CN107353953A - 一种煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法,包括以下步骤:1)、制备煤粗粉和煤细浆,其中,煤粗粉为将煤通过破碎机破碎后通过14目筛子制得;煤细浆为将煤通过破碎机破碎后再进行球磨制得,煤细浆中包括煤细粉,煤细浆的浓度为40%‑60%,煤细粉的平均粒径小于等于35μm;2)、按照干基比例2‑5:2‑5:2‑3配比称量煤粗粉、煤细浆和半焦,在步骤1)得到的煤细浆中加入水和分散剂,然后边搅拌边加入煤粗粉和半焦并在5min内完成,最后搅拌5‑10min制得粘度为500‑1500mPa·S的水煤半焦浆。本发明的煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法制浆工艺简单,提高了水煤/半焦浆性能,包括浓度和稳定性,解决了制约煤炭低温干馏分质利用技术中产生大量半焦无法高效清洁利用的难题,具有良好的工业应用前景。

Description

一种煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法
技术领域
本发明涉及一种煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法。
背景技术
中国是一个富煤、贫油、少气的国家,煤为基础是我国的基本能源格局。但是传统的煤炭利用方式能源利用率低,污染严重,因此发展洁净煤技术是必然选择。煤化工是通过煤炭转化,既实现清洁利用又能够保障国家能源安全的有效措施,因而在我国尤为重要。我国低阶煤储量丰富,长焰煤、弱粘煤、不粘煤等低变质烟煤占总量的42.46%,但由于该类煤含水量很高、挥发分高、反应活性高、容易自燃等特点导致:1)不便于远距离运输,2)无法制备高浓度水煤浆,3)作为动力煤发电效率低。半焦是低阶煤经过低温(500-700℃)干馏,在隔绝空气条件下得到的固体产物。煤炭低温干馏主要用于生产煤气、焦油等,但是该技术产生大量副产物半焦,产率约为50%,因其具有较为发达的孔隙及丰富的表面结构,强度低、堆积密度小,不仅运输不便利,同时半焦单独制浆浆体性能(浓度、稳定性、挥发分等)难以满足工业制浆要求,无法满足无法实现高浓度制浆和高效焦粉输送,目前未得到充分的开发利用,严重影响半焦产业的可持续发展及整体经济效益,同时也成为了煤炭分质技术的瓶颈问题,通过对半焦的结构进行分析对其用煤粉进行填充改性实现制备高性能水煤/半焦浆意义重大。
中国申请专利CN201420096070.7提出了一种低煤化程度煤热解与磨煤耦合制备水煤浆系统,解决了现有水煤浆系统成浆浓度低、煤种适应性差、不适用于低煤化程度煤的问题,工艺复杂投资大,不能解决现有问题。中国申请专利CN201611016460.9提出了一种改性油页岩半焦吸附剂的制备方法,所述方法采用油页岩作基础原料,微波减压干馏法制备油页岩半焦,结合微波高压水热法、超声混酸活化法、超声混碱活化法对油页岩半焦进行二步法或三步法改性,制备出适宜的改性油页岩半焦吸附剂。该发明充分利用各种方法的优点,将各种活化方法结合起来,制备出表面含有大量官能团的活性油页岩半焦,具有原料来源广泛,它可以对工业废物油页岩半焦进行资源化利用,使油页岩半焦变废为宝,实现了低附加值产品向高附加值产品的转化,而且减少了其对环境、生态以及人类健康的严重威胁。但是该方法工艺复杂,成本较高,不能解决半焦复杂的空隙结构的问题,因此不能实现大规模利用半焦资源。中国申请专利CN106433838A提出了一种半焦粉配褐煤成型的方法。本发明首先公开了一种半焦粉配褐煤成型的方法,本发明将兰炭末与褐煤按照比例混合后直接进行成型,制备得到的成型球抗压强度达199237N/球,成球率达9294%。本发明方法无需添加任何粘结剂,降低了成型成本,工艺简单,实现了半焦粉与褐煤资源的综合利用。但是该方法对半焦的空隙结构没有改进,而且能源利用效率低,不能解决半焦大规模清洁高效利用的问题。
因此,需要一种新的水煤半焦浆的制备方法以解决上述问题。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷,提供一种煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法。
为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
