專利名稱：神府煤水熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及弱黏結(jié)性煤的改質(zhì)處理技術(shù)，尤其涉及神府煤水熱處理方法。
背景技術(shù)：
我國煤炭資源豐富，但煉焦煤資源相對(duì)不足，尤其是優(yōu)質(zhì)煉焦煤較為匱乏，隨著我 國鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源日趨緊張，市場(chǎng)形勢(shì)不容樂觀，已經(jīng)出現(xiàn)經(jīng)常 性的市場(chǎng)短缺現(xiàn)象。此外，隨著焦?fàn)t大型化和高爐噴煤技術(shù)的發(fā)展，提高焦炭質(zhì)量，特別是改 善焦炭的熱性能，滿足高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展的要求，也成為煉焦技術(shù)發(fā)展的特出問題。解決這一 問題的主要手段即為擴(kuò)大煉焦煤源，提高和改善焦炭質(zhì)量。其中低變質(zhì)程度高揮發(fā)份的不粘 煤的使用可以最大限度的擴(kuò)大煉焦煤的資源，緩解煉焦煤的不足。我國不粘煤儲(chǔ)量豐富，如神 府煤儲(chǔ)量達(dá)到2300億噸，而且低硫、低灰，(硫分小于0. 5%，灰分小于5% )。然而不粘煤 由于其變質(zhì)程度較低，揮發(fā)份含量較高，無黏結(jié)性，因而直接使用配入量受到限制?，F(xiàn)有的煤的改質(zhì)處理技術(shù)包括煤的熱處理技術(shù)和煤的水熱處理技術(shù)。其中煤的熱 處理技術(shù)有郭延紅(潔凈煤技術(shù)，2006，No. 3)報(bào)道了對(duì)幾種不同變質(zhì)程度的煤采用低溫 熱改質(zhì)，使煤表面的性質(zhì)發(fā)生變化，從而改變煤漿的流變性，該煤漿用于煤氣化。郝愛民等 (煤炭轉(zhuǎn)化，2001，No. 3)對(duì)幾種不同變質(zhì)程度的煤采用了低溫?zé)崽幚?，?duì)煤的表面性質(zhì)進(jìn) 行改性提質(zhì)，以提高提高水煤漿的濃度。水恒福等(燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，No. 2007,2)研究了四 種不同變質(zhì)程度煙煤熱處理，表明適當(dāng)條件熱處理可提高其在二硫化碳/N甲基-2-吡咯烷 酮混合溶劑的抽提率和在不同溶劑中的溶脹性能，脫除煤分子中的羰基和羥基等含氧官能 團(tuán)，破壞煤結(jié)構(gòu)中的氫鍵，從而降低煤的交聯(lián)密度，提高煤反應(yīng)活性。上述各種煤的熱處理 目的是改變煤的表面性質(zhì)，其改質(zhì)處理的煤不是用于配煤煉焦，而是用于制備水煤漿用于 煤氣化。采用水熱處理方法處理煤，如水恒福等(燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，No. 2006，5)對(duì)四種不同 變質(zhì)程度的煙煤進(jìn)行了水熱處理，結(jié)果表明，水熱處理具有脫除礦物質(zhì)的作用，對(duì)高變質(zhì)程 度的煤還可以脫除原煤中的η-陽離子締合，從而可以明顯提高其抽提率。王知彩；水恒 福等(燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，No. 2006,5)對(duì)神華煤進(jìn)行了水熱處理，表明水熱處理改變了煤分子 中氫鍵等非共價(jià)鍵作用，其中較高溫度水熱處理將導(dǎo)致醚鍵、酯鍵等弱共價(jià)鍵水解和芳環(huán) 側(cè)鏈的斷裂，存在明顯的加氫作用，對(duì)其有機(jī)溶劑抽提率和溶脹性能均具有改質(zhì)作用，并能 改善其液化性能。基于煤液化為目的的水熱處理其處理溫度在240°C以上，壓力較高，達(dá)到 IOMI^a以上，水煤比采用1 1。采用水熱處理的手段對(duì)煤進(jìn)行改質(zhì)，是為改善其液化性能， 提高煤液化轉(zhuǎn)化率和液化油的收率。神府煤由于其高揮發(fā)性和弱黏結(jié)性的基本特點(diǎn)，使得其在目前配煤煉焦上很少使 用，少數(shù)煉焦企業(yè)使用時(shí)其在煉焦配煤中的配入量不超過3 5 %，用量受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種神府煤水熱處理方法，該方法將神府煤置于適當(dāng)?shù)臈l件下，加入一定量的水后在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行水熱處理和改質(zhì)，經(jīng)改質(zhì)后的神府煤能作為煉焦 配煤，從而降低配煤煉焦成本。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種神府煤水熱處理方法，是將一定量的神府煤，其粒度分 布在1.25mm以下，按水和煤的質(zhì)量比1 2 1，加入水后置于反應(yīng)釜中，通入氮?dú)庖耘疟M 反應(yīng)釜中的空氣；反應(yīng)釜開始加熱并攪拌，升溫至預(yù)定溫度，所述預(yù)定溫度是指水熱處理溫度在 150 300°C，反應(yīng)釜內(nèi)壓力在0. 4 9. OMPa，在所述溫度下處理煤樣1 3小時(shí)；然后停止加熱并快速冷卻至室溫，泄去反應(yīng)釜壓力至常壓后，打開反應(yīng)釜；從反應(yīng)釜中取出水熱處理后的煤樣，并經(jīng)過濾除去水分后儲(chǔ)存?zhèn)溆?。本發(fā)明針對(duì)神府煤的基本性質(zhì)，采用水熱處理的方法，改善神府煤的黏結(jié)性，并可 以降低其揮發(fā)分和具有適當(dāng)脫灰和除金屬離子的作用，因而可以明顯改善其煉焦性能，提 高其在煉焦配煤中的配入量，提高焦炭質(zhì)量，從而降低配煤煉焦成本，并能穩(wěn)定和擴(kuò)大煉焦 煤源。經(jīng)本發(fā)明處理過的神府煤能夠明顯改善煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性，因而可以提高其在 煉焦配煤中的用量達(dá)到8 15%，焦炭質(zhì)量能夠滿足要求。


