型煤設(shè)備

瀝青假說(shuō).

瀝青假說(shuō)是早期的假說(shuō).瀝青假說(shuō)認(rèn)為，煤中瀝青質(zhì)是煤粒間粘結(jié)成型的主要物質(zhì).瀝青的軟化點(diǎn)為70℃~80℃.在加壓成型過(guò)程中，由于煤粒間相對(duì)位移，彼此相互推擠、摩擦產(chǎn)生的熱 量，使 瀝青質(zhì)軟化成為具有粘結(jié)性的塑性物質(zhì)，將煤粒粘結(jié)在一起成為型煤.

腐植酸假說(shuō).

褐煤中含有游離腐植酸，游離腐植酸是一種膠體，具有強(qiáng)極性.在成型過(guò)程中，外力作用使煤粒間緊密接觸.具有強(qiáng)極性的腐植酸分子，使煤粒間相結(jié)合的分子間力得以加強(qiáng)而成型.

毛細(xì)孔假說(shuō).

毛細(xì)孔假說(shuō)認(rèn)為，褐煤中有大量含水的毛細(xì)孔.成型時(shí)毛細(xì)孔被壓潰，其中的水被擠出，覆蓋于煤粒表面形成水膜，進(jìn)而充填煤粒間的空隙，呈現(xiàn)出相互作用的分子間力，加強(qiáng)了煤粒的接觸而成型.

膠體假說(shuō).

膠體假說(shuō)認(rèn)為，褐煤由固相和液相兩部分物質(zhì)組成，固相物質(zhì)是由許多極小的膠質(zhì)腐植酸顆粒構(gòu)成，其粒度為1μm一10nm.在成型過(guò)程中使膠粒密集而產(chǎn)生聚集力，形成具有一定強(qiáng)度的型煤.

分子粘合假說(shuō).

分子粘合假說(shuō)由那烏莫維奇提出.認(rèn)為粒子間的結(jié)合是在壓力作用下，由于粒子間接觸緊密而出現(xiàn)分子粘合的結(jié)果.

上述假說(shuō)都只從某一個(gè)方面解釋了成型過(guò)程中的一些現(xiàn)象，還有待進(jìn)一步探討.

其他煤種無(wú)粘結(jié)劑成型機(jī)理

無(wú)煙煤成型試驗(yàn)研究結(jié)果，分析了工業(yè)型煤無(wú)粘結(jié)劑成型的濕態(tài)粘結(jié)機(jī)理與干態(tài)粘結(jié)機(jī)理.

型煤的濕態(tài)粘結(jié)機(jī)理.

碎散性煤料在濕態(tài)下被壓制成型的主要原因，是煤粒間存在著一定的粘結(jié)性.煤在破碎加工過(guò)程中，其中一些橋鍵或晶格斷裂，形成一些不飽和鍵，使煤粒表面產(chǎn)生微弱的負(fù)電荷，極性的水分子被煤粒吸附形成水化膜，煤粒通過(guò)粘結(jié)性的水化膜連接而成型.

型煤的干態(tài)粘結(jié)機(jī)理.

在型煤干燥過(guò)程中，隨著型煤的水化膜逐漸變薄，液膜水的表面張力增大，煤粒受力彼此靠的更近，煤分子間的范德華力增大.直至液膜的水蒸干，煤分子間的范德華力達(dá)到最大.此外，干煤粒間摩擦阻力大，煤粒彼此鑲嵌產(chǎn)生較大的機(jī)械嚙合力.因此，干態(tài)型煤主要靠煤分子間的范德華力和煤粒間的機(jī)械嚙合力使煤粒緊密粘結(jié)而成型，

筆者研究了弱粘結(jié)煤、肥煤、焦煤、無(wú)煙煤等不同煤種的無(wú)粘結(jié)劑成型.發(fā)現(xiàn)焦煤成型性能最好，其型煤表面致密、光潔，抗壓強(qiáng)度高，防水性能好;而無(wú)煙煤成型性能最差，其型煤質(zhì)量低，抗壓強(qiáng)度小.這是由于焦煤的顯微硬度小，無(wú)煙煤顯微硬度大.軟質(zhì)煤在成型過(guò)程中易被壓碎，產(chǎn)生更細(xì)的煤粉填充到煤粒間隙中，達(dá)到最緊密堆積，使型煤致密光潔，抗壓強(qiáng)度高.

