煤泥是煤炭洗選加工的副產(chǎn)品，是由微細(xì)粒煤、粉化矸石和水組成的粘稠物。選煤廠煤泥由于其水分、灰分高，顆粒細(xì)、粘度大等特性，因此不易利用。并且由于缺乏煤泥的有效利用技術(shù)，很多選煤廠都將其外排，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此，如果將選煤廠煤泥制成型煤，既有利于運(yùn)輸，節(jié)約煤炭資源，減少或避免因煤泥的散燒、運(yùn)輸而造成大量粉塵及有害氣體的排放，又有利于改變選煤廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
生物質(zhì)資源是非常豐富的可再生能源之一，我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量超過6億t，其中一半可作為能源利用，但大多數(shù)秸稈用作民用燃料而直接燃燒，熱效率只有6%～10%，部分地區(qū)還有秸稈就地焚燒現(xiàn)象，造成了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。若將兩者有機(jī)結(jié)合，以煤泥為主要原料，以經(jīng)過加工處理的農(nóng)作物秸桿作粘結(jié)劑，生產(chǎn)生物質(zhì)型煤，則可以解決上述問題，還能帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的環(huán)境效益，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到促進(jìn)作用。
2、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)
2.1 實(shí)驗(yàn)原料
原料煤：分別采用焦作煤泥，平頂山煤泥及鶴壁煤泥為主要原料煤。型煤在成型前需要加入合適的添加劑，為了便于攪拌均勻，要求其原料煤的粒度小于3 mm。選煤廠煤泥本身的粒度小于0.5mm就能夠滿足型煤生產(chǎn)要求，但是部分煤泥在干燥過程中可能結(jié)塊，其粒度將大于3 mm，這就需要進(jìn)行破碎，以保證原料煤的粒度小于3 mm。
農(nóng)作物秸稈：取自焦作農(nóng)村，自然風(fēng)干后，粉碎至3 mm以下備用。
2.2主要實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備
本研究主要采用儀器有：BS124S型電子天平，GJ-3型密封式化驗(yàn)制樣粉碎機(jī)；XL-2型馬弗爐；DL-1型1 kW電爐；JJ-2增力電動(dòng)攪拌器；型煤成型裝置；WJ-10B型機(jī)械式萬能試驗(yàn)機(jī)；金屬網(wǎng)、跌落強(qiáng)度測(cè)定裝置。
2.3生物質(zhì)型煤的加工工藝
選煤廠煤泥經(jīng)干燥后，按合適的比例加入所選取的添加劑，干燥后的煤泥和添加劑一起進(jìn)入破碎機(jī)，通過破碎機(jī)的破碎進(jìn)行初次混合，破碎后的混合物料再進(jìn)入混捏攪拌機(jī)進(jìn)行充分的混捏攪拌，使添加劑與干燥后的煤泥進(jìn)一步混合均勻，同時(shí)使混合后的物料經(jīng)混捏攪拌具有一定的粘結(jié)性，然后將混捏攪拌的物粒送入成型機(jī)擠壓成型，即為生物質(zhì)型煤。其加工工藝如圖1所示。
2.4試驗(yàn)方案的確定
本研究主要采用正交試驗(yàn)法，分別以煤種（焦作煤泥、平頂山煤泥及鶴壁煤泥）、粘結(jié)劑種類（玉米秸稈粘結(jié)劑、小麥秸稈粘結(jié)劑及復(fù)合粘結(jié)劑）及成型壓力(10 MPa、20 MPa、及30 MPa)為主要因素來設(shè)計(jì)三因素三水平Lg (33)的正交試驗(yàn)方案，具體配方表見表1，其中，復(fù)合粘結(jié)劑采用玉米秸稈粘結(jié)劑和MS-1型粘結(jié)劑聯(lián)合使用。
2.5生物質(zhì)型煤性能的測(cè)定方法
型煤的性能包括型煤的機(jī)械強(qiáng)度、灰熔融性、熱穩(wěn)定性、反應(yīng)活性等，本次試驗(yàn)主要測(cè)定由煤泥作原料，用生物質(zhì)作粘結(jié)劑加工的生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度和跌落強(qiáng)度。由于型煤在使用前都需要經(jīng)過一系列的運(yùn)送過程才能入爐，特別是在運(yùn)送過程中從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備型煤經(jīng)受多次的跌落，而且型煤之間也會(huì)發(fā)生摩擦，所以型煤要求具有較好的抗壓強(qiáng)度及跌落強(qiáng)度，富通新能源生產(chǎn)銷售的
木屑顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)型煤。
2.5.1抗壓強(qiáng)度的測(cè)定
