專利名稱：不粘性原料煤的型煤制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤的成型方法，尤其是不粘性原料煤的型煤的成型方法。
不粘性固體燃料的特征是缺乏結(jié)焦性，包括1、國(guó)標(biāo)《GB212-92》“煤的工業(yè)分析方法”中焦渣特征分類序號(hào)為“(1)粉狀”、“(2)粘著”“(3)弱粘結(jié)”的煤種，如無(wú)煙煤、貧煤、多數(shù)的長(zhǎng)焰煤、褐煤等等；2、焦炭粉、石油焦粉、木炭粉等。用以制造型煤、型焦、型炭(以下統(tǒng)稱型煤)的原料粒度一般為≤3mm，以下統(tǒng)稱為不粘性原料煤。
型煤是潔凈煤產(chǎn)品的基本形式之一，是改變層燃爐原煤散燒所形成的嚴(yán)重污染和能源浪費(fèi)的最簡(jiǎn)易的技術(shù)途徑。型煤制造的技術(shù)關(guān)鍵包括粘結(jié)劑組份及型煤固結(jié)，它決定了型煤的性能及商品化應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)可行性。
不粘性原料煤由于缺乏結(jié)焦性，因此在燃燒或氣化時(shí)不能形成耐中、高溫的焦網(wǎng)骨架，致使型煤在中、高溫狀態(tài)下強(qiáng)度下降，甚至再度粉化。解決不粘性原料煤型煤的中、高溫性能的途徑是加入某些無(wú)機(jī)型粘結(jié)劑，如粘土、石灰等，但又造成型煤灰份增加，發(fā)熱值下降。雖然已公開(kāi)的型煤制造方法有幾百種，但我國(guó)約4億噸工業(yè)燃料型煤市場(chǎng)至今基本是一片空白，其根本原因是現(xiàn)有技術(shù)方案均未能突破工業(yè)化生產(chǎn)成本瓶頸。而在氣化型煤方面，一系列的新技術(shù)方案多因未能解決型煤在中、高溫狀態(tài)下帶出物過(guò)多的技術(shù)難關(guān)而難以工業(yè)化應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種粘結(jié)劑加入量少，可保證型煤的低、中、高溫性能，灰份增加率低，適于燃料型煤和氣化型煤的不粘性原料煤的型煤的制造方法。
本發(fā)明的基本特征是以煤粘煤，即采用一種以強(qiáng)粘性煤粉為基本組份的復(fù)合式粘結(jié)劑(以下簡(jiǎn)稱為CCT粘結(jié)劑)，根據(jù)不粘性原料煤的性質(zhì)及其型煤的用途，調(diào)節(jié)CCT粘結(jié)劑組份，并采用與之相適應(yīng)的型煤固結(jié)方式制造不粘性原料煤的型煤。
本發(fā)明所說(shuō)的型煤的組份為(1)不粘性粉狀原料煤，(2)強(qiáng)粘性煤粉以及(3)酸化淀粉液、水泥、粘土中的一至二種。其中水泥與酸化淀粉液不得配伍。其配比為以不粘性粉狀原料煤的重量為100％作計(jì)算基準(zhǔn)，強(qiáng)粘性煤粉為3％～15％，酸化淀粉液低于1％(淀粉干料量，下同)，水泥低于5％，粘土低于10％。其工藝步驟為將上述配比的各組份加適量水混合成型、固結(jié)。煤粉的粒度為40目以細(xì)，最好為200目以細(xì)。
在上述工藝中，強(qiáng)粘性煤粉是不可缺少的基本組份，用于保證型煤的中、高溫強(qiáng)度。其他組份則根據(jù)原料煤性質(zhì)及型煤要求作出選擇。酸化淀粉液用于獲得高冷態(tài)強(qiáng)度，水泥用于獲得抗水性及低、中溫強(qiáng)度，粘土用于提高型煤灰熔點(diǎn)及增強(qiáng)中、高溫強(qiáng)度。在工業(yè)化應(yīng)用中，需另行加入固硫劑、燃燒強(qiáng)化劑等，這不影響CCT粘結(jié)劑的性能。
強(qiáng)粘性煤粉是指符合國(guó)標(biāo)《GB212-92》“煤的工業(yè)分析方法”中焦渣特征分類序號(hào)為“(4)不熔融粘結(jié)”、“(5)不膨脹熔融粘結(jié)”、“(6)弱膨脹熔融粘結(jié)”、“(7)膨脹熔融粘結(jié)”、“(8)強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)”、等煤種制成的粉料，粒度為40目以細(xì)，最好為200目以細(xì)。強(qiáng)粘性煤粉的特征是具備強(qiáng)結(jié)焦性，并具有很大的比表面積，使型煤在中溫狀態(tài)下即開(kāi)始形成焦網(wǎng)骨架，并隨溫度上升而強(qiáng)化，焦網(wǎng)骨架可耐2000℃的高溫。由于型煤燃燒或氣化是一種氣、固異相反應(yīng)，發(fā)生于固相表面或其淺層，故型煤焦渣核中的焦網(wǎng)骨架仍然存在。對(duì)于使用膨脹性強(qiáng)粘性煤粉，微粉狀態(tài)可以利用型煤原料顆粒之間的間隙以消除煤粉在受熱結(jié)焦時(shí)膨脹所產(chǎn)生的破壞性內(nèi)應(yīng)力，防止型煤爆裂。
