CN101492624A - 环保节能气化型煤粘合剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保节能气化型煤粘合剂的制备方法，本发明采用如下重量的份数比组份：腐殖酸钠25－50份，高岭土50－75份，甲醛溶液0.2－0.5份，水700－750份，将腐殖酸钠加入高岭土中混合，将水加入搅拌后，再将甲醛溶液加入搅拌即制成，本发明属于复合类型煤粘合剂，主要是采用有机物(腐殖酸盐)同无机物(高岭士)复合配制而成，其主要特点是：掺烧量高、热稳定性好，冷热强度高、污染物排放少、不用沤制煤粉、节省场地，避免二次污染。

Description

环保节能气化型煤粘合剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保节能气化型煤粘合剂的制备方法。

背景技术

我国是世界煤炭大国，国内化肥、冶金及机械行业生产合成原料或工业燃料气的煤气发生炉，大多数以块煤或焦炭为气化原料。我国化肥厂遍及全国，2006年据有关部门统计，全国约有大、中型化肥企业60多个，小型化肥厂800多家，其中60％以上以无烟块煤作为造气的原料煤，每年要消耗无烟块煤4000万吨以上。

目前我国煤炭的生产由于受采煤机械化程度及煤田地质构造的影响，无烟块煤的产率很低。如1990年全国生产无烟煤总产量21285万吨，而无烟块煤近2039万吨，只占无烟煤总产量的9.58％。因此，长期以来，无烟块煤的供应十分紧张，全国各地的化肥企业也因为块煤的短缺而面临着种种困难。十几年来，随着煤炭开采技术和机械化程度的提高，目前无烟块煤的生产也只能达到无烟煤生产总量的15％左右，全国无烟块煤的需求缺口仍在1000万吨左右。所以，将粉煤成型替代块煤，不仅可以缓解块煤的供需矛盾，充分利用煤炭资源，而且可以降低化肥生产企业的成本，提高企业经济效益。

在型煤生产工艺中，型煤粘合剂技术是关键技术之一，目前国内粘合剂有很多种，但大都在“型煤环保气化技术”方面存在着一定缺陷。

国际市场上，世界发达国家大建有大型型煤厂，国外使用的粘合剂大都是用煤焦油、改性沥青、铝水泥、PVA等。但这些有机类粘合剂大都存在着燃烧不充分时冒黑烟，发烟值一般在3000以上(浊度测定法)；由于稠环化合物较多，不完全燃烧会带来某些致癌物；产生的二氧化硫较多、对温度变化不敏感、缺乏成焦组分，燃烧时易破碎，稳定性差等方面的技术不足。近年来，虽然国外技术人员一直致力于改进煤焦油和沥青的“改质”方面，通过加入添加剂的形式来达到“改质”的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种掺烧量高、热稳定性好，冷热强度高、污染物排放少、不用沤制煤粉、节省场地，避免二次污染的环保节能气化型煤粘合剂的制备方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明采用如下重量的份数比组份：腐殖酸钠25-50份，高岭土50-75份，甲醛溶液0.2-0.5份，水700-750份，将腐殖酸钠加入高岭土中混合，将水加入搅拌后，再将甲醛溶液加入搅拌即制成。

本发明所述的腐殖酸钠为腐殖酸含量＞40％、钠的含量为10-20％的80-100目的腐殖酸钠粉末，所述的高岭土为200-300目的高岭土粉，所述的甲醛溶液是甲醛含量为75-80％的甲醛溶液。

本发明所述的水的温度保持在25-50℃。

本发明的有益效果如下：本发明腐植酸盐粘结剂是主要采用风化煤或褐煤、泥炭为原料，经碱液抽提而得到的产物。本发明腐植酸盐粘结剂来源广，价格低，无污染，增加灰分小于20％，生产的型煤强度高。由于腐植酸本身的化学组成和结构特别复杂，一般认为它不是单一的化合物，而是由几个相似族类的、分子大小不同的、结构组成又不一致的高分子羟基芳香酸所组成的复杂混合物。它的组分既没有塑性，也没有弹性，因而可以被看成是一种高分子的非均一缩聚物。它既不熔化，又不结晶，也可以被认为是一种无定型的高分子胶体。腐植酸是煤系产物，所以与煤的亲和力强，当与煤结合时就显示出它的粘结力。大量实验表明用其做型煤粘结剂有如下优点：

