5.2型煤5.2.1概述5.2.2粉煤成型原理5.2.3型煤工藝及其關鍵問題5.2.4型煤性能及其測定方法5.2.5影響型煤強度的因素一、型煤的定義與特點以適當的工藝和設備，可以將具有一定粒度組成的一種或多種粉煤加工成一定形狀、尺寸、強度及理化特性的人工“塊煤”，這種人工塊煤稱為型煤，這樣的加工過程稱為粉煤成型。粉煤成型的目的是根據型煤不同用途的需要，克服煤炭天然存在的缺陷，賦予原煤所沒有的優良特件，使之符合用戶的最佳需求，實現煤的清潔、高效利用。粉煤成型后與原煤及天然塊煤相比，具有下列一些特點。（1）粒度均勻（2）孔隙率大（3）反應活性高（4）改質優化：型煤可以通過原料煤混配、摻入添加劑、快速加熱等成型工藝，對原煤進行調質和優化。5.2.1概述5.2.1概述二、型煤的用途5.2.2粉煤成型原理

一、煤的表面特性與粘結機理（一）表面特性煤是由不同的高分子化合物組成的復雜混合物，主要由縮合芳香核構成，另外含有非芳香碳部分(氫化芳核、環烷烴、含氧官能團及N、S雜原子)和礦物質。煤的結構單元之間由橋鍵和交聯鍵形成空間大分子，使煤的大分子間存在著一定的孔隙。根據煤的組成和結構，煤有以下主要表面特性：以非極性表面為主，有極性官能團和礦物質存在煤表面有一定的粗糙度和孔隙潤濕性差，疏水性較強煤的成型顆粒粒度小，煤在破碎過程中，煤的表面結構被破壞，表面的原子、分子作用不平衡，各種鍵暴露出來，呈電不中性，且表面能大；煤具有可塑性、彈性和脆性。5.2.2粉煤成型原理（二）粘結機理煤顆粒本身粘結力煤顆粒與粘結劑之間粘結力煤顆粒之間的粘結能力由煤表面特性決定，在不外加粘結劑的情況下，相互間粘結能力很弱。當煤表面被水潤濕時，水化膜少，成型后制品強度不高。這是因為水化膜少，作用較大的毛細管力就很小，而煤粒表面之間范德華力作用范圍小，使得物料顆粒間的吸引力與排斥力相差不大。加入粘結劑后，總趨勢是增加了顆粒間的內聚力(吸引力)，使型煤獲得較高的強度。由于煤炭是由有機物和礦物質組成，極性表面和非極性表面共存，所以成型時選用的粘結劑分為有機和無機復合粘結劑兩種。5.2.2粉煤成型原理無機粘結劑無機粘結劑大部分是水溶性物質，具有膠體性質和較強的粘結能力。粉煤中加入無機粘結劑后，在適量水分和一定的外力作用下，煤中礦物質和粘結劑顆粒發生相對滑動，顆粒靠近，導致吸力和斥力同時升高。這時吸引力有毛細管力、接觸面上正負離子相互作用產生的離子鍵力和共價鍵力，吸力較強，并且塑性較大的無機粘結劑在除去外力并經過干燥、固化后，在型煤中起“骨架”作用，因而型煤具有足夠的強度。

5.2.2粉煤成型原理有機粘結劑粉煤中加入有機粘結劑時，根據相似相容原理，煤對粘結劑有較強的親和力。具有活性基團的粘結劑分子和煤中的活性基團(如含氧官能團)通過原子間的共用電子對形成共價鍵或氫鍵，非極性分子問也可能產生色散力。有機粘結劑甚至會滲透到煤的微孔結構中，干燥固化后，粘結劑在界面產生嚙合力，這些都大大地增加了成型物之間的吸引力，使型煤的強度提高。二、壓力作用