本發(fā)明適用于燃料型煤和氣化型煤的制造，由于采用以煤粘煤的技術(shù)方案，粘結(jié)劑加入量少，尤其是粘結(jié)劑以強(qiáng)粘性煤粉為主，既保證了型煤的低、中、高溫性能，且無(wú)毒，灰份增加率又很低，一般低于5％，同時(shí)，其固結(jié)技術(shù)簡(jiǎn)單易行，因此可實(shí)現(xiàn)低成本的工業(yè)化應(yīng)用。
眾所周知，工業(yè)化應(yīng)用需根據(jù)原料煤性質(zhì)、型煤用途及其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)，選擇適宜的CCT粘結(jié)劑組份，并采用與之適應(yīng)的固結(jié)工藝。原料煤種類多，性質(zhì)殊異。即使是同一煤種，亦可能因礦區(qū)、煤層不同而變化。煤質(zhì)特性影響型煤制造及其性能的主要因素有煤的成份及其比例；灰份成份及灰熔點(diǎn)；煤的粒度組成及冷壓成型性等。
工業(yè)型煤按用途分為燃料型煤和氣化型煤兩大類，它們的質(zhì)量要求，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)性質(zhì)及加工成本的市場(chǎng)制約力都有顯著的區(qū)別。
工業(yè)燃料型煤應(yīng)用于層燃式工業(yè)爐窯，主要是工業(yè)鍋爐。爐窯種類繁多，對(duì)燃料的基本組份有不同要求，一般是通過(guò)動(dòng)力配煤來(lái)解決的。工業(yè)燃料型煤則是在動(dòng)力配煤的基礎(chǔ)上加工制造的。與氣化型煤比較，工業(yè)燃料型煤對(duì)入爐水份無(wú)嚴(yán)格要求；灰熔點(diǎn)較低，一般軟化溫度ST≥1250℃即為優(yōu)級(jí)品，而氣化型煤ST＞1350℃才為優(yōu)級(jí)品；工業(yè)燃料型煤用戶面廣量多，又十分分散，絕大多數(shù)沒(méi)有煙氣脫硫設(shè)施，氣化型煤則用戶集中、多自產(chǎn)自用、棚里作業(yè)、有脫硫設(shè)施；工業(yè)燃料型煤最佳平均粒度為10～15mm，最小粒度應(yīng)大于3mm，氣化型煤則一般呈均勻球體，氣化型煤與塊煤、焦炭及目前大量使用的石灰碳化煤球比較，加工成本有較大的回旋余地，而工業(yè)燃料煤價(jià)低、市場(chǎng)供過(guò)于求，加工成本的市場(chǎng)制約力極大。所以，工業(yè)燃料型煤必須集中化加工，社會(huì)化服務(wù)，產(chǎn)品應(yīng)具備固硫、抗水、破而不散的性能，并能突破幾十年來(lái)工業(yè)燃料型煤工業(yè)化生產(chǎn)的成本瓶頸，才能完成其商品化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。氣化型煤多自產(chǎn)自用，對(duì)抗水性無(wú)必然要求，但需具備極好的中、高溫性能，包括灰熔點(diǎn)、耐磨性及熱穩(wěn)定性。所以，工業(yè)燃料型煤應(yīng)選擇免烘干、抗水、自然養(yǎng)護(hù)固結(jié)的“強(qiáng)粘性煤粉—水泥—粘土”組份的CCT粘結(jié)劑；氣化型煤多選擇“強(qiáng)粘性煤粉—酸化淀粉液—粘土”組份的CCT粘結(jié)劑。
本發(fā)明的酸化淀粉液在常溫下有似水的流動(dòng)性，與煤粉有極好的親合性，能形成很薄的粘結(jié)劑膜，從而降低了淀粉耗，其淀粉耗僅為0.2％～1.0％，減少50％～80％，從而使淀粉粘結(jié)劑得以應(yīng)用到工業(yè)型煤上。
水泥是一種水凝性的鈣鹽膠結(jié)材料，如硅酸鈣系列水泥、鋁酸鈣系列水泥，在一定的溫度條件下，水泥中的CaO會(huì)分離出來(lái)，其含量一般占水泥的50％以上。眾所周知，CaO是最常用的型煤固硫劑，單獨(dú)使用多為CaCO3或Ca(OH)2，同時(shí)又是碳的燃燒、氣化活化劑。因此，水泥具備粘結(jié)、冷凝、速固、固硫、抗水、活化等諸多作用。對(duì)于低硫煤種(1.0％以下)，當(dāng)水泥加入量達(dá)到2％～4％時(shí)，已可滿足型煤的固硫要求。但對(duì)于酸性灰份的煤種，CaO的加入，會(huì)導(dǎo)致灰熔點(diǎn)下降而影響型煤性能，為此，需要加入粘土加以調(diào)節(jié)。