粉煤有粘結(jié)劑成型機(jī)理

粉煤有粘結(jié)劑成型，是指粉煤與外加粘結(jié)劑充分混合均勻后，在一定的壓力下壓制成型煤的過(guò)程.有粘結(jié)劑成型的煤種為年老褐煤、煙煤、無(wú)煙煤等;粘結(jié)劑為煤焦油、焦油瀝青、石油瀝青(又稱石油殘?jiān)?或水溶性粘結(jié)劑.成型煤料為-3mm(占95%以上)的粉煤，具有類似砂土的碎散性.從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，粉煤成型過(guò)程是體系的熵減小的非自發(fā)過(guò)程.欲使粉煤成為具有一定強(qiáng)度的型煤，外力做功和粘結(jié)劑是重要的基礎(chǔ)條件.粘結(jié)劑的選擇關(guān)系到型煤的質(zhì)量和成本，也是型煤產(chǎn)業(yè)化的制約因素.因此，研究粉煤成型機(jī)理，關(guān)鍵是探討煤與粘結(jié)劑間的相互作用，即作用力的類型、大小及其影響因素.搞清粉煤成型機(jī)理將為開(kāi)發(fā)型煤粘結(jié)劑、實(shí)現(xiàn)型煤工業(yè)化，乃至粉料成型相關(guān)領(lǐng)域(包括冶金、化工、建材、醫(yī)藥等)提供理論依據(jù).粉煤有粘結(jié)劑成型機(jī)理研究的文獻(xiàn)報(bào)道甚少，相關(guān)領(lǐng)域如礦粉團(tuán)球、壓塊等粉料成型機(jī)理研究也不多.

浸(潤(rùn))濕與橋接

煤粒與粘結(jié)劑間的浸濕和粘合直接影響型煤質(zhì)量.以煤和焦油瀝青成型為例，除煤的含水量要影響煤粒與焦油瀝青的浸濕與粘合外，瀝青的粘度和組成也會(huì)影響成型過(guò)程.瀝青的粘度決定型煤的冷態(tài)抗壓強(qiáng)度;瀝青中含成焦組分的多少?zèng)Q定型煤的熱穩(wěn)定性.當(dāng)瀝青與低揮發(fā)分煤成型時(shí)，成焦組分在型煤結(jié)構(gòu)中形成瀝青焦骨架，使型煤具有好的熱穩(wěn)定性.為了使瀝青類粘結(jié)劑獲得最合適的粘度，前蘇聯(lián)學(xué)者研究了瀝青的重要性質(zhì).研究發(fā)現(xiàn)，瀝青粘度發(fā)生顯著變化的兩個(gè)階段，一個(gè)是從固態(tài)向塑性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變階段;另一個(gè)是從液態(tài)向高流動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變階段.瀝青在室溫下呈固態(tài)，只有在溫度高于其軟化點(diǎn)20℃~25℃下，才能與煤?；旌暇鶆虿⒊浞纸?前蘇聯(lián)學(xué)者采用了一種特殊的料粒拋光技術(shù)，通過(guò)顯微鏡觀察研究了煤與瀝青粘合劑的混合料.結(jié)果表明，在成型過(guò)程中瀝青粘結(jié)劑只能部分地將煤粒浸(潤(rùn))濕.進(jìn)入成型機(jī)的物料內(nèi)，大部分煤粒通過(guò)"粘結(jié)劑橋"連接而成型.

研究結(jié)果表明，成型前的粘結(jié)劑應(yīng)呈塑性狀態(tài)并具有良好的擴(kuò)展性，成型后型煤內(nèi)粘結(jié)劑要盡快固化，形成能承受機(jī)械力作用的骨架結(jié)構(gòu)，以使型煤具有足夠的強(qiáng)度.型塊強(qiáng)度是顆粒和固化粘結(jié)劑構(gòu)成的類似混凝土結(jié)構(gòu)的總體強(qiáng)度的體現(xiàn).若成型物料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低于由粘結(jié)劑固化形成66骨架強(qiáng)度，則提高成型物料的粉碎細(xì)度，以增加顆?？偙砻娣e，型塊強(qiáng)度取決于物料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度.

