型煤添加剂

在型煤燃烧和干馏过程中能与煤中的硫反应生成固态硫化物，以减轻对大气污染的物质。

分类固硫剂可分为镁系固硫剂、钙系固硫剂、钡系固硫剂及复合固硫剂。

镁系固硫剂指氢氧化镁等，固硫率只有30%左右。型煤固硫率指型煤燃烧生成的硫酸盐中硫的质量占煤中全硫质量的百分数。

钙系固硫剂主要有石灰和石灰石。石灰的主要成分是氧化钙(CaO)，在型煤中多以氢氧化钙和少量的氧化钙存在。氢氧化钙含有结晶水，在580℃的温度下分解。在氢氧化钙的颗粒表面还吸附有薄膜水，为氢氧化钙吸收二氧化硫创造了良好的条件。石灰的固硫率，一般能达到80%，生成比较稳定的硫酸盐固定在灰渣中。石灰石的主要成分是碳酸钙，在燃烧时放出的二氧化碳气体会产生热崩，降低型煤的热稳定性，固硫率也比较低。

钡系固硫剂指氢氧化钡等，固硫率可达90%以上，但会增加型煤的灰分，降低型煤的发热量，而且价格昂贵，大大增加型煤的成本。

复合固硫剂是在镁、钙、钡单一固硫剂中加入一种或多种其它物质。复合固硫剂的固硫率高，不过分增加型煤的灰分和降低型煤的热值，有利于粉煤成型，固硫效果和燃烧效率都能兼顾。

质量要求固硫率达80%以上;杂质含量少，不危害人体健康和污染环境;不过分增加型煤的灰分、降低型煤的发热量和灰熔点;保证型煤有足够的冷热机械强度，抗潮湿和热稳定性好; 价格便宜，来源广。

选择原则固硫效果好，型煤燃烧时排出的烟气中SO₂含量达到环保的要求;根据成型原料煤的成分确定合理的配比，选择钙系固硫剂时，钙硫比应大于2，低硫低灰原料煤可适当加大钙硫比;高灰分原料煤应选用复合固硫剂，既保证固硫效率，又能保证型煤有较好的燃烧效果。

型煤中添加的含氧并在受热条件下能分解出游离氧而助燃的物质。常用的氧化剂有氯酸盐和过氯酸盐 (钾、钠和铵盐等碱金属盐)、硝酸盐(铵盐、钾、钠、钡等碱金属盐)和氧化物(二氧化锰、氧化锌、高锰酸钾等)。在上点燃蜂窝煤中大多采用硝酸盐类氧化剂。

增强型煤配合料颗粒间的粘结力，提高型煤强度的物质。它有固态型煤粘结剂和液态(包括悬浮液)型煤粘结剂2种，主要含有机物、无机物、高分子化合物及工业废弃物等。按成分可分为有机物粘结剂、无机物粘结剂和复合物粘结剂。

有机物粘结剂有疏水性粘结剂和亲水性粘结剂2种，包括煤焦油沥青、石油沥青、木焦油沥青、淀粉、腐植酸和生物质类等。其粘结性好，干燥固化后型煤有较高的机械强度，但型煤的热稳定性和热态机械强度较差。

煤焦油沥青具有与煤组成结构相似的性质，发热量约33.4MJ/kg，灰分小于0.5%。既是最早也是至今用得最多的粘结剂。煤焦油沥青粘结性好，生产的型煤机械强度高，耐水性好，能提高燃料热值、改变燃料性能，但产量有限。煤焦油沥青按软化点温度高低可分为软沥青、中硬沥青和硬沥青3种。

软沥青软化点温度为60℃ (环球法) 的，中硬沥青软化点温度为85～95℃，硬沥青软化温度大于95℃。煤焦油沥青的特性见表2所列。

表1 型煤添加剂分类表

表2 煤焦油沥青的特性

石油沥青是石油分馏后的残留物，由油、焦油、柏油3部分组成。按软化点温度也可分为软石油沥青、中硬石油沥青和硬石油沥青3种。石油沥青特性见表3所列。

石油沥青比煤焦油沥青塑性好，燃烧时发烟少，但含硫量较高，燃烧时产生硫化物气体较多;对温度变化敏感，型煤达到一定冷态强度的冷却时间长;石油沥青缺乏成焦组分，型煤的热强度不如煤焦油沥青型煤的热强度好。

