CN104357121A - 一种褐煤粘结成型的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种褐煤粘结成型的生产方法，涉及一种适用于低阶褐煤成型的粘结剂及其型煤制备方法。所述方法按照如下步骤实现：（1）将褐煤块破碎筛分至≤3mm；（2）将聚乙烯醇、羧甲基纤维素和水玻璃按一定比例溶于水中，制得复合粘结剂；（3）按照一定配比将粘结剂加入褐煤原料中搅拌均匀后在煤棒机中冷挤压成型；（4）成型后的煤棒在60～120℃下干燥至水分＜10%后得到型煤产品。本发明工艺简单，粘结剂来源广且制备方便，成本低，而且型煤产品冷、热强度较高，可替代块煤供给煤气发生炉使用，也可满足合成氨造气工段对型煤粒度和强度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及褐煤型煤的制备领域，特别涉及一种适用于低阶褐煤成型的粘结剂及其型煤制备方法。
背景技术
我国褐煤资源丰富，约占全国煤炭总资源量的13%，主要分布于内蒙东部、云南东部、东北和华南也有少量。由于褐煤含水较多，灰分高，热值低，易风化破裂，而且褐煤的成型难度大，导致褐煤的用途和市场受到局限。目前褐煤的主要工业用途是发电燃料、提质、提取褐煤蜡、腐植酸等。
型煤是以粉煤为原料，按工业需要加工成具有一定强度和形状大小的煤成品。型煤能提高煤的燃烧效率、减少环境污染，还能替代块煤供给化肥合成氨煤造气、煤气发生炉中生产煤气需要的燃料。因此褐煤成型可扩大褐煤等高挥发分弱粘结性煤的应用范围，是一条利用褐煤资源的有效途径。
目前，粉煤成型技术已经大量应用于工业化生产，主要是针对硬质煤（无烟煤、烟煤）的有粘接剂冷压成型工艺和无粘结剂的热压成型工艺。但褐煤成型应用技术不成熟，多处于试验研究阶段，尚未进行工业化开发。褐煤成型工艺通常分为：无粘结剂成型和有粘结剂成型两种。
褐煤无粘结剂的成型工艺中成型压力和成型设备要求较高，且褐煤粉成型前水分含量低，粒度细，易扬尘，操作环境恶劣。通常情况下，无粘结剂成型工艺较适用于软褐煤或年轻褐煤。而中国大部分地区的褐煤一般为硬褐煤或中老年褐煤，需要采用有粘结剂成型工艺。如公开号为CN102337167A的《一种粉状褐煤的处理工艺》专利申请，将粉状褐煤加热至100～1000℃并保温1～5h，之后冷却到100℃以下，加入聚乙烯醇、甲醛、腐植酸钠等粘结剂成型。公开号为CN102061208A的《一种褐煤型煤的制备方法》专利申请，将低阶褐煤粉碎至3mm以下，添加油砂、松木粉及少量腐殖酸等添加剂，采用非均态混合，在120℃下热压成型。但有粘结剂的褐煤成型工艺中粘结剂的成本高，而且某些粘结剂的添加会对成型设备或工艺造成影响，从而限制低阶褐煤型煤的使用范围。由于不同地域和年龄的褐煤，存在不同的煤质特性，其成型性能也有很大差异。因此，开发具有适应不同特性褐煤成型的粘结剂及成型工艺，将成为我国褐煤资源利用的有效途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于褐煤型煤所需的粘结剂及其成型处理技术，尤其适用于含有较高灰分和凝胶类物质的低阶褐煤的挤压成型。所得褐煤型煤产品质量稳定（按照MT/T925—2004检测跌落强度≥85%，按照MT/T924—2004检测热稳定性≥80%），可以提高褐煤的燃烧效率和热值，满足合成氨煤造气、煤气发生炉对型煤质量的要求。
本发明提供的褐煤粘结成型的生产方法按如下步骤进行：
（1）将褐煤块破碎筛分至粒度≤3mm；
（2）制备褐煤成型粘结剂；
（3）将一定量的成型粘结剂添加到褐煤原料中混合均匀，控制一定的水分，送入褐煤成型设备中捏合、挤压成型；
（4）将成型后的褐煤在一定温度下干燥后得到型煤产品。
步骤（1）中所用的褐煤原料为不同沉积年代的褐煤原煤。
