CN103113948B

CN103113948B - 含滤泥的洁净型煤及其制备方法

Info

Publication number: CN103113948B
Application number: CN201310083666.3A
Authority: CN
Inventors: 谢万年; 江东; 柴君祚; 梁承悍
Original assignee: Guangxi Guisheng New Energy Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Guangxi Guisheng New Energy Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: CN103113948A

Abstract

本发明公开了一种含滤泥的洁净型煤及其制备方法。该洁净型煤含有煤粉、滤泥、燃烧增效剂、复合粘结剂、固硫剂和除臭剂原料组份，所述滤泥为制糖工业采用亚硫酸法澄清工艺得到的滤泥，所述燃烧增效剂为硝酸钾和氯化钠，所述复合粘结剂为预糊化淀粉、粘土和聚乙烯醇，所述固硫剂为氢氧化钙和碳酸钠，所述除臭剂为抗坏血酸和硫酸亚铁。本发明充分利用糖厂的滤泥，避免了对环境的二次污染，变废为宝，所制得的洁净型煤具有易燃、热效率较高、有害气体的排放量少、冷热强度高、防水性能好、生产成本低、环保等优点。

Description

含滤泥的洁净型煤及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤炭加工技术领域，具体涉及一种含滤泥的洁净型煤及其制备方法。

背景技术

滤泥是制糖工业制糖过程中，采用澄清工艺得到的大宗副产品之一。其中亚硫酸法澄清工艺所得的干滤泥中，有机物总量可达80%左右，主要为类脂物（蔗蜡和蔗脂）5-14%，纤维15-30%，糖分5-15%，粗蛋白5-15%，总灰分9-20%，另含有SiO₂为5.25%、Al₂O₃为1.3%、Fe₂O₃为1.13%、CaO为6.9%、MgO为1.3%。据报道，从滤泥中可以提取蔗脂、蔗蜡和叶绿素，或者是从粗提物中进一步精制得甾醇、二十八烷醇等，但是，提取步骤繁杂、有机溶剂消耗量大、产品得率及纯度低等问题限制了其产业化应用的步伐；目前，少量滤泥用作饲料，部分以低廉的价格用于农田肥料，其他的被当做废物堆放，占用了大量的土地，还因其含有多种有机物和糖类物质，极易发霉、发臭，且长期堆放会碱化和板结土壤，对环境造成严重的污染。

型煤是指以适当的工艺和设备，将具有一定粒度组成的粉煤加工成一定形状、尺寸、强度及理化特性的人工“块煤’’。型煤具有工艺简单、投资少、成本低，且能取得提升燃煤品质、提高燃烧效率、降低燃煤污染等优势，因此作为燃料在人们日常生活和工业生产中得到广泛应用。随着经济的持续高速发展，对煤的需求和消费不断增加，由此引起的环境问题也越来越突出。我国每年废气排放量约12.3x10¹²m³，废气中烟尘排放量约1478万t，二氧化硫排放量1891万t，其中90%来自煤的燃烧，为解决因燃煤造成的大气环境污染问题，发展高效、洁净煤技术势在必行。

现煤炭资源在逐年减少，煤炭资源日益紧缺，而亚硫酸法澄清工艺所得的干滤泥中，有机物总量可达80%左右，可作为生物质洁净型煤的原料，已有相关研究报道。如申请号为02133505.2的中国发明专利，公开了一种滤泥燃煤，由以下组份构成(重景百分比):原煤58-90%、滤泥8-40%、助燃催化剂0.5-1.0%、活化剂0.1-0.5%，利用滤泥所含碱金属氧化物与煤燃烧过程中释放的SO₂反应达到脱硫，从源头有效地解决了SO₂污染环境的问题，利用滤泥中所含的碳有机物增加其可燃烧物质，充分利用了资源。申请号为201210215132.7的中国发明专利，公开了一种滤泥蜂窝煤，包括下列质量份的组分:滤泥1-80份、煤1-70份、酒精废醪液1-70份，该滤泥蜂窝煤具有原料来源广、投资小、综合利用率高、制作方法节能、产品不污染环境优点。但现有研究未将滤泥综合利用与型煤清洁生产充分结合，仍未能满足人们对高热值、低排放类洁净型煤的质量要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有滤泥型煤技术存在的缺陷，提供一种能够使型煤易燃、热值大、热效率高、有害气体排放量低、煤渣残留量小、冷热态强度高、热稳定性好、防水性能好、成本低廉、生产工艺简单的含滤泥的洁净型煤及其制备方法，将糖厂的滤泥利用起来，避免了对环境的二次污染，变废为宝。