木焦油沥青是木焦油蒸馏后的残留物。木焦油沥青的粘结力比煤焦油沥青好，在空气中易氧化而失去粘结性，并有较强的吸湿性。其性质如表4。

表3 石油沥青 的特性

表4 木焦油沥青的特性

淀粉由葡萄糖单元组成的天然高分子化合物，分子式为(C₆H₁₀O₅)_n·H₂O₂。淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉2种。直链淀粉的聚合度在100～1000之间，其含量为20%～30%，是α-1，4糖键方式连接组成的线性分子，可溶于热水;支链淀粉的聚合度在10000～100000之间，其含量为70%～80%，支链淀粉的大分子主链为α-1，4糖甙链连接，侧链为α-1，6糖甙键方式连接，侧链含量越高，糊化后水溶液的粘度越高。淀粉作粘结剂必须经过糊化。淀粉的糊化是指破坏团粒结构，导致团粒润胀，与淀粉分子水化合和溶解的过程。糊化一般是通过淀粉在水中加热溶胀来实现的，不同来源的淀粉糊化温度如表5。

表5 淀粉糊化温度表

淀粉有较大的粘结性，型煤中添加1%～3%就有很高的强度，但缺乏成焦组分，价格高，耐水性差。

腐植酸由具有芳香结构、性质相似的酸性物质组成的混合物。广泛存在于泥炭、褐煤和风化煤中。大部分腐植酸以游离状态存在，少数与钙、镁离子结合成盐，可以用碱抽提出来。

不同原料制得腐植酸的分子量有很大差别，风化煤含再生腐植酸，分子量大;泥炭和褐煤含原生腐植酸，分子量小。原生腐植酸和再生腐植酸的分子量差别范围可达1000倍。腐植酸盐碱熔液作型煤粘结剂，煤种适应性较强，型煤的冷热机械强度好，能提高反应活性，不降低燃料的发热量和灰熔点，但耐水性差，型煤不宜长期储存和长距离运输。

生物质类主要是利用植物的纤维素、半纤维素和木质素等成分在加热或水解后具有粘结作用。根据对生物质的处理条件不同分为生物质制浆后的黑液生物质水解产物、生物质直接与粉煤混合3类。生物质类粘结剂发热量稳定、灰分低、型煤活性好、来源广，但型煤耐水性差。

纸浆废液根据蒸煮药液的不同可分为碱性纸浆废液和亚硫酸盐纸浆废液。

碱性纸浆废液固体中含有木质素、半纤维素和纤维素的降解产物及有机酸等，是起粘结作用的主要成分。

亚硫酸盐纸浆废液的主要成分是木质、素磺酸盐，还有少量醋酸、蚁酸、果酸、单糖、多糖等碳水化合物及游离硫酸盐和硫化钠等，起粘结作用的是木质素，磺酸盐和碳水化合物。

纸浆废液作型煤粘结剂，来源广，可废物利用，有利于环境保护，型煤冷态机械强度高，但型煤耐水性差、成焦组分少、热强度低。另外，原液固体物含量低、需要加热浓缩、消耗能源，成型设备也容易发生故障。

无机粘结剂主要有石灰、粘土、水泥、水玻璃和盐等。无机粘结剂大部分不能燃烧，不放热，会降低型煤的发热量，增加型煤灰分，但无机粘结剂来源广、价格低、热强度好，特别是石灰类物质还具有固硫效果。中国化肥用型煤和民用型煤中，无机粘结剂占有很大的比例。

