CN109046722B - 一种超细煤粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于超细煤粉制备技术领域，具体涉及一种超细煤粉的制备方法。本发明所述的超细煤粉的制备方法，通过分级破碎结合球磨机球磨的方式，并通过对行星式球磨机各步骤控制参数的优化，获得了粗颗粒含量低的全组成颗粒超细煤粉，且小于10μm的超细煤粉细颗粒占比较大，可满足实验室研究和表征要求。本发明所述超细煤粉的制备方法，采用湿法对煤粉进行破碎，有效避免了煤粉的自燃爆炸，以及干法破碎导致的安全隐患，可实现长时间研磨获得相对均匀的超细煤粉，并实现长时间的安全破碎运行，有效制得超细煤粉，为超纯煤的制备工艺提供了相应的理论指导。

Description

一种超细煤粉的制备方法

技术领域

本发明属于超细煤粉制备技术领域，具体涉及一种超细煤粉的制备方法。

背景技术

煤炭一直是中国的主要能源，煤炭的常规利用主要是作为一次能源以及煤炭的转化，目前，在煤炭利用中比较突出的是制备代油水煤浆和煤基材料。但是，无论是代油水煤浆还是优质煤基材料，对煤质尤其是煤的灰分均有着很高的要求使其存在一定限制，而目前广泛引起关注的超纯煤则完全可以解决上述问题。

超纯煤是一种高附加值的煤炭产品，可作为高热值燃料替代柴油和天然气用于内燃机、燃气轮机、航空涡轮发动机等，如为了减少泵、喷嘴、活塞及涡轮片的磨损和排渣影响，内燃机燃料一般要求超纯煤的灰分在1.0％以下；另一方面，超纯煤也可用于制备优质的高性能碳素材料，如碳纤维复合材料、石墨质电极等。因此，超纯煤的制备是煤炭精细加工和提高附加值的必然趋势，而开展矿物解离及超纯煤制备技术的研究，获得一种新型高能燃料和高品质碳素材料，具有广阔的应用前景和潜在的巨大经济社会效益。

但是由于煤炭是一种碳质有机岩和无机矿物质的混合物，通过现有的选煤技术，只能分选出原煤中外在的、自然解离较好的矿物质，即为电力系统和焦化行业提供常规的洗选精煤，对于以微细粒嵌布于有机可燃体中的无机矿物无法选出，所以目前的洗选精煤的灰分很难降到2％以下，更无法降低到要求的1％以下。可见，煤中的矿物质极大地限制了煤炭的使用范围，降低了煤炭的使用价值。

通常情况下，由于超细煤粉粒度越小，矿物解离越充分，分选后获得的灰分越低，因此，在现有制备超纯煤的工艺中，超细粉碎是其关键环节和前提条件。但是，由于煤炭在超细粉碎过程中，不仅仅是粒度减小的过程，还伴随着矿物质的解离过程，以及因机械超细粉碎作用导致煤颗粒物理、化学性质的变化引起的机械化学效应，这些都会最终影响到超纯煤的分选效果。目前，工业上多通过重复粉碎、筛分分离已经可获得10μm左右的超细煤粉，但这样的煤粉只能代表同一种煤的容易破碎的组分，用于科学研究的代表性较差。

如中国专利CN103537355A公开了一种超细煤粉的制备系统及方法，其利用细粉制粉系统和超细粉分离系统，实现了细粉的制备、超细粉的分离与提取两部分。超细粉经分级机、旋风分离器和脉冲布袋收尘器三级分离与提取得到不同等级的超细煤粉。但该方案中超细煤粉是经过筛分分离获得的产品，不是全组分超细煤粉，而且该方案仅为一次研磨，超细煤粉中粗颗粒占比大，且采用干法研磨容易出现发热导致末煤设备温度骤升，不能长时间工作，特别是变质程度高的煤难在较短时间内实现超细粉碎，而且以干法制备煤粉过程中煤粉储罐及制粉系统煤粉易自燃爆炸，安全隐患较大。

又如中国专利CN104180383B公开了一种安全环保的煤粉制备系统和制备方法，其结合传统两步法干法制粉工艺和负压气力输送煤粉的方法，解决了现有干法制备煤粉过程中煤粉储罐及制粉系统煤粉易自燃爆炸的问题，从而达到安全环保制粉和储粉的目的。但同样的，该方案采用分级收集分离超细煤粉，获得的并非全组分超细煤粉，而且采用干法研磨容易出现发热导致末煤设备温度骤升，不能长时间工作，特别是变质程度高的煤难在较短时间内实现超细粉碎。

因此，在实验室制得全组分超细煤粉是研究超细煤粉矿物解离程度、表面特性对分选效果影响的前提，对于超细煤粉的工业化生产具有积极的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种超细煤粉的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取原煤进行第一次粗破碎，制得粗煤粉；