本发明所采用的技术方案如下：

一种含滤泥的洁净型煤，含有煤粉、滤泥、燃烧增效剂、复合粘结剂、固硫剂和除臭剂原料组份，所述滤泥为制糖工业采用亚硫酸法澄清工艺得到的滤泥，所述燃烧增效剂为硝酸钾和氯化钠，所述复合粘结剂为预糊化淀粉、粘土和聚乙烯醇，所述固硫剂为氢氧化钙和碳酸钠，所述除臭剂为抗坏血酸和硫酸亚铁。

所述煤粉可来自各种原料煤，如：褐煤、烟煤、无烟煤等块煤、散煤，也可以是煤泥、煤矸石粉等，根据滤泥的加入情况选择煤粉，加入前粉碎至40目以上，充分利用资源。

所述滤泥为亚硫酸法澄清工艺所得的干滤泥，有机物总量可达80%左右，主要为类脂物（蔗蜡和蔗脂）5-14%，纤维15-30%，糖分5-15%，粗蛋白5-15%，总灰分9-20%，另含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等，滤泥中所含的碳有机物为可燃烧物质，所含碱金属氧化物可与煤燃烧过程中释放的SO₂反应达到脱硫。

所述硝酸钾属于氧化剂，能在不同温度下分解，使型煤在不同温度下充分燃烧。所述氯化钠起“爆破”作用，使煤层膨散疏松进一步加强燃烧。二者合用能够使型煤易燃，热值增大，热效率提高。燃烧增效剂具有催化、助燃的作用，能使滤泥得到综合利用，产生工业上需求不同热值的煤。

所述预糊化淀粉粘度高、粘结效果好，可提高型煤冷机械强度，起粘结剂作用。所述粘土耐酸碱、有粘性、耐高温，可提高型煤的热抗压强度和高温稳定性，并能提高灰熔点等综合功能。所述聚乙烯醇具有较强的防水性能，起防水剂的作用。由预糊化淀粉、粘土和聚乙烯醇按一定比例组成的复合粘结剂，粘结性能极佳，固化后产生的机械键合形成型煤坚实的骨架，从而提高型煤的冷、热态强度，防潮、防水性能好，下落破碎率低，生产及使用过程中不含灰，方便运输和使用。

所述氢氧化钙主要起脱硫和除臭的作用，并能提高型煤的热强度。所述碳酸钠为固硫剂，另外还能除臭、消除烟垢。配合滤泥中所含的碱金属氧化物，起催化作用，进一步提高固硫效果，有效地保护环境。

所述抗坏血酸为强力抗氧化剂。所述硫酸亚铁为抗氧化剂，同时具有杀菌功能。滤泥中含有类脂物、纤维、糖分、粗蛋白等营养成分，在配方中加入抗坏血酸和硫酸亚铁，主要是使滤泥在生产、存储和使用过程中免遭氧化、变质，有效去除滤泥型煤的臭味。

以上所述含滤泥的洁净型煤，所述原料组份的重量份比分别为：滤泥10-65份、煤粉25-85份、硝酸钾0.002-0.05份、氯化钠0.1-0.6份、预糊化淀粉0.2-2.8份、粘土0.5-6.0份、聚乙烯醇0.1-0.5份、氢氧化钙0.6-1.5份、碳酸钠0.03-0.5份、抗坏血酸0.003-0.02份、硫酸亚铁0.1-0.3份。

以上所述含滤泥的洁净型煤，所述原料组份的重量份比优选为：滤泥55-60份、煤粉35-40份、硝酸钾0.003-0.03份、氯化钠0.2-0.4份、预糊化淀粉0.3-2.3份、粘土0.8-5.3份、聚乙烯醇0.2-0.4份、氢氧化钙0.9-1.3份、碳酸钠0.06-0.3份、抗坏血酸0.005-0.01份、硫酸亚铁0.125-0.25份。

