CN103146445A - 可燃性浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可燃性浆料及其制备方法。该可燃性浆料的制备方法包括以下步骤：S1、以褐煤为原料制备水分含量≤12%、发热量≥4700Kcal/kg、灰分≤20.0%、挥发分≥35.0%的型煤、该型煤制成长、宽、高为59×40×9mm，密度为0.9～1.3g/㎝³的型煤块时，抗压强度≥50kg/个、落下强度≥70%；S2、以型煤为原料制备可燃性浆料。本发明所提供的可燃性浆料及其制备方法，通过将褐煤先制备形成水分含量≤12%、发热量≥4700Kcal/kg、灰分≤20.0%、挥发分≥35.0%、抗压强度≥50kg/个、落下强度≥70%的型煤，然后再制备可燃性浆料的方式对褐煤进行利用，为褐煤提供了一种行之有效的煤制可燃性浆料的方法。

Description

可燃性浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及可燃性浆料领域，尤其是涉及一种可燃性浆料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，水煤浆作为液体浆料已经得到越来越多的关注，特别是像我国这种煤炭储量较为丰富的国家。目前，我国煤制水煤浆的技术已较为成熟，进入工业化生产阶段。如何进一步利用有限的资源已经成为研究人员所面临的新课题。

在我国储煤类型包括烟味、无烟煤，以及褐煤。其中烟煤和无烟煤的含水量、灰分、热能含量等指标更符合制备水煤浆的要求，因此被用作煤制水煤浆的主要原料。而褐煤因其含水量较高可达到30%-40%，不适用于制备水煤浆，而一直乏人问津。

为了能够有效地利用褐煤，研究人员曾试图将褐煤进行烘干，以降低其含水量，进而用于制备水煤浆。然而，让人失望的是，由于这种褐煤所特别的内部结构，使其吸水性极强，及时将其进行干燥处理，干燥后的褐煤也依然会返潮而无法用于制备水煤浆。

至今为止，如何将褐煤用以制备水煤浆仍然是一个未能完成的课题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种可燃性浆料及其制备方法，以将褐煤作为原料用于制备可燃性浆料。

为此，以褐煤为原料制备水分含量≤12%、发热量≥4700Kcal/kg、灰分≤20.0%、挥发分≥35.0%的型煤、该型煤制成长、宽、高为59×40×9mm，密度为0.9～1.3g/㎝³的型煤块时，抗压强度≥50kg/个、落下强度≥70%；S2、以型煤为原料制备可燃性原料。

进一步地，上述步骤S1中制备型煤的步骤包括：S11、将褐煤破碎、烘干，形成含水量低于12%的预备煤；S12、将预备煤压制成型，形成型煤。

进一步地，上述步骤S11中破碎的步骤包括：将褐煤破碎至粒度小于25目，且小于150目的颗粒占颗粒总重量的60%以上。

进一步地，上述步骤S11烘干的步骤包括：在破碎后的褐煤中通入温度为450℃～600℃的热烟气进行烘干，形成预备煤。

进一步地，上述步骤S12进一步包括：将温度为60℃～120℃的预备煤在压力为16MPa-20MPa下压制成型。

进一步地，上述褐煤为含水量在25%～35%的褐煤。

进一步地，上述步骤S2包括以下步骤：S21、在型煤中加水和可选的添加剂后搅拌形成的浓度为10%wt以下的混合物；S22、将混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18～20目筛，即得可燃性原料。

进一步地，上述添加剂的添加量为型煤重量的0.2%～1%；且添加剂按重量百分含量计包含15～50%的木质素磺酸钠，以及50～85％的萘磺酸钠甲醛缩合物。

进一步地，上述步骤S22中所形成的可燃性原料的粘度为800～1200MPa·S、浓度大于50%、pH值为7～7.5，且可燃性原料中煤浆颗粒小于8目，且粒度小于200目的颗粒占颗粒总重量的60-70%。