圖1為本發(fā)明神府煤水熱處理方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參見圖1，一種神府煤水熱處理方法，將一定量的神府煤，其粒度分布在1. 25mm以 下，按水和煤的質(zhì)量比1 2 1，加入水后置于反應(yīng)釜中，通入氮?dú)庖耘疟M反應(yīng)釜中的空 氣，避免煤樣的氧化；反應(yīng)釜開始加熱并攪拌，升溫至預(yù)定溫度，所述的預(yù)定溫度是指水熱 處理溫度在150 300°C，反應(yīng)釜內(nèi)壓力在0. 4 9. OMPa,在所述溫度下處理煤樣1 3小 時(shí)；然后停止加熱并快速冷卻至室溫，泄去反應(yīng)釜壓力至常壓后，打開反應(yīng)釜；從反應(yīng)釜中 取出水熱處理后的煤樣，并經(jīng)過濾除去水分后密封儲(chǔ)存?zhèn)溆?，以作為煉焦配煤。過濾得到的 水分經(jīng)沉淀后可循環(huán)使用。本發(fā)明針對(duì)高揮發(fā)份弱粘煤——神府煤的特點(diǎn)，即神府煤具有變質(zhì)程度低、含氧 官能團(tuán)多、氫鍵締合強(qiáng)度高、粘結(jié)性能差的特點(diǎn)，通過適當(dāng)條件下的水熱處理，利用水解化 學(xué)機(jī)理，能夠有效脫除其含氧官能團(tuán)，人工促進(jìn)其變質(zhì)程度，破壞其氫鍵作用，提高其有機(jī) 溶劑可溶物的含量，從而提高其黏結(jié)性和煉焦性能，達(dá)到增加其在煉焦煤中配入量，改善焦 炭質(zhì)量。實(shí)施例1神府煤在150°C的條件下，壓力為0.6MPa，水煤比為2 1(質(zhì)量比)的水熱處理， 處理時(shí)間1小時(shí)，采用煤樣的粒度為0. 45-1. 25mm。經(jīng)水熱處理后的神府煤在N-甲基-2吡 咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高100%，黏結(jié)性指數(shù)G值提高 50%，灰份降低10%，含氧量降低7.5%。經(jīng)配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原 煤的基礎(chǔ)配比相比焦炭的顯微強(qiáng)度提高5. 1%,C02反應(yīng)性CRI降低4.5%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高10. 9%。實(shí)施例2神府煤在250°C的條件下，壓力為進(jìn)行水煤比為2 1(質(zhì)量比)的水熱處 理，處理時(shí)間1小時(shí)，采用煤樣的粒度為0. 45-1. 25mm。經(jīng)水熱處理后的神府煤在N-甲基-2 吡咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高22%，黏結(jié)性指數(shù)G值提高 180%，灰份降低6.5%，含氧量降低7.8%。經(jīng)配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與 原煤的基礎(chǔ)配比相比焦炭的顯微強(qiáng)度提高5. 2%，CO2反應(yīng)性CRI降低15. 3%，反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR提高沘.6%。實(shí)施例3神府煤在300°C的條件下，壓力為9MPa，水煤比為2 1 (質(zhì)量比)的水熱處理，處 理時(shí)間1小時(shí)，采用煤樣的粒度為0. 45-1. 25mm。經(jīng)水熱處理后的神府煤在N-甲基-2吡 咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高145%，黏結(jié)性指數(shù)G值提高 50 %，灰份降低5%，含氧量降低6.8%。經(jīng)配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原 煤的基礎(chǔ)配比相比焦炭的顯微強(qiáng)度提高6. 5%，C02反應(yīng)性CRI降低13. 6%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR 提高洸.7%0實(shí)施例4神府煤在150°C的條件下，壓力為0. 4MPa，水煤比為1:1(質(zhì)量比)的水熱處理， 處理時(shí)間1小時(shí)，采用煤樣的粒度為0. 45-1. 25mm。經(jīng)水熱處理后的神府煤在N-甲基-2吡 咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率降低50%，黏結(jié)性指數(shù)G值提高 150%，灰份降低5%，經(jīng)配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原煤的基礎(chǔ)配比相比焦 炭的顯微強(qiáng)度提高2. 