CN110283621A - 一种提高气化焦灰熔点的方法 - Google Patents

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杨颂
焦婷婷
张智聪
阎志中
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Abstract

一种提高气化焦灰熔点的方法，所述高岭土复合添加剂的原料组成为铝矾土、高岭土、氧化铝份和石英砂；所述制法是将铝矾土、高岭土、氧化铝及石英砂原料经破碎、混合、研磨、煅烧、冷却即为高岭土复合添加剂；所述应用是将高岭土复合添加剂按比例加入配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热，然后将红热炉料降至常温，即获得含有高岭土复合添加剂的气化焦，本发明原料来源广泛，制备方法简单，将高岭土复合添加剂直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得气化焦，较大幅度地提高了气化焦的灰熔点，应用于液态排渣的气化炉上，极大地降低了气化炉的操作难度。

Description

一种提高气化焦灰熔点的方法
技术领域
本发明涉及一种提高气化焦灰熔点的方法，尤其是一种包括铝矾土、高岭土、氧化铝和石英砂以提高气化焦灰熔点的高岭土复合添加剂及制备方法和应用。
背景技术
气化焦是用于加压或常压固定床气化炉的原料，可利用部分低阶劣质粉煤来生产，不仅扩大了炼焦配煤资源，最大限度保护了稀缺炼焦煤，而且能化解焦化产能过剩的问题；气化焦的应用还具有降低固定床气化成本、大幅减轻下游化工企业生产过程中造成的环境污染等优势。
气化焦使用过程中其排渣方式根据气化炉不同分为液态排渣和固态排渣两种方式，液态排渣要求气化焦的灰熔点较低，固态排渣要求气化焦的灰熔点较高，固态排渣方式是指气化炉燃烧所产生的炉渣以固体状态从排渣口排出，如果气化焦的灰熔点低于气化炉的燃烧温度，灰渣就会出现融化，黏附在炉墙或炉篦上形成焦渣，焦渣的存在将造成燃料的利用效率明显下降，甚至结渣严重时还会造成气化炉内通道堵塞，因此为有效防止结渣的产生，可以通过添加助剂的形式来提高灰熔点，从而确保气化焦的高灰熔融性。
预防气化炉结渣方面的专利，如CN201410549576.3公开了一种预防催化气化气化炉结渣的方法，以高负载催化剂的易结渣煤为原料，掺入自身的水洗渣混合而成样品，样品中高负载催化剂的易结渣煤含量为80-95wt%，水洗渣含量为5-20wt%，制备好的样品在流化床内进行气化，该方法是通过将气化原料煤与其他样品混合后送入气化炉内，提高其抗结渣性，而不是对气化焦进行改良。
经检索提高气化焦灰熔点的高岭土复合添加剂未见报道。
发明内容
气化焦的灰分是一种极为复杂的无机混合物，其组成含量不同，尤其酸碱氧化物的比例不同，会直接导致气化焦灰熔点的不同，本发明的目的在于在配煤过程中通过添加助剂的方式，改变气化焦最终的灰分组成，调节其灰成分中酸碱性氧化物的比例以及孔道结构，从而达到提高灰熔点的目的，实现固态排渣方式的顺利进行，并提供一种提高气化焦灰熔点的方法。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。
一种提高气化焦灰熔点的方法，其特征在于：所述方法是按下列步骤进行的：
⑴选取原料的组成及其质量指标为：铝矾土Al2O3≥54wt%、高岭土SiO2≥50wt%、氧化铝Al2O3≥98.4wt%和石英砂SiO2≥90wt%；
⑵将选取的原料铝矾土、高岭土、氧化铝和石英砂干燥至水分Mad≤5wt%，并将干燥后的原料分别破碎至粒度≤3mm；
⑶依次按重量份分别称取破碎好的原料铝矾土20-30份、高岭土30-40份、氧化铝20-30份和石英砂10-20份，将其混在一起并搅拌30-50分钟，混合均匀；
⑷混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目，然后在260-300℃条件下煅烧1-2小时，冷却至常温后包装，获得高岭土复合添加剂；
⑸选取配合煤的质量指标为：FCd≥50%，Vdaf≥25%，Ad≤18%，G值≥50，St,d＜1.5%；
⑹按高岭土复合添加剂∶配合煤重量比为2-10∶100，将高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至900-1100℃，持续加热18-26h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，即获得含有高岭土复合添加剂的气化焦。
在上述技术方案中，所述筛分是将降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度；所述配合煤是弱粘煤、气煤、焦煤、肥煤、主焦煤、气肥煤、不粘煤和长焰煤中的多种配合而成。
