本发明涉及型煤技术领域，是一种型煤粘结剂、型煤粘结剂的制备方法、生物质型煤及生物质型煤的制备方法。
背景技术：
中国的能源结构决定了未来相当长的一段时间内，煤炭都将会作为主要消费能源，但煤炭燃烧会产生大量的粉尘、no2、co2和so2等污染物造成严重的环境污染问题，所以发展洁净煤技术是我国能源发展的必然趋势。随着采煤机械化程度的不断提高，粉煤在原煤中所占的比例也越来越大。粉煤比例的增加不仅降低了散煤的燃烧效率，而且严重地污染环境。发展型煤是提高粉煤利用率和减少环境污染的重要途径。研究表明，型煤应用于冶金、化工行业，可节省20%～40%的块煤或焦炭，工业锅炉、窑炉使用型煤后可比烧散煤节煤10%～27%，烟尘排放量可减少50%～60%，添加固硫剂后，二氧化硫的排放量可减少35%～50%。而且型煤技术的工艺相对简单，投资少，可行性高。所以，型煤技术是一种切实可行的洁净煤技术，其中生物质型煤是此技术研究的热点之一。
生物质作为绿色的可再生能源，在其生长过程中通过光合作用吸收固定co2并储存太阳能，具有分布广泛、co2零排放等优点。此外，生物质与煤相比自身硫、氮含量更低，燃烧产生的氮氧化物和硫氧化物等环境污染物更少，可有效缓解大气污染问题。
生物质型煤是指将煤炭与农林废弃物等可燃生物质及添加剂按一定比例混合压制而成的一种固体成型燃料，是煤炭资源利用的一种有效洁净利用方式。生物质型煤成型工艺根据其成型条件主要分为冷压成型、热压成型和混合成型三类；根据有无粘结剂的加入又可分为无粘结剂成型工艺和有粘结剂成型工艺。从有粘结剂成型工艺的角度研究，粘结剂在型煤的成型过程中起着“桥梁”作用，将煤粒粘结，改善型煤强度。常用的型煤粘结剂主要分为无机、有机和复合粘结剂三类。无机粘结剂主要以石灰、水泥和粘土为主，此类粘结剂所制备的型煤固硫效果较好，但制备出的型煤存在灰分高，含碳量低，易结垢等问题；而有机粘结剂的研究主要集中在腐殖酸、焦油、沥青等。利用有机粘结剂制备出的型煤粘结性能和耐水性能较好，但热稳定性较差；复合粘结剂以有机和无机粘结剂复配为主，弥补无机粘结剂制备出的型煤灰分高、含碳量低等缺点，增加了型煤的强度，但生产工艺复杂，成本较高，添加量不易掌控。
技术实现要素：
本发明提供了一种型煤粘结剂、型煤粘结剂的制备方法、生物质型煤及生物质型煤的制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决采用现有技术制备的型煤灰分高、含碳量低、易结垢、热稳定性较差、生产工艺复杂，成本较高，添加量不易掌控问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种型煤粘结剂，其按下述方法得到：先将生物质原料ⅰ粉碎成粒径为0.090mm至0.212mm的颗粒物，按重量份数计，取粉碎后的生物质原料ⅰ3.6份至12.8份、萃取溶剂64份至96份，用萃取溶剂对生物质原料ⅰ进行萃取，萃取温度为300℃至350℃、萃取时间为30min至90min、萃取压力为2mpa至3mpa，萃取完成后，选用萃取物作为型煤粘结剂。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述萃取溶剂为1-甲基萘或洗油。
上述生物质原料ⅰ为麦秆、稻秆或松木屑。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种型煤粘结剂的制备方法，其按下述方法进行：先将生物质原料ⅰ粉碎成粒径为0.090mm至0.212mm的颗粒物，按重量份数计，取粉碎后的生物质原料ⅰ3.6份至12.8份、萃取溶剂64份至96份，用萃取溶剂对生物质原料ⅰ进行萃取，萃取温度为300℃至350℃、萃取时间为30min至90min、萃取压力为2mpa至3mpa，萃取完成后，选用萃取物作为型煤粘结剂。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述萃取溶剂为1-甲基萘或洗油。