在實際生產型煤的過程中，除要具有一定粘結力外，還要求一定壓力。如右圖所示。

五個階段往往并不是截然分開的，甚至有時是幾個階段同時發生，關鍵是要控制成型壓力

P＜Pmax

裝料

加壓

成型壓潰

反彈5.2.2粉煤成型原理一、型煤工藝1．無粘結劑冷壓成型即粉煤不加粘結劑，共靠外力的作用而成型。許多國家已廣泛采用這種方法來制造泥炭、褐煤型煤。對于煙煤與無煙煤，由于它們的煤化度高，其粉煤無粘結劑成型較為困難。2．有粘結劑冷壓成型即在粉煤中加入粘結劑再經壓制成型。在煙煤、無煙煤等無粘結劑成型較為困難的情況下，工業上普遍采用粘結劑冷壓成型方法。3．熱壓成型非煉焦煙煤(如氣煤、弱粘結性煤等)在快速加熱條件下粘結性可大大提高，當加熱到塑性溫度范圍內趁熱壓制，可以在中壓下成型，這種成型方法稱為熱壓成型。5.2.3型煤工藝及其關鍵問題5.2.3型煤工藝及其關鍵問題二、生產工藝的關鍵問題（一）物料混合的均勻性（二）物料計量的準確性（三）水分的均勻性（四）成型后處理方式的合理性（五）型煤生產工藝的動態平衡5.2.4型型煤性性能及及影響響型煤煤強度度的因因素一、型型煤性性能與原煤煤的性性質相相比有有相同同之處處，如如灰分分，揮揮發分分，固固定碳碳，水水分，，活性性等，，除此此之外外，主主要是是：（一））型型煤冷冷強度度（二））型型煤熱熱態強強度二、影影響型型煤強強度的的因素素（一））不同同的成成型方方法（二））原料料煤的的性質質（三））粘結結劑的的種類類與添添加量量（四））煤料料的粒粒度及及組成成（五））成型型條件件（六））型煤煤的形形狀與與大小小及其他他外部部條件件等。。5.2.4型型煤性性能及及影響響型煤煤強度度的因因素返回（一））物料料混合合的均均勻性性混合設設備的的混合合效果果直接接影響響物料料混合合的均均勻性性，最最終影影響型型煤的的質量量。混混合機機形式式可以以分為為立式式和臥臥式兩兩種，，它們們在工工作原原理和和混合合效果果上各各有特特點。。臥式式攪拌拌機的的混合合功能能很好好，適適合物物料的的初步步混合合，特特殊的的螺旋旋葉片片也有有一定定的捏捏合作作用；；立式式攪拌拌機的的物料料捏合合作用用好，，適合合物返回（二））物料料計量量的準準確性性物料的的準確確計量量主要要在于于計量量方式式和計計量器器選擇擇，對對于不不同原原料采采用不不同方方式進進行計計量。。原料料煤的的給料料計量量方式式分體體積定定量和和重量量定量量兩種種。體體積定定量機機械有有箱式式給料料機、、圓盤盤給料料機和和皮帶帶給料料機等等；重重量定定量機機械有有核子子稱和和電子子稱等等。在在以往往的工工藝中中計量量只采采用其其中的的一種種計量量方法法，當當物料料在粒粒度、、水份份等條條件變變化時時，計計量的的波動動大，，靈敏敏性差差，調調節不不方便便。根根據我我們的的經驗驗，對對于粉粉煤計計量用用皮帶帶給料料機與與電子子稱相相結合合能達達到較較滿意意的效效果。。皮帶帶給料料機給給料后后設置置電子子稱，，物料料重量量變化化信號號反饋饋至皮皮帶給給料機機，通通過調調節帶帶速和和押門門高度度可以以實現現均衡衡給料料。固固體粘粘結劑劑一般般是細細粉的的干粉粉，用用園盤盤給料料機計計量十十分方方便準準確，，關鍵鍵是解解決倉倉內物物料的的打拱拱。液液體粘粘結劑劑可采采用計計量泵泵準確確計量量，也也可以以采用用法門門體積積定量量，同同時注注意給給料的的分散散性。。對易易產生生堵塞塞的粘粘結劑劑，應應設置置定期期沖洗洗裝置置。返回回(三三)水水分分的的均均勻勻性性粉煤煤水水份份的的均均勻勻化化,通通常常采采用用中中間間堆堆倉倉陳陳化化的的方方法法解解決決。。粉粉煤煤經經過過陳陳化化，，顆顆粒粒內內部部及及顆顆粒粒之之間間的的水水份份相相互互滲滲透透，，毛毛細細管管充充分分吸吸附附水水份份，，把把物物料料中中的的空空氣氣盡盡量量擠擠出出，，利利用用粘粘結結劑劑與與煤煤粒粒表表面面接接觸觸，，使使物物料料的的彈彈性性降降低低，，可可塑塑性性提提高高。。中中間間堆堆倉倉的的大大小小，，取取決決于于陳陳化化時時間間，，陳陳化化時時間間因因不不同同煤煤種種有有所所不不同同，，要要通通過過試試驗驗來來確確定定。。