機(jī)械結(jié)合力與物理化學(xué)結(jié)合力

褐煤成型主要工藝條件的研究結(jié)果，認(rèn)為煤粒和粘結(jié)劑之間的作用過(guò)程十分復(fù)雜，包括潤(rùn)濕、傳質(zhì)、結(jié)合等過(guò)程.粘結(jié)劑與被粘結(jié)物之間的結(jié)合力，是機(jī)械結(jié)合力與物理化學(xué)結(jié)合力的綜合結(jié)果.對(duì)于煤這種非極性多孔物料，機(jī)械結(jié)合力起決定性作用.型煤強(qiáng)度是粘結(jié)劑滲入煤粒間隙中，脫水、固化產(chǎn)生機(jī)械鍵合的結(jié)果.粘結(jié)劑脫水、硬化、固結(jié)過(guò)程中，型煤隨水分蒸發(fā)而收縮，顆粒間距離減小，碎散阻力增大，型煤強(qiáng)度增加.

最小接觸角及最大粘結(jié)功

型煤抗壓強(qiáng)度定量表征煤與粘結(jié)劑間作用力的大小，即煤與粘結(jié)劑間的潤(rùn)濕程度.理論分析認(rèn)為粘結(jié)劑與煤粒間產(chǎn)生粘結(jié)的前提條件，是粘結(jié)劑潤(rùn)濕煤粒表面.其潤(rùn)濕程度可用接觸角、粘結(jié)功表示.即接觸角越小，粘結(jié)功越大，潤(rùn)濕程度越大.利用CD-A型協(xié)和接觸角儀、CBVD型協(xié)和表面張力儀，分別測(cè)量了在型煤與粘結(jié)劑間的接觸角及液態(tài)粘結(jié)劑的表面張力.隨著煤表面疏水基團(tuán)的< 增加，煤與水的接觸角變大，煤被水潤(rùn)濕程度變小，型煤抗壓強(qiáng)度小，即煤與粘結(jié)劑間的作用力小.

諶倫建，通過(guò)掃描電鏡對(duì)工業(yè)型煤微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在煤粒表面及孔隙中均有粘結(jié)劑水化形成的凝膠體和各種形態(tài)的結(jié)晶體.這些凝膠體和晶體將煤粒包圍起來(lái)，并相互連接形成晶體網(wǎng)絡(luò)，從而將煤粒牢固粘結(jié)在一起成為型煤.型煤中凝膠體越多，棒狀、柱狀及針狀晶體越發(fā)育，分布越均勻，則型煤強(qiáng)度越高.

有粘結(jié)劑礦粉低溫固結(jié)機(jī)理研究

有粘結(jié)劑鐵精礦低溫固結(jié)機(jī)理，認(rèn)為低溫固結(jié)是粘結(jié)劑與造塊物料間粘附力和內(nèi)聚力共同作用的結(jié)果.粘附力是指粘結(jié)劑與造塊物料之間的作用力;內(nèi)聚力是指粘結(jié)劑或造塊物料本身分子間吸引力.當(dāng)有粘結(jié)劑存在時(shí)，粘結(jié)劑對(duì)顆粒表面的潤(rùn)濕作用，使物料顆粒由固-固接觸變?yōu)橐?固接觸.因此，低溫固結(jié)實(shí)質(zhì)是固-液界面現(xiàn)象.粘附力的大小受物料顆粒的表面形狀、粗糙度、潤(rùn)濕性、粒度等因素影響.固結(jié)團(tuán)塊強(qiáng)度既與分子間作用力(即范德華引力)、顆粒表面凹凸不平而產(chǎn)生的機(jī)械聯(lián)接力有關(guān)，也與靜電引力、化學(xué)鍵力有關(guān).

從表面潤(rùn)濕熱、表面電性及紅外光譜測(cè)試人手，對(duì)粘結(jié)劑與鐵礦粉表面作用機(jī)理及生球強(qiáng)度的機(jī)理作了大量研究.從理論上導(dǎo)出了生球強(qiáng)度界面能綜合模型;提出了含粘結(jié)劑的磁鐵礦粉生球的強(qiáng)度取決于顆粒間的化學(xué)作用能、粘滯作用能、毛細(xì)引力能、范德華引力能、靜電作用能和磁引力能，主要由化學(xué)作用能、粘滯作用能、毛細(xì)引力能所決定的新觀點(diǎn)，豐富和發(fā)展了生球強(qiáng)度理論.