上述生物质原料ⅰ为麦秆、稻秆或松木屑。
本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种使用根据技术方案之一所述的型煤粘结剂的生物质型煤，其按下述方法得到：首先，将生物质原料ⅱ粉碎成粒径为0.25mm至0.38mm的颗粒物、将原煤破碎成粒径为0.5mm至1mm的粉煤；然后，按重量份数计，分别取粉煤10份至90份，粉碎后的生物质原料ⅱ9份至30份，型煤粘结剂1份至3份；接着，将称取好的粉煤、生物质原料ⅱ和型煤粘结剂充分混合后，装入直径为30mm的柱状模具中，成型温度为90℃至180℃，采用气动压机以8mpa至25mpa的压力下保持8min至15min，热压成型，最后，经自然干燥得到生物质型煤。
下面是对上述发明技术方案之三的进一步优化或/和改进：
上述原煤为挥发分在10%至50%的低阶煤。
上述生物质原料ⅱ为玉米秸秆、松木屑或棉花秸秆。
本发明的技术方案之四是通过以下措施来实现的：一种使用技术方案之一所述的型煤粘结剂生产生物质型煤的制备方法，其按下述方法进行：首先，将生物质原料ⅱ粉碎成粒径为0.25mm至0.38mm的颗粒物、将原煤破碎成粒径为0.5mm至1mm的粉煤；然后，按重量份数计，分别取粉煤10份至90份，粉碎后的生物质原料ⅱ9份至30份，型煤粘结剂1份至3份；接着，将称取好的粉煤、生物质原料ⅱ和型煤粘结剂充分混合后，装入直径为30mm的柱状模具中，成型温度为90℃至180℃，采用气动压机以8mpa至25mpa的压力下保持8min至15min，热压成型，最后，经自然干燥得到生物质型煤。
下面是对上述发明技术方案之四的进一步优化或/和改进：
上述原煤为挥发分在10%至50%的低阶煤。
上述生物质原料ⅱ为玉米秸秆、松木屑或棉花秸秆。
本发明主要以麦秆、松木屑、棉花秸秆、玉米秸秆和稻秆等农林废弃物作为生物质原料，利用热压成型工艺制得生物质型煤，本发明制备的生物质型煤成型率高、热稳定性好、跌落强度指标优越，具有燃点低、抗压强度高、热值高的特点，并且生产工艺操作简单可行性高，原材料来源广泛，价格低廉，并能有效利用农林废弃物等生物质资源，为环境保护做出贡献，实现农林废弃物等生物质的资源化和能源化利用，实现低阶煤的清洁高效利用。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现技术中公知公用的化学试剂和化学用品；本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数；本发明中的水如没有特殊说明，为自来水或纯净水；本发明中的溶液若没有特殊说明，均为溶剂为水的水溶液，例如，盐酸溶液即为盐酸水溶液；本发明中的常温一般指15℃到25℃的温度，一般定义为25℃。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1，该型煤粘结剂按下述制备方法得到：先将生物质原料ⅰ粉碎成粒径为0.090mm至0.212mm的颗粒物，按重量份数计，取粉碎后的生物质原料ⅰ3.6份至12.8份、萃取溶剂64份至96份，用萃取溶剂对生物质原料ⅰ进行萃取，萃取温度为300℃至350℃、萃取时间为30min至90min、萃取压力为2mpa至3mpa，萃取完成后，选用萃取物作为型煤粘结剂。本实施例采用热溶萃取法处理生物质原料ⅰ，一般情况下，生物质原料ⅰ为生物质废弃物，得到萃取物及萃取残渣，通过对萃取物进行工业分析、元素分析及热塑性分析等相应表征，可知萃取物与沥青相比具有相似的理化性质，所以萃取物可以作为一种型煤粘结剂，但其含硫量几乎为零，燃烧时无硫氧化物排出，减少环境污染，可作为一种新型的环保型的生物质型煤粘结剂。