中中間間堆堆倉倉喂喂料料機機的的取取料料程程序序將將按按區區劃劃分分，，根根據據進進料料的的先先后后次次序序進進行行編編制制。。返回(四)成成型后處處理方式式的合理理性合理的后后處理方方式工藝藝選擇關關系到型型煤的質質量和投投資預算算。目前前在工藝藝上看后后處理方方式分三三種：養養護，烘烘干和直直接使用用濕的型型煤。采采用料倉倉養護，，產品的的養護系系統設計計要根據據工藝的的要求和和成型后后型煤的的初始性性能(如如初始抗抗壓強度度、跌落落強度、、水份含含量、型型煤尺寸寸和形狀狀等)來來確定；；烘干系系統的設設計和設設備形式式是否合合理，直直接影響響干燥費費用和干干燥效果果，對熱熱源的提提供，通通風量，，入窯氣氣溫度等等能量分分析參數數要進行行詳細的的計算；；直接使使用濕型型煤利弊弊皆有，，一方面面節省投投資，另另一方面面會造成成氣化爐爐能耗增增加。外銷為主主的型煤煤廠，型型煤的裝裝車方式式多種多多樣，比比較實用用的方法法是采用用可移動動皮帶和和裝袋，，應根據據實際情情況進行行設計。。返回（五）型型煤生產產工藝的的動態平平衡設備的配配套選型型是解決決動態平平衡所必必須考慮慮的問題題，如皮皮帶的寬寬度、帶帶速等，，應與設設備處理理能力匹匹配；，，貯倉內內物料量量應當有有一定的的可變范范圍，以以緩沖各各種因素素造成的的物料量量的波動動，例如如生產過過程的返返料使動動態平衡衡變得很很復雜。。為了均衡衡生產，，合理把把握設備備的操作作負荷是是十分重重要的。。如某原原料緩沖沖倉或定定量給料料機，只只有在往往里加入入到一定定物料之之后，才才能往外外輸送物物料。因因此，應應當通過過計算機機模擬物物料在各各工序的的平均停停留時間間，并能能做到物物料量的的及時調調整，來來維持物物料動態態平衡。。返回原煤堆場定量粉碎原煤堆棚定量臥式攪拌中間堆存液粘制備立式攪拌使用堆放后處理成型緩沖定量定量儲槽固粘制備定量儲存除塵返回（一）型型煤冷強強度型煤的冷冷態強度度（意義義）主要要包括抗碎力型煤的抗抗碎力是是指在強強度測定定儀上受受壓時，，型煤破破碎前所所能承受受的最大大壓力，，一般以以N／球球來表示示落球試驗驗指標所謂落球球試驗，，是指取取一定數數量的煤煤球(如如20個個或1kg)試樣，，裝入活活底箱內內，在離離地面2m高處處打開箱箱底，讓讓箱內的的煤球自自由跌落落到12mm厚厚的鋼板板上，并并如此反反復跌落落3次，，然后用用25mm的的篩子進進行篩分分，將＞＞25mm部分分所占的的質量百百分數作作為煤球球的的落球試試驗指標標。耐磨性取煤球試樣樣，放入內內焊3條角角鋼的臥式式圓筒型轉轉鼓內，轉轉鼓以25r／min的速度度轉動4min后后，用25mm的篩篩子進行篩篩分，將＞＞25mm部分所占占的質量百百分數作為為煤球的耐耐磨性指標標返回(二)型煤煤的熱態強強度型煤的熱態態強度（意意義）主要要包括熱穩定性取lkg煤煤球試樣，，放入一個個帶蓋的鐵鐵盒中。然然后，將鐵鐵盒放入850℃℃的馬弗爐爐內保持15min，取出冷冷卻后，用用13mm和1mm的套篩來來回篩30次，再分分別稱量篩篩出的三部部分的質量量。將＞13mm部部分所占的的質量百分分數作為煤煤球的熱穩穩定性指標標，并將＜＜1mm部部分所占占的質量百百分數作為為煤球熱穩穩定性的輔輔助指標。。熱態抗碎力力取12個煤煤球試樣，，放入一個個帶蓋的鐵鐵盒中。再再將鐵盒放放入850℃的馬馬弗爐內保保持30min(鐵鐵盒剛放入入時，馬弗弗爐內的溫溫度要降，，因而時間間應從爐溫溫回升到850℃時時算起)。。然后，取取出鐵盒，，并用鐵鉗鉗將燒紅的的煤球逐個個在壓力機機上做抗碎碎力測定，，去掉一個個最大值和和一個最小小值，然后后以剩下10個煤球球的平均值值作為煤球球的熱態抗抗碎力指標標。返回(一)不同同的成型方方法型煤的機械械強度在很很大程度上上取決于成成型方法。。一般說來來，熱壓工工藝所得型型煤的冷、、熱態強度度最好，石石灰碳化煤煤球、粘土土煤球及粘粘土一紙漿漿廢液煤球球次之，清清水濕煤棒棒最差。同同一原料煤煤經過不同同的成型方方法生產出出型煤的機機械強度比比較見表

