CN107364866A - 一种低阶煤制备电石炉料的方法及复合粘结剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低阶煤制备电石炉料的方法及复合粘结剂，包括主粘结剂和粘结助剂，主粘结剂为中温煤沥青，粘结助剂为二蒽油或二蒽油组分油，复合粘结剂中，主粘结剂和粘结助剂的质量比例为1：0.1～0.5。利用上述粘结剂，使低阶煤煤粉与生石灰粉成型并制备电石炉料的方法为：将低阶煤煤粉与生石灰粉混合按比例均匀，加入复合粘结剂混合，复合粘结剂添加量为总质量的18％～28％；将成型料送入成型设备成型，脱模得到钙煤球团；钙煤球团进入热解装置热解，最终得到钙煤炭化球团作为电石炉料，并副产焦油和煤气。本发明提供的复合粘结剂成本较低、来源广泛，且部分可回收再利用，制得的球团和炭化球团强度高，炭化球团适合做电石炉料。

Description

一种低阶煤制备电石炉料的方法及复合粘结剂

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种低阶煤制备电石炉料的方法及所需要使用的复合粘结剂配方。

背景技术

“贫油、少气、煤炭资源相对丰富”是我国化石能源资源禀赋特点，煤炭在我国能源消费结构中目前居于主导地位。随着能源结构的变化，我国煤炭利用将由目前主要作燃料逐步向燃料和原料并重方向发展，未来煤炭作为化工原料的地位会越来越重要。同时，我国煤炭资源中低变质煤占总煤炭储量55％以上，随着煤炭综采技术应用，粉煤占比逐年提升，一些传统的粉煤利用方式，面临着越来越严峻的环保压力，如何清洁高效利用这部分资源是当前的一个重要问题。

电石是重要的化工原料，也是钢铁工业的脱硫剂和还原剂。工业电石目前多是在电石炉中由煤热解(干馏、焦化)固态产物焦炭(或兰炭)和石灰制得，主要成分是碳化钙(CaC₂)。近年来由于国际市场石油价格大幅波动和国内相关行业结构调整，使得传统电石行业(高能耗、高污染、低效益)面临严峻的挑战。

综合考虑低阶煤粉利用和电石生产的需要，煤基电石生产工艺作为一种新工艺，以煤粉作为炭质原料，煤粉与石灰粉(CaO)先成型得到钙煤球团，经过热解过程，生成的电石炉料(钙煤炭化球团)热态进入电石炉生产电石的工艺。与传统电石生产工艺比较，煤基电石生产工艺具有明显优势：(1)使用低阶煤粉代替焦炭、半焦或其他类炭质原料(包括石油焦等)具有价廉易得的低成本优势；(2)电石炉料高温进料、炭质原料电阻率高、炭质原料与石灰粉(CaO)紧密接触反应速度加快，单位电石电耗大为降低；(3)副产焦油、煤气等产品，提高了全系统附加值；(4)热解煤气中富含H₂，有利于与电石炉尾气(主要为CO)进行化工综合利用，实现多联产，提高全系统的附加值。因此，煤基电石生产新工艺的开发将对整个电石行业具有突破性意义，也为低阶粉煤的清洁高效利用提供了一个新途径。

然而，煤基电石生产工艺中粉煤与石灰粉成型选用的粘结剂是整个工艺的关键因素之一。所选用的粘结剂既需要满足成型后的钙煤球团在冷态下的强度，也需要使得热解后得到的电石炉料(钙煤炭化球团)满足热态强度，最大程度上低成本、少用量。因此本发明经多次试验，筛选出一种适用于低阶煤煤粉与石灰粉成型制电石炉料的方法和复合粘结剂配方。

发明内容

本发明针对煤基电石生产过程中钙煤球团成型对所需粘结剂的要求，提供一种低阶煤制备电石炉料的方法及所需要使用的复合粘结剂配方。

本发明的技术方案：

一种用于粘结低阶煤煤粉与生石灰粉成型球团的复合粘结剂，包括主粘结剂和粘结助剂；主粘结剂为中温煤沥青，粘结助剂为二蒽油或二蒽油组分油；复合粘结剂中，主粘结剂和粘结助剂的质量比为1：0.1～0.5。

