CN106010704A - 用于褐煤粉成型的复合粘结剂、型煤及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于褐煤粉成型的复合粘结剂、使用该复合粘结剂制成的型煤及型煤的制备方法。本发明的型煤由褐煤粉和以下重量配比的原料组成的复合粘结剂按照以下步骤制得：将10～50wt％的腐殖酸钠、30～60wt％的焦煤和20～40wt％的肥煤加入褐煤粉中，制备混合物；将获得的混合物搅拌均匀后放入成型设备中压制成型。本发明提供的复合粘结剂粘结效果好，制备出的型煤便于运输、储存和燃烧使用。

Description

用于褐煤粉成型的复合粘结剂、型煤及其制备方法
技术领域
本发明属于型煤的制备领域，具体涉及用于褐煤粉成型的复合粘结剂、型煤及其制备方法。
背景技术
随着人们对提高能源效率及环境保护的关注，煤炭的高效洁净转化和利用越来越受到重视。型煤技术是重要的洁净煤技术之一，国家把型煤视为节能减排的有效途径予以推广。而褐煤是煤炭资源中煤化程度较低的煤，是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值的劣质煤，不利于运输和使用。将褐煤制成型煤可以有效提高它的利用率。
现阶段褐煤制型煤主要有两种成型技术：热压成型和冷压成型。热压成型技术的成型温度在300～400℃之间，而目前国内部分生产企业经初步提质加工得到的褐煤温度在70℃左右，水分约20％，从经济效益出发无法采用热压成型工艺。鉴于此，人们把研究方向转向了有粘结剂冷压成型技术。但目前褐煤制取型煤的有粘结剂冷压成型技术还处于起步阶段，存在许多技术困难，比如型煤泄压后会产生很大的回弹，使型煤结构松散，脱模后重新破裂；粘结剂成本较高，不易实现工业化等。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低廉、成球强度高的用于褐煤粉成型的复合粘结剂。以此为基础，本发明进一步提供一种包含该粘结剂的型煤及其制备方法。
按照本发明，首先提供一种用于褐煤粉成型的复合粘结剂，包括如下配比的原料：
腐殖酸钠： 10～50wt％；
焦煤： 30～60wt％；
肥煤： 20～40wt％。
优选地，所述复合粘结剂还可包括0.01～10wt％的黏土。
进一步地，所述腐殖酸钠的水分含量≤8wt％、粒度≤100目。
进一步地，所述焦煤的水分含量≤8wt％、粒度≤100目。
进一步地，所述肥煤的水分含量≤8wt％、粒度≤100目。
本发明还提供一种型煤，所述型煤由褐煤粉和上述复合粘结剂制成。
进一步地，上述褐煤粉的水分含量≤2wt％，粒度≤100目。
此外，上述型煤中，所述褐煤粉与所述复合粘结剂的比例范围为：1:0.02～0.15。
本发明还提供一种制备上述型煤的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将褐煤粉和复合粘结剂搅拌均匀，获得混合物；
步骤2，将混合物预热；
步骤3，将预热后的混合物放入成型设备中压制成型。
进一步的，步骤2中的预热温度为80～150℃、时间为0.5～3h；步骤3中成型设备的压力为14～20MPa。
本发明提供的复合粘结剂原料以低廉的有机粘结剂为主，从而降低了粘结剂的生产成本，而且燃烧后的灰分也较低。将褐煤粉和复合粘结剂混合均匀后预热、成型制得型煤的工艺步骤简单、容易操作，对成型设备要求低。制备出的型煤强度好、热稳定性高。
附图说明
图1为本发明实施例中制备型煤的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的实施例，以更明晰地阐述本发明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种用于褐煤粉成型的复合粘结剂，包括如下配比的原料：
腐殖酸钠： 10～50wt％；
焦煤： 30～60wt％；
肥煤： 20～40wt％。
腐植酸钠是腐殖酸的钠盐，结构复杂，通常从风化煤、泥炭和褐煤中提取，溶于水后是一种粘稠的胶体，是一种理想的型煤粘结剂。腐殖酸钠中有机质和挥发分较高，在高温下析出CO2、H2等气体，这些气体从型煤逸出使型煤形成多孔结构，能加快气化反应速度。腐殖酸钠中的碱金属钠能对碳的反应起催化作用，使反应起始温度降低，反应速度加快。本发明中的腐殖酸钠可自行制备，也可购买现有成品。
焦煤也称冶金煤，粘结性好、反应活性高。
肥煤是煤化度中等、粘结性极好的烟煤，挥发物含量高、胶质层厚，加热后会产生大量胶质体。肥煤是炼焦配合煤中重要组分，配入肥煤可使焦炭熔融良好，从而提高焦炭的耐磨强度，并为配加粘结性差的煤创造条件。
经过试验验证，本发明的复合粘结剂还可包含0.01～10wt％的黏土。
黏土是含沙粒很少、有黏性的泥土，价格低廉。在本发明中，加入黏土的量不超过10wt％时，不会影响复合粘结剂的效果，还能降低复合粘结剂的生产成本。此外，在复合粘结剂中加入黏土能增强型煤的机械强度。
上述原料中的腐殖酸钠的水分含量≤8wt％、粒度≤100目；焦煤的水分含量≤8wt％、粒度≤100目；肥煤的水分含量≤8wt％、粒度≤100目。
本发明提供的复合粘结剂原料以低廉的有机粘结剂为主，从而降低了粘结剂的生产成本，而且燃烧后的灰分也较低。此外，本发明提供的复合粘结剂能起骨架作用，有利于型煤燃烧和气化。
本发明还公开一种型煤，由褐煤粉和上述复合粘结剂构成。所述褐煤粉的水分含量≤2wt％，粒度≤100目。所述褐煤粉与所述复合粘结剂的比例范围为：1:0.02～0.15。
