铁法褐煤的成型特性及对辊压制工艺优化

发布时间：2017-09-16 05:12

  本文关键词：铁法褐煤的成型特性及对辊压制工艺优化

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【摘要】：褐煤资源储量非常丰富,在能源供应中起着至关重要的作用。褐煤的高水分、易风化等特点决定了褐煤必须要进行提质处理,然而,在褐煤的提质增效过程中,总是伴随着压制成型率不高、型煤强度不理想与施加高压力、增添粘结剂等多对矛盾冲突。与之相对应,从不同角度,采用不同方法进一步开展褐煤成型特性及对辊压制工艺的研究也就成为人们不断关注的一类重要课题。本文以铁法褐煤为研究对象,选用腐植酸钠作为粘结剂将褐煤压制成型,从微观结构、粒度分布和强度等角度探讨了褐煤的成型特性。论文设计了一套压制成型模具和测试装置,进行了成型压力、粒径配比和粘结剂添加量等物料参数对褐煤压制成型影响规律的试验研究。继而,以试验获得的优化参数为基础,运用颗粒分析软件EDEM进行压球机对辊的压制仿真,建立起基于颗粒粘结模型的压辊直径、压辊转速和喂料量之间的关系,实现了三个参数的合理组合。最后,借助电子扫描显微镜观测分析褐煤成型前后的颗粒形貌和组织结构,探讨了粘结剂、粒度和成型压力对型煤强度的影响,并给出了相应的解释。研究结果表明:(1)粘结剂是影响褐煤成型的关键因素,粘结剂的添加量不能太少也不能太多。太少的粘结剂不足以使褐煤成型,粘结剂的添加量过多则会增加成型成本,粘结剂添加量适宜的情况下,水化后的粘结剂会均匀分布在煤粒表面、煤粒与煤粒之间以及渗入到煤的孔隙当中,干燥固结后形成片状晶体,相互交织形成网络,加强了煤粒与煤粒之间的相互作用力,成型后的褐煤强度较高;压力是褐煤能够被压制成型的前提,但并不是压力越高越好。褐煤煤化程度低,显微硬度较小,在较高的压力作用下容易被压碎,从而影响型煤的强度;粒度分布较宽的褐煤样压制成型煤的强度普遍比单粒级情况的褐煤样制得的型煤强度要好。适宜的粒度分布条件下,大粒径的颗粒充当了型煤中的骨架,小粒径的颗粒团聚成体,填充到大粒径颗粒的空隙之中,在粘结剂的作用下,大小颗粒被牢牢粘在一起,互相嵌合形成块状,因而型煤强度较好。(2)通过对粒径配比、成型压力和粘结剂的添加量三因素正交试验可知,粒径配比是影响褐煤成型的最主要因素,成型压力和粘结剂的添加量次之。褐煤压制成型的最优组合为:粒径配比,3:1:1;成型压力,35MPa;粘结剂添加量,10%。(3)从对辊压球机对辊的角度来看,影响褐煤压制成型的主要因素为压辊的直径,次要因素为喂料量,第三因素为压辊的转速。这三个因素的合理组合为:辊子直径,800mm;喂料量,3Kg/s;辊子转速1.047rad/s。
【关键词】：褐煤 成型特性 对辊压球机 粘结剂 EDEM
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD849.2
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 型煤成型的主要工艺和关键结构12-17
• 1.2.1 冲压成型工艺及关键结构12-13
• 1.2.2 辊压成型工艺及关键结构13-15
• 1.2.3 冷、热压成型工艺及关键结构15-17
• 1.3 褐煤成型的国内外研究现状17-22
• 1.3.1 褐煤成型的内在机理研究17-19
• 1.3.2 褐煤成型外在因素的影响研究19-20
• 1.3.3 褐煤压制成型的试验方法20-21
• 1.3.4 离散元仿真技术21-22
• 1.4 本文的主要研究内容22-25
• 第二章 铁法褐煤的成型性25-31
• 2.1 成型性与腐植酸25-26
• 2.2 成型性与显微组分26-27
• 2.3 成型性与显微结构27-29
• 2.4 成型性与粒度分布29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 物料参数对褐煤成型影响的试验研究31-47
• 3.1 型煤制备31-35
• 3.1.1 主要仪器、设备31
• 3.1.2 褐煤压制成型模具装置31-34
• 3.1.3 褐煤压制成型试验过程34-35
• 3.1.4 型煤性能指标测定35
• 3.2 粘结剂添加量对褐煤成型影响的试验研究35-37
• 3.2.1 不同粘结剂添加量试验步骤35-36
• 3.2.2 不同粘结剂添加量试验结果及分析36-37
• 3.3 成型压力对褐煤成型影响的试验研究37-40
• 3.3.1 不同成型压力试验步骤37-38
• 3.3.2 不同成型压力试验结果及分析38-40
• 3.4 粒度对褐煤成型影响的试验研究40-44
• 3.4.1 确定合适的粒度范围40-41
• 3.4.2 确定合适的粒径配比41-43
• 3.4.3 小粒径褐煤含量变量试验43-44
• 3.5 成型压力、粒径配比和粘结剂添加量三因素正交试验44-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第四章 辊子参数对褐煤压制成型影响的仿真分析47-63
• 4.1 颗粒粘结模型的建模思想47-48
• 4.2 约束条件设置48-49
• 4.3 褐煤辊压成型的影响因素分析49-52
• 4.3.1 对辊压球机工艺参数的理论分析49-51
• 4.3.2 压球机主要工艺参数的仿真试验设计51-52
• 4.4 褐煤辊压成型仿真及结果分析52-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第五章 褐煤压制成型机理探讨63-71
• 5.1 成型工艺条件对型煤强度的影响机理63-69
• 5.1.1 粘结剂对型煤强度的影响机理63-66
• 5.1.2 粒度对型煤强度的影响机理66-67
• 5.1.3 成型压力对型煤强度的影响机理67-69
• 5.2 本章小结69-71
• 第六章 结论与展望71-75
• 6.1 完成的主要工作与结论71-72
• 6.2 不足与展望72-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 附录81

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本文编号：861062