以上所述含滤泥的洁净型煤，所述粘土为高岭土、耐火泥和膨润土中的一种或两种以上组合。

以上所述含滤泥的洁净型煤的制备方法，包括以下操作步骤：

1.按照原料组份的重量份比分别称取：煤粉、滤泥、硝酸钾、氯化钠、预糊化淀粉、粘土、聚乙烯醇、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸、硫酸亚铁；

2.将预糊化淀粉和粘土混合均匀，得混合物A；

3.将混合物A加入到煤粉和滤泥中，搅拌混合均匀，得混合物B；

4.将占原料组份总重量6-10%的水加入反应器中，加入聚乙烯醇，加热至80-85℃，搅拌使完全溶解，再分别加入硝酸钾、氯化钠、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸和硫酸亚铁，搅拌使混合均匀，得混合溶液C；

5.将混合溶液C加入到混合物B中，搅拌混合均匀，冷压成型，自然放置或烘干，即得。

以上所述含滤泥的洁净型煤的制备方法，所述原料组份的重量份比分别为：煤粉25-85份、滤泥10-65份、硝酸钾0.002-0.05份、氯化钠0.1-0.6份、预糊化淀粉0.2-2.8份、粘土0.5-6.0份、聚乙烯醇0.1-0.5份、氢氧化钙0.6-1.5份、碳酸钠0.03-0.5份、抗坏血酸0.003-0.02份、硫酸亚铁0.1-0.3份。

本发明的有益效果是：

1.本发明充分利用糖厂的滤泥制备洁净型煤，用量可达70%，既解决了滤泥对环境的二次污染的问题，又开发了新型燃料，为糖厂滤泥的最终处理找到了一种变废为宝的有效途径。

2.本发明采用了燃烧增效剂，使得型煤燃烧充分，发热量提高400-600大卡/kg，热效率提高15-20%，煤渣残留量减少。

3.本发明采用了氢氧化钙、碳酸钠作为固硫剂，配合滤泥中所含的碱金属氧化物，进一步提高固硫效果，SO₂的排放量降低60%以上，烟尘排放量降低50%以上，有效地保护环境。

4.本发明的复合粘结剂，用量少，成本低，粘结性能极佳，在成型压力的机械作用下，可渗入到型煤原料的空隙内部，固化后产生机械键合而形成型煤坚实的骨架，所制得的型煤冷压强度达75.3kg/个，热强度达30.5kg/个，浸水复干强度达73.8kg/个，跌落强度91%以上。

5.本发明的除臭剂，使滤泥在生产、存储和使用过程中免遭氧化、变质，有效去除滤泥型煤的臭味，为实现糖厂滤泥的综合利用、清洁生产提供了有力的保障。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，但不限制本发明的保护范围和应用范围：

一、含复合粘结剂和燃烧增效剂型煤的制备

实施例1

含滤泥的洁净型煤的制备方法，包括以下操作步骤：

1.按照原料组份的重量份比分别称取：烟煤粉25kg、滤泥10kg、硝酸钾0.002kg、氯化钠0.1kg、预糊化淀粉0.2kg、高岭土0.5kg、聚乙烯醇0.1kg、氢氧化钙0.6kg、碳酸钠0.03kg、抗坏血酸0.003kg、硫酸亚铁0.1kg；

2.将预糊化淀粉和高岭土混合均匀，得混合物A；

3.将混合物A加入到烟煤粉和滤泥中，搅拌混合均匀，得混合物B；

4.将占原料组份总重量6%的水加入反应器中，加入聚乙烯醇，加热至80℃，搅拌使完全溶解，再分别加入硝酸钾、氯化钠、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸和硫酸亚铁，搅拌使混合均匀，得混合溶液C；

5.将混合溶液C加入到混合物B中，搅拌混合均匀，冷压成型，成型压力为300kg，自然放置干化，即得。

以上所述含滤泥的洁净型煤的制备方法，所述原料组份的重量份比分别为：滤泥10-65份、煤粉25-85份、硝酸钾0.002-0.05份、氯化钠0.1-0.6份、预糊化淀粉0.2-2.8份、粘土0.5-6.0份、聚乙烯醇0.1-0.5份、氢氧化钙0.6-1.5份、碳酸钠0.03-0.5份、抗坏血酸0.003-0.02份、硫酸亚铁0.1-0.3份。