一种煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、制备煤粗粉和煤细浆,其中,煤粗粉为将煤通过破碎机破碎后通过14目筛子制得;煤细浆为将煤通过破碎机破碎后再进行球磨制得,煤细浆中包括煤细粉,煤细浆的浓度为40%-60%,煤细粉的平均粒径小于等于35μm;
2)、按照干基比例2-5:2-5:2-3配比称量煤粗粉、煤细浆和半焦,在步骤1)得到的煤细浆中加入水和分散剂,然后边搅拌边加入煤粗粉和半焦并在5min内完成,最后搅拌5-10min制得粘度为500-1500mPa·S的水煤半焦浆。
更进一步的,步骤1)中煤为兖矿煤、准东煤、黄陶特盖煤、平一煤、尔林兔煤、枣庄煤、大柳塔煤、榆林煤或黄陵煤。本发明适用的煤的范围广。
更进一步的,步骤2)中半焦为新疆半焦或内蒙半焦。
更进一步的,步骤2)中煤粗粉、煤细浆、半焦和分散剂的干基质量比为40:(30-40):(20-30)。配比合适,并且制得的水煤/半焦浆浓度更高,并且浆体具有优良的流动性和稳定性,很好的解决了半焦制浆的难题。
更进一步的,步骤2)中煤粗粉、煤细浆、半焦和分散剂的干基质量比为40:(30-40):(20-30):(0.5-0.8)。配比合适,并且制得的水煤/半焦浆浓度更高,并且浆体具有优良的流动性和稳定性,很好的解决了半焦制浆的难题。
更进一步的,步骤2)中所述分散剂为萘系水煤浆分散剂、脂肪族水煤浆分散剂、木质素水煤浆分散剂或聚丙烯酸型水煤浆分散剂。各种类型的分散剂均可完成本发明的目的,最主要的参数为煤粗粉、煤细浆和半焦的比例。
有益效果:本发明的煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法制浆工艺简单,提高了水煤/半焦浆性能,包括浓度和稳定性,解决了制约煤炭低温干馏分质利用技术中产生大量半焦无法高效清洁利用的难题,具有良好的工业应用前景。
说明书附图
图1是煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明作具体的介绍。
实施例1:
请参阅图1所示,煤粗粉、细粉和半焦干基比为40:40:20,分散剂干基用量占总干基5‰。将煤通过颚式破碎机破碎后过14目筛处理制得粗粉,筛上煤通过磨机球磨制得煤细浆。称取144.6g兖矿煤细浆(浓度为52.6%,平均粒径25.3μm),再加入3.2g 30%的分散剂和38.1g水,边搅拌边加入38.0g烘干后的半焦和76.1g兖矿煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得兖矿煤级配填充改性新疆半焦的水煤/半焦浆。称取143.2g准东煤细浆(浓度为47.6%,平均粒径23.4μm),再加入2.8g 30%的分散剂和51.7g水,边搅拌边加入34.1g烘干后的半焦和68.2g准东煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得准东煤级配填充改性新疆半焦的水煤/半焦浆。称取162.4g黄陶特盖煤细浆(浓度为44.4%,平均粒径26.1μm),再加入3.0g 30%的分散剂和26.4g水,边搅拌边加入36.1g烘干后的半焦和72.1g黄陶特盖煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得黄陶特盖煤级配填充改性新疆半焦的水煤/半焦浆。分析浆体的粘度、浓度和稳定性,结果见表1。可见本方法制备了一种较高浓度的水煤/半焦浆,并且浆体具有优良的流动性和稳定性,很好的解决了半焦制浆的难题。
表1几种煤粗、细粉与新疆半焦40:40:20配比制备水煤/半焦浆的性能
实施例2:
请参阅图1所示,煤粗粉、细粉和半焦干基比为40:30:30,分散剂干基用量占总干基8‰。将煤通过颚式破碎机破碎后过14目筛处理制得粗粉,筛上煤通过磨机球磨制得煤细浆。称取121.4g平一煤细浆(浓度为42.2%,平均粒径19.3μm),再加入4.5g 30%的分散剂和54.6g水,边搅拌边加入51.2g烘干后的半焦和68.3g平一煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得平一煤级配填充改性内蒙半焦的水煤/半焦浆。