按MT/T748-1997規(guī)定的工業(yè)型煤冷壓強(qiáng)度的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定�？箟簭�(qiáng)度是指型煤被壓碎裂時(shí)所能承受的最大壓力。具體測(cè)定方法為：從型煤試樣中各取5個(gè)樣品，于樣品的表面取2個(gè)大小平面相等的面，在材料試驗(yàn)機(jī)上對(duì)試樣均勻加速加壓，直至樣品破碎為止。記錄試件開裂時(shí)試驗(yàn)機(jī)顯示的數(shù)值，并取所有數(shù)據(jù)的平均值作為樣品的冷抗壓強(qiáng)度。
2.5.2跌落強(qiáng)度的測(cè)定方法
按GB/T15459 -1995規(guī)定的工業(yè)型煤跌落強(qiáng)度的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。型煤的跌落強(qiáng)度是鑒定抗沖擊能力的質(zhì)量指標(biāo)之一。從型煤試樣中各取4個(gè)樣品，先稱取樣品的質(zhì)量，然后從2m高處自由落下到12 mm厚的鋼板上，如此反復(fù)跌落3次，然后用25 mm的篩子進(jìn)行篩分，將大于25 mm部分所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)作為型煤的跌落強(qiáng)度。
2.6試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的目的是找到煤泥、生物質(zhì)粘結(jié)劑及成型壓力等條件生產(chǎn)生物質(zhì)型煤的最優(yōu)配方。試驗(yàn)步驟如下。
(1)對(duì)三地煤泥進(jìn)行處理，使之符合加工型煤粒度的要求。按照試驗(yàn)工藝流程，煤泥干燥后進(jìn)行粉碎、篩分，然后再進(jìn)行烘干，做為原料煤。
(2)利用秸桿等制備生物質(zhì)粘結(jié)劑。先將農(nóng)作物秸稈和水按1: 30的質(zhì)量比混合，在95～100℃條件下加熱3h，冷卻后用紗布過濾脫水，然后將脫水后的固體產(chǎn)物與一定濃度的Ca (OH)z濁液混合并蒸煮，蒸煮后的混合物冷卻后用紗布粗略濾去少量液體，其固體即為試驗(yàn)用粘結(jié)劑。常見生物質(zhì)秸稈的主要成分見表2。
(3)按表1的正交試驗(yàn)配方表，采用圖1的工藝加工生物質(zhì)型煤。
(4)對(duì)生物質(zhì)型煤的性能進(jìn)行測(cè)定。
(5)找出用煤泥作原料，用農(nóng)作物秸桿作粘結(jié)劑生產(chǎn)生物質(zhì)型煤的最佳配方。
3、試驗(yàn)結(jié)果及討論
本試驗(yàn)對(duì)每種生物質(zhì)型煤的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行3次平行測(cè)定，結(jié)果取其平均值，試驗(yàn)結(jié)果見表3。
由數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論知，極差R的大小反映了各因子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度。極差R越大，則該因子對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響就越大；反之影響就較小。結(jié)合表4中R值，跌落強(qiáng)度：RA（一8.3）>Rc(=7.1)>RB(=6.8)；抗壓強(qiáng)度：RA(=236. 9)>Rc (=199.1》RB (=124.8)，各因素對(duì)型煤跌落強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響大小是一致的。即因子A的極差大，說明對(duì)于生物質(zhì)型煤機(jī)械強(qiáng)度的影響因素來講，煤種(A)是主要因子，其次是成型壓力(C)和粘結(jié)劑種類(B)。
綜合上面的分析得出提高生物質(zhì)型煤機(jī)械強(qiáng)度的最優(yōu)配方，即以平頂山煤泥為原料，采用復(fù)合粘結(jié)劑，在成型壓力為20 MPa下制備的生物質(zhì)型煤具有最佳的機(jī)械強(qiáng)度。
4、結(jié)論
(1)采用生物質(zhì)作粘結(jié)劑制得的生物質(zhì)型煤具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可以很好地滿足長(zhǎng)途運(yùn)輸、露天存放和工業(yè)使用的要求。
(2) MS-1型粘結(jié)劑和玉米秸稈粘結(jié)劑聯(lián)合制備出的復(fù)合粘結(jié)劑對(duì)提高型煤的機(jī)械強(qiáng)度具有良好效果。
(3)煤種是影響生物質(zhì)型煤機(jī)械強(qiáng)度的主要因煤泥和農(nóng)作物秸桿加工生物質(zhì)型煤的試驗(yàn)研究素，其次是成型壓力和粘結(jié)劑種類。依據(jù)本次試驗(yàn)確定出當(dāng)以平頂山煤泥為原料，采用復(fù)合粘結(jié)劑，在成型壓力為20 MPa下制備的生物質(zhì)型煤具有最佳的機(jī)械強(qiáng)度。
富通新能源除了銷售專業(yè)壓制生物質(zhì)型煤的秸稈顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)等機(jī)械設(shè)備，而且還大量出售木屑顆粒機(jī)壓制的楊木木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