所述的中温煤沥青为煤焦化副产品，颗粒直径<0.5mm。

所述的二蒽油或二蒽油组分油为煤焦化副产品，馏程为330～360℃。

一种低阶煤制备电石炉料的方法，步骤如下：

步骤1，将低阶煤煤粉与生石灰粉按质量比为1：0.9～1.1；

步骤2，将主粘结剂和粘结助剂按比例混合，并在150～180℃加热软化，搅拌均匀得到复合粘结剂；

步骤3，将复合粘结剂加入步骤1得到的混合物中，添加量为混合物和复合粘结剂总质量的18％～28％，在160℃均匀混合，得到成型原料；

步骤4，将步骤3得到的成型原料放入成型设备压制成型，成型压力为55～160kN，脱模后得到钙煤球团；

步骤5，将步骤4得到的钙煤球团在非氧化性气氛下进行热解，热解温度为700～900℃，慢速升温，反应压力为常压；反应得到固态钙煤炭化球团、液态焦油和气态煤气；其中，钙煤炭化球团便可作为电石炉料，重质焦油可回收作为复合粘结剂助剂组分，轻质焦油和煤气可进行其他化工综合利用。

所述的低阶煤煤粉为褐煤、长焰煤煤粉，水分<2％，颗粒直径<0.05～0.10mm。

所述的生石灰粉的颗粒直径<0.05mm。

本发明的有益效果：本发明提供的复合粘结剂成本较低、来源广泛，且部分可回收再利用，制得的球团和炭化球团强度高，炭化球团适合做电石炉料。所提供的电石炉料制备方法简单、操作性强，设备要求较低。

附图说明

图1为低阶煤电石炉料生产工艺流程图。

具体实施方式

下面为本发明具体实施例。所描述的实施例仅为本发明的一部分，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，领域内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，均属于本发明保护范围。

本发明所涉及的复合粘结剂包括主粘结剂和粘结助剂两部分。主粘结剂为中温煤沥青，粘结助剂为二蒽油或二蒽油组分油。经过大量实验发现，复合粘结剂中，主粘结剂和粘结助剂的质量比例为1：(0.1～0.5)，此时既有助于粘结剂在较低温度下均匀分散于粉料表面，又能满足成型球团和热解后的炭化球团的各项性能。钙煤球团及钙煤炭化球团性能包括：落下强度、冷抗压强度和热抗压强度，具体测试过程如下：

(1)落下强度：将钙煤球团或钙煤炭化球团从3米高度自由释放，跌落在钢板上。选择其中粒径大于6mm的部分重新在3m高度跌落，重复10次。最后用筛选出来的大于6mm粒径的部分占原总质量的质量分数表达其落下性能，此为落下强度Ⅰ级。再筛出大于13mm粒径的部分占原总质量的质量分数表达其落下性能，此为落下强度Ⅱ级。

(2)冷抗压强度：每次测试在制备的完整钙煤球团或钙煤炭化球团中随机采样三块进行测试。每次将单一钙煤球团或钙煤炭化球团放于WDW-20型微机控制电子万能试验机操作面中轴线上，以10mm/min速度单向缓慢施力。待其达到最大峰值并且钙煤球团明显崩碎，记录其最大峰值。重复三次。取其算术平均值作为结果。

(3)热抗压强度：热压强度提前将钙煤炭化球团加热至指定温度，后续操作同冷抗压强度测试过程。

本发明还涉及低阶煤制电石炉料的方法：

步骤1，将低阶煤煤粉与生石灰粉按比例均匀混合，其中低阶煤煤粉水分应<2％，低阶煤煤粉与生石灰粉<0.05mm。

步骤2，将主粘结剂和粘结助剂按比例混合，并在约150～180℃加热软化，搅拌均匀得到复合粘结剂。

步骤3，将复合粘结剂加入步骤1得到的的混合物中，添加量为总质量的18％～28％，具体添加量根据物料的粘合性能确定。在约160℃均匀混合，得到成型原料。

步骤4，将步骤3得到的成型原料放入成型设备压制成型，成型压力为55～160kN，具体所需压力根据物料的粘合性能确定，脱模后得到钙煤球团。

步骤5，将步骤4得到的钙煤球团进行热解，热解温度为700～900℃，慢速升温，反应压力为常压，所需恒温时间根据炭化球团性能确定。

实施例1：

发明人以神木地区长焰煤为原料，煤粉与生石灰粉质量比为1:1，粒径均<0.05mm。复合粘结剂添加量为26％，其中主粘结剂：粘结助剂为10:1，预热温度160℃，并在160℃下与粉料均匀混合。混合均匀的成型料放入成型设备，成型压力为70kN，脱模后得到钙煤球团，其冷抗压强度为60.0MPa，落下强度Ⅰ级为96.29％，落下强度Ⅱ为96.29％。制得的钙煤球团进入热解设备氮气气氛下热解炭化。热解条件为热解终温700℃，升温速率5℃/min，恒温时间30min，最终得到钙煤炭化球团。制得的钙煤球团在700℃下热抗压强度为22.0MPa，热态落下强度Ⅰ级为93.45％，热态落下强度Ⅱ为90.36％。制备得到的钙煤球团和钙煤炭化球团均能达到良好的性能，符合电石炉料要求。