同时，在本发明中还提供了一种可燃性浆料，该可燃性浆料由上述方法制备而成。

本发明的有益效果：本发明所提供的可燃性浆料及其制备方法，通过对褐煤的含水量以及发热量、灰分、挥发分、以及抗压强度、落下强度等多方面进行调节，将褐煤先制备形成水分含量≤12%、发热量≥4700Kcal/kg、灰分≤20.0%、挥发分≥35.0%、抗压强度≥50kg/个、落下强度≥70%的型煤，然后再制备可燃性浆料的方式对褐煤进行利用。为褐煤的提供了一种行之有效的煤制可燃性浆料的方法。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

下面将结合本发明具体实施例，对本发明的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明中所指的“抗压强度>50kg/个”是指将褐煤经破碎、烘干、压制成型制作成长、宽、高为59×40×9mm、密度为0.9～1.3g/㎝³的型煤块，每个型煤块瞬间压碎的最高压力即为型煤的抗压强度，其单位为N/每个，本发明所保护的方案中型煤的抗压强度大于500N/个，也就是大于50kg/个。

本发明测量上述抗压强度时所使用的设备是东莞市科建检测仪器有限公司生产的型号为KJ—8310的环边/环压强度试验机。试验机中包括一组相对设置的测试头，其中上测试头固定不动，其上设有压力传感器，下测试头相对上测试头位置可变设置。

本发明所述测试抗压强度的测量步骤为将所制作的型煤块放置在下测试头中，以12.8毫米每分钟的速度促使下测试头朝向上测试头运动，当位于下测试头上的型煤块与上测试头相接触时，不动的上测试头与运动的下测试头之间产生压力，当型煤块在相对压力的作用下破碎时，即可获得煤球的瞬间压碎的最高压力，也就是本发明所要求保护的抗压强度。

本发明中所指的“落下强度≥70%”是指将褐煤经破碎、烘干、压制成型制作成长、宽、高为59×40×9mm、密度为0.9～1.3g/㎝³的型煤块，将每个型煤块在2m高度自由下落，将摔碎的型煤经筛孔直径为13mm的筛子筛分，获取粒度大于13mm的型煤块，将粒度大于13mm的型煤块再次在2m高度下落，再次筛分，这样的过程重复3次，最后将筛分后≥13mm的煤块称重，与原型煤块总重量的比值即为落下强度。

在本发明的一种实施例中，一种可燃性原料的制备方法，包括以下步骤：S1、以褐煤为原料制备水分含量≤12%、发热量≥4700Kcal/kg、灰分≤20.0%、挥发分≥35.0%的型煤、该型煤制成长、宽、高为59×40×9mm，密度为0.9～1.3g/㎝³的型煤块时，抗压强度≥50kg/个、落下强度≥70%；S2、以型煤为原料制备所述可燃性原料。

本发明所提供的可燃性浆料及其制备方法，通过将褐煤先制备形成水分含量≤12%、发热量≥4700Kcal/kg、灰分≤20.0%、挥发分≥35.0%、抗压强度≥50kg/个、落下强度≥70%的型煤，然后再制备可燃性浆料的方式对褐煤进行利用。该方法通过对褐煤的含水量以及发热量、灰分、挥发分、以及抗压强度、落下强度等多方面进行综合调节使其先形成型煤，然后再用型煤制备可燃性浆料。这种方式为褐煤提供了一种行之有效的煤制可燃性浆料的方法。

优选地，在本发明上述可燃性浆料的制备方法的步骤S1中制备所述型煤的步骤包括：S11、将所述褐煤破碎、烘干，形成含水量低于12wt%的预备煤；S12、将预备煤压制成型，形成型煤。

在这种方式中，通过将褐煤破碎，增强褐煤的可操作性，通过烘干的方式去除褐煤的含水量，使其含水量、发热量、灰分以及挥发分都符合煤制可燃性浆料的要求，另外通过压制成型破坏褐煤原有内部结构，改变其抗压强度和落下强度，降低其吸水性，进而获得符合要求的型煤。将这种所得到的型煤用于制备可燃性浆料可获得性能优异的可燃性浆料。