实施例2

含滤泥的洁净型煤的制备方法，包括以下操作步骤：

1.按照原料组份的重量份比分别称取：褐煤粉35kg、滤泥55kg、硝酸钾0.003kg、氯化钠0.2kg、预糊化淀粉0.3kg、高岭土0.8kg、聚乙烯醇0.2kg、氢氧化钙0.9kg、碳酸钠0.06kg、抗坏血酸0.005kg、硫酸亚铁0.125kg；

2.将预糊化淀粉和高岭土混合均匀，得混合物A；

3.将混合物A加入到褐煤粉和滤泥中，搅拌混合均匀，得混合物B；

4.将占原料组份总重量10%的水加入反应器中，加入聚乙烯醇，加热至85℃，搅拌使完全溶解，再分别加入硝酸钾、氯化钠、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸和硫酸亚铁，搅拌使混合均匀，得混合溶液C；

5.将混合溶液C加入到混合物B中，搅拌混合均匀，冷压成型，成型压力为200kg，90℃下烘干，即得。

实施例3

含滤泥的洁净型煤的制备方法，包括以下操作步骤：

1.按照原料组份的重量份比分别称取：无烟煤粉70kg、煤矸石粉15kg、滤泥65kg、硝酸钾0.05kg、氯化钠0.6kg、预糊化淀粉2.8kg、耐火泥3kg、高岭土3kg、聚乙烯醇0.5kg、氢氧化钙1.5kg、碳酸钠0.5kg、抗坏血酸0.02kg、硫酸亚铁0.3kg；

2.将预糊化淀粉和耐火泥、高岭土混合均匀，得混合物A；

3.将混合物A加入到无烟煤粉、煤矸石粉和滤泥中，搅拌混合均匀，得混合物B；

4.将占原料组份总重量10%的水加入反应器中，加入聚乙烯醇，加热至83℃，搅拌使完全溶解，再分别加入硝酸钾、氯化钠、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸和硫酸亚铁，搅拌使混合均匀，得混合溶液C；

实施例4

含滤泥的洁净型煤的制备方法，包括以下操作步骤：

1.按照原料组份的重量份比分别称取：无烟煤粉20kg、煤泥20kg、滤泥60kg、硝酸钾0.03kg、氯化钠0.4kg、预糊化淀粉2.3kg、膨润土3kg、高岭土2.3kg、聚乙烯醇0.4kg、氢氧化钙1.3kg、碳酸钠0.3kg、抗坏血酸0.01kg、硫酸亚铁0.25kg；

2.将预糊化淀粉和膨润土、高岭土混合均匀，得混合物A；

3.将混合物A加入到无烟煤粉、煤泥和滤泥中，搅拌混合均匀，得混合物B；

4.将占原料组份总重量9%的水加入反应器中，加入聚乙烯醇，加热至85℃，搅拌使完全溶解，再分别加入硝酸钾、氯化钠、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸和硫酸亚铁，搅拌使混合均匀，得混合溶液C；

5.将混合溶液C加入到混合物B中，搅拌混合均匀，冷压成型，成型压力为300kg，95℃下烘干，即得。

实施例5

含滤泥的洁净型煤的制备方法，包括以下操作步骤：

1.按照原料组份的重量份比分别称取：无烟煤粉30kg、烟煤粉7kg、滤泥58kg、硝酸钾0.02kg、氯化钠0.3kg、预糊化淀粉1.5kg、高岭土3kg、聚乙烯醇0.25kg、氢氧化钙1kg、碳酸钠0.2kg、抗坏血酸0.015kg、硫酸亚铁0.2kg；

2.将预糊化淀粉和高岭土混合均匀，得混合物A；

3.将混合物A加入到无烟煤粉、烟煤粉和滤泥中，搅拌混合均匀，得混合物B；

4.将占原料组份总重量9%的水加入反应器中，加入聚乙烯醇，加热至80℃，搅拌使完全溶解，再分别加入硝酸钾、氯化钠、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸和硫酸亚铁，搅拌使混合均匀，得混合溶液C；

