CN108219812B - 一种具有自热脱水特性的低阶煤制备炭材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有自热脱水特性的低阶煤制备炭材料的方法，属于低阶煤利用技术领域，可解决低阶煤自热和脱挥发阶段释放的热量浪费的问题，本发明通过低阶煤与脱水剂混合后经过脱水、炭化过程后制备得到的炭材料，在满足脱水过程和尽可能满足炭化过程的条件下减少了能耗。该炭材料作为煤/焦和脱水剂的混合物，不需要产物分离，该种炭材料可做为工业生产的原料，如电石或者气化过程的原料。

Description

一种具有自热脱水特性的低阶煤制备炭材料的方法
技术领域
本发明属于低阶煤利用技术领域，具体涉及一种具有自热脱水特性的低阶煤制备炭材料的方法。
背景技术
低阶煤具有高水分特点；高水分不利于运输，含高水分煤直接燃烧热值低，利用低阶煤前需要进行脱水预处理，脱水预处理往往增加了能耗。低阶煤在一定湿度条件下堆放时，具有自热的倾向，当温度到达70℃以上时，往往会造成剧烈的自燃过程，造成大量热量进入了环境中，成为能量的极大浪费。
工业生产中常用的氧化钙干燥剂，具有强大吸湿能力，而且吸湿过程往往又会放出大量热量，这样的热量往往也被浪费了，因此想充分利用煤自热和脱水剂吸湿过程的热量，完成煤的升温、脱水甚至部分炭化过程。少量的吸水调节剂可保证自放热过程不会剧烈的发生，升温过程不会过于迅速。
发明内容
本发明针对低阶煤自热和脱挥发阶段释放的热量浪费的问题，提供一种具有自热脱水特性的低阶煤制备炭材料的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种具有自热脱水特性的低阶煤制备炭材料的方法，包括如下步骤：
第一步，分别称取粒径为0.1-1mm的氧化钙100份，粒径为0.1-1mm的氢氧化钙的固体0-50份，聚丙烯酸酯0-10份，将氧化钙、氢氧化钙和聚丙烯酸酯混合均匀，得到脱水剂混合物A；
第二步，称取粒径为0.1-5mm的煤300份，将煤与第一步所得脱水剂混合物A按质量比为3:0.5-1的比例混合，得到混合粉末B；
第三步，取占第二步所得混合粉末B的质量份数的0-20%，利用引发热源加热升温至70-100℃后停止引发热源加热，自热脱水3-24h后，得到混合物C；
第四步，将第三步所得混合物C在400-650℃条件下炭化至半焦成熟结束，得到混合物D；
第五步，将第二步剩余的未处理的混合粉末B、第三步的混合物C、第四步的混合物D中的一种或多种按任意比例混合，得到炭材料。
第二步中所述煤为以褐煤为主的低阶煤。
第三步中所述引发热源为脱水过程产生的水蒸气、外来高温水蒸气、炭化过程中产生的荒煤气或燃烧产生的烟道气中的一种或多种组合。
本发明的有益效果如下：
通过低阶煤与脱水剂混合后经过脱水、炭化过程后制备得到的炭材料，在满足脱水过程和尽可能满足炭化过程的条件下减少了能耗。该炭材料作为煤/焦和脱水剂的混合物，不需要产物分离，该种炭材料可做为工业生产的原料，如电石或者气化过程的原料。
1. 本发明工艺简单，操作方便，与现有技术相比，能够在低能耗条件下完成脱水过程。
2. 本发明充分利用了低阶煤的自热/自放热特性，降低了脱水过程能耗，又将脱水剂吸水过程放出的热量利用。
3. 该方法通过吸水调节剂控制放热的热量，从而有效的控制升温过程。
4. 该方法可在低温或者中温下大规模制备型煤，所需原料的成本低，便于运输，较好的防治了煤/焦的复吸水过程，制备得到的炭材料经济价值高。
5. 本发明制备的炭材料可作为电石工艺过程、气化过程或者活性炭过程的原料。
具体实施方式
实施例1
第一步，按质量份数称取粒径为0.1-1mm的氧化钙100份，粒径为0.1-1mm的氢氧化钙的固体50份，10份的聚丙烯酸酯作为吸水调节剂，并将氧化钙、氢氧化钙和聚丙烯酸酯均匀混合作为脱水剂混合物A；
第二步，按质量份数称取破碎筛分后粒径为0.1-5 mm以褐煤为主的低阶煤300份，将低阶煤与第一步得到的脱水剂混合物A按质量比为3:1的比例充分混合，得到混合粉末B；
第三步，利用脱水过程产生的水蒸气作为引发热源将占第二步所得混合粉末B的质量份数的0-20%的混合粉末B加热，混合粉末B升温至70℃后停止引发热源，混合物B经过24h完成自热脱水阶段，脱水阶段完成后得到混合物C；
第四步，将第三步得到的混合物C进行650℃的炭化过程，该阶段以半焦成熟结束，得到混合物D；
第五步，将第二步剩余未处理的混合粉末B、第三步得到的混合物C按任意比例作为炭材料。
实施例2
第一步，按质量份数称取粒径为0.1-0.5mm的氧化钙100份，粒径为0.1-0.5mm的氢氧化钙的固体25份， 0份的聚丙烯酸酯作为吸水调节剂，并将氧化钙、氢氧化钙和聚丙烯酸酯均匀混合作为脱水剂混合物A；
第二步，按质量份数称取破碎筛分后粒径为0.1-0.5 mm以褐煤为主的低阶煤300份，将低阶煤与第一步得到的脱水剂混合物A按质量比为3:0.75比例充分混合，得到混合粉末B；
第三步，利用高温水蒸气、炭化过程中产生的荒煤气作为引发热源将占第二步所得混合粉末B的质量份数的0-20%的混合粉末B加热，混合粉末B升温至100℃后停止引发热源，混合粉末B经过12 h完成自热脱水阶段，脱水阶段完成后得到混合物C；
第四步，将第三步得到的混合物C进行650℃的炭化过程，该阶段以半焦成熟结束，得到混合物D；
第五步，第二步剩余为处理的混合粉末B、第三步得到的混合物C、第四步得到的混合物D按任意比例混合作为炭材料。
实施例3
第一步，按质量份数称取粒径为0.1-1mm的氧化钙100份，粒径为0.1-1mm的氢氧化钙的固体0份5份的聚丙烯酸酯作为吸水调节剂，并将氧化钙、氢氧化钙和聚丙烯酸酯均匀混合作为脱水剂混合物A；
第二步，按质量份数称取破碎筛分后粒径为0.1-1 mm以褐煤为主的低阶煤300份，将低阶煤与第一步得到的混合物A按质量比为3:0.5比例充分混合，得到均匀的混合粉末B；
第三步，利用脱水过程产生的水蒸气、燃烧产生的烟道气作为引发热源将占第二步所得混合粉末B的质量份数的0-20%的混合粉末B加热，混合粉末B升温至100℃后停止引发热源，混合粉末B经过3h完成自热脱水阶段，脱水阶段完成后得到混合物C；
第四步，将第三步得到的混合物C进行400℃的炭化过程，该阶段以半焦成熟结束，得到混合物D；
第五步，第四步得到的混合物D作为炭材料。
实施例4
第一步，按质量份数称取粒径为0.1-1mm的氧化钙100份，粒径为0.1-1mm的氢氧化钙的固体50份， 0份的聚丙烯酸酯作为吸水调节剂，并将氧化钙、氢氧化钙和聚丙烯酸酯均匀混合作为脱水剂混合物A；
第二步，按质量份数称取破碎筛分后粒径为0.1-0.5 mm以褐煤为主的低阶煤300份，将低阶煤与第一步得到的混合物A按质量比3:1比例充分混合，得到均匀的混合粉末B；
第三步，利用荒煤气作为引发热源将将占第二步所得混合粉末B的质量份数的0-20%的混合粉末B加热，混合粉末B升温至100℃后停止引发热源，混合粉末B经过24h完成自热脱水阶段，脱水阶段完成后得到混合物C；
第四步，将第三步得到的混合物C进行550℃的炭化过程，该阶段以半焦成熟结束，得到混合物D。
第五步，第二步剩余的未处理的混合粉末B、第三步得到的混合物C、第四步得到的混合物D按任意比例混合作为炭材料。
实施例5
第一步，按质量份数称取粒径为0.1-0.5 mm的氧化钙100份，粒径为0.1-0.5 mm的氢氧化钙的固体50份，3份的聚丙烯酸酯作为吸水调节剂，并将氧化钙、氢氧化钙和聚丙烯酸酯均匀混合作为脱水剂混合物A；
第二步，按质量份数称取破碎筛分后粒径为0.3-0.5 mm以褐煤为主的低阶煤300份，将低阶煤与第一步得到的混合物A按质量比3:1比例充分混合，得到均匀的混合粉末B；
第三步，利用荒煤气作为引发热源将占第二步所得混合粉末B的质量份数的0-20%的混合粉末B加热，混合粉末B升温至80℃后停止引发热源，混合粉末B经过15 h完成自热脱水阶段，脱水阶段完成后得到混合物C；
第四步，将第三步得到的混合物C进行600℃的炭化过程，该阶段以半焦成熟结束，得到混合物D；
第五步，第二步剩余未处理的混合粉末B、第三步得到的混合物C、第四步得到的混合物D按任意比例混合作为炭材料。