(2)将经过粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，得到细煤粉；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球包括级配的大球、中球和小球，即得。

所述步骤(3)中，所述钢球中，所述大球、中球和小球的数量比为1：10-16：15-30，并优选为1：11-15：18-25。

所述步骤(3)中，所述钢球中：

所述大球、中球和小球的数量比为1：11：18；

所述大球、中球和小球的数量比为1：11：25；

所述大球、中球和小球的数量比为1：15：25。

所述步骤(3)中，控制所述细煤粉与所述钢球的质量比为1：10-20。

所述步骤(3)中，控制所述细煤粉与水的质量比为1：1-3。

所述步骤(3)中，控制所述钢球、水和细煤粉的总体积小于400ml。

所述步骤(3)中，控制所述球磨破碎步骤的转速为200-300r/min，球磨破碎的时间为20-45min。

所述步骤(3)中，所述球磨破碎步骤为采用行星式球磨机进行。

所述步骤(1)中，所述原煤包括褐煤、烟煤或无烟煤。

所述步骤(1)中，控制所述粗煤粉的粒径<3mm。

所述步骤(2)中，控制所述细煤粉的粒径<0.2mm。

本发明所述的超细煤粉的制备方法，通过分级破碎结合球磨机球磨的方式，并通过对行星式球磨机各步骤控制参数的优化，获得了粗颗粒含量低的全组成颗粒超细煤粉，且小于10μm的超细煤粉细颗粒占比较大，可满足实验室研究和表征要求。本发明所述超细煤粉的制备方法，采用湿法对煤粉进行破碎，有效避免了煤粉的自燃爆炸，以及干法破碎导致的安全隐患，可实现长时间研磨获得相对均匀的超细煤粉，并实现长时间的安全破碎运行，有效制得超细煤粉，为超纯煤的制备工艺提供了相应的理论指导。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1为本发明超细煤粉的制备工艺；

图2为实施例1中经二次破碎后的煤粉粒度分布图，其中，靠近左侧线为粒度分布曲线、靠近右侧线为累计曲线；

图3为实施例1中经球磨后的超细粉碎粒度分布图，其中，靠近左侧线为粒度分布曲线、靠近右侧线为累计曲线；

图4为实施例2中经二次破碎后的煤粉粒度分布图，其中，靠近左侧线为粒度分布曲线、靠近右侧线为累计曲线；

图5为实施例2中经球磨后的超细粉碎粒度分布图，其中，靠近左侧线为粒度分布曲线、靠近右侧线为累计曲线；

图6为实施例3中经二次破碎后的煤粉粒度分布图，其中，靠近左侧线为粒度分布曲线、靠近右侧线为累计曲线；

图7为实施例3中经球磨后的超细粉碎粒度分布图，其中，靠近左侧线为粒度分布曲线、靠近右侧线为累计曲线；

图8为实施例4中经二次破碎后的煤粉粒度分布图，其中，靠近左侧线为粒度分布曲线、靠近右侧线为累计曲线；

图9为实施例4中经球磨后的超细粉碎粒度分布图，其中，靠近左侧线为粒度分布曲线、靠近右侧线为累计曲线。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的工艺，本实施例所述超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取烟煤进行第一次粗破碎，破碎至烟煤的粒径<3mm，制得粗煤粉；

(2)将经过上述粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，至烟煤的粒径<0.2mm，得到细煤粉，经激光粒度分析仪分析细煤粉的粒度分布，如图2所示；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球中，介质球级配数量为大球：中球：小球＝1：11：18，并选取细煤粉、钢球、水的质量分别为40g、600g、80g，控制行星式球磨机的转速为300r/min，磨煤时间为30min，制得超细煤粉。经激光粒度分析仪分析所得超细煤粉的粒度分布，如图3所示。

由此可见，本发明所述方法有助于获得所需粒径的超细煤粉细颗粒，且小于10μm的超细煤粉细颗粒占比越大。

实施例2

如图1所示的工艺，本实施例所述超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取烟煤进行第一次粗破碎，破碎至烟煤的粒径<3mm，制得粗煤粉；

(2)将经过上述粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，至烟煤的粒径<0.2mm，得到细煤粉，经激光粒度分析仪分析细煤粉的粒度分布，如图4所示；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球中，介质球级配数量为大球：中球：小球＝1：11：25，并选取细煤粉、钢球、水的质量分别为30g、450g、60g，控制行星式球磨机的转速为250r/min，磨煤时间为20min，制得超细煤粉。经激光粒度分析仪分析所得超细煤粉的粒度分布，如图5所示。