煤球種類

抗碎力(N/球)落球試驗指標＞25mm粘土一腐植酸煤球

石灰碳化煤球

粘土煤球

清水濕煤棒

＞588490-638490-58898-19655-7060-75

50-65-返回(二)原料料煤的性質質成型方法確確定以后，，原料煤的的性質(如如變質程度度、粘結性性、水分等等)是影響響型煤強度度的非常重重要的因素素。煤的變質程程度當采用無粘粘結劑高壓壓成型時，，以選用變變質程度低低、結構松松散、容易易粉化、水水分較高的的年輕褐煤煤，或是經經過風化且且含有部分分粘結性較較強的粘土土的無煙煤煤為宜。總總之，硬度度小、彈性性小、塑性性強、粘結結性好的原原料煤生產產出的型煤煤一般強度度較高。煤的粘結性性熱壓型煤是是利用煙煤煤在快速加加熱過程中中產生的具具有一定粘粘結性的膠膠質體而使使粉煤成型型。煤的水分當采用紙漿漿廢液、腐腐植酸、石石灰、粘土土等親水性性粘結劑時時，對成型型水分均有有一定要求求。這里的的成型水分分是指原料料煤中的水水分與粘結結劑中的水水分之和。。適量的成成型水分可可以起到潤潤濕和潤滑滑煤料、減減少內摩擦擦以及使粘粘結劑能夠夠均勻地分分布于煤粒粒表面的作作用。各種種型煤的適適宜成型水水分見表

