，一般增加添加量。型煤中腐殖酸含量一般控制在1.7～2.2个单位之间，并可适当增加或减少。腐殖酸钠作为型煤成型的粘合剂，加入到粉煤中后直接挤压成型或经一段时间的沤制挤压成型。其粘结耐

热高，一般在1360℃左右，可适当提高型煤的灰熔点。腐殖酸粘合剂本身就是一种煤炭，其加入量的多少不会引起型煤中固定碳含量太大的变化。因为型煤中固定碳含量是直接影响气化炉气量的主要因素之一，对于型煤而言，固定碳含量越高越好，一般而言型煤的固定碳比原煤少4个百分点。粘合剂含量高低，其质量优劣是决定型煤质量的关键。

3 粉煤成型关

粉煤成型的工艺流程一般如下：原煤→机械筛→粉碎→加入腐殖酸钠溶液→搅拌→存贮堆沤→二次搅拌→成型机成型→自然晾干或烘干。在粉煤成型的过程中，要注意把握好六个关键环节：粉煤的粒度、水分、配液比例、搅拌程度、沤制时间、设备的控制。

1）粉煤的粒度。原料越细，制成的型煤内表面积越大，气化反应速度越快。原煤粉碎粒度应控制在3mm以内，1mm以下的比例应在75%以上，1～3mm不得超过总量的15%的粉煤，且3mm的粉煤不得超过总量的10%。褐煤的粒度为40～60目，或过60目的粒度为总量的85%。

2）水分的控制。粉煤水分含量高，不利于增加腐殖酸钠溶液量，进而影响型煤质量。粉料水分含量低不仅不利于搅拌工作的进行，且还不利于生料熟化发酵。一般粉煤的水分控制的越低越好，以利于腐殖酸钠溶液的

配比及各环节水分的有效控制，混合后的料煤水分应在14%左右，堆沤区料煤的水分一般在11%～13%之间，再次搅拌后的料煤干湿度以手捏成团，松开略散为易。出成型机型煤的水分应小于11%，自然晾晒后的水分应小于9%，烘干后的型煤水分应小于7%。

3）配液比例。腐殖酸粘合剂加入量视原料情况而变化，对于沙性大、可塑性差的煤，一般增加添加量。型煤中腐殖酸含量一般控制在1.7～7.2个单位之间，并可适当增加或减少。

4）搅拌。粘合剂与粉煤通过搅拌而均匀的混合是型煤强度和质量稳定的重要工序。搅拌就是使粘合剂均匀分布到原料煤中，搅拌越均匀，制成的粘合剂型煤强度越好。而新型双轴卧式搅拌机是首选，其以科学的转速、合理的搅叶角度，使物料在输送过程中充分完成多种物料混合，能完成物料的连续揉捏、均匀打散等一系列复杂的动作。

5）沤制时间。粘合剂加入到粉煤中后，应在成型前让料煤进行堆沤发酵熟化，目的就是使粘合剂均匀渗透，然后发酵熟化，有利于料煤的成型，提高型煤的强度。沤制时间控制不得低于24小时，一般控制在48小时以上，最好控制在72小时以上。但沤制的过程中，一定要保持好物料的水分，防止沤制物料时间过长而失水，沤制时间的长短应根据当地气候条件和具体生产情况来