由此可见，本发明所述方法有助于获得所需粒径的超细煤粉细颗粒，且小于10μm的超细煤粉细颗粒占比越大。

实施例3

如图1所示的工艺，本实施例所述超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取无烟煤进行第一次粗破碎，破碎至烟煤的粒径<3mm，制得粗煤粉；

(2)将经过上述粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，至烟煤的粒径<0.2mm，得到细煤粉，经激光粒度分析仪分析细煤粉的粒度分布，如图6所示；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球中，介质球级配数量为大球：中球：小球＝1：11：18，并选取细煤粉、钢球、水的质量分别为40g、450g、40g，控制行星式球磨机的转速为200r/min，磨煤时间为45min，制得超细煤粉。经激光粒度分析仪分析所得超细煤粉的粒度分布，如图7所示。

由此可见，本发明所述方法有助于获得所需粒径的超细煤粉细颗粒，且小于10μm的超细煤粉细颗粒占比越大。

实施例4

如图1所示的工艺，本实施例所述超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取无烟煤进行第一次粗破碎，破碎至烟煤的粒径<3mm，制得粗煤粉；

(2)将经过上述粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，至烟煤的粒径<0.2mm，得到细煤粉，经激光粒度分析仪分析细煤粉的粒度分布，如图8所示；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球中，介质球级配数量为大球：中球：小球＝1：15：25，并选取细煤粉、钢球、水的质量分别为40g、500g、80g，控制行星式球磨机的转速为250r/min，磨煤时间为30min，制得超细煤粉。经激光粒度分析仪分析所得超细煤粉的粒度分布，如图9所示。

由此可见，本发明所述方法有助于获得所需粒径的超细煤粉细颗粒，且小于10μm的超细煤粉细颗粒占比越大。

实施例5

如图1所示的工艺，本实施例所述超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取无烟煤进行第一次粗破碎，破碎至烟煤的粒径<3mm，制得粗煤粉；

(2)将经过上述粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，至烟煤的粒径<0.2mm，得到细煤粉；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球中，介质球级配数量为大球：中球：小球＝1：10：30，并选取细煤粉、钢球、水的质量分别为50g、500g、150g，控制行星式球磨机的转速为250r/min，磨煤时间为30min，制得超细煤粉。

实施例6

如图1所示的工艺，本实施例所述超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取无烟煤进行第一次粗破碎，破碎至烟煤的粒径<3mm，制得粗煤粉；

(2)将经过上述粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，至烟煤的粒径<0.2mm，得到细煤粉；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球中，介质球级配数量为大球：中球：小球＝1：16：15，并选取细煤粉、钢球、水的质量分别为50g、1000g、50g，控制行星式球磨机的转速为250r/min，磨煤时间为30min，制得超细煤粉。

实施例7

如图1所示的工艺，本实施例所述超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取无烟煤进行第一次粗破碎，破碎至烟煤的粒径<3mm，制得粗煤粉；

(2)将经过上述粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，至烟煤的粒径<0.2mm，得到细煤粉；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球中，介质球级配数量为大球：中球：小球＝1：15：18，并选取细煤粉、钢球、水的质量分别为50g、750g、100g，控制行星式球磨机的转速为250r/min，磨煤时间为30min，制得超细煤粉。

实施例8

如图1所示的工艺，本实施例所述超细煤粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)取无烟煤进行第一次粗破碎，破碎至烟煤的粒径<3mm，制得粗煤粉；

(2)将经过上述粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，至烟煤的粒径<0.2mm，得到细煤粉；

(3)向所述细煤粉中加入水和钢球进行球磨破碎，并控制所述钢球中，介质球级配数量为大球：中球：小球＝1：13：12，并选取细煤粉、钢球、水的质量分别为50g、600g、75g，控制行星式球磨机的转速为250r/min，磨煤时间为30min，制得超细煤粉。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种超细煤粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）取原煤进行第一次粗破碎，制得粒径<3mm的粗煤粉；

（2）将经过粗破碎后的粗煤粉进行第二次细破碎，得到粒径<0.2mm的细煤粉；

（3）向所述细煤粉中加入水和钢球，采用行星式球磨机进行球磨破碎，并控制所述钢球包括级配数量比为1：10-16：15-30的大球、中球和小球，控制所述细煤粉与所述钢球的质量比为1：10-20，控制所述球磨破碎步骤的转速为200-300r/min，球磨破碎的时间为20-45min，即得；

所述步骤（3）中，控制所述细煤粉与水的质量比为1：1-3。

2.根据权利要求1所述的超细煤粉的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述钢球中：

所述大球、中球和小球的数量比为1：11：18；或，

所述大球、中球和小球的数量比为1：11：25；或，

所述大球、中球和小球的数量比为1：15：25。

3.根据权利要求1或2所述的超细煤粉的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述原煤包括褐煤、烟煤或无烟煤。

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