称取121.6g尔林兔煤细浆(浓度为41.3%,平均粒径18.7μm),再加入4.5g 30%的分散剂和56.7水,边搅拌边加入50.2g烘干后的半焦和67.0g尔林兔煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得尔林兔煤级配填充改性内蒙半焦的水煤/半焦浆。称取120.6g枣庄煤细浆(浓度为43.5%,平均粒径17.9μm),再加入4.6g 30%的分散剂和52.3g水,边搅拌边加入52.5g烘干后的半焦和70.0g枣庄煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得枣庄煤级配填充改性内蒙半焦的水煤/半焦浆。分析浆体的粘度、浓度和稳定性,结果见表2。可见本方法制备了一种较高浓度的水煤/半焦浆,并且浆体具有优良的流动性和稳定性,很好的解决了半焦制浆的难题。
表2几种煤粗、细粉与内蒙半焦40:30:30配比制备水煤/半焦浆的性能
实施例3:
请参阅图1所示,煤粗粉、细粉和半焦干基比为40:35:25,分散剂干基用量占总干基7‰。将煤通过颚式破碎机破碎后过14目筛处理制得粗粉,筛上煤通过磨机球磨制得煤细浆。称取147.8g大柳塔煤细浆(浓度为40.5%,平均粒径22.3μm),再加入4.0g 30%的分散剂和37.0g水,边搅拌边加入42.8g烘干后的半焦和68.4g大柳塔煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得大柳塔煤级配填充改性陕西半焦的水煤/半焦浆。称取138.2g榆林煤细浆(浓度为43.7%,平均粒径21.4μm),再加入4.0g 30%的分散剂和45.7g水,边搅拌边加入43.1g烘干后的半焦和69.0g榆林煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得榆林煤级配填充改性陕西半焦的水煤/半焦浆。称取138.6g黄陵煤细浆(浓度为44.1%,平均粒径19.7μm),再加入4.1g 30%的分散剂和43.8g水,边搅拌边加入43.7g烘干后的半焦和69.8g黄陵煤粗粉,加料结束后再快速搅拌10min制得黄陵煤级配填充改性陕西半焦的水煤/半焦浆。分析浆体的粘度、浓度和稳定性,结果见表3。可见本方法制备了一种较高浓度的水煤/半焦浆,并且浆体具有优良的流动性和稳定性,很好的解决了半焦制浆的难题。
表3几种煤粗、细粉与陕西半焦40:35:25配比制备水煤/半焦浆的性能

Claims (6)

1.一种煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、制备煤粗粉和煤细浆,其中,煤粗粉为将煤通过破碎机破碎后通过14目筛子制得;煤细浆为将煤通过破碎机破碎后再进行球磨制得,煤细浆中包括煤细粉,煤细浆的浓度为40%-60%,煤细粉的平均粒径小于等于35μm;
2)、按照干基比例2-5:2-5:2-3配比称量煤粗粉、煤细浆和半焦,在步骤1)得到的煤细浆中加入水和分散剂,然后边搅拌边加入煤粗粉和半焦并在5min内完成,最后搅拌5-10min制得粘度为500-1500mPa·S的水煤半焦浆。
2.如权利要求1所述的煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法,其特征在于,步骤1)中煤为兖矿煤、准东煤、黄陶特盖煤、平一煤、尔林兔煤、枣庄煤、大柳塔煤、榆林煤或黄陵煤。
3.如权利要求1所述的煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法,其特征在于,步骤2)中半焦为新疆半焦或内蒙半焦。
4.如权利要求1所述的煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法,其特征在于,步骤2)中煤粗粉、煤细浆、半焦和分散剂的干基质量比为40:(30-40):(20-30)。
5.如权利要求1所述的煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法,其特征在于,步骤2)中煤粗粉、煤细浆、半焦和分散剂的干基质量比为40:(30-40):(20-30):(0.5-0.8)。
6.如权利要求1所述的煤粉填充改性和级配技术制备水煤半焦浆的方法,其特征在于,步骤2)中所述分散剂为萘系水煤浆分散剂、脂肪族水煤浆分散剂、木质素水煤浆分散剂或聚丙烯酸型水煤浆分散剂。
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