【正文】 型煤具有好的熱穩(wěn)定性。為了使瀝青類粘結(jié)劑獲得最合適的粘度，前蘇聯(lián)學(xué)者研究了瀝青的重要性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，瀝青粘度發(fā)生顯著變化的兩個階段，一個是從固態(tài)向塑性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變階段； 另一個是從液態(tài)向高流動狀態(tài)的轉(zhuǎn)變階段。瀝青在室溫下呈固態(tài)，只有在溫度高于其軟化點(diǎn) 20℃～ 25℃下，才能與煤粒混合均勻并充分浸濕。前蘇聯(lián)學(xué)者采用了一種特殊的料粒拋光技術(shù)，通過顯微鏡觀察研究了煤與瀝青粘合劑的混合料．結(jié)果表明，在成型過程中瀝青粘結(jié)劑只能部分地將煤粒浸 (潤 )濕。進(jìn)入成型機(jī)的物料內(nèi)，大部分煤粒通過“粘結(jié)劑橋”連接而成型。 成型前的粘結(jié)劑應(yīng)呈塑性狀態(tài)并具有良好的擴(kuò)展性，成型后型煤內(nèi)粘結(jié)劑要盡快固化，形成能承受機(jī)械力作用的骨架結(jié)構(gòu)，以使型煤具有足夠的強(qiáng)度。型塊強(qiáng)度是顆粒和固化粘結(jié)劑構(gòu)成的類似混 凝土結(jié)構(gòu)的總體強(qiáng)度的體現(xiàn)．若成型物料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低于由粘結(jié)劑固化形成 66 骨架強(qiáng)度，則提高成型物料的粉碎細(xì)度，以增加顆?？偙砻娣e，型塊強(qiáng)度取決于物料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 、機(jī)械結(jié)合力與物理化學(xué)結(jié)合力 對褐煤成型主要工藝條件的研究結(jié)果，認(rèn)為煤粒和粘結(jié)劑之間的作用過程十分復(fù)雜，包括潤濕、傳質(zhì)、結(jié)合等過程。粘結(jié)劑與被粘結(jié)物之間的結(jié)合力，是機(jī)械結(jié)合力與物理化學(xué)結(jié)合力的綜合結(jié)果。對于煤這種非極性多孔物料，機(jī)械結(jié)合力起決定性作用．型煤強(qiáng)度是粘結(jié)劑滲入煤粒間隙中，脫水、固化產(chǎn)生機(jī)械鍵合的結(jié)果．粘結(jié)劑脫水、硬化、 固結(jié)過程中，型煤隨水分蒸發(fā)而收縮，顆粒間距離減小，碎散阻力增大，型煤強(qiáng)度增加。 、 最小接觸角及最大粘結(jié)功 以型煤抗壓強(qiáng)度定量表征煤與粘結(jié)劑間作用力的大小，即煤與粘結(jié)劑間的潤濕程度。理論分析認(rèn)為粘結(jié)劑與煤粒間產(chǎn)生粘結(jié)的前提條件，是粘結(jié)劑潤濕煤粒表面。其潤濕程度可用接觸角、粘結(jié)功表示．即接觸角越小，粘結(jié)功越大，潤濕程度越大。利用 CD— A 型協(xié)和接觸角儀、 CBVD 型協(xié)和表面張力儀，分別測量了在型煤與粘結(jié)劑間的接觸角及液態(tài)粘結(jié)劑的表面張力。隨著煤表面疏水基團(tuán)的增加，煤與水的接觸角變大，煤被水潤 濕程度變小，型煤抗壓強(qiáng)度小，即煤與粘結(jié)劑間的作用力小。 通過掃描電鏡對工業(yè)型煤微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行的研究，發(fā)現(xiàn)在煤粒表面及孔隙中均有粘結(jié)劑水化形成的凝膠體和各種形態(tài)的結(jié)晶體。這些凝膠體和晶體將煤粒包圍起來，并相互連接形成晶體網(wǎng)絡(luò)，從而將煤粒牢固粘結(jié)在一起成為型煤．型煤中凝膠體越多，棒狀、柱狀及針狀晶體越發(fā)育，分布越均勻，則型煤強(qiáng)度越高。 用同樣方法觀察了不同煤種與不同粘結(jié)劑的型煤微觀結(jié)構(gòu)，得到相同結(jié)論；并結(jié)合各型煤的紅外光譜圖，定性分析比較了型煤與原煤的官能團(tuán)的差異，表明在型煤中有新官能團(tuán)生 成，即型煤內(nèi)煤粒間有化學(xué)鍵力的作用。 有粘結(jié)劑礦粉低溫固結(jié)機(jī)理研究 應(yīng)用表面化學(xué)觀點(diǎn)研究有粘結(jié)劑鐵精礦低溫固結(jié)機(jī)理，認(rèn)為低溫固結(jié)是粘結(jié)劑與造塊物料間粘附力和內(nèi)聚力共同作用的結(jié)果。粘附力是指粘結(jié)劑與造塊物料之間的作用力；內(nèi)聚力是指粘結(jié)劑或造塊物料本身分子間吸引力。