CN102786996A

CN102786996A - 气化用钠基系列复合改性型煤技术

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Publication number: CN102786996A
Application number: CN2011101315560A
Authority: CN
Inventors: 李长安; 陈玉柱; 宫宾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明公开一种煤气炉专用的钠基系列复合改性型煤技术。该技术是在多批次，长周期工业试验的基础上，优化筛选而确立的。双组份粘结剂的选配是本专利的核心技术，它是由分布面广，储量丰富、价格低廉的有机物和无机质，经改性，分别制取的钠基有机粘结剂组份(NR₁)和钠基无机粘结剂组份(NR₂)。粉煤成型前，根据煤质状况，将(NR₁)和(NR₂)组份按一定比例与粉煤掺混，经捏合、成型、固结工序，加工出气化型煤制品，其冷态抗压强度≥600N/球，热态抗压强度≥400N/球，热稳定性＞99％，灰溶点ST＞1400℃，粘结指数G趋于零，化学活性＞90％。实践印证，钠基双组份复合粘结剂制出的专用型煤，在气化性能上，远好于人们常用的大同块煤。本发明技术的推广应用，不但可缓解商品块煤“物稀价扬”的局面，而且使粉煤加工增值，型煤的用户，也将大幅度地降低燃料费用，是一种有着长远发展前景的创新技术。

Description

气化用钠基系列复合改性型煤技术

技术领域：

本发明属于洁净煤技术领域中的粉煤成型技术。

背景技术：

随着工业燃气和城市煤气的广泛应用和发展，适宜气化用的块煤供需矛盾日趋突出；加之煤炭开采的机械化程度提高，原煤粒度小于13mm的粉煤量高达55％以上，这一现实情况，使社会拥有量较大的固定床煤气发炉面临“找米下锅”的同时，陷入块煤价格大幅上涨的状态之中。自1989年亚太经合会(ESCAP)在菲律宾召开主题为“型煤的开发与环境效益”专家会议以来，世界各国纷纷大力开发型煤技术。所谓型煤，就是以粉煤为主要原料，辅以一定比例的粘结剂或添加剂，采用粉煤制备-混捏-成型-固结的物理方法，制成具有一定形状、尺寸和特定理化指标的块煤制品，替代商品块煤。作为煤气发生炉气化用的型煤，必须在质量上与商品块煤相近，在性能上应超过商品块煤的气化特性。

粘结剂的选配研发，对型煤的质量、生产成本，起着至关重要的作用，是型煤成型的核心技术。理想的粘结剂应具有的特征是：黏结性好，能够均匀地润湿粉煤表面，添加量少，来源广，价格便宜，不含有害、有毒物质；既可促使型煤具有足够的冷热强度、热稳定性，还应能改变原煤的性质，使不宜气化的煤质，通过改性成为可气化的煤质，满足气化工艺要求。

目前，世界各国使用型煤成型的粘结剂约40余种，概括起来，冷压成型粘结剂分为有机，无机和复合粘结剂。如国外用丁二烯、苯乙烯、PVA制成的高分子聚合粘结剂，HU专利介绍的乳化煤焦油粘结剂，用PVA0.1％与淀粉，石膏制成的复合粘结剂，其型煤的冷强度可提高200N～300N/球，但热强度较差。当前国内致力于研发廉价的复合型粘结剂，克服单一粘结剂的不足，如蚌埠玻璃研究院采用焦油渣加入胶凝剂和固化剂制做的气化型煤具有实用价值，投入了工业生产；北京煤化所已获发明专利的钙系列MJ₁、MJ₂复合粘结剂型煤技术，成功地用于Φ1.6m水煤气两段炉，连续、稳定地生产城市煤气，由于粘结剂组份均匀为无机物，增大了型煤灰粉含量，导致灰渣残炭值偏高；此后，北京煤化所又开发了MJ₃、MJ₄复合粘结剂，但从测定结果看，型煤的热强度偏低，仅为200～250N/球。

发明内容：

本发明的目的是提供一种既可增加固定床煤气炉气化用型煤的冷热强度，又可提高型煤入炉后热稳定性的双组份复合粘结剂成型技术；具体地说，该型煤成型技术采用了有机的腐殖酸钠(代号NR₁)和无机的钠基膨润土(代号NR₂)两个组份，根据不同煤质按着一定比例与粉煤掺混、成型、固结，制成具有催化、改性的钠基系列煤气炉专用的气化型煤。适应于长焰煤、气煤、焦煤、瘦煤、无烟煤等粉煤成型工艺，明显地改善气化型煤冷热抗压强度，热稳定性、反应活性，结渣性和灰溶点等综合理化指标。