优选地，在本发明上述可燃性浆料的制备方法的步骤S11中破碎的步骤包括：将褐煤破碎至粒度小于25目，且小于150目的颗粒占总颗粒总重量的70%以上。将褐煤破碎至粒度小于25目，有利于提高对破碎后的褐煤的可操作性。在将褐煤进行压制成型的过程中，如何降低气爆现象的出现率一直是研究人员的研究热点，在本发明中这种控制破碎后总颗粒中小于150目的颗粒的重量含量不但能够提高对破碎后的褐煤的可操作性，而且还能够有效降低后续的压制成型工艺中气爆现象的产生率，有利于更好地形成所需要的型煤结构。

优选地，在本发明上述可燃性浆料的制备方法的步骤S11中烘干的步骤包括：在破碎后的褐煤中通入温度为450℃～600℃的热烟气进行烘干，形成所述预备煤。在本发明中采用热烟气进行烘干一方面可以使热烟气循环利用，减少对外间的污染；另一方面，减少外加气体对褐煤的污染，并有利于控制所制备的预备煤中的含水量。

优选地，在本发明上述可燃性浆料的制备方法的步骤S12进一步包括：将温度为60℃～120℃的所述预备煤在压力为16MPa-20MPa下压制成型。压制成型过程中气爆现象的产生是不可避免的，但在本申请的此过程中通过将预备煤的温度，与压制成型的压力控制在上述范围内，有利于减少压制过程中气爆现象的产生，提高褐煤转化为型煤的转化了，有利于生产高品质的可燃性浆料。

优选地，在本发明上述可燃性浆料的制备方法中所使用的褐煤为含水量在25wt%～35wt%的褐煤。本发明所提供的这种方法适合任何含水量的褐煤，但如果褐煤的含水量低于10wt%，其可以直接用以制备可燃性浆料，而无需使用本发明所提供的这种方法。本发明所提供的这种方法更适用于含水量为25wt%～35wt%的褐煤，含水量为25wt%～35wt%的褐煤通过采用本发明所提供的方法制备所获得的可燃性浆料的性能不低于由烟煤或无烟煤所制备的可燃性浆料。

本发明所提供的这种可燃性浆料的制备方法重点在于先将褐煤制成型煤，然后再将型煤制备形成可燃性浆料。通过采用上述方法将褐煤制成型煤后，可以采用任何现有烟煤或无烟煤制备可燃性浆料的方法将上述型煤制成可燃性浆料。在本发明的一种优选方法中，上述可燃性浆料的制备方法中步骤S2包括以下步骤：S21、在所述型煤中加水和可选的添加剂后搅拌形成的浓度为10wt%以下的混合物；S22、将所述混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18～20目筛，即得所述可燃性浆料。

优选地，在本发明制备可燃性浆料的过程中所使用的添加剂无特殊要求，可以采用任何现有烟煤或无烟煤制备可燃性浆料的方法中所使用添加剂，在本发明中添加剂按重量百分含量计包含15～50%的木质素磺酸钠，以及50～85％的萘磺酸钠甲醛缩合物。添加剂的添加量为所述型煤重量的0.2%～1%。

优选地，在本发明上述可燃性浆料的制备方法的步骤S22中所形成的可燃性浆料的粘度为800～1200MPa·S、浓度大于50%、pH值为7～7.5，且可燃性浆料中煤浆颗粒小于8目，且粒度小于200目的颗粒占颗粒总重量的60-70%。按照此要求所制备的可燃性浆料燃烧性能更为优异。

同时，在本发明中还提供了一种由上述方法所制备的可燃性浆料，这种可燃性浆料的各方面性能不低于由烟煤或无烟煤所制备的可燃性浆料。

以下将结合具体实施例1-5以及对比例1进一步说明由本发明可燃性浆料的制备方法所制备的可燃性浆料的有益效果。

实施例1

型煤制备方法：

将水分含量为25wt%的褐煤破碎至粒度小于25目，且小于150目的颗粒占颗粒总重量的60%；向破碎后的所述褐煤中通入温度为450℃的热烟气进行烘干，形成预备煤；将温度为60℃的所述预备煤在压力为16MPa下压制成型，获得所需型煤。该压制成型过程连续运行80小时，无气爆现象产生。