型煤的质量主要通过其跌落强度、冷抗压强度和热稳定性来评价。跌落强度是型煤在规定条件下跌落而受冲击力时的耐破碎性能；冷抗压强度是指型煤在室温时抗挤压和冲击的能力；热稳定性是指型煤在高温燃烧或气化过程中保持原来粒度的性质，热稳定性好的煤，在燃烧或气化过程中小碎成小块，或破碎较少；热稳定性差的煤在燃烧或气化过程中则迅速裂成小块、碎片或粉末，因而影响燃烧、气化的效率和生产操作。本发明中型煤的跌落强度依照常规的方法进行，测试要点为：取煤样10个称重，装在箱底可以打开的箱子里，在离地2.0m高处打开箱底，让煤样自由跌落到12mm厚的钢板上，反复跌落三次后，用筛子筛分，取>5mm的重量百分数作为煤样的跌落强度指标。本发明中型煤的冷抗压强度的测定方法为：将型煤冷却至室温后，置于型号为LDS～Y10A球团压力试验机上，在压力试验机施载速度为10mm/min的条件下进行测试，单位为N。本发明中型煤的热稳定性按照常规方法进行测试，单位为％。
本发明的型煤强度好，便于储存、运输和使用；此外，本发明的型煤热稳定性高，燃烧性能好。
本发明进一步公开了制备上述型煤的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1，将褐煤粉和复合粘结剂搅拌均匀，获得混合物；
步骤2，将混合物预热；
步骤3，将预热后的混合物放入成型设备中压制成型。
上述制备方法中，步骤2中的预热温度为80～150℃、时间为0.5～3h；步骤3中成型设备的压力为14～20MPa。
本发明提供的上述型煤的制备方法，简单可控，制备时间短，对成型设备的要求低，节省能耗，容易工业化推广。
实施例1
首先，准备褐煤粉。本实施例采用内蒙古北露天褐煤，含水量10％。用密封式化验制样粉碎机对褐煤进行破碎。将破碎后的褐煤用5mm的筛子筛分，取5mm以上的褐煤进行干燥提质。将褐煤放入煤热解炉中，加热6h，对褐煤进行干燥(此时，褐煤的质量降至约8kg，含水量约为1％)。对干燥后的褐煤再次进行破碎，用100目的筛子筛分，取过筛粉末1kg。
进一步，准备复合粘结剂。将腐殖酸钠、焦煤和肥煤分别过100筛，取过筛粉末。本实施例中，腐殖酸钠30g、含水量为8wt％，焦煤60g、含水量为8wt％，肥煤40g、含水量为8wt％。
将褐煤粉、腐殖酸钠、焦煤、肥煤放入混料机中，混合5min。将搅拌均匀的混合物在80℃下加热1h。再将加热后的的混合物放入压力为14MPa成型设备压制成型。制得的型煤规格为4cm×3cm×1.6cm，质量约为10g。检测其跌落强度、冷抗压强度和热稳定性。在表1中给出了检测结果。
实施例2
按以下表1中指定的各原料重复实施例1的步骤，在表1中列出了测试结果。
实施例3
按以下表1中指定的各原料重复实施例1的步骤，在表1中列出了测试结果。
实施例4
复合粘结剂中加入黏土，按以下表1中指定的各原料重复实施例1的步骤，在表1中列出了测试结果。
实施例5
复合粘结剂中加入黏土，按以下表1中指定的各原料重复实施例1的步骤，在表1中列出了测试结果。
实施例6
复合粘结剂中加入黏土，按以下表1中指定的各原料重复实施例1的步骤，在表1中列出了测试结果。
实施例7
复合粘结剂中加入黏土，按以下表1中指定的各原料重复实施例1的步骤，在表1中列出了测试结果。
表1
从表1中可看出，本发明所列举的实施例制备出的型煤的跌落强度均大于80％，冷抗压强度均大于200N，稳定性均大于70％。由此可见，本发明提供的复合粘结剂粘结效果好，制备出的型煤便于运输、储存和燃烧使用。
再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于褐煤粉成型的复合粘结剂，包括如下配比的原料：
腐殖酸钠： 10～50wt％；
焦煤： 30～60wt％；
肥煤： 20～40wt％。
2.根据权利要求1所述的用于褐煤粉成型的复合粘结剂，其特征在于，所述复合粘结剂还包括0.01～10wt％的黏土。
3.根据权利要求1所述的用于褐煤粉成型的复合粘结剂，其特征在于，所述腐殖酸钠的水分含量≤8wt％、粒度≤100目。
4.根据权利要求1所述的用于褐煤粉成型的复合粘结剂，其特征在于，所述焦煤的水分含量≤8wt％、粒度≤100目。
5.根据权利要求1所述的用于褐煤粉成型的复合粘结剂，其特征在于，所述肥煤的水分含量≤8wt％、粒度≤100目。
6.一种型煤，所述型煤由褐煤粉和复合粘结剂制成，其特征在于，所述复合粘结剂为权利要求1～5中任一项所述的复合粘结剂。
7.根据权利要求6所述的型煤，其特征在于，所述褐煤粉的水分含量≤2wt％，粒度≤100目。
8.根据权利要求6所述的型煤，其特征在于，所述褐煤粉与所述复合粘结剂的质量比范围为：1:0.02～0.15。
9.一种如权利要求6～8中任一所述型煤的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将褐煤粉和复合粘结剂搅拌均匀，获得混合物；
步骤2，将混合物预热；
步骤3，将预热后的混合物放入成型设备中压制成型。
10.根据权利要求9所述的型煤的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的预热温度为80～150℃、时间为0.5～3h；所述成型设备的压力为14～20MPa。
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