CN110066697A - 一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法，属于型煤技术领域，可解决现有型煤的制备中的粘结及固硫效果不理想的问题，原煤筛分得到粉煤，添加强度提高与疏水剂，固硫剂，自由基引发剂，自由基增长剂，得到的混合物，压制固化后，得到型煤。本发明利用褐煤受热产生的水分作为强度提高剂，避免了再次人为添加水分，在褐煤和双氧水的作用下使得煤粉有一定的粘结性，最终增加型煤的粘结能力和强度。

Description

一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法
技术领域
本发明属于型煤技术领域，具体涉及一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法。
背景技术
在煤炭开采、运输和生产中，会产生大量的粉煤，粉煤不利于运输过程，并且利用途径较少。型煤是用一种或数种粉煤与一定比例的黏结剂或固硫剂在一定压力下加工形成的具有一定形状和强度的煤炭产品。型煤能提高燃烧效率、减少环境污染、扩大瘦煤、气煤、长焰煤等高挥发分弱粘结性煤的应用范围，因此是合理利用煤资源的有效途径和方法之一。
型煤直接燃烧时必然会产生大量SO2化合物，因此需要添加一部分物质完成固硫过程，可通过添加固硫剂去除煤中的游离硫或将硫化合物固定，减轻对环境的污染。
近年来我国在型煤粘结剂的研究方面取得了不少进展和成果，由于煤本身性质及经济效益和型煤用途的不同，不可能有一种通用的粘结剂，从众多研究成果看，可以用作型煤粘结剂的原料是很多的，并且制取型煤的关键是由选取的粘结剂种类，性质所决定。现有文献公开报道表明，目前开发的粘结剂类型多种多样，按其化学性质可分为有机粘结剂和无机粘结剂。有机粘结剂中主要包括焦油沥青类粘结剂，可提高型煤的耐水和燃烧等性能，但成本高，容易污染环境。腐殖酸盐的粘结剂成本低，但缺点是耐水性差。无机粘结剂来源广，包括石灰，粘土，水泥，陶土，石膏，水玻璃和多种无机盐等，该类粘结剂价格低廉，缺点是粘结性低，掺入量大，影响型煤灰分，易水解。
中国专利CN 106085537 A公开了一种型煤粘结剂的制备方法，包括：将氢氧化钠溶液加入褐煤粉中，加热、搅拌，制得中间物；将生物质纤维加入中间物中，搅拌，制得型煤粘结剂。该发明提供的型煤粘结剂的制备方法虽然工艺简单，但是以褐煤粉为粘结剂的母料，生物质纤维为粘结剂所制备的型煤对于锅炉燃烧可以满足，但对于热稳定性能和强度性能要求高的型煤应用领域则无法满足，且该制备方法未能充分考虑到瘦煤、气煤和长焰煤等弱粘结性煤需固硫的问题。
中国专利CN 101444695 A 中，公开了一种节能固硫剂。该工艺将高锰酸钾、三氧化二铁、硝酸钾、氢氧化钾、氧化钙等化学原料按不同比例混合制成固硫剂。在煤炭燃烧时添加该固硫剂，能够有效脱除煤炭燃烧产生的硫化物。然而，由于是在块煤燃烧时添加这种固硫剂，因此存在不能充分混匀、且产生的硫化物与固硫剂有效接触率较低的缺点，从而无法达到较好的脱除效果。
发明内容
本发明针对现有型煤的制备中的粘结及固硫效果不理想的问题，提供一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将原煤破碎筛分，得到粒径为0-0.18mm的粉煤，取质量份数为100份的粉煤，添加质量份数为0.1-10份的强度提高与疏水剂，混合均匀，得到混合物A；
第二步，向混合物A中添加质量份数为2-10份的固硫剂，混合均匀得到混合物B；
第三步，向混合物B中分别添加质量份数为0.1-20份的自由基引发剂和质量份数为1-10份的自由基增长剂，混合均匀得到混合物C；
第四步，将混合物C在40-80KN的压力下压制后，在100-140℃温度下固化1-24h，得到型煤。
第一步中所述原煤包括长焰煤、烟煤和无烟煤中的任意一种或几种混合物。
第一步中所述强度提高与疏水剂包括硫酸钙和聚乙烯醇中的任意一种或几种混合物，其中，硫酸钙和聚乙烯醇的质量比为0-1:0-1。
第二步中所述固硫剂包括氧化锌、氧化钙和氧化铁中的任意一种或两种或三种的混合物，其中，氧化锌、氧化钙和氧化铁的质量比为1:0-1:0-1。
第三步中所述自由基引发剂为粒径0-0.1mm的褐煤。
第三步中所述自由基增长剂为27.5-50.0 wt%双氧水。
本发明的有益效果如下：
本方法利用褐煤在低温时容易产生水分，而本发明利用褐煤受热产生的水分作为强度提高剂，避免了再次人为添加水分。褐煤在升温过程中容易产生大量活性自由基，自由基结合可形成稳定的聚合物，双氧水本生就是自由基引发剂和促进基，可以增加自由基的数量，在褐煤和双氧水的作用下使得煤粉有一定的粘结性，最终增加型煤的粘结能力G值大于50和抗压强度大于8Mpa。冷态型煤一般强度较低，在50-140℃时将褐煤中水蒸出，并在自由基的影响下，快速提高型煤强度。
具体实施方式
实施例1
（1）将选用的原煤破碎筛分，得到质量份数100份、粒径0-0.180mm的粉煤，添加10份强度提高与疏水剂，硫酸钙与聚乙烯醇的质量比例为1: 1，充分混合均匀得到样品A；
（2）将步骤（1）得到的混合样品A中添加5份的固硫剂，固硫剂为氧化锌、氧化钙和氧化铁中的任意一种、两种或者三者的混合。所述固硫剂中氧化锌、氧化钙和氧化铁的质量比为1:1:0，混合均匀得到样品B；
（3）在步骤（2）得到的样品B中分别添加质量份数为10份的0.1mm褐煤作为自由基引发剂，添加10份的27.5 wt%双氧水作为自由基增长剂，搅拌均匀后得到样品C；
（4）在步骤（3）得到的样品C在80 KN压力条件下压制得到最终的型煤，并在100℃的温度之间进行10小时的固化，并得到最终的型煤。得到的型煤抗压强度为6MPa。
实施例2
（1）将选用的原煤破碎筛分，得到质量份数100份、粒径0-0.180mm的粉煤，添加10份强度提高与疏水剂，硫酸钙与聚乙烯醇的质量比例为0: 1，充分混合均匀得到样品A；
（2）将步骤（1）得到的混合样品A中添加10份的固硫剂，固硫剂为氧化锌、氧化钙和氧化铁中的任意一种、两种或者三者的混合。所述固硫剂中氧化锌、氧化钙和氧化铁的质量比为1:0:1，混合均匀得到样品B；
（3）在步骤（2）得到的样品B中分别添加质量份数为10份的0.1mm褐煤作为自由基引发剂，添加6份50.0 wt%双氧水作为自由基增长剂，搅拌均匀后得到样品C；
（4）在步骤（3）得到的样品C在80 KN压力条件下压制得到最终的型煤，并在140℃的温度之间进行24小时的固化，并得到最终的型煤。得到的型煤抗压强度为8MPa。
实施例3
（1）将选用的原煤破碎筛分，得到质量份数100份、粒径0-0.180mm的粉煤，添加10份强度提高与疏水剂，硫酸钙与聚乙烯醇的质量比例为0: 1，充分混合均匀得到样品A；
（2）将步骤（1）得到的混合样品A中添加2份的固硫剂，固硫剂为氧化锌、氧化钙和氧化铁中的任意一种、两种或者三者的混合。所述固硫剂中氧化锌、氧化钙和氧化铁的质量比为1:0.2:0.3，混合均匀得到样品B；
（3）在步骤（2）得到的样品B中分别添加质量份数为20份的0.1mm褐煤作为自由基引发剂，添加5份35 wt%双氧水作为自由基增长剂，搅拌均匀后得到样品C；
（4）在步骤（3）得到的样品C在80 KN压力条件下压制得到最终的型煤，并在100℃的温度之间进行1小时的固化，并得到最终的型煤。得到的型煤抗压强度为4MPa。

