CN107434989A - 一种煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法 - Google Patents

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胡柏星
何其慧
田万成
顾思云
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Nanjing University
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NANJING BAISISHENG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Nanjing University
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/326Coal-water suspensions
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    • C10L2250/00Structural features of fuel components or fuel compositions, either in solid, liquid or gaseous state
    • C10L2250/08Emulsion details

Abstract

本发明公开了一种煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法,包括以下步骤:1)、制备煤细浆,其中,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35μm;2)、按照干基比例1‑4:1配比称量煤细浆和半焦,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半焦制备水煤/半焦浆的方法工艺简单,利用煤细粉对半焦进行填充改性来制备高浓度水煤/半焦浆,可以解决半焦无法高浓度制浆的难题,并通过原料配比克服了半焦单独制浆挥发份低等问题,从而实现半焦的大规模清洁高效利用,解决煤炭低温干馏分质利用的瓶颈问题。

Description

一种煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法
技术领域
本发明涉及一种煤粉填充改性半焦制备水煤/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、容易自燃等特点带来诸如不便于远距离运输、无法制备高浓度水煤浆、作为动力煤发电效率低等问题。半焦(兰焦、兰碳)是低阶煤经低温(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,但该技术产生大量副产物半焦,产率约为50%,由于具有发达的孔隙及复杂的表面结构,强度低、堆积密度小,不但不利储运,而且使用常规手段单独制备浆体的性能(浓度、稳定性、挥发分等)难以满足工业制浆要求,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CN201611092825.6一种半焦粉成型的方法,包括以下步骤:1)将兰炭末(半焦)、生石灰粉、动力煤与腐植酸钠分别破碎、筛分;2)将筛分后得到的兰炭末(半焦)、生石灰粉、动力煤与腐植酸钠进行混合,得到混合物料;3)将混合物料进行成型,得到成型球,干燥,得到型煤。本发明将兰炭末(半焦)与动力煤配煤后,添加生石灰粉和腐植酸钠,经成型制备型煤产品,型煤强度达到310405N/球,热值达到73007600大卡/公斤。本发明工艺简单,即充分利用了兰炭末(半焦)资源,降低了型煤的生产成本,又保证了型煤的强度。但是该方法由于不能改变半焦复杂的孔结构,不能提高半焦的堆积效率和密度,因此不能从根本上解决半焦大规模清洁高效利用问题。中国专利申请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,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,成本较高且强化了半焦的孔结构,因此难以满足大规模利用半焦资源的要求。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(半焦)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。但是该方法由于无法改进半焦的孔结构,无法改善半焦堆积效率低,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半焦制备水煤/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:
一种煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法,包括以下步骤:
1)、制备煤细浆,其中,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35μm;
2)、按照干基比例1-4:1配比称量煤细浆和半焦,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)中煤细浆为准东煤细浆、平一煤细浆或平朔煤细浆。
更进一步的,步骤2)中煤细浆和半焦干基质量比为(60-80):(20-40)。
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)中煤细浆、半焦和分散剂的干基质量比为(60-80):(20-40):(0.4-0.6)。
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,最主要的参数为煤细浆和半焦的比例。
有益效果:本发明的煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法工艺简单,利用煤细粉对半焦进行填充改性来制备高浓度水煤/半焦浆,可以解决半焦无法高浓度制浆的难题,并通过原料配比克服了半焦单独制浆挥发份低等问题,从而实现半焦的大规模清洁高效利用,解决煤炭低温干馏分质利用的瓶颈问题。
说明书附图
图1是煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法的流程示意图;
图2为半焦吸附前50um放大照片;
图3为半焦吸附前10um放大照片;
图4为半焦吸附后50um放大照片;
图5为半焦吸附后10um放大照片。
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、图2、图3、图4和图5所示,细煤粉与半焦干基比分别为80:20、70:30和60:40,分散剂干基用量占总干基6‰。将煤通过颚式破碎机破碎后再通过球磨制得细粉。称取231.8g准东煤细浆(浓度为58.3%,平均粒径20.3μm),再加入3.4g 30%的分散剂和31.0g水,边搅拌边加入33.8g烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得准东煤填充改性新疆半焦的水煤/半焦浆。称取203.4g准东煤细浆(浓度为54.3%,平均粒径19.7μm),再加入3.2g 30%的分散剂和46.1g水,边搅拌边加入47.3g烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得准东煤填充改性新疆半焦的水煤/半焦浆。称取199.4g准东煤细浆(浓度为44.3%,平均粒径21.6μm),再加入3.0g 30%的分散剂和38.7g水,边搅拌边加入58.9烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得准东煤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不同配比准东煤填充改性新疆半焦制备水煤/半焦浆的性能
实施例2:
请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示,细煤粉与半焦干基比分别为80:20、70:30和60:40,分散剂干基用量占总干基4‰。将煤通过颚式破碎机破碎后再通过球磨制得细粉。称取241.2g平一煤细浆(浓度为59.2%,平均粒径23.3μm),再加入2.9g 25%的分散剂和22.2g水,边搅拌边加入35.7g烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得平一煤填充改性内蒙半焦的水煤/半焦浆。称取238.7g平一煤细浆(浓度为47.6%,平均粒径21.2μm),再加入2.6g 25%的分散剂和10.0g水,边搅拌边加入48.7g烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得平一煤填充改性内蒙半焦的水煤/半焦浆。称取203.1g平一煤细浆(浓度为44.5%,平均粒径18.1μm),再加入2.4g 25%的分散剂和34.3g水,边搅拌边加入60.2g烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得平一煤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不同配比平一煤填充改性内蒙半焦制备水煤/半焦浆的性能
实施例3:
请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示,细煤粉与半焦干基比分别为80:20、70:30和60:40,分散剂干基用量占总干基4‰。将煤通过颚式破碎机破碎后再通过球磨制得细粉。称取247.7g平朔煤细浆(浓度为59.3%,平均粒径23.9μm),再加入2.9g 25%的分散剂和12.6g水,边搅拌边加入36.8g烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得平朔煤填充改性陕西半焦的水煤/半焦浆。称取240.2g平朔煤细浆(浓度为48.6%,平均粒径22.9μm),再加入2.7g 25%的分散剂和7.1g水,边搅拌边加入50.0g烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得平朔煤填充改性陕西半焦的水煤/半焦浆。称取219.5g平朔煤细浆(浓度为41.9%,平均粒径21.7μm),再加入2.5g 25%的分散剂和16.7g水,边搅拌边加入61.3g烘干后的半焦,加料结束后再快速搅拌10min制得平朔煤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不同配比平朔煤填充改性陕西半焦填充改性制备水煤/半焦浆的性能

Claims (5)

1.一种煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、制备煤细浆,其中,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35μm;
2)、按照干基比例1-4:1配比称量煤细浆和半焦,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半焦制备水煤/半焦浆的方法,其特征在于,步骤1)中煤细浆为准东煤细浆、平一煤细浆或平朔煤细浆。
3.如权利要求1所述的煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法,其特征在于,步骤2)中煤细浆和半焦干基质量比为(60-80):(20-40)。
4.如权利要求1所述的煤粉填充改性半焦制备水煤/半焦浆的方法,其特征在于,步骤2)中煤细浆、半焦和分散剂的干基质量比为(60-80):(20-40):(0.4-0.6)。
5.如权利要求1所述的煤粉填充改性半焦制备水煤/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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