可燃性浆料的制备方法

在所制备的型煤中加水和添加剂后搅拌形成的浓度为10wt%以下的混合物；其中，添加剂的添加量为型煤重量的0.2wt%；且所述添加剂为15wt%的木质素磺酸钠和85wt％的萘磺酸钠甲醛缩合物的混合物。将所述混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18目筛，即得可燃性浆料。

实施例2

型煤制备方法：

将水分含量为30wt%的褐煤破碎至粒度小于30目，且小于150目的颗粒占颗粒重量的70wt%；向破碎后的所述褐煤中通入温度为600℃的热烟气进行烘干，形成预备煤；将温度为120℃的预备煤在压力为20MPa下压制成型，获得所需型煤。该压制成型过程连续运行96小时，无气爆现象产生。

可燃性浆料的制备方法

在所述型煤中加水和添加剂后搅拌形成的浓度为6wt%以下的混合物；其中，添加剂的添加量为型煤重量的1wt%；且所述添加剂为50wt%的木质素磺酸钠和50wt％的萘磺酸钠甲醛缩合物的混合物。将所述混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过20目筛，即得所述可燃性浆料。

实施例3

型煤制备方法：

将水分含量为35%的褐煤破碎至粒度小于25目，且小于150目的颗粒占颗粒重量的80%；向破碎后的所述褐煤中通入温度为500℃的热烟气进行烘干，形成所述预备煤；将温度为100℃的所述预备煤在压力为18MPa下压制成型，获得所需型煤。该压制成型过程连续运行70小时，无气爆现象产生。

可燃性浆料的制备方法

在所述型煤中加水和添加剂后搅拌形成的浓度为10wt%以下的混合物；其中，添加剂的添加量为型煤重量的0.6wt%；且所述添加剂为30wt%的木质素磺酸钠和70wt％的萘磺酸钠甲醛缩合物的混合物。将所述混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过20目筛，即得所述可燃性浆料。

实施例4

型煤制备方法：

将水分含量为20wt%的褐煤破碎至粒度小于20目，且小于150目的颗粒占颗粒重量的50wt%；向破碎后的所述褐煤中通入温度为400℃的热烟气进行烘干，形成预备煤；将温度为50℃的预备煤在压力为14MPa下压制成型，获得所需型煤。该压制成型过程连续运行36小时，无气爆现象产生。

可燃性浆料的制备方法

在所述型煤中加水后搅拌形成的浓度为10wt%以下的混合物；将所述混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过20目筛，即得所述可燃性浆料。

实施例5

型煤制备方法：

将水分含量为18wt%的褐煤破碎至粒度小于25目，且小于80目的颗粒占颗粒重量的70wt%；向破碎后的褐煤中通入温度为800℃的热烟气进行烘干，形成预备煤；将温度为130℃的预备煤在压力为22MPa下压制成型。，获得所需型煤。该压制成型过程连续运行58小时，无气爆现象产生。

可燃性浆料的制备方法

在所述型煤中加水和可选的添加剂后搅拌形成的浓度为10wt%以下的混合物；其中，添加剂的添加量为型煤重量的1wt%；且所述添加剂为50wt%的木质素磺酸钠和50wt％的萘磺酸钠甲醛缩合物的混合物。将混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18目筛，即得所述可燃性浆料。

测试一：

测量实施例1-5中所制备的型煤的水分含量、发热量、灰分、挥发分、抗压强度以及落下强度。

测试标准：型煤的水分含量、发热量、灰分、挥发分依据国标进行测量；

抗压强度的测量标准：

设备：东莞市科建检测仪器有限公司生产的型号为KJ—8310的环边/环压强度试验机。试验机中包括一组相对设置的测试头，其中上测试头固定不动，其上设有压力传感器，下测试头相对上测试头位置可变设置。

方法：

将褐煤经破碎、烘干、压制成型制作成长、宽、高为59×40×9mm、密度为0.9～1.3g/㎝³的型煤块；

将所制作的型煤块放置在下测试头中，以12.8毫米每分钟的速度促使下测试头朝向上测试头运动，当位于下测试头上的型煤块与上测试头相接触时，不动的上测试头与运动的下测试头之间产生压力，当型煤块在相对压力的作用下破碎时，即可获得煤球的瞬间压碎的最高压力，也就是本发明所要求保护的抗压强度。