a.在型煤中不过分增加灰分和降低发热量；

b.由其制成的型煤冷、热态性能都较好；

c.不产生二次污染；

d.粘结剂原料的来源面广，价格低廉；

e.粘结剂制作工艺简单，易于现场操作，能适应大规模生产和推广使用。

本发明属于复合类型煤粘合剂，主要是采用有机物(腐植酸盐)同无机物(高岭士)复合配制而成。其主要特点是：掺烧量高、热稳定性好，冷热强度高、污染物排放少、不用沤制煤粉、节省场地，避免二次污染等。

本发明采用腐植酸钠在特定温度下转化成腐植酸缩合物，与高岭士复合，将所生产的型煤中硫的成分以盐的形式固定在硫渣内，大大减少污染物二氧化硫的排放，并可以达到70-100％的替代气化块煤。

目前，我国生产的各类型煤粘合剂在热稳定性控制和减少二氧化硫排放方面的技术方面有待进一步提高，而型煤替代气化用块煤更是大多在30-40％之间，很难突破50％的掺烧量，本发明型煤粘合剂不仅提高了型煤燃烧的稳定性和大大减少了二氧化硫的排放，更有效地突破了气化型煤掺烧量达到50％以上的水平。

1、本发明粘合剂与社会上销售其它普通粘合剂指标比较。结果见表1：

表1：国内粘合剂技术指标对比表

实验证明本发明粘合剂的粘度高，生产成本低、本身不含硫。比市售粘合剂的粘度提高了3倍以上，成本降低30％以上，因此，本发明气化粘合剂具备了良好的气化性能，且不含有害成份，做到了无污染，无二次排放，产品本身具备了极强的市场竞争力。

本发明气化粘合剂是一种水溶性的粘结剂，对煤有很强的亲和力，能很好地润湿煤表面，以致能渗入煤的微孔结构中。在成型压力作用下，能粘结煤料，使型煤具有一定的初始强度。型煤烘干后，随水分的蒸发，能缩成胶体，最后收缩固化，将煤料粘结牢固，使型煤具有较高的强度，也可以使型煤具有防水防潮功能。

热分析结果表明，本发明气化型煤粘合剂制造出来的型煤加热到1000摄氏度时仍有一部分可燃物质残留下来，并观察到残留物有焦化成块的现象，说明这种粘合剂生产出的型煤具有较好地热稳定性，本发明型煤具有更好的热态机械强度和热稳定性。

2、本发明粘合剂同国内粘合剂的应用比较：

经过多次对比试验，并分别将山东东阿化工厂、河北衡水化肥厂和石家庄邦尔科技有限公司用不同粘合剂所生产出来的同一煤种的型煤进行了送检分析，结果见表2：

表2：国内各类粘合剂所生产的型煤技术指标的对照表

*指在水中浸泡保持形状不散的时间

通过以上对比试验和检测分析证明：本发明环保气化型煤粘合剂与市场上其他粘合剂所生产出的型煤技术指标相比较，固硫率提高10％以上，冷强度和热强度分别提高1倍以上，型煤的热稳定性提高20％以上，防水防潮时间提高了近2倍。

3、采用本发明粘合剂生产的型煤与块煤气化指标对比：

本发明型煤粘合剂新技术填补了我国目前纯阳泉煤不易粘合的技术空白。我们主要针对阳泉煤煤质较硬，气化好的特点，对粘合剂进行了开发和研究，通过多次的燃烧对比试验结果表明，本发明气化型煤粘合剂所生产出的阳泉气化型煤各项气化指标已经达到或超过阳泉块煤的气化指标，主要煤气成分对比分析：结果见表3

表3  阳泉型煤与块煤气化指标对比表

煤气成分分析	阳泉块煤	采用本发明粘合剂生产的阳泉型煤
			总产气量(NM3/h)	4213-4253	4192-4359
煤气组成(％)
			CO	25-29	22-27
CO2	4-6	4-6
			O2	0.4-0.8	0.4-0.8
N2	45-52	49-58
			H2	1.6-2.4	1.2-2.4