实施例2，该型煤粘结剂按下述制备方法得到：先将生物质原料ⅰ粉碎成粒径为0.090mm或0.212mm的颗粒物，按重量份数计，取粉碎后的生物质原料ⅰ3.6份或12.8份、萃取溶剂64份或96份，用萃取溶剂对生物质原料ⅰ进行萃取，萃取温度为300℃或350℃、萃取时间为30min或90min、萃取压力为2mpa或3mpa，萃取完成后，选用萃取物作为型煤粘结剂。
实施例3，作为上述实施例的优化，萃取溶剂为1-甲基萘或洗油。也可以为其他煤焦油馏分。
实施例4，作为上述实施例的优化，上述生物质原料ⅰ为麦秆、稻秆或松木屑。选用麦秆、稻秆或松木屑等农林废弃物作为生物质原料ⅰ，原材料来源广泛，价格低廉，并能有效利用农林废弃物等生物质资源，为环境保护做出贡献。
实施例5，该使用根据实施例1或2或3或4所述的型煤粘结剂的生物质型煤按下述制备方法得到：首先，将生物质原料ⅱ粉碎成粒径为0.25mm至0.38mm的颗粒物、将原煤破碎成粒径为0.5mm至1mm的粉煤；然后，按重量份数计，分别取粉煤10份至90份，粉碎后的生物质原料ⅱ9份至30份，型煤粘结剂1份至3份；接着，将称取好的粉煤、生物质原料ⅱ和型煤粘结剂充分混合后，装入直径为30mm的柱状模具中，成型温度为90℃至180℃，采用气动压机以8mpa至25mpa的压力下保持8min至15min，热压成型，最后，经自然干燥得到生物质型煤。本发明以麦秆、松木屑、棉花秸秆、玉米秸秆和稻秆等农林废弃物作为生物质原料，并将生物质和原煤粉碎至一定粒度范围，将粘结剂与粉煤、生物质混合均匀，放入模具中，利用热压成型工艺制得生物质型煤产品，本发明制备的生物质型煤成型率高、热稳定性好、跌落强度指标优越，具有燃点低、抗压强度高、热值高的特点，并且生产工艺操作简单可行性高，原材料来源广泛，价格低廉，并能有效利用农林废弃物等生物质资源，为环境保护做出贡献，实现农林废弃物等生物质的资源化和能源化利用，实现低阶煤的清洁高效利用。
实施例6，该使用根据实施例1或2或3或4所述的型煤粘结剂的生物质型煤按下述制备方法得到：首先，将生物质原料ⅱ粉碎成粒径为0.25mm或0.38mm的颗粒物、将原煤破碎成粒径为0.5mm或1mm的粉煤；然后，按重量份数计，分别取粉煤10份或90份，粉碎后的生物质原料ⅱ9份或30份，型煤粘结剂1份或3份；接着，将称取好的粉煤、生物质原料ⅱ和型煤粘结剂充分混合后，装入直径为30mm的柱状模具中，成型温度为90℃或180℃，采用气动压机以8mpa或25mpa的压力下保持8min或15min，热压成型，最后，经自然干燥得到生物质型煤。
实施例7，作为实施例5和实施例6的优化，原煤为挥发分在10%至50%的低阶煤。优选新疆和丰煤。选用低阶煤，成本低，并能充分实现低阶煤的清洁高效利用。
实施例8，作为实施例5、实施例6和实施例7的优化，生物质原料ⅱ为玉米秸秆、松木屑或棉花秸秆。选用玉米秸秆、松木屑或棉花秸秆等农林废弃物作为生物质原料ⅱ，原材料来源广泛，价格低廉，并能有效利用农林废弃物等生物质资源，实现农林废弃物等生物质的资源化和能源化利用，为环境保护做出贡献。
实施例9：一种制备生物质型煤的方法，包括以下步骤：生物质原料ⅱ采用玉米秸秆粉碎至粒度小于0.38mm，原煤采用新疆和丰煤粉碎至粒度小于1mm的粉煤，型煤粘结剂为稻秆经热溶萃取法处理得到的萃取物，将型煤粘结剂（1%）与玉米秸秆（9%）及原煤（90%）混合均匀，放置于柱形模具中，当温度为150℃，成型压力为12.5mpa,热压成型，干燥后制得生物质型煤。
实施例10：一种制备生物质型煤的方法，包括以下步骤：生物质原料ⅱ采用玉米秸秆粉碎至粒度小于0.38mm，原煤采用新疆和丰煤粉碎至粒度小于1mm的粉煤，型煤粘结剂为稻秆经热溶萃取法处理得到的萃取物，将型煤粘结剂（3%）与玉米秸秆（17%）及原煤（80%）混合均匀，放置于柱形模具中，当温度为150℃，成型压力为12.5mpa,热压成型，干燥后制得生物质型煤。