型煤生產(chǎn)與應(yīng)用發(fā)展還存在著較多的問(wèn)題，需要正確認(rèn)識(shí)，分析對(duì)待， 不能理想化。型煤性能雖好，但不能與塊煤相比，二倍于原煤的價(jià)格是型煤推廣的一大障礙。沒(méi)有一種粘結(jié)劑是萬(wàn)能的，能同時(shí)滿足型煤生產(chǎn)廠與用戶雙方的要求。因此:

(1)型煤用料鼓勵(lì)采用大量積壓的無(wú)煙粉煤、貧煤、半焦粉等非煉焦煤，降低型煤生產(chǎn)成本。

(2)鼓勵(lì)就地成型，降低型煤生產(chǎn)的成本和性能要求(如耐水性)，特別是采用粘土類無(wú)機(jī)粘結(jié)劑生產(chǎn)型煤，更應(yīng)就地成型，減少無(wú)用灰分的運(yùn)輸。

(3)進(jìn)一步完善型煤生產(chǎn)工藝，特別是生產(chǎn)大塊型煤成型機(jī)的研制，烘干爐結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，粘結(jié)劑的定量，攪拌捏合的均勻性的改善等。

(4)積極研制型煤燃燒器，完善型煤應(yīng)用。

(5)國(guó)外的型煤灰分很低，約5%~8%，發(fā)熱量一般是30 000kJ/kg，我們應(yīng)向國(guó)際要求看齊，采用具有粘結(jié)性的碳質(zhì)原料做粘結(jié)組分，如焦油瀝青類、糖漿類、聚乙烯醇類、淀粉類生產(chǎn)型煤，改善型煤的性能，提高型煤的熱值。此外，還可對(duì)原煤通過(guò)洗選，以降低煤的灰分，提高型煤的固定碳含量。

(6)型煤產(chǎn)品是一種環(huán)保產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家利潤(rùn)很小，用戶成本高，政府要在政策上繼續(xù)給予支持。

(7)型焦是滿足造氣要求的理想原料，以瀝青為粘結(jié)劑經(jīng)冷壓成型后的型煤經(jīng)進(jìn)一步氧化、炭化處理生產(chǎn)型焦，或以無(wú)煙粉煤、半焦粉和部分粘結(jié)性煤熱壓成型后經(jīng)熱處理，炭化處理生產(chǎn)型焦，可提高型煤質(zhì)量和利用范圍，擴(kuò)大煉焦原料，是型煤發(fā)展的趨勢(shì)。

型煤設(shè)備型號(hào)及參數(shù)(產(chǎn)能以造氣型煤為準(zhǔn)，單球重50克)

1在安裝前必須清點(diǎn)零件的數(shù)量。檢查與清除各個(gè)零件加工表面與螺紋在裝卸搬運(yùn)中所造成的損傷，并除掉在包裝時(shí)涂在加工表面上的保護(hù)涂料以及在搬運(yùn)中落上的塵土及臟物等。

2安裝時(shí)要在固定接觸表面上涂以干油，在活動(dòng)表面涂以稀油。

3型煤設(shè)備必須安裝在穩(wěn)固的鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)的深度用戶可根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件決定。

4為了避免破碎后的礦石堆積，基礎(chǔ)下部必須有足夠的空間，安裝運(yùn)輸設(shè)備。

5為了基礎(chǔ)不受損壞，在基礎(chǔ)上部必須覆蓋護(hù)板，該件由用戶自備。

型煤生產(chǎn)設(shè)備的配置，只需選擇早已定型10萬(wàn)t，對(duì)于10萬(wàn)t以上的大型廠，建議采用多線并聯(lián)交替維修的方式進(jìn)行生產(chǎn)為好，因?yàn)檫@樣既可保障工廠生產(chǎn)的連續(xù)性，又可使現(xiàn)有機(jī)電設(shè)備滿足型煤生產(chǎn)線能力的要求。設(shè)備選型過(guò)程中尋找質(zhì)量可靠的廠家尤為重要，例如鄭州大城重工有限公司等專業(yè)廠家。

在型煤生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備上與粉煤物料接觸的零部件要盡量避免滑動(dòng)摩擦，以此來(lái)減少設(shè)備磨損，提高設(shè)備壽命。在型煤設(shè)備的選擇上要重點(diǎn)考慮這一問(wèn)題。對(duì)于那些絕對(duì)不可避免的滑動(dòng)摩擦，其易損件必須能夠易于更換，最大限度地減少設(shè)備的停機(jī)時(shí)間。