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1、! 年 # 月矿业安全与环保第 !$ 卷第 % 期综述造气型煤的开发现状及发展方向阳虹，谌伦建/焦作工学院，河南 焦作 .%.）C D石灰碳化煤球应用于化肥造气已有几十年历史，近几年开发成功的高强度防水造气型煤已引起造气煤生产和使用单位的高度重视，但与造气无烟块煤仍有较大的差距。为此提出以优选原料煤、改进粘结剂，以及改进成型工艺、采用低温焦化等措施，可以大大提高型煤固定碳等煤质指标，这将是造气型煤的发展方向。EFG造气型煤；粘结剂；成型工艺HIJKL;=我国 &的化工原料来自煤炭。以无烟块煤为原料的水煤气发生炉是我国化工行业的主要气化设备。 由于煤矿生产的原煤中，块煤率不足(，致使我国适于气化
2、用的无烟块煤供应十分紧张，年缺口约 ( 万 ) #。而优质无烟粉煤则大量积压，仅晋城地区优质无烟粉煤积压达数千万吨。由于气化用煤的供需矛盾，使得块煤价格昂贵，而粉煤价廉且无销路，最终使得化肥生产成本较高，煤矿经济效益不佳。解决这一矛盾的最佳途径则是将粉煤加工成适于气化用的型煤。MRSQ#+:.$%T!U%:#.:!生以来，在我国南方中小型化肥厂得到了广泛应用。但是，石灰碳化煤球也存在一些严重的缺陷，如在生产过程中加入的石灰量较大 / 约!），使成品的固定碳含量过低，一般为 .%* %；碳化过程中要消耗大量的 01!；碳化时间长（ #!*#. 23 等。由于块煤经长途运输后部分将破碎成粉煤，为了
3、节约化肥生产成本，目前一些中小型化肥厂仍采用石灰碳化型煤生产工艺，将这部分粉煤加工成型煤，以掺烧的形式进行造气。! !#$%&()*+造气型煤的开发应用始于 & 年代。& 年代末将石灰碳化煤球用于合成氨生产取得成功。后来开发出清水煤棒。近几年开发出适于长途运输的高强防水免烘干碳化造气型煤，使气化型煤开发应用向前迈进了一大步。!,-./$0%&1()*+石灰碳化煤球具有较高的机械强度、热稳定性和化学反应活性。据测定，石灰碳化煤球的机械强度可达 &*+ ,-! 个，热态强度可达 . ,-!个，化学反应活性比同种块煤高 #*( 倍，灰熔点可满足气化要求 !。 因此，自石灰碳化煤球诞:;!:#:!+?
4、AB阳 虹/#$&.:），女，广西人，工学学士，讲师，主要从事化学和煤化工方面的教学和科研工作。!#23456!78$9&1()近几年开发成功多种免烘干防水造气型煤，使型煤生产工艺大为减化，降低了设备投资和生产费用。#4!4#56 型无机粘结剂高强防水造气型煤56 型无机粘结剂高强防水造气型煤是近几年 开发成功的一种免烘干造气型煤，具有良好的 防水性能和冷态机械强度。 型煤冷态机械强度可达 + ,-!个，热态强度大于 #% ,-!个。工业性造气试验表明，采用 56 粘结剂和焦作无烟煤生产的造气型煤，每吨型煤生产半水煤气 # &*# 7 8(，每立方米合成氨可节约原料成本 ( 元以上 (。采用
5、56 型无机粘结剂和晋城无烟粉煤生产的造气型煤 /分析测试指标见表 #3，在 ! !4!& 8的半水煤气发生炉上进行为期 . 9 的造气试验，结果表明/见表 !3，该型煤完全可用于气化。#.万方数据! 年 # 月矿业安全与环保第 !$ 卷第 % 期3 # 456#-9:;#=煤种!;#;$%C，;$FGH，;.;:1 个?1:1 个?1:1 个?1:1 个?（ AB,）14块煤32(/&+23.,2(,5(26,6-2/66(2-632+&=/33-/2/)-(2(3. 型煤.2+,.32,(26+/52,66&2(66&2/632,&*+.3,&3/3(&2(3&-3#52/3( 型煤623