步骤（2）所述的粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、水玻璃和水按照一定配比、温度条件下制备的复合型粘结剂，即聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水玻璃：水的质量比为：1：0.2~1：2~12：20~60。
步骤（3）所述的粘结剂添加量为褐煤原煤的10~35%。
步骤（3）所述的褐煤捏合、挤压成型水分控制在35～45%。
步骤（3）所述的成型设备为螺旋挤压煤棒机或立式挤压成型机。
步骤（4）型煤干燥温度为60～120℃，干燥后型煤水分控制在﹤10%。
该型煤粘结剂包含有机和无机两种成分，复配后对褐煤型煤产品的冷强度和热强度能够起到互补提高。有机粘结剂聚乙烯醇和羧甲基纤维素为水溶性高分子粘结剂，粘结性好，水分散性强，能够保证粘结剂与煤粒之间充分浸润和粘合，并渗透进入煤粒细孔，对增加型煤的冷强度效果明显，且高温燃烧后不产生灰分；无机粘结剂水玻璃在水中能够完全溶解，固化后本身具有较强粘结性，而且其水溶液呈碱性，能够激发褐煤中的腐植酸生成具有溶解性和粘结性的腐植酸钠，提高了褐煤自身的粘结能力，同时无机粘结剂的加入有助于提高型煤热稳定性。
在褐煤的有粘结剂成型工艺中，粘结剂和挤压设备的选择非常关键。本发明选用的成型设备为螺旋挤压煤棒机或立式挤压成型机，具有挤压力大、易操作、易维护等优点。通过利用螺旋挤压的原理，将与粘结剂混合均匀的煤粉挤压成具有一定强度的预定形状的煤棒。
水分含量对挤压成型后的型煤跌落强度和热稳定性影响很大。本发明对成型后的湿煤棒采用气流烘干，烘干温度控制在60～120℃，烘干后型煤产品含水控制在﹤10%，所得型煤产品的跌落强度≥85%，热稳定性≥80%。
综上所述，本发明能够实现褐煤，特别是含有较高灰分和凝胶类物质的中老年褐煤等低阶褐煤的型煤制造，且型煤具有较高的跌落强度和热稳定性。本发明的显著特点是粘结剂来源广，制备工艺简单，粘结性能好，用量小，适用性强；型煤制备成本低，强度高，具有易生产、易应用等优点。此外，本发明采用的褐煤粉在成型前水分含量高，不易扬尘，操作环境好，安全系数高。
具体实施方式
本发明制备工艺如下：
（1）将褐煤块破碎筛分至粒度≤3mm；
（2）制备褐煤成型粘结剂；
（3）将一定量的成型粘结剂添加到褐煤原料中混合均匀，控制一定的水分，送入褐煤成型设备中捏合、挤压成型；
（4）将成型后的褐煤在一定温度下干燥后得到型煤产品。
步骤（1）中所用的褐煤原料为不同沉积年代的褐煤原煤。
步骤（2）所述的粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、水玻璃和水按照一定配比、温度条件下制备的复合型粘结剂，即聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水玻璃：水的质量比为：1：0.2~1：2~12：20~60。
步骤（3）所述的粘结剂添加量为褐煤原煤的10~35%。
步骤（3）所述的褐煤捏合、挤压成型水分控制在35～45%。
步骤（3）所述的成型设备为螺旋挤压煤棒机或立式挤压成型机。
步骤（4）型煤干燥温度为60～120℃，干燥后型煤水分控制在﹤10%。
实施例1 将褐煤块破碎筛分至粒度≤3mm，加入煤质量25%的粘结剂，粘结剂为聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水玻璃：水按质量比为1：0.4：8：40混合，于60℃下恒温搅拌30分钟左右制得。将此粘结剂与褐煤粉搅拌均匀，并控制成型水分42%，然后送入螺旋挤压煤棒机中挤压成型，所得煤棒采用60～120℃气流烘干8h，得到型煤产品。检测此煤棒含水8.2%，跌落强度86.9%，热稳定性87.8%。
