淀粉基型煤粘结剂的制备和性能研究

发布时间：2020-04-06 08:57

【摘要】：近年来京津冀地区雾霾严重,煤燃烧污染是主要原因之一。民用煤燃烧污染大,推广洁净型煤是解决煤燃烧污染的一个有效办法。本文以洁净型煤粘结剂的制备和性能研究为课题,以玉米淀粉为原料,分别通过加热糊化制得纯淀粉型煤粘结剂,通过高锰酸钾氧化改性后再加热糊化制得的氧化型淀粉型煤粘结剂和通过硼砂交联改性后再加热糊化制得的交联型淀粉型煤粘结剂。同时,对制得的淀粉基型煤粘结剂制成的型煤进行了冷强度和浸水复干强度的测定,并对反应过程中可能影响型煤冷强度和浸水复干强度的因素进行了系统的考察,优化了反应条件。最后,对三种淀粉基型煤粘结剂及其制成型煤进行表征,研究不同型煤粘结剂制成型煤冷强度和浸水复干强度差异的原因。具体包括以下四个方面:1.纯淀粉型煤粘结剂制备的较优工艺条件研究。考察制备条件对型煤冷强度影响,通过正交试验得到纯淀粉型煤粘结剂最佳的制备工艺条件:淀粉用量1.50%(占煤),糊化温度95 oC,糊化时间60 min。该条件下制备的型煤的冷强度达到492 N/个,符合河北省制定的洁净颗粒型煤的地方标准。但型煤抗水性较差,浸入水中2 h内全部散开,不能测定型煤的浸水复干强度。2.氧化型淀粉型煤粘结剂制备的较优工艺条件研究。通过对氧化淀粉的粘度、羧基含量、红外光谱及制成型煤的冷压强度、浸水复干强度等性能差异,分析制备条件对淀粉基型煤粘结剂性能的影响,通过正交试验得出氧化型淀粉型煤粘结剂最佳的制备工艺条件:氧化淀粉用量1.00%(占煤)、高锰酸钾用量3%(占淀粉)、氧化温度35 oC、活化碱度pH=11。该条件下制得的型煤的冷强度可以达到485 N/个,符合河北省制定的洁净颗粒型煤的地方标准。淀粉经过氧化改性后,其亲水性增强,氧化淀粉型煤粘结剂亲水性也增强,制成型煤抗水性极差,浸水复干强度不能通过按照《工业型煤浸水复干强度的测定方法》测出。3.交联型淀粉型煤粘结剂制备的较优工艺条件研究。通过对交联淀粉的沉降积、红外光谱及制成型煤的冷压强度、浸水复干强度等性能差异,分析制备条件对淀粉基型煤粘结剂性能的影响,通过正交试验得出交联型淀粉型煤粘结剂最佳的制备工艺条件:交联淀粉用量1.25%(占煤),交联时间为30 min,交联温度为45 oC,交联剂浓度为0.50%。该条件下制得型煤的冷强度为511 N/个,符合河北省制定的洁净颗粒型煤地方标准对于型煤冷强度的要求,此工艺条件下制得的型煤具有一定的抗水能力,浸水复干强度为388 N/个。4.通过对三种淀粉基型煤粘结剂的红外光谱谱图分析,发现淀粉基型煤粘结剂中含氧官能团越多,制成型煤后含有的含氧官能团也逐渐增加,型煤的冷强度越高,粘结剂中羧基和羟基等亲水性官能团含量增加,使型煤的抗水性能变差。根据不同型煤压汞法孔径分布测定发现:型煤的大孔结构是影响型煤冷强度的关键因素之一,大孔越发达,型煤冷强度越低;孔隙率越高,型煤冷强度也会降低。根据不同淀粉的SEM照片可以发现,淀粉颗粒表面的结晶壳被破坏的越严重,淀粉粘结剂的粘度越低,淀粉基粘结剂的粘结性能越好。根据不同型煤的SEM照片可以发现,型煤内部越紧实,型煤的冷强度越高。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ536;TQ430.7

【参考文献】