粘土包括軟質(zhì)、硬質(zhì)、半硬質(zhì)粘土，鋁礬土和膨潤(rùn)土等，主要用于增加原料煤的冷壓成型性能，提高低、中、高溫強(qiáng)度及灰熔點(diǎn)。它的品種選擇和加入量需依煤質(zhì)和型煤用途而定。粘土應(yīng)加工成200目以細(xì)，以提高其效能。
以下給出一些實(shí)施例。
表1給出一些原料煤的例子。
表1原料煤
表2給出一些不粘性原料煤的型煤制造方法的實(shí)例。
表2不粘原料煤型煤制造應(yīng)用例舉
由表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到1、多數(shù)品種型煤灰份增加率均不大于4％，神府不粘煤由于成型性差、灰熔點(diǎn)很低，粘土加入量較大，使灰份增加率達(dá)7％，但神府煤本身灰份極低，因而制成型煤仍屬優(yōu)級(jí)品。
2、經(jīng)測(cè)算，噸型煤粘結(jié)劑費(fèi)用為燃料型煤8～12元，氣化型煤約20元。
3、燃料型煤由于免烘干，而使其綜合加工成本在20元/噸。眾多研究單位工業(yè)試燒表明，使用工業(yè)燃料型煤代替散煤，爐窯節(jié)煤率達(dá)10％～25％。
4、當(dāng)采用中、高硫煤時(shí)，除可增加水泥用量外，尚應(yīng)加入固硫劑及固硫促進(jìn)劑，不影響本發(fā)明的CCT劑的使用。
以下給出酸化淀粉液的制造方法。
將淀粉、各種谷物粉、薯干粉或鮮薯糊(以下均稱為淀粉)和稀酸液混合后，在(110～140)℃條件下糊精化約60min而制成的一種在常溫有極好流動(dòng)性糊精水溶液和纖維、蛋白質(zhì)等組成的混合液，并加入微量硼砂作高聯(lián)劑以促進(jìn)固化。工業(yè)應(yīng)用可采用常壓法和加壓法兩種。常壓法工藝1000g淀粉(干料量)和約以100ml水與(2～4)ml硝酸及(3～6)ml鹽酸制成的稀酸液混合，在140℃以下干燥及糊精化，其中，在(110～140)℃階段應(yīng)保持約60min。制得干粉料根據(jù)型煤工藝需要，加入適量熱水及相當(dāng)于淀粉量2％～5％的硼砂制成所需濃度的酸化淀粉液。加壓工藝法按上述淀粉及酸量比例，加入(3～5)倍水，制成乳狀液，在壓力釜中于(110～140)℃條件下攪拌加熱約60min，再加入相應(yīng)量的硼砂，即可直接制成酸化淀粉液。
權(quán)利要求
1.不粘性原料煤的型煤制造方法，其特征在于1)所說(shuō)的型煤的組份為(1)不粘性粉狀原料煤，(2)強(qiáng)粘性煤粉以及(3)酸化淀粉液、水泥、粘土中的一或兩種，其中水泥與酸化淀粉液不得配伍；2)所說(shuō)的型煤的組份配比為以不粘性粉狀原料煤的重量為100％作計(jì)算基準(zhǔn)，強(qiáng)粘性煤粉為3％～15％，其粒度為40目以細(xì)，酸化淀粉液低于1％，水泥低于5％，粘土低于10％3)其工藝步驟為將各組份加適量水混合后加壓成型、固結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的不粘性原料煤的型煤制造方法，其特征在于所說(shuō)的強(qiáng)粘性煤粉的粒度為200目以細(xì)。
全文摘要
涉及不粘性原料煤的型煤的成型方法。其組份為不粘性粉狀原料煤，強(qiáng)粘性煤粉以及酸化淀粉液、水泥、粘土中的一或二種，其中淀粉液與水泥不得配伍；配比為原料煤100%，煤粉3%～15%，粒度為40目以細(xì)，淀粉液低于1%，水泥低于5%，粘土低于10%；工藝步驟為各組份加水混合后加壓成型、固結(jié)。適于燃料型煤和氣化型煤的制造，以煤粘煤，粘結(jié)劑加入量少，以強(qiáng)粘性煤粉為主，既保證型煤的低中高溫性能，灰份增加率又低，低成本。
文檔編號(hào)C10L5/02GK1316492SQ0110134
公開(kāi)日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月3日
發(fā)明者王茂春, 王颶 申請(qǐng)人:王茂春, 王颶, 廈門思華達(dá)科技開(kāi)發(fā)有限公司