CH4	1.6-2.4	1.2-2.4
			平均热值MJ/NM3	4.9-6.1	5.0-6.2

4、各类指标对比分析结论：

采用本发明环保气化型煤粘合剂所生产型煤的各类技术指标均高于国内同类产品技术指标。其中：依托本发明所生产型煤的环保指标(烟尘排放量、二氧化硫排放量)和性能指标(热稳定性、防潮性)等方面接近或达到国际先进水平。所生产的阳泉型煤最高可以100％替代阳泉块煤造气使用，填补了目前国内这一煤种粘合剂技术的空白。

本发明由腐殖酸钠为原料制做合成氨造气专用型煤的粘结剂，不但解决了无机粘结剂造成型煤灰份增高的问题，而且克服了有机粘结剂造成型煤热稳定性差、成本升高的缺点；

本发明复合粘结剂本身和生产过程，条件温和，没有三废污染，符合绿色环保要求；

用本发明此粘结剂生产的型煤在热稳定性、冷热强度、落下强度、灰熔点、防水性等方面都能满足工业造气专用型煤的质量要求。使用本发明粘合剂制成的气化型煤，煤的固定碳只降低2-3％，比目前国内同类产品提高1倍以上。

本发明的粘结剂生产线、设备投资可减少30％、粘结剂成本可减少30％，型煤掺烧量可达到70％-100％(原型煤只能掺烧20％-30％)；

用本发明粘合剂可加工以纯阳泉无烟粉煤为原料的气化型煤，可填补该煤种使用空白；

用本发明粘合剂不用沤制煤粉，直接成型，节省场地2/5，用本粘合剂加工成民用型煤(蜂窝煤)，以石家庄为例可节约黄土35万吨折土地面积1500亩，全省可节约土地1.5万亩(粘土蜂窝煤每吨含黄土200多公斤)，并可避免二次污染。

5、石家庄正元化工集团柏坡化肥厂型煤试烧报告：

为了帮助企业节能降耗，石家庄邦尔科技发展有限公司2008年5月13日，在石家庄正元化工集团柏坡化肥厂进行型煤试烧，其报告如下：

(一)、时间：2008年5月13日上午9点-5月24日上午9点其13天，312小时

(二)、地点：柏坡化肥厂造气车间

(三)、设备型号：直径2.8米，固定间歇式煤气发生炉

(四)、设备编号：13号炉

(五)、型煤来源：

煤沫由正元柏坡化肥厂原无烟块煤过筛后提供，经石家庄邦尔科技发展有限公司用本发明粘合剂制成型煤后，拉回化肥厂造气车间使用

(六)、原煤沫与煤球(型煤)指标对比表：

	原煤沫	型煤	差别
				固定碳	76.4	73.09	3.3
水份	6.59	1.79	4.8

(七)、型煤指标：

煤球直径5cm

冷强度	50-110kg	2％有35-50kg
			热强度	28kg
热稳定性	93
			气化活性	阳泉煤活性60
灰溶点	＜1350

(八)、消耗指标：

掺煤量：35％-40％，注：13号-17号35％，17号-24号40％

掺烧记录：每车350-400kg

台班掺烧量：4-5吨

(九)、原煤品种：化肥厂阳泉无烟煤沫加工

(十)、产气量对比：

煤球产气：6900m³/h  块煤产气：7500m³/h

(十一)、带出物量对比：

块煤(炉号)：0.8T  煤球：1T

(十二)、煤球灰渣残碳含量：

块煤(炉号)：≤9％  煤球≤8.5％

5月22日

A、产气量对比：

煤球产气：7100m³/h  块煤产气：7500m³/h

B、带出物量对比：

块煤(炉号)：0.8T  煤球：0.9T

C、煤球灰渣残碳含量：

块煤(炉号)：≤9％  煤球≤7.5％

指术指标参数

D、气化型煤与原块煤造气实际运行数据：

半水煤气体组份

(1)入炉风压：正常

(2)风机风压：正常

(3)炉底风压：正常

(4)炉内风压：正常

(5)入炉蒸汽量：上、下吹壶汽手轮增加1/2圈

(6)炉面温度：比烧块煤炉上增加3℃左右炉下不变

(7)循环时间：正常

(8)百分比分配：煤煤球上吹时间增加2

(9)气体组份：烧煤：CO₂  O₂   CO    H₂

                   6.0  0.4  36.4  35

             烧煤球6.0  0.4  34.5  37

E、其它技术指标，运行过程：

煤球机械强度、固定碳含量高、热稳定强掺烧后工艺没有大的调整，但由于13^#炉到了在维修周期，两边的防流取长短不一造成下在两边渣量不均衡，改用17^#炉后一切都正常，下落及炉温与纯烧块煤基本相同。