煤球種類

適宜的成型水分／％

瀝青煤球

紙漿廢液煤球或腐植酸煤球

無粘結劑年輕褐煤高壓成型

風化無煙煤清水濕煤棒

石灰碳化煤球或粘土煤球2-410-1412-1815-1818-20返回(三)粘結結劑種類與與添加量粘結劑在粉粉煤成型過過程中起著著非常重要要的作用。。不同的粘粘結劑對同同一種原料料煤具有不不同的粘結結效果，同同一種粘結結劑對不同同的原原料煤也具具有不同的的粘結效果果。在已經經選用合適適的粘結劑劑以后，確確定適宜的的粘結劑添添加量也是是至關重要要的。返回1.粘結劑劑種類：有機粘結劑劑有機粘結劑劑主要有焦焦油、瀝青青、淀粉、、腐植酸鹽鹽、木質素素磺酸鈉、、聚乙烯醇醇、聚醋酸酸乙烯、聚聚氨酯等無機粘結劑劑主要有石灰灰、粘土(包括黃土土、紅土、、白泥、瓷瓷土、膨潤潤土、高嶺嶺土等)、、水玻璃、、石膏、水水泥等。復合粘結劑劑主要有粘土土一紙漿廢廢液、粘土土一腐植酸酸、粘土一一瀝青、淀淀粉一膨潤潤土、水泥泥一木質素素磺酸鈉等等。粘結結劑劑用用量量從理理論論上上看看，，粘粘結結劑劑用用量量適適中中則則成成型型煤煤的的強強度度最最好好。。適適量量的的粘粘結結劑劑可可以以擴擴散散到到煤煤粒粒表表面面形形膠膠體體薄薄膜膜，，消消除除了了某某些些粘粘結結效效果果不不良良的的現現象象，，使使型型煤煤的的強強度度提提高高，，當當完完整整的的薄薄膜膜形形成成以以后后，，過過量量的的粘粘結結劑劑只只能能增增加加煤煤粘粘外外圍圍膠膠體體薄薄膜膜的的厚厚度度，，甚甚至至成成為為煤煤粒粒密密集集的的空空間間障障礙礙，，從從而而使使型型煤煤的的強強度度下下降降。。煤煤的的性性質質，，粒粒度度，，成成型型工工藝藝條條件件與與粘粘結結劑劑本本身身的的粘粘度度等等，，均均影影響響粘粘結結劑劑的的用用量量。。若若煤煤表表面面粗粗糙糙，，氣氣孔孔率率高高，，吸吸附附能能力力強強，，則則要要消消耗耗較較多多的的粘粘結結劑劑；；前前面面講講過過，，煤煤粒粒愈愈細細則則表表面面積積越越大大，，用用于于包包裹裹每每個個煤煤粒粒表表面面的的粘粘結結劑劑用用量量就就要要增增加加；；成成型型的的工工藝藝條條件件，，如如粘粘結結劑劑與與煤煤混混合合的的均均勻勻程程度度，，成成型型壓壓力力等等與與粘粘結結劑劑，，合合適適用用量量也也有有一一定定的的關關系系，，成成型型前前必必須須保保證證粘粘結結劑劑均均勻勻分分布布于于煤煤粒粒表表面面，，成成型型壓壓力力的的增增大大在在一一定定程程度度上上可可以以補補償償粘粘結結劑劑用用量量的的不不足足。。返回回(四四)煤煤料料的的粒粒度度及及組組成成在粉粉煤煤成成型型過過程程中中，，較較小小的的煤煤料料粒粒度度一一般般有有助助于于煤煤粒粒間間的的緊緊密密接接觸觸，，從從而而能能夠夠提提高高型型煤煤強強度度，，見見表表煤料的粒度組成／％煤球強度＜3mm＜1mm抗碎力／N·球落球試驗(＞25mm)／％98．9392．1586．8483．1896168474．4469．78但是是，，如如果果要要求求煤煤料料的的粒粒度度過過細細，，則則會會增增加加煤煤料料破破碎碎時時的的動動力力消消耗耗和和成成型型時時的的粘粘結結劑劑用用量量，，經經濟濟上上并并不不一一定定合合理理。。一一般般認認為為，，將將煤煤料料粒粒度度控控制制在在＜＜3mm、、且且＜＜1mm部部分分占占70％％一一90％％是是比比較較適適宜宜的的。。