二、型煤性能测试

1.强度测试

将上述制备好的实施例样品，进行强度测试，结果表明本发明型煤样品冷热强度高，跌落不易破碎，可制成工业、民用型煤，详见表1。

表1型煤强度测试结果表

2.燃烧性能测试

（1）对比实施例样品制备

对1样品：取制备实施例1样品所用的烟煤粉，采用机械压制成型。

对2样品：取制备实施例2样品所用的褐煤粉，采用机械压制成型。

对3样品：取制备实施例3样品所用无烟煤粉、煤矸石粉，按照无烟煤粉:煤矸石粉(14:1)的比例混匀，采用机械压制成型。

对4样品：取制备实施例4样品所用无烟煤粉、煤泥，按照无烟煤粉:煤泥(1:1)的比例混匀，采用机械压制成型。

对5样品：取制备实施例5样品所用无烟煤粉、煤泥，按照无烟煤粉:烟煤(30:7)的比例混匀，采用机械压制成型。

（2）测定方法

分别取上述制备好的5个实施例样品400g及5个对比实施例样品400g，进行燃烧试验，测定以下检测项目，试验结果详见表2。

表2燃烧性能测试结果表

（3）测定结果

结果表明：本发明5个实施例样品燃烧时从里向外释放热量，着火点温度降低至200-300℃，引燃速度加快，火焰加长，燃烧更充分，增加了火焰的内焰温度，使火焰的整体温度得到提高，与对比实施例样品相比较：本发明洁净型煤发热量提高400-600大卡/kg，热效率提高15-20%；SO₂的排放量降低60%以上，烟尘排放量降低50%以上；原料成本降低30-60%。

Claims

1.一种含滤泥的洁净型煤，其特征在于，含有煤粉、滤泥、燃烧增效剂、复合粘结剂、固硫剂和除臭剂原料组份，所述滤泥为制糖工业采用亚硫酸法澄清工艺得到的滤泥，所述燃烧增效剂为硝酸钾和氯化钠，所述复合粘结剂为预糊化淀粉、粘土和聚乙烯醇，所述固硫剂为氢氧化钙和碳酸钠，所述除臭剂为抗坏血酸和硫酸亚铁；

以上所述原料组份的重量份比分别为：煤粉25-85份、滤泥10-65份、硝酸钾0.002-0.05份、氯化钠0.1-0.6份、预糊化淀粉0.2-2.8份、粘土0.5-6.0份、聚乙烯醇0.1-0.5份、氢氧化钙0.6-1.5份、碳酸钠0.03-0.5份、抗坏血酸0.003-0.02份、硫酸亚铁0.1-0.3份。

2.根据权利要求1所述含滤泥的洁净型煤，其特征在于，所述原料组份的重量份比分别为：煤粉35-40份、滤泥55-60份、硝酸钾0.003-0.03份、氯化钠0.2-0.4份、预糊化淀粉0.3-2.3份、粘土0.8-5.3份、聚乙烯醇0.2-0.4份、氢氧化钙0.9-1.3份、碳酸钠0.06-0.3份、抗坏血酸0.005-0.01份、硫酸亚铁0.125-0.25份。

3.根据权利要求1或2所述含滤泥的洁净型煤，其特征在于，所述粘土为高岭土、耐火泥和膨润土中的一种或两种以上组合。

4.一种如权利要求1至3中任一所述含滤泥的洁净型煤的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

(1)按照原料组份的重量份比分别称取：煤粉、滤泥、硝酸钾、氯化钠、预糊化淀粉、粘土、聚乙烯醇、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸、硫酸亚铁；

(2)将预糊化淀粉和粘土混合均匀，得混合物A；

(3)将混合物A加入到煤粉和滤泥中，搅拌混合均匀，得混合物B；

(4)将占原料组份总重量6-10%的水加入反应器中，加入聚乙烯醇，加热至80-85℃，搅拌使完全溶解，再分别加入硝酸钾、氯化钠、氢氧化钙、碳酸钠、抗坏血酸和硫酸亚铁，搅拌使混合均匀，得混合溶液C；

(5)将混合溶液C加入到混合物B中，搅拌混合均匀，冷压成型，自然放置或烘干，即得。5.根据权利要求4所述含滤泥的洁净型煤的制备方法，其特征在于：所述原料组份的重量份比分别为：煤粉25-85份、滤泥10-65份、硝酸钾0.002-0.05份、氯化钠0.1-0.6份、预糊化淀粉0.2-2.8份、粘土0.5-6.0份、聚乙烯醇0.1-0.5份、氢氧化钙0.6-1.5份、碳酸钠0.03-0.5份、抗坏血酸0.003-0.02份、硫酸亚铁0.1-0.3份。