6、56,2,(52/+,.25&662/56&2-(32,*+/3&=&)3).3(-23,/+35)2&3- 型煤.2(,6-26&52.3/-2,.6626(6&25632/+*.33.35/-.2/&-3/&2/33 ! 456#-#%&78单位时间单位型煤 单位固定碳气化气体成分 14煤种产气量产气率产气率效率（! #!$%） （0 .1$%） （1 .1$%）14789 )78 )8 ): 679 +块煤.2+/5*2(-.32-/.-2/(253325/&-23/&233. 型煤&(&)2.,.2)/,(266)52(3+/2(3-2&.32-.&/2.3&233( 型煤*+,-&2
7、,-)2&3+-2&6.&23&+2/)&32).32,5&62/3&2.6- 型煤&(./)2)-.23/,256)52)+(2+(&32/(32,+&25,&2&6注：表 #、表 ! 中数据来自“晋城无烟粉煤制造气型煤的对比试验报告”。#&!&!( 系列粘结剂的免烘干造气型煤( 系列粘结剂中有有机粘结剂和无机粘结剂之分，可将其复合成复合粘结剂 )。如 (# 无机粘结剂和 (# 有机粘结剂复合成的粘结剂，用于晋城无烟粉煤生产造气型煤，型煤强度等指标见表 #。在气化炉上造气实验结果表明*表 !+，该型煤满足煤气化要求。 #&!&, - 防水型煤粘结剂生产的免烘干造气型煤- 防水型煤粘结剂的主要
8、原料为不溶于水的碳水化合物和热稳定剂 )。用该粘结剂和晋城无烟粉煤生产的免烘干型煤煤质指标见表 #。造气效果见表 !。 #&!&) ./0# 型粘结剂生产的免烘干造气型煤./0# 型粘结剂由多种矿物质复合而成。以 ./0#型粘结剂和晋城无烟煤为原料，在 ./0# 型粘结剂掺加量为 1&%2时，型煤冷强度可大于 # 34!个，热强度达 ,#&5 34!个，水浸 ! 6 强度可达 1% 34!个。以 ./0# 型粘结剂和鹤岗兆林煤矿的粉煤为原料，生产的造气型煤在煤气发生炉上完成了工业性造气试验 %。!#!#$某些中小型化肥厂，将粘结性较强的粘土与无烟煤混合，加入一定量的水后，用螺旋挤压成型机将其压
9、制成煤棒，直接送入气化炉造气。这种型煤强度低*!7, 34!89!+，且使用受到煤种等条件限制。$ %&#()*+,-./01$!%)*+,由于石灰碳化煤球灰分大，固定碳含量太低，碳化时间长，不利于提高造气效率，不适于大规模生产和长途运输。因此，仅能用于中小型化肥厂消化落地万方数据煤，作掺烧造气。近几年开发的免烘干防水造气型煤的煤质远优于石灰碳化煤球，具有机械强度高，防水性能好，适于长途运输和露天存放等优点，且能完全代替块煤造气。但是，由于目前的免烘干造气型煤多掺有无机粘结剂，使型煤固定碳含量、发热量等指标比块煤稍低*表 #+，造气效果也不如块煤*见表 !+，有待改进提高。$%&#*./
10、01!&!+达 :1&2以上，高于气化用煤要求的 :%2水平。!&!&!改进型煤粘结剂，提高型煤固定碳目前免烘干型煤生产过程中，粘结剂用量一般为 127#2，因而，型煤固定碳含量一般不超过:%2。如果精选粘结剂成分，降低粘结剂用量，可以使固定碳含量提高到 :%2以上。 !&!&, 改进加工工艺目前国内正在探索无烟煤、烟煤和粘结剂为原料，冷压成型，成型后煤球经低温焦化处理，可以得到优质造气型煤的新工艺。初步研究结果表明，该工艺生产的煤球具有高强防水性能，固定碳含量可与块煤相当（ ; 可达 52以上+，是一种很有前途、替代块煤的型煤加工工艺。（ 下转第 ,% 页）#%! 年 # 月矿业安全与环保第