实施例2：

发明人以神木地区长焰煤为原料，煤粉与生石灰粉质量比为1:1，粒径均<0.05mm。复合粘结剂添加量为26％，其中主粘结剂：粘结助剂为10:1，预热温度160℃，并在160℃下与粉料均匀混合。混合均匀的成型料放入成型设备，成型压力为70kN，脱模后得到钙煤球团，其冷抗压强度为60.0MPa，落下强度Ⅰ级为96.29％，落下强度Ⅱ为96.29％。制得的钙煤球团进入热解设备氮气气氛下热解炭化。热解条件为热解终温900℃，升温速率5℃/min，恒温时间30min，最终得到钙煤炭化球团。制得的钙煤球团在900℃下热抗压强度为23.0MPa，热态落下强度Ⅰ级为98.55％，热态落下强度Ⅱ为98.55％。制备得到的钙煤球团和钙煤炭化球团均能达到良好的性能，符合电石炉料要求。

实施例3：

发明人以神木地区长焰煤为原料，煤粉与生石灰粉质量比为1:1，粒径均<0.10mm。复合粘结剂添加量为22％，其中主粘结剂：粘结助剂为10:1，预热温度160℃，并在160℃下与粉料均匀混合。混合均匀的成型料放入成型设备，成型压力为160kN，脱模后得到钙煤球团，其冷抗压强度为52.0MPa，落下强度Ⅰ级为99.90％，落下强度Ⅱ为99.78％。制得的钙煤球团进入热解设备氮气气氛下热解炭化。热解条件为热解终温700℃，升温速率5℃/min，恒温时间30min，最终得到钙煤炭化球团。制得的钙煤球团在700℃下热抗压强度为17.0MPa，热态落下强度Ⅰ级为82.36％，热态落下强度Ⅱ为80.59％。制备得到的钙煤球团和钙煤炭化球团均能达到良好的性能，符合电石炉料要求。

Claims (6)

1.一种复合粘结剂，用于低阶煤煤粉与生石灰粉成型球团，其特征在于，所述的复合粘结剂包括主粘结剂和粘结助剂；主粘结剂为中温煤沥青，粘结助剂为二蒽油或二蒽油组分油；复合粘结剂中，主粘结剂和粘结助剂的质量比为1：0.1～0.5。

2.根据权利要求1所述的复合粘结剂，其特征在于，所述的中温煤沥青为煤焦化副产品，颗粒直径<0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的复合粘结剂，其特征在于，所述的二蒽油或二蒽油组分油为煤焦化副产品，馏程为330～360℃。

4.一种低阶煤制备电石炉料的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，将低阶煤煤粉与生石灰粉按质量比为1：0.9～1.1混合，得到混合物；

步骤2，将主粘结剂和粘结助剂按比例混合，并在150～180℃加热软化，搅拌均匀得到复合粘结剂；主粘结剂和粘结助剂的质量比为1：0.1～0.5；

步骤3，将复合粘结剂加入步骤1得到的混合物中，添加量为混合物和复合粘结剂总质量的18％～28％，在160℃均匀混合，得到成型原料；

步骤4，将步骤3得到的成型原料放入成型设备压制成型，成型压力为55～160kN，脱模后得到钙煤球团；

步骤5，将步骤4得到的钙煤球团在非氧化性气氛下进行热解，热解温度为700～900℃，慢速升温，反应压力为常压；反应得到固态钙煤炭化球团、液态焦油和气态煤气；其中，钙煤炭化球团作为电石炉料，重质焦油回收作为复合粘结剂助剂组分，轻质焦油和煤气综合利用。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的低阶煤煤粉为褐煤、长焰煤煤粉，水分<2％，颗粒直径<0.05～0.10mm。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述的生石灰粉的颗粒直径<0.05mm。