生物质资源是丰富的可再生能源之一。我国农作物秸秆年产量约6亿t，其中一半可作为能源利用。但是，目前大多数秸秆作为民用燃料被直接燃烧，热效率仅为6%～10%，部分地区还有秸秆就地焚烧现象，造成了资源的浪费和环境的污染。用氢氧化钠溶液水解小麦桔杆，制备的复合型生物质型煤粘结剂，不仅充分利用了丰富的生物资源，降低了粘结剂成本，而且还解决了环境污染问题。
农作物秸秆其实也是一种很好的资源，如果可以其中回收经
秸秆粉碎机粉碎然后再经过
秸秆压块机、
秸秆颗粒机、饲料颗粒机压制成生物质燃料饲料供燃烧和牲畜食用不是也是一个两全其美的方法么，而且，如果拿到外面销售老百姓也可以增加收入。
1、实验部分
小麦秸秆来自临潼农村，经秸秆粉碎机粉碎后，用3 mm的筛子分选，取筛下产物作为秸秆原料；煤样为采自横山县石马凹的烟煤，原煤破碎成3 mm以下煤粉；氢氧化钠、碳酸钙、氧化钙等均为化学纯试剂。
1.1 型煤粘结剂和型煤的制备
将一定量的小麦秸秆用温水洗涤干净，干燥后用粉碎机粉碎成粒度小于3 mm的粉末。将小麦秸秆与一定浓度氢氧化钠溶液加入到反应器中加热水解一定时间，得型煤粘结剂。
将一定量的原煤和粘结剂充分混合，再加入不同类型的固硫剂，放入模具中加压成型。
1.2型煤性能测试与分析
型煤抗压强度的测定：按照MT/T748 - 2007工业型煤冷压强度的测定方法进行测定。
硫含量的测定：按照GB/T214 -1996煤中全馏分测定方法进行测定。
煤样的工业分析：按照GB/T 212 - 2001煤的工业分析方法进行测定。
2、结果与讨论
2.1煤样工业分析
所选煤样具有高氧、低炭、低氢的特征。选用该区域的石马凹矿煤样作型煤实验。煤样的工业分析结果见下表。
|
煤样 |
St，ad/% |
Mad |
Aad |
Vad |
Qnet，ar/MJ·kg-1 |
|
石马凹 |
0.88 |
3.65 |
5.26 |
29.37 |
28.00 |
由表1可见，该煤样的工业分析及发热量指标呈现出挥发分含量高、灰分含量低、水分含量低、发热量高等特征。
2.2型煤粘结剂制备条件的优化
2. 2.1 氢氧化钠浓度对型煤抗压强度的影响
在反应温度80℃，反应时间2h时，改变NaOH浓度制得型煤粘结剂，再将其制成型煤，测定型煤的抗压强度，考察氢氧化钠浓度对型煤抗压强度的影响。实验结果见下表。
|
NaOH浓度/g·L-1 |
0.05 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
|
型煤抗压强度/N |
32.09 |
108.02 |
130.17 |
112.45 |
从表2可以看出，随NaOH浓度的增加，抗压强度先增加后降低，NaOH浓度达到0.2g／L时，抗压强度最好。这是因为秸秆和碱液的反应程度随碱液浓度增加而加深，木质素被分解，纤维素和液体粘合剂浓度增加，致使型煤强度随碱浓度增加。但是，随着碱浓度进一步增加，纤维素和半纤维素被进一步分解为小分子的碳水化合物，从而造成型煤抗压强度的下降。
2. 2.2反应时间对型煤抗压强度的影响
在反应温度80℃，NaOH浓度0.2 g/L时，改变反应时间制得型煤粘结剂，再将其制成型煤，测定型煤的抗压强度，考察反应时间对型煤抗压强度的影响。实验结果见下表。
|
反应时间/h |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
|
型煤抗压强度/N |
95.38 |
130.10 |
138.32 |
125.52 |
从表3可以看出，粘结剂制备反应时间对抗压强度有重要的影响。反应时间为1h时抗压强度平均值达到95.3 N，随时间增加，抗压强度逐渐增加；反应时间为2h时，抗压强度达到最大值138. 32 N，随后又有下降的趋势。这与纤维素和半纤维素进一步分解有关，所以反应时间选择2h最佳。
2.2.3反应温度对型煤抗压强度的影响
在反应时间2h，NaOH浓度0.2 g/L时，改变反应温度制得型煤粘结剂，再将其制成型煤，测定型煤的抗压强度，考察反应温度对型煤抗压强度的影响。实验结果如图1所示。从图1可以看出，随反应温度的增加，型煤抗压强度随之先增加后减小。当反应温度达到80℃时，型煤抗压强度较大；当反应温度继续增加到90℃以上时，型煤抗压强度增加较慢；当反应温度继续升高时，型煤的强度迅速降低。这表明温度超过80℃以后，秸秆的水解程度过深，粘结性下降。因此，综合考虑，反应温度选择80℃最佳。
2.3 Ca/S比对型煤固硫率的影响
在NaOH浓度0.2 g/L，反应时间2h，反应温度80℃制备的粘结剂中加入不同量的Ca0制成样品，取不同样品作为型煤粘结剂，按照10%的添加量制备型煤，考察Ca/S比（样品中Ca与S的质量比）对型煤固硫率的影响。实验结果如图2所示。
从图2可以看出，当Ca/S比为1.3时，型煤固硫率达到70_1%；Ca/S比小于1.3或大于1.3时，固硫率基本维持在50%左右；而当Ca/S比继续增大至2.29时，型煤固硫率可高达86. 83%。可见，Ca0的添加对型煤的固硫率是有影响的。
2.4粘结剂用量对型煤抗压强度的影响
将在NaOH浓度0.2g/L，加热时间2h，反应温度80℃制备的型煤粘结剂，取不同量制成型煤，考察粘结剂用量对型煤抗压强度的影响。实验结果见表4。
|
粘结剂用量wB/% |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
型煤抗压强度/N |
96.46 |
148.54 |
123.54 |
104.37 |
从表4可以看出，随粘结剂用量的增加，抗压强度呈先增大后降低的趋势。粘结剂用量达到10%时，抗压强度最好，为148.54 N；继续增大粘结剂用量，抗压强度反而减小，粘结剂加入量确定为10%左右。
3、结论
1)本实验以小麦秸秆为原料制备了复合型生物质型煤粘结剂，确定的制备粘结剂的最优工艺条件为：NaOH浓度0.2 g/L，反应时间2h，反应温度80℃。
2) Ca0的添加对型煤的固硫率是有影响的。当Ca/S的质量比为
2. 29，型煤粘结剂添加量为10%时，型煤固硫率可高达86. 83%。
总之，利用生物质水解技术生产的型煤粘结剂不仅原料来源广泛，降低了粘结剂成本，而且具备良好的粘结性能，具有一定的经济效益和社会效益。
三门峡富通新能源生产销售
颗粒机、饲料颗粒机、
秸秆压块机等生物质燃料饲料成型机械设备。