评价意见及建议：

(一)、炉况运行是否正常

(二)、出现异常后，经调整，能立即恢复正常

如：13号试烧时，风压偏大，使带出物偏多，调整后14号即恢复正常；

如：19号落渣不好时，加大蒸汽，将落渣门调整平衡后、立刻恢复正常。

(三)、掺型煤造气炉渣含炭量低于块煤造气

(四)、使用型煤在两天造气过程中无任何异常情况，使用型煤造气取得成功。

(五)、型煤比块煤价格大约低10％以上，若工厂年用原煤5000吨，每年可节省燃料500吨左右

(六)、解决环境污染：将煤沫转化成型煤，可固硫，减少二氧化碳排放，燃烧充分，无结渣现象，炉渣含炭量不大于6％，解决了粉尘及堆入场地污染，实现洁净化生产，

(七)、采用本发明粘合剂生产型煤是利国利民、实现资源再利用、能源节约型、环境友好型的节能项目，符合了国家循环经济和持续发展政策，效益明显，建议大量推广使用。

综上所述，本发明针对目前我国型煤生产技术中存在的热稳定性差、造气性能不稳定、二氧化硫排放较高、掺烧量低等技术问题。通过改良型煤生产过程中的关键技术-型煤粘合剂，实现了节能、环保和提高生产效益的目的。

具体实施方式

实施例一：

本发明采用如下重量的份数比组份：腐殖酸钠35份，高岭土75份，甲醛0.2份，水700份，将腐殖酸钠加入高岭土中混合后，将水加入搅拌后，再将甲醛溶液加入搅拌即制成。所述的腐殖酸钠为腐殖酸含量＞40％、钠的含量为20％的80目的腐殖酸钠粉末，所述的高岭土为300目的高岭土粉，所述的甲醛溶液是甲醛含量为80％的甲醛溶液。所述的水的温度保持在35℃。

实施例二：

本发明采用如下重量的份数比组份：腐殖酸钠25份，高岭土60份，甲醛0.3份，水750份，将腐殖酸钠加入高岭土中混合后，将水加入搅拌后，再将甲醛溶液加入搅拌即制成。所述的腐殖酸钠为腐殖酸含量＞40％、钠的含量为10％的100目的腐殖酸钠粉末，所述的高岭土为250目的高岭土粉，所述的甲醛溶液是甲醛含量为75％的甲醛溶液。所述的水的温度保持在25℃。

实施例三：

本发明采用如下重量的份数比组份：腐殖酸钠50份，高岭土50份，甲醛0.5份，水725份，将腐殖酸钠加入高岭土中混合后，将水加入搅拌后，再将甲醛溶液加入搅拌即制成所述的腐殖酸钠为腐殖酸含量＞40％、钠的含量为15％的90目的腐殖酸钠粉末，所述的高岭土为200目的高岭土粉，所述的甲醛溶液是甲醛含量为77％的甲醛溶液。所述的水的温度保持在50℃。

Claims (3)

1、一种环保节能气化型煤粘合剂的制备方法，其特征在于采用如下重量的份数比组份：腐殖酸钠25-50份，高岭土50-75份，甲醛溶液0.2-0.5份，水700-750份，将腐殖酸钠加入高岭土中混合，将水加入搅拌后，再将甲醛溶液加入搅拌即制成。

2、根据权利要求1所述的一种环保节能气化型煤粘合剂的制备方法，其特征在于所述的腐殖酸钠为腐殖酸含量＞40％、钠的含量为10-20％的80-100目的腐殖酸钠粉末，所述的高岭土为200-300目的高岭土粉，所述的甲醛溶液是甲醛含量为75-80％的甲醛溶液。

3、根据权利要求1或2所述的一种环保节能气化型煤粘合剂的制备方法，其特征在于所述的水的温度保持在25-50℃。