实施例11：一种制备生物质型煤的方法，包括以下步骤：生物质原料ⅱ采用玉米秸秆粉碎至粒度小于0.38mm，原煤采用新疆和丰煤粉碎至粒度小于1mm的粉煤，型煤粘结剂为稻秆经热溶萃取法处理得到萃取物，将型煤粘结剂（3%）与玉米秸秆（27%）及原煤（70%）混合均匀，放置于柱形模具中，当温度为150℃，成型压力为12.5mpa,热压成型，干燥后制得生物质型煤。
实施例12：一种制备生物质型煤的方法，包括以下步骤：生物质原料ⅱ采用松木屑粉碎至粒度小于0.38mm，原煤采用新疆和丰煤粉碎至粒度小于1mm的粉煤，型煤粘结剂为稻秆经热溶萃取法处理得到的萃取物，将型煤粘结剂（1%）与玉米秸秆（9%）及原煤（90%）混合均匀，放置于柱形模具中，当温度为150℃，成型压力为12.5mpa,热压成型，干燥后制得生物质型煤。
实施例13：一种制备生物质型煤的方法，包括以下步骤：生物质原料ⅱ采用松木屑粉碎至粒度小于0.38mm，原煤采用新疆和丰煤粉碎至粒度小于1mm的粉煤，型煤粘结剂为稻秆经热溶萃取法处理得到萃取物，将型煤粘结剂（3%）与玉米秸秆（17%）及原煤（80%）混合均匀，放置于柱形模具中，当温度为150℃，成型压力为12.5mpa,热压成型，干燥后制得生物质型煤产品。
实施例14：一种制备生物质型煤的方法，包括以下步骤：生物质原料ⅱ采用松木屑粉碎至粒度小于0.38mm，原煤采用新疆和丰煤粉碎至粒度小于1mm的粉煤，型煤粘结剂为稻秆经热溶萃取法处理得到萃取物，将型煤粘结剂（3%）与玉米秸秆（27%）及原煤（70%）混合均匀，放置于柱形模具中，当温度为150℃，成型压力为12.5mpa,热压成型，干燥后制得生物质型煤产品。
现有技术中采用无机粘结剂制备的型煤的成型率为90.1%至96%、跌落强度为80%至94.6%、热稳定性为70.7%至93%，而本发明的生物质型煤的成型率为93.67%至98.21%、跌落强度为96.42%至99.11%、热稳定性为81.18%至90.03%，具体参见表1和表2，由此可以看出，本发明的生物质型煤在成型率、跌落强度和热稳定性方面与现有技术中采用无机粘结剂制备的型煤相当并且略优于现有技术中采用无机粘结剂制备的型煤，同时，由于本发明主要采用了农林废弃物等生物质资源进行生产，所以得到的生物质型煤相比于现有技术中采用无机粘结剂制备的型煤来说，灰分低、含碳量高、不易结垢。
现有技术中采用有机粘结剂制备的型煤的成型率为63.8%至90%、跌落强度为72%至88.6%、热稳定性为60.2%至80.3%，而本发明中的型煤粘结剂也属于有机粘结剂，本发明的生物质型煤的成型率为93.67%至98.21%、跌落强度为96.42%至99.11%、热稳定性为81.18%至90.03%，具体参见表1和表2，由此可以看出，本发明的生物质型煤在成型率、跌落强度和热稳定性方面明显优于现有技术中采用有机粘结剂制备的型煤。
现有技术中采用复合粘结剂制备的型煤的成型率为64.5%至95%、跌落强度为76%至95%、热稳定性为65%至90%，而本发明中的型煤粘结剂也属于有机粘结剂，本发明的生物质型煤的成型率为93.67%至98.21%、跌落强度为96.42%至99.11%、热稳定性为81.18%至90.03%，具体参见表1和表2，由此可以看出，本发明的生物质型煤在成型率方面与现有技术中采用复合粘结剂制备的型煤相当并且略优于现有技术中采用复合粘结剂制备的型煤，本发明的生物质型煤在跌落强度方面明显优于现有技术中采用复合粘结剂制备的型煤，本发明的生物质型煤在热稳定性方面与现有技术中采用复合粘结剂制备的型煤相当并且略优于现有技术中采用复合粘结剂制备的型煤，同时，本发明在满足型煤，灰分低、含碳量高、不易结垢、强度高的要求之外，本发明的生产工艺简单易操作，生产条件温和，原材料来源广泛，价格低廉，生产成本低总体来说，效果明显优于现有技术中采用复合粘结剂制备的型煤。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。