Claims (6)

1.一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，将原煤破碎筛分，得到粒径为0-0.18mm的粉煤，取质量份数为100份的粉煤，添加质量份数为0.1-10份的强度提高与疏水剂，混合均匀，得到混合物A；
第二步，向混合物A中添加质量份数为2-10份的固硫剂，混合均匀得到混合物B；
第三步，向混合物B中分别添加质量份数为0.1-20份的自由基引发剂和质量份数为1-10份的自由基增长剂，混合均匀得到混合物C；
第四步，将混合物C在40-80KN的压力下压制后，在100-140℃温度下固化1-24h，得到型煤。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法，其特征在于：第一步中所述原煤包括长焰煤、烟煤和无烟煤中的任意一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法，其特征在于：第一步中所述强度提高与疏水剂包括硫酸钙和聚乙烯醇中的任意一种或几种混合物，其中，硫酸钙和聚乙烯醇的质量比为0-1:0-1。
4.根据权利要求1所述的一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法，其特征在于：第二步中所述固硫剂包括氧化锌、氧化钙和氧化铁中的任意一种或两种或三种的混合物，其中，氧化锌、氧化钙和氧化铁的质量比为1:0-1:0-1。
5.根据权利要求1所述的一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法，其特征在于：第三步中所述自由基引发剂为粒径0-0.1mm的褐煤。
6.根据权利要求1所述的一种粉煤制无水添加高强度冷态型煤的制备方法，其特征在于：第三步中所述自由基增长剂为27.5-50.0 wt%双氧水。
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