合理理的的煤煤料料粒粒度度組組成成能能夠夠提提高高物物料料的的填填充充密密度度，，從從而而可可以以使使煤煤粒粒之之間間相相互互接接觸觸得得更更為為緊緊密密。。研研究究表表明明，，煤煤料料的的粒粒度度組組成成一一般般以以粗粗粒粒(＞＞427μm)、、細細粒粒(125-427μm)及及微微粒粒(＜＜125μm)三三者者之之比比為為3：：1：：1為為宜宜。。在最最佳佳粒粒度度組組成成情情況況下下，，物物料料較較小小的的比比表表面面和和較較小小的的空空隙隙，，粘粘結結劑劑用用量量最最小小。。返回回(五五)成成型型條條件件在型型煤煤生生產產過過程程中中，，各各種種成成型型條條件件(如如成成型型壓壓力力、、成成型型溫溫度度、、成成型型模模具具以以及及生生球球處處理理等等)都都將將不不同同程程度度地地影影響響型型煤煤的的機機械械強強度度。。成型型壓壓力力在采采用用粘粘結結劑劑成成型型時時，，一一般般成成型型壓壓力力都都不不太太大大，，因因為為煤煤料料顆顆粒粒在在有有粘粘結結劑劑存存在在的的條條件件下下比比較較容容易易粘粘結結在在一一起起，，且且也也容容易易壓壓得得緊緊密密。。當當然然，，隨隨著著成成型型壓壓力力的的提提高高，，型型煤煤強強度度也也會會有有所所提提高高，，但但當當成成型型壓壓力力提提高高到到一一定定程程度度以以后后，，型型煤煤強強度度的的提提高高就就不不再再明明顯顯了了。。采采用用粘粘結結劑劑成成型型時時，，成成型型壓壓力力一一般般選選為為1961——3432N/cm2。成型型溫溫度度控制制適適宜宜的的成成型型溫溫度度有有利利于于提提高高型型煤煤的的機機械械強強度度。。當當以以紙紙漿漿廢廢液液和和腐腐植植酸酸為為粘粘結結劑劑時時，，成成型型溫溫度度一一般般控控制制在在60——80℃℃。。因因為為在在此此溫溫度度范范圍圍內內，，可可以以增增加加粘粘結結劑劑的的流流動動性性，，使使粘粘結結劑劑充充分分覆覆蓋蓋于于煤煤粒粒表表面面，，并并形形成成連連續續而而均均勻勻的的薄薄膜膜，，從從而而有有助助于于煤煤料料顆顆粒粒間間的的相相互互粘粘結結，，使使準準備備好好的的成成型型物物料料具具有有較較好好的的可可塑塑性性，，并并易易于于壓壓實實和和脫脫模模。。在在較較高高溫溫度度下下成成型型后后的的自自然然降降溫溫過過程程中中，，型型煤煤表表面面的的水水分分蒸蒸發發較較快快，，可可以以提提高高濕濕型型煤煤的的機機械械強強度度。。成型模具具壓制煤球球的對輥輥成球機機，在壓壓輥上排排列著一一排排具具有一定定形狀狀的球碗碗，能否否壓制出出質量較較好的煤煤球，上上、下兩兩個壓輥輥上的球球碗是是否能能夠較好好重合極極為關鍵鍵。壓輥輥上的球球碗開始始接觸時時，上、、下球碗碗的的前邊緣緣相接，，而后部部則以最最大的開開度張開開，隨著著壓輥的的轉動，，上、、下球碗碗逐漸閉閉合，并并將送入入的煤料料咬進球球碗內，，然后靠靠容積作作用用而壓制制成球。。如果上上、下壓壓輥上的的球碗閉閉合之后后不產生生錯模，，則球球碗內內會充滿滿煤料，，受力也也比較均均勻，煤煤球壓制制得致密密，強度度較高；；反之，，如果上上、下壓壓輥上的的球碗閉閉合之后后產生錯錯模，則則球碗內內充料不不勻，受受力也不不均，煤煤球強度度也會隨隨之明顯顯降低。。返回生球處理理經對輥成成球機壓壓制出的的煤球，，一般均均為生球球。此時時，煤球球的強度度一般