當(dāng)有粘結(jié)劑存在時，粘結(jié)劑對顆粒表面的潤濕作用，使物料顆粒由固— 固接觸變?yōu)橐?— 固接觸。因此，低溫固結(jié)實(shí)質(zhì)是固 — 液界面現(xiàn)象。粘附力的大小受物料顆粒的表面形狀、粗糙度、潤濕性、粒度等因素影響。固結(jié)團(tuán)塊強(qiáng)度既與分子間作用力 (即范德華引力 )、顆粒表面凹凸不平而產(chǎn)生的機(jī)械聯(lián)接力有關(guān)，也與靜電引力、化學(xué)鍵力有關(guān)。 科研工作者從表面潤濕熱、表面電性及紅外光譜測試入手，對粘結(jié)劑與鐵礦粉表面作用機(jī)理及生球強(qiáng)度的機(jī)理作了大量研究。從理論上導(dǎo)出了生球強(qiáng)度界面能綜合模型；提出了含粘結(jié)劑的磁鐵礦粉生球的強(qiáng)度取決于顆粒間的化學(xué)作用能、粘滯作用能、毛細(xì)引力能、范德華引力能、靜電作用能和磁引力能，主要由化學(xué)作用能、粘滯作用能、毛細(xì)引力能所決定的新觀點(diǎn)，豐富和發(fā)展了生球強(qiáng)度理論。 結(jié)論 粉煤成型機(jī)理研究的重點(diǎn)是弄清型煤內(nèi)煤粒之間、煤粒與粘 結(jié)劑之間作用力的類型、作用力的大小及其影響因素；其目的是為開發(fā)型煤粘結(jié)劑，加快工業(yè)型煤產(chǎn)業(yè)化提供理論依據(jù)。已有的研究結(jié)果表明，型煤內(nèi)煤粒之間、煤粒與粘結(jié)劑之間存在著復(fù)雜的作用力，有機(jī)械力、物理力、化學(xué)力及物理化學(xué)力。此項(xiàng)研究定性多于定量，理論分析多于儀器測試．有待于加強(qiáng)儀器測試定量研究工作。 四、工業(yè)型煤技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景 型煤技術(shù)是我國當(dāng)前發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)產(chǎn)業(yè)化的七項(xiàng)技術(shù)之一，它投資少、建廠周期短、見效快、節(jié)能、環(huán)保效益顯著。目前我國的工業(yè)鍋爐、窯爐基本上都是散燒，年耗原煤 400Mt 以上 ，熱效率低下、環(huán)境污染嚴(yán)重。發(fā)展?fàn)t窯用型煤，是改變這種狀況的重要途徑。工業(yè)鍋爐、窯爐燃用型煤后可達(dá)到節(jié)煤、降塵、減少有害氣體的排放量的效果。和燒散煤相比可節(jié)煤 15%～ 20%，提高熱效率10%～ 15%，減小煙塵排放量 60%～ 80%，強(qiáng)致癌物 (Bap)減少 50%以上。型煤添加固硫劑后， SO NOx的排放量減少 50%～ 60%。型煤技術(shù)不僅使低質(zhì)的粉煤、泥煤、褐煤提高了其經(jīng)濟(jì)價值，而且在利用過程中可以給人們一個相對潔凈的環(huán)境。 我國現(xiàn)有工業(yè)鍋爐、窯爐 60 多萬臺，都屬于層燃式，適宜燃用塊狀燃料。我國燃料氣的生產(chǎn)及化 肥廠合成氣的生產(chǎn)都需要塊煤。但是隨著采煤機(jī)械化程度的提高，塊煤產(chǎn)率逐漸下降，難以滿足工業(yè)對塊煤的需求。粉煤、泥煤堆積量日益增加。發(fā)展工業(yè)型煤，不僅可以緩解塊煤供不應(yīng)求的被動局面，而且為粉煤、泥煤的合理、有效利用開辟了新的途徑。型煤成型過程中，通過加入不同的添加劑，改變原料煤的某些特性，增加反應(yīng)活性、易燃性、熱穩(wěn)定性，提高灰熔點(diǎn)，同時具有固硫等功能。使不能用于氣化爐或鍋爐的弱粘結(jié)性煤破粘，變成適用的造氣型煤或鍋爐型煤，從而擴(kuò)大煤炭的利用途徑。 在一臺型煤成型機(jī)上，可以按照鍋爐燃煤的粒徑級配要求，適當(dāng)改變型窩的 形狀，生產(chǎn)多粒級型煤，再與經(jīng)過分級的篩上原煤混燒，這樣可以實(shí)現(xiàn)燃料煤的粒徑級配。從而改善鍋爐，窯爐的燃燒特性，提高燃燒熱效率，節(jié)約煤炭資源。 型煤分為民用型煤和工業(yè)型煤。民用型煤與散煤相比，一般可節(jié)省 20％ 30％，煙塵和 SO2 減少 4060％， CO 減少 80％。工業(yè)爐窯燃燒型煤比燃原煤可節(jié)煤 15％，煙塵減少 5060％， SO2 減少40％ 50％。 目前我國城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民生活用煤炭量在 億噸左右，其中城鎮(zhèn)居民生活用煤約 1 億噸。我國城鎮(zhèn)居民生活用煤的型煤普及率約為 30％ 5