石灰石灰的主要成分是CaO，经消化后变成熟石灰Ca (OH)2，Ca (OH)2加入粉煤成型后，经碳酸化处理转化成坚硬的CaCO3，形成型煤骨架，该型煤具有较好的冷、热机械强度。用作型煤粘结剂的石灰要求CaO含量在50%以上，石灰用量过少将降低型煤灰熔点。中国小型合成氨厂用石灰做粘结剂制得石灰碳酸化煤球，石灰用量高达20%以上，用于半水煤气造气。石灰亦为固硫剂和硬化剂。

粘土有黄土、红土、白泥和膨润土等。粘土做粘结剂生产的型煤具有较好的冷、热机械强度，热稳定性比较好，但加入量太多，会降低型煤的固定碳和发热量。中国民用型煤大多采用粘土作粘结剂。用陶土、粘土作粘结剂生产粘土煤球;加入11%～13%膨润土粘结剂制成气化型煤;粘土还作为褐煤、石油焦、废木柴等的成型粘结剂，提高型煤热稳定性。

水泥是一种优质胶凝材料，作型煤粘结剂时需要控制水泥用量、水分、成型压力和型煤的养护方式及时间，否则得不到高强度的型煤。普通水泥型煤不耐高温。

日本用褐煤与7%水泥混合，70℃时加热2h，室温放置两天，得到强度达65kg的型煤。把煤粉、焦粉和不大于3%的水泥、水混合成球，在热空气干燥下生产燃料型煤; 焦炭—煤粉混合物还可和10%的石灰、0. 6%的水泥混合制燃料型煤。中国用水泥、水玻璃作复合型煤粘结剂，型煤冷热强度高、灰熔点较低。

水玻璃(硅酸钠) 有较好粘结性和耐热性，用密度1.24g/cm3的水玻璃与煤粉混合均匀，水玻璃的用量为7%～12%，可制成具有一定强度的水玻璃型煤。

复合物粘结剂兼有有机物粘结剂和无机物粘结剂的优点，弥补各种单一粘结剂的不足，具有多种效果。常用的复合物粘结剂有沥青-亚硫酸盐纸浆废液、焦油-石灰、沥青-粉煤、亚硫盐纸浆废液-粘土、腐植酸盐碱溶液-粘土、石灰-粘土、苛化淀粉-煤矸石粉和洗煤煤泥。使用复合物粘结剂能生产高质量的型煤，但生产工艺复杂，设备增多，投资大，比单-粘结剂型煤成本要高，一般用于生产特种用途型煤(上点火蜂窝煤、手炉煤球、烧烤型煤、火锅型煤等)和合成氨厂造气用型煤以及动力机械厂、玻璃厂煤气发生炉用型煤。另外，有时需要进行粘结剂改性。粘结剂改性又称粘结剂活化，是为提高型煤粘结剂的活性，增强其粘结力所进行的物理、化学预处理作业。

选择原则型煤粘结剂应具有很好的粘结性能;使型煤具有足够的冷热机械强度、热稳定性和抗湿性好; 不过分增加型煤的灰分和降低型煤的灰熔点和发热量，也不应使型煤的反应活性和燃烧性能变坏;尽量减少杂质含量，不危害操作工人的身体健康，不污染环境; 来源广，价格低廉，能就地取材。

mini型煤机是将粉煤加工成型煤的一种小型自动化化产品。其主要工作原理是将化验室弃煤与型煤添加剂先充分搅合，然后将搅拌后的混合物利用挤压成型机挤压成型，最后利用加热烘干系统将型煤进一步加热固化成型，整个工作过程利用微电脑自动控制。

型煤改性剂是为改善型煤的各种物理化学性能 (如反应活性、耐水性、热稳定性等）而添加到型煤配合料中的物质。型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比，机械强度，和形状大小经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。

作为中国民用型煤主体的蜂窝煤，配以先进炉具，热效率比烧散煤高1倍。在各种洁净煤技术中，工业型煤的能量转化率最高，达97.5%，远远大于其它技术。锅炉型煤产品粒度较大，可以保证燃烧时所需的空隙，燃烧效率较高，同时露煤量较少，与燃烧原煤相比，节煤15%~20%。