11、 !$ 卷第 % 期参数相差!/%0的产品检验结果具有替代性，其结果可以借用。第 #*, 条规定被替代产品取证时，要求提供产品技术条件、产品总图及与试验有关的部件图样。#-试件增加了旧标准中缺少的试件图样，并对试件的送检数量等作了规定。旧标准对试件的规定不甚明确和详细，没有说明哪种试件用哪一种材料制作。新标准对试件作了较为严格、详细的规定：试验试件的制备应力求真实，其形状应尽量与受试工件的摩擦面形状一致，试件材料的材质与工件的材质应一致，用工件的材料制成试件，使试验更能真实地模拟工件产生的机械摩擦火花。!#!#$#!#试验重锤材料旧标准对自由落锤冲击试验中使用的试验重锤规定为钢质、圆柱形。试验
12、时虽然在重锤外表面采取了橡胶圈保护，但试验重锤在试验过程中存在 “ 二次火花”现象，即：除试件与落锤试验板的正常撞击摩擦外，有时也出现重锤或母体与落锤试验板产生的撞击摩擦，后者产生的火花对点燃试验气体也具有较大可能性，给正确分析试验结果带来了一定影响。新标准规定：试验重锤表面应使用经试验验证不产生机械摩擦火花或产生的火花极微弱，不致引燃试验气体的材料制成，同时对试件母体的外缘直径作了规定，保证了试验的科学性、真实性。#!试件图样将全部试件的图样集中在一起，作为附录 1，使标准条文层次清楚、简明。#!*试验板材料将旧标准表 ! 第 % 列高速冲击试验中试验板材料“ 铜材”改为“ 钢材”。并将该表
13、从标准中去掉，代以文字形式叙述其内容。旧标准表 ! 不能全部包括叶轮 .转子& 和外壳 .保护圈& 配对金属材料摩擦火花安全性试验的类型，改用文字形式叙述则更加完善。# %&(#!)*+,增加了试验“ 结果表述”内容，并将试验内容步骤化：对试验步骤进行了较为详细的叙述，同时规定对试验状况、相关参数和试验结果等进行记录和表述。使标准更具操作性，内容更具体、更完善。#-./012$-.32%旧标准规定检验周期为 ! 2，取得“ 金属材料摩擦火花安全性合格证 ”! 2 后，应重新办理换证手续，新标准将检验周期改为 % 2。与产品生产及实际使用情况相适应，也兼顾了煤矿安全标志准用证和防爆性能检验周期，
14、并与之同步。#&456,78根据 345#$* 标准化工作导则 第 # 单元：标准的起草与表述规则 第 # 部分：标准编写的基本规定的规定对标准的表述方式进行了重大修改。增加了第 -、第 , 章和附录 1，增加了每一种试验方法的结果表述。& 9:新标准更具科学性、先进性和可操作性，为进一步提高检验的可靠性、准确性打下了基础。通过规范试验方法和判定规则，更好地满足煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验，将为煤矿及其它有爆炸性危险环境提供更有力的机械摩擦火花安全性试验技术支持和保障，消除爆炸性环境的事故隐患，更好地为安全生产服务。.责任编辑：吴自立&!上接第 #% 页&总之，造气型煤的开发研究具有十分广阔的应用前景，其发展方向应该是在高强防水基础上，提高型煤固定碳含量、发热量等煤质指标，使其能完全代替无烟块煤造气。参考文献： #窦庆峰，胡予红中国洁净煤技术的市场前景 (洁净万方数据煤技术国际研计会，厦门，#$) !杨运藻石灰碳化煤球的制备与应用 (洁净煤技术国际研讨会，厦门，#$) *谌伦建用末煤加工造气型煤 +中国煤炭，#$（, !） -刘随芹，高 俊中国免烘干高强防水型煤粘结剂的研制、开发和应用 (洁净煤技术国际研讨会，厦门，#$) %沈嘉龙型煤的发展现状及政策措施建议 (洁净煤技术国际研讨会，厦门，#$).责任编辑：熊云威&*%