4%，CO2反應(yīng)性CRI降低5. 3%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高5. 6%。實(shí)施例5神府煤在150°C的條件下，壓力為0. 6MPa，水煤比為2:1(質(zhì)量比)的水熱處理， 處理時(shí)間1小時(shí)，采用煤樣的粒度為75目(0. 2mm)。經(jīng)水熱處理后的神府煤在N-甲基-2 吡咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高78%，黏結(jié)性指數(shù)G值提高 50 %，灰份降低5%，含氧量降低4.8%。經(jīng)配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原 煤的基礎(chǔ)配比相比焦炭的顯微強(qiáng)度提高5. 5%,CO2反應(yīng)性CRI降低6. 5%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR 提高12. 9%。實(shí)施例6神府煤在150°C的條件下，壓力為0. 6MPa，水煤比為2:1(質(zhì)量比)的水熱處理， 處理時(shí)間3小時(shí)，采用煤樣的粒度為0. 45-1. 25mm。經(jīng)水熱處理后的神府煤在N-甲基-2吡 咯烷酮/ 二硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高110%，黏結(jié)性指數(shù)G值提高 60%，灰份降低6%，含氧量降低5.8%。經(jīng)配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦)所得焦炭與原 煤的基礎(chǔ)配比相比焦炭的顯微強(qiáng)度提高6. 2%,CO2反應(yīng)性CRI降低7. 3%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR 提高14. 7%。由上述實(shí)施例神府煤的水熱處理可以看出，在水熱處理溫度150 300°C，壓力 0.4 9.010^，水煤比為1 2 1(質(zhì)量比)，粒度分布為小于1.25mm的條件下，處理時(shí) 間1 3小時(shí)，神府煤經(jīng)水熱處理后，經(jīng)水熱處理后的神府煤在N-甲基-2吡咯烷酮/ 二 硫化碳混合溶劑(1 1體積比)中的抽提率提高22 110%，黏結(jié)性指數(shù)G值提高50 180%,灰份降低5. 1 10%，含氧量降低4. 8 7. 8%。經(jīng)配水熱處理煤煉焦后(坩堝焦) 所得焦炭與原煤的基礎(chǔ)配比相比，焦炭的顯微強(qiáng)度提高2. 4 6. 5%，CO2反應(yīng)性CRI降低 4. 5 15. 3%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR提高5.6 沘.6%。
權(quán)利要求
1. 一種神府煤水熱處理方法，其特征是將一定量的神府煤，其粒度分布在1.25mm以下，按水和煤的質(zhì)量比1 2 1，加入水 后置于反應(yīng)釜中，通入氮?dú)庖耘疟M反應(yīng)釜中的空氣；反應(yīng)釜開始加熱并攪拌，升溫至預(yù)定溫度，所述預(yù)定溫度是指水熱處理溫度在150 300°C，反應(yīng)釜內(nèi)壓力在0. 4 9. OMPa，在所述溫度下處理煤樣1 3小時(shí)； 然后停止加熱并快速冷卻至室溫，泄去反應(yīng)釜壓力至常壓后，打開反應(yīng)釜； 從反應(yīng)釜中取出水熱處理后的煤樣，并經(jīng)過濾除去水分后儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及弱黏結(jié)性煤的改質(zhì)處理技術(shù)，尤其涉及神府煤水熱處理方法。一種神府煤水熱處理方法，是將一定量的神府煤，其粒度分布在1.25mm以下，按水和煤的質(zhì)量比1～2∶1，加入水后置于反應(yīng)釜中，通入氮?dú)庖耘疟M反應(yīng)釜中的空氣；反應(yīng)釜開始加熱并攪拌，升溫至預(yù)定溫度，所述預(yù)定溫度是指水熱處理溫度在150～300℃，反應(yīng)釜內(nèi)壓力在0.4～9.0MPa，在所述溫度下處理煤樣1～3小時(shí)；然后停止加熱并快速冷卻至室溫，泄去反應(yīng)釜壓力至常壓后，打開反應(yīng)釜；從反應(yīng)釜中取出水熱處理后的煤樣，并經(jīng)過濾除去水分后儲(chǔ)存?zhèn)溆谩＝?jīng)本發(fā)明處理過的神府煤能夠明顯改善煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性，因而可以提高其在煉焦配煤中的用量達(dá)到8～15％，焦炭質(zhì)量能夠滿足要求。
文檔編號(hào)C10B57/08GK102140356SQ201010102638
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者孫維周, 彭新, 水恒福, 胡德生 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué), 寶山鋼鐵股份有限公司