落下强度的测量标准：

将褐煤经破碎、烘干、压制成型制作成长、宽、高为59×40×9mm、密度为0.9～1.3g/㎝³的型煤块；

将每个型煤块在2m高度自由下落，将摔碎的型煤经筛孔直径为13mm的筛子筛分，获取粒度大于13mm的型煤块，将粒度大于13mm的煤块再次在2m高度下落，再次筛分，这样的过程重复3次，最后将筛分后≥13mm的煤块称重，与原型煤块总重量的比值即为落下强度。

测量结果：如表1所示：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						水分含量（%）	10	8.9	9.3	12	11.5
发热量（Kcal/kg）	5022	5035	4997	4700	4850
						灰分（%）	18.2	16.8	17.7	20	19.2
挥发分（%）	39.6	40.2	41.3	35	35.5
						抗压强度（kg/个）	55	59	62	50	53
落下强度（%）	75	82	73	70	71.3

由表1中内容可以看出，通过本发明所提供的方法制备的型煤，均能达到本发明型煤的性能要求，其中以实施1-3所制备的型煤的性能为佳。

测试二：

根据GB/T18855-2008“水煤浆技术条件”，对实施例1～5所制备的浆料进行检测，并与如下对比例1，由褐煤直接制备可燃性浆料的性能进行对比，性能指标及测量结果如表2所示。

对比例1：

可燃性浆料的制备方法

将褐煤破碎至粒径小于15mm，在破碎后的烟煤中加水和可选的添加剂后搅拌形成的浓度为10wt%以下的混合物；其中，添加剂的添加量为褐煤重量的0.61wt%；且添加剂为50wt%的木质素磺酸钠和50wt％的萘磺酸钠甲醛缩合物的混合物。将混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过20目筛，即得所述可燃性浆料。

表2

由表2中内容可知，由本发明实施例1-5所制备的型煤制备获得的可燃性浆料的成浆性能明显高于由褐煤直接制备可燃性浆料时的成浆性。由此可见，本发明所提供的这种方法，能够将褐煤用于制备粘度和浓度适用的可燃性浆料，提高了褐煤的利用率，为我国褐煤制可燃性浆料的生产提供了一种可行的新方法。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可燃性浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以褐煤为原料制备水分含量≤12%、发热量≥4700Kcal/kg、灰分≤20.0%、挥发分≥35.0%的型煤、该型煤制成长、宽、高为59×40×9mm，密度为0.9～1.3g/㎝³的型煤块时，抗压强度≥50kg/个、落下强度≥70%；

S2、以所述型煤为原料制备所述可燃性浆料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中制备所述型煤的步骤包括：

S11、将所述褐煤破碎、烘干，形成含水量低于12%的预备煤；

S12、将所述预备煤压制成型，形成所述型煤。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中破碎的步骤包括：

将所述褐煤破碎至粒度小于25目，且小于150目的颗粒占颗粒总重量的60%以上。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S11烘干的步骤包括：

在破碎后的所述褐煤中通入温度为450℃～600℃的热烟气进行烘干，形成所述预备煤。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S12进一步包括：

将温度为60℃～120℃的所述预备煤在压力为16MPa-20MPa下压制成型。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述褐煤为含水量在25%～35%的褐煤。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、在所述型煤中加水和可选的添加剂后搅拌形成的浓度为10wt%以下的混合物；

S22、将所述混合物在搅拌的条件下进行湿式研磨，研磨后过18～20目筛，即得所述可燃性浆料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述添加剂的添加量为所述型煤重量的0.2%～1%；且所述添加剂按重量百分含量计包含15～50%的木质素磺酸钠，以及50～85％的萘磺酸钠甲醛缩合物。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S22中所形成的可燃性浆料的粘度为800～1200MPa·S、浓度大于50%、pH值为7～7.5，且所述可燃性浆料中煤浆颗粒小于8目，且粒度小于200目的颗粒占颗粒总重量的60-70%。

10.一种可燃性浆料，其特征在于，所述可燃性浆料由权利要求1至9中任一项所述的方法制备而成。