生物質資源是豐富的可再生能源之一。我國農作物秸稈年產(chǎn)量約6億t，其中一半可作為能源利用。但是，目前大多數(shù)秸稈作為民用燃料被直接燃燒，熱效率僅為6%～10%，部分地區(qū)還有秸稈就地焚燒現(xiàn)象，造成了資源的浪費和環(huán)境的污染。用氫氧化鈉溶液水解小麥桔桿，制備的復合型生物質型煤粘結劑，不僅充分利用了豐富的生物資源，降低了粘結劑成本，而且還解決了環(huán)境污染問題。
農作物秸稈其實也是一種很好的資源，如果可以其中回收經(jīng)
秸稈粉碎機粉碎然后再經(jīng)過
秸稈壓塊機、
秸稈顆粒機、飼料顆粒機壓制成生物質燃料飼料供燃燒和牲畜食用不是也是一個兩全其美的方法么，而且，如果拿到外面銷售老百姓也可以增加收入。
1、實驗部分
小麥秸稈來自臨潼農村，經(jīng)秸稈粉碎機粉碎后，用3 mm的篩子分選，取篩下產(chǎn)物作為秸稈原料；煤樣為采自橫山縣石馬凹的煙煤，原煤破碎成3 mm以下煤粉；氫氧化鈉、碳酸鈣、氧化鈣等均為化學純試劑。
1.1 型煤粘結劑和型煤的制備
將一定量的小麥秸稈用溫水洗滌干凈，干燥后用粉碎機粉碎成粒度小于3 mm的粉末。將小麥秸稈與一定濃度氫氧化鈉溶液加入到反應器中加熱水解一定時間，得型煤粘結劑。
將一定量的原煤和粘結劑充分混合，再加入不同類型的固硫劑，放入模具中加壓成型。
1.2型煤性能測試與分析
型煤抗壓強度的測定：按照MT/T748 - 2007工業(yè)型煤冷壓強度的測定方法進行測定。
硫含量的測定：按照GB/T214 -1996煤中全餾分測定方法進行測定。
煤樣的工業(yè)分析：按照GB/T 212 - 2001煤的工業(yè)分析方法進行測定。
2、結果與討論
2.1煤樣工業(yè)分析
所選煤樣具有高氧、低炭、低氫的特征。選用該區(qū)域的石馬凹礦煤樣作型煤實驗。煤樣的工業(yè)分析結果見下表。
|
煤樣 |
St，ad/% |
Mad |
Aad |
Vad |
Qnet，ar/MJ·kg-1 |
|
石馬凹 |
0.88 |
3.65 |
5.26 |
29.37 |
28.00 |
由表1可見，該煤樣的工業(yè)分析及發(fā)熱量指標呈現(xiàn)出揮發(fā)分含量高、灰分含量低、水分含量低、發(fā)熱量高等特征。
2.2型煤粘結劑制備條件的優(yōu)化
2. 2.1 氫氧化鈉濃度對型煤抗壓強度的影響
在反應溫度80℃，反應時間2h時，改變NaOH濃度制得型煤粘結劑，再將其制成型煤，測定型煤的抗壓強度，考察氫氧化鈉濃度對型煤抗壓強度的影響。實驗結果見下表。
|
NaOH濃度/g·L-1 |
0.05 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
|
型煤抗壓強度/N |
32.09 |
108.02 |
130.17 |
112.45 |
從表2可以看出，隨NaOH濃度的增加，抗壓強度先增加后降低，NaOH濃度達到0.2g／L時，抗壓強度最好。這是因為秸稈和堿液的反應程度隨堿液濃度增加而加深，木質素被分解，纖維素和液體粘合劑濃度增加，致使型煤強度隨堿濃度增加。但是，隨著堿濃度進一步增加，纖維素和半纖維素被進一步分解為小分子的碳水化合物，從而造成型煤抗壓強度的下降。
2. 2.2反應時間對型煤抗壓強度的影響
在反應溫度80℃，NaOH濃度0.2 g/L時，改變反應時間制得型煤粘結劑，再將其制成型煤，測定型煤的抗壓強度，考察反應時間對型煤抗壓強度的影響。實驗結果見下表。
|
反應時間/h |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
|
型煤抗壓強度/N |
95.38 |
130.10 |
138.32 |
125.52 |
從表3可以看出，粘結劑制備反應時間對抗壓強度有重要的影響。反應時間為1h時抗壓強度平均值達到95.3 N，隨時間增加，抗壓強度逐漸增加；反應時間為2h時，抗壓強度達到最大值138. 32 N，隨后又有下降的趨勢。這與纖維素和半纖維素進一步分解有關，所以反應時間選擇2h最佳。
2.2.3反應溫度對型煤抗壓強度的影響
在反應時間2h，NaOH濃度0.2 g/L時，改變反應溫度制得型煤粘結劑，再將其制成型煤，測定型煤的抗壓強度，考察反應溫度對型煤抗壓強度的影響。實驗結果如圖1所示。從圖1可以看出，隨反應溫度的增加，型煤抗壓強度隨之先增加后減小。當反應溫度達到80℃時，型煤抗壓強度較大；當反應溫度繼續(xù)增加到90℃以上時，型煤抗壓強度增加較慢；當反應溫度繼續(xù)升高時，型煤的強度迅速降低。這表明溫度超過80℃以后，秸稈的水解程度過深，粘結性下降。因此，綜合考慮，反應溫度選擇80℃最佳。
2.3 Ca/S比對型煤固硫率的影響
在NaOH濃度0.2 g/L，反應時間2h，反應溫度80℃制備的粘結劑中加入不同量的Ca0制成樣品，取不同樣品作為型煤粘結劑，按照10%的添加量制備型煤，考察Ca/S比（樣品中Ca與S的質量比）對型煤固硫率的影響。實驗結果如圖2所示。
從圖2可以看出，當Ca/S比為1.3時，型煤固硫率達到70_1%；Ca/S比小于1.3或大于1.3時，固硫率基本維持在50%左右；而當Ca/S比繼續(xù)增大至2.29時，型煤固硫率可高達86. 83%。可見，Ca0的添加對型煤的固硫率是有影響的。
2.4粘結劑用量對型煤抗壓強度的影響
將在NaOH濃度0.2g/L，加熱時間2h，反應溫度80℃制備的型煤粘結劑，取不同量制成型煤，考察粘結劑用量對型煤抗壓強度的影響。實驗結果見表4。
|
粘結劑用量wB/% |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
型煤抗壓強度/N |
96.46 |
148.54 |
123.54 |
104.37 |
從表4可以看出，隨粘結劑用量的增加，抗壓強度呈先增大后降低的趨勢。粘結劑用量達到10%時，抗壓強度最好，為148.54 N；繼續(xù)增大粘結劑用量，抗壓強度反而減小，粘結劑加入量確定為10%左右。
3、結論
1)本實驗以小麥秸稈為原料制備了復合型生物質型煤粘結劑，確定的制備粘結劑的最優(yōu)工藝條件為：NaOH濃度0.2 g/L，反應時間2h，反應溫度80℃。
2) Ca0的添加對型煤的固硫率是有影響的。當Ca/S的質量比為
2. 29，型煤粘結劑添加量為10%時，型煤固硫率可高達86. 83%。
總之，利用生物質水解技術生產(chǎn)的型煤粘結劑不僅原料來源廣泛，降低了粘結劑成本，而且具備良好的粘結性能，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機、飼料顆粒機、
秸稈壓塊機等生物質燃料飼料成型機械設備。