实施例2 将褐煤块破碎筛分至粒度≤3mm，加入煤质量35%的粘结剂，粘结剂为聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水玻璃：水按质量比为1：1：12：60混合，于90℃下恒温搅拌30分钟左右制得。将此粘结剂与褐煤粉搅拌均匀，并控制成型水分45%，然后送入螺旋挤压煤棒机中挤压成型，所得煤棒采用60～120℃气流烘干8h，得到型煤产品。检测此煤棒含水9.5%，跌落强度93.5%，热稳定性90.8%。
实施例3 将褐煤块破碎筛分至粒度≤3mm，加入煤质量18%的粘结剂，粘结剂为聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水玻璃：水按质量比为1：0.8：2：30混合，于50℃下恒温搅拌30分钟左右制得。将此粘结剂与褐煤粉搅拌均匀，并控制成型水分38%，然后送入螺旋挤压煤棒机中挤压成型，所得煤棒采用60～120℃气流烘干8h，得到型煤产品。检测此煤棒含水6.7%，跌落强度89.9%，热稳定性85.8%。
实施例4 将褐煤块破碎筛分至粒度≤3mm，加入煤质量26%的粘结剂，粘结剂为聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水玻璃：水按质量比为1：0.6：10：40混合，于75℃下恒温搅拌30分钟左右制得。将此粘结剂与褐煤粉搅拌均匀，并控制成型水分40%，然后送入螺旋挤压煤棒机中挤压成型，所得煤棒采用60～120℃气流烘干8h，得到型煤产品。检测此煤棒含水7.3%，跌落强度89.3%，热稳定性88.9 %。
实施例5 将褐煤块破碎筛分至粒度≤3mm，加入煤质量10%的粘结剂，粘结剂为聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水玻璃：水按质量比为1：0.2：2：20混合，于80℃下恒温搅拌30分钟左右制得。将此粘结剂与褐煤粉搅拌均匀，并控制成型水分35%，然后送入螺旋挤压煤棒机中挤压成型，所得煤棒采用60～120℃气流烘干8h，得到型煤产品。检测此煤棒含水4.9%，跌落强度85.1%，热稳定性80.3%。
Claims (7)
1.一种褐煤粘结成型的生产方法，其特征在于制备工艺按如下步骤进行：
（1）将褐煤块破碎筛分至粒度≤3mm；
（2）制备褐煤成型粘结剂；
（3）将一定量的成型粘结剂添加到褐煤原料中混合均匀，控制一定的水分，送入褐煤成型设备中捏合、挤压成型；
（4）将成型后的褐煤在一定温度下干燥后得到型煤产品。
2.根据权利要求1所述的一种褐煤粘结成型的生产方法，其特征在于，步骤（1）中所用的褐煤原料为不同沉积年代的褐煤原煤。
3.根据权利要求1所述的一种褐煤粘结成型的生产方法，其特征在于，步骤（2）所述的粘结剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素、水玻璃和水按照一定配比、温度条件下制备的复合型粘结剂，即聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水玻璃：水的质量比为：1：0.2~1：2~12：20~60。
4.根据权利要求1所述的一种褐煤粘结成型的生产方法，其特征在于，步骤（3）所述的粘结剂添加量为褐煤原煤的10~35%。
5.根据权利要求1所述的一种褐煤粘结成型的生产方法，其特征在于，步骤（3）所述的褐煤捏合、挤压成型水分控制在35～45%。
6.根据权利要求1所述的一种褐煤粘结成型的生产方法，其特征在于，步骤（3）所述的成型设备为螺旋挤压煤棒机或立式挤压成型机。
7.根据权利要求1所述的一种褐煤粘结成型的生产方法，其特征在于，步骤（4）型煤干燥温度为60～120℃，干燥后型煤水分控制在﹤10%。
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