有机粘结剂组份(NR₁)的粘结能力强，但其热稳定性差，而无机粘结剂组(NR₂)的粘结性能相对较差，但其冷热压强度好，尤其是热稳性较高，不足之处是增加了型煤中的灰份含量，然而与传统的粘土型粘结剂相比对，含灰量要少8～12％。试验表明，在二者并用时，由于互补因素，所制得型煤的冷热抗压强度，失落强度，热稳定性及破粘性等综合理化指标，远好于单独使用的效果，检测值见表(2)。

技术方案：

本发明的钠基系列复合改性型煤的关键技术是有机粘结剂(NR₁)和无机粘结剂(NR₂)的组份与配置，其各组份按重量百分数的组成见表(1)。

表1

序号	代号	组份名称	性质	组份％	备注
						1	NP1	腐殖酸钠	有机	30～50％	因煤质各异
2	NP2	钠基膨润土	无机	40～60％	因煤质各异

上述复合粘结剂的组份物质，来源丰富、分布面广、价格低廉，对人身健康无有害成份。

1、腐殖酸钠：呈黑色的粉状物，它是由富含腐殖酸的草炭土(亦称泥炭)、风化煤、褐煤等用水配成20～30％的悬浮液，再加入4～5％的固体NaoH，升温50～80℃，经搅拌，过滤，烘干而制取的，其反应式为：

式中|R|为腐殖酸本体，

钠腐殖酸盐粘结剂，是一种有机的胶体黏结物质，对煤有很好的亲和力，可有效地润湿煤的表面，在外来压力的作用下，能将粉煤粘结一起，干燥时随着型煤水份的蒸发，胶体的腐殖酸钠收缩固化，又将煤粉紧紧地黏合在一起，使型煤具有较高的机械强度。

2、钠基膨土：它是由膨润土改性制取的。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成份的粘土岩，一般呈白色、淡黄色。主要化学成份为Sio₂ Ae₂O₃，其次是Feo、cao、Na₂O、K₂O、TiO₂，其理论结构式为

有一定的黏结性、触变性、增稠性、润滑性，并具有较强的阳离子交换能力，根据其阳离子种类，分为钙基或钠基、镁基。

钠基膨润土，比钙基有着更高的膨胀性、阳离子交换容量，且胶质价位高，黏性、润滑性及热稳定性俱佳；此外，热湿拉强度、干压强度，胶体触变性也好，它与煤粉掺和后，有着优良的可塑性、黏结性和吸附性。

改性制备方法：膨润土钠化改性是用Na⁺将蒙脱石晶层中的可置换的离子Ca²⁺或Mg²⁺置换出来。常用的简单方法是堆场钠化法，即在原矿堆场中，将2～4％的Naco₃撒在含水量大于25％的膨润土原矿中，翻动拌和，老化(陈腐)7～10天，干燥后即可。

具体实施方式：

气化用钠基系列复合改性型煤的加工工艺技术与国内常用的冷压粘结剂成型工艺相同，所不同的仅为粘结剂的种类有所区别。其主要工艺过程和设备简述如下：首先对进厂的原煤筛选，用鼠笼式破碎机将煤粉碎到0～3mm的粒度后，在送到混捏机时，应严格地按照粉煤与粘结剂的用量比例，根据粉煤性质一般控制在10∶0.8～1左右，物料水份控制在10～12％左右进行搅拌混捏，然后用皮带机送到对辊成型机，成型压力为12～30MPa；为确保粘结剂在型煤内部成为强硬的骨架，成型后的型煤采用立式干燥炉，利用锅炉或炉窑排放出的180℃左右的热烟气进行烘干固结将型煤中的水份降至2％下，稳定型煤品质，便于贮存，运输。

本项发明，业已进行多批次的工业试验，共加工气化型煤1200吨，分别在通化市吉祥镁业公司高温还原炉和临江市助滤剂厂的回转窑配套的Φ3.0m固定床煤气炉进行长周期的成功试烧。实践印证，该气化型煤的冷热抗压强度，热稳定性及化学活性，均好于原料煤，在煤气炉床层中粒度无明显变化，透气性均匀，无局部冒火，结渣现象，极大地减轻工人劳动强度，灰渣残炭小于6％。气化用钠基系列复合改性型煤主要性能检测指标汇总于表(2)

表(2)

注检测单位：国家冶金工业焦化产品质量监督检测中心及使用单位。

Claims

1.一种可利用各种粉煤制做的煤气炉专用气化型煤技术，其特征在于所述的型煤是采用改性的钠基系列复合粘结剂加工的。该结剂是有机粘结剂组份(NR₁)和无机粘结剂组份(NR₂)在与粉煤掺混时分别按比例加入，进行复合粘结成型。