Claims (2)

1.一种具有自热脱水特性的低阶煤制备炭材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，分别称取粒径为0.1-1mm的氧化钙100份，粒径为0.1-1mm的氢氧化钙的固体25-50份，聚丙烯酸酯3-10份，将氧化钙、氢氧化钙和聚丙烯酸酯混合均匀，得到脱水剂混合物A；
第二步，称取粒径为0.1-5mm的煤300份，将煤与第一步所得脱水剂混合物A按质量比为3:0.5-1的比例混合，得到混合粉末B；
第三步，取占第二步所得混合粉末B的质量份数的0-20%，利用引发热源加热升温至70-100℃后停止引发热源加热，自热脱水3-24h后，得到混合物C，所述引发热源为脱水过程产生的水蒸气、外来高温水蒸气、炭化过程中产生的荒煤气或燃烧产生的烟道气中的一种或多种组合；
第四步，将第三步所得混合物C在400-650℃条件下炭化至半焦成熟结束，得到混合物D；
第五步，将第二步剩余的未处理的混合粉末B、第三步的混合物C、第四步的混合物D中的一种或多种按任意比例混合，得到炭材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有自热脱水特性的低阶煤制备炭材料的方法，其特征在于：第二步中所述煤为以褐煤为主的低阶煤。
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