实现本发明上述所提供的一种提高气化焦灰熔点的方法，与现有技术相比，其优点与积极效果在于本方法所采用的高岭土复合添加剂，原料来源广泛而丰富，价格低廉，直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得含有高岭土复合添加剂的气化焦，其灰熔点增加至1400℃以上，与原气化焦相比其灰熔点提高效果显著。
采用现有的捣固炼焦工艺生产气化焦，不需要对焦炉设备及炼焦制度做大幅度修改，通过本发明方法生产的高灰熔点气化焦可在固态排渣气化炉上顺利运行，降低气化炉操作难度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步地说明。
实施例1
实施本发明上述所提所提供的一种提高气化焦灰熔点的高岭土复合添加剂及其制备方法和应用，具体方法步骤如下：
⑴选取原料的组成及其质量指标为：铝矾土Al2O373wt%、高岭土SiO250wt%、氧化铝Al2O398.4wt%和石英砂SiO299wt%；
⑵将选取的原料铝矾土、高岭土、氧化铝和石英砂干燥至水分Mad≤5wt%，并将干燥后的原料分别破碎至粒度≤3mm；
⑶依次分别称取破碎好的铝矾土20kg，高岭土30kg，氧化铝30kg、石英砂20kg，将其混在一起并搅拌30分钟，混合均匀；
⑷混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目（0.1mm）；然后在260℃条件下煅烧2小时，冷却至常温后包装，即为高岭土复合添加剂；
⑸入炉煤料由20wt%的长焰煤、15wt%的瘦煤、30wt%的1/3焦煤、20wt%
的肥煤和15wt%的气煤配合而成配合煤；其配合煤的质量指标为：Vdaf30.0%，Ad11.5%，FCd60.5%，St,d1.45%；粘结指数G=65，细度（≤3mm）=93.6%；
⑹按高岭土复合添加剂：配合煤重量比为2∶100，将制好的高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至900℃，持续加热26h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，即得到含有高岭土复合添加剂的气化焦。
对比例1
配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至900℃，持续加热26h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，所得气化焦作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得气化焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果如下表1所示。
。
实施例2
实施本发明上述所提所提供的一种提高气化焦灰熔点的高岭土复合添加剂及其制备方法和应用，具体方法步骤如下：
⑴选取原料的组成及其质量指标为：铝矾土Al2O368wt%、高岭土SiO255wt%、氧化铝Al2O398.5wt%和石英砂SiO297wt%；
⑵将选取的原料铝矾土、高岭土、氧化铝和石英砂干燥至水分Mad≤5wt%，并将干燥后的原料分别破碎至粒度≤3mm；
⑶依次分别称取破碎好的铝矾土22kg，高岭土32kg、氧化铝28kg、石英砂18kg，将其混在一起并搅拌35分钟，混合均匀；
⑷混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目（0.1mm）；然后在270℃条件下煅烧1.8小时，冷却至常温后包装，即为高岭土复合添加剂；
⑸入炉煤由20wt%的弱粘煤、25wt%的不粘煤、35wt%的气肥煤和20wt%的焦煤配合而成配合煤；其质量指标（wt%）：Vdaf33.0%，Ad18.0%，FCd54.1%，St,d0.84%，粘结指数G=63，细度（≤3mm）=88.5%；
⑹高岭土复合添加剂：配合煤重量比为4∶100，将制好的高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至950℃，持续加热24h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，即得到含有高岭土复合添加剂的气化焦。
对比例2
配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至950℃，持续加热24h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，所得气化焦作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得气化焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果如表2所示。
。
实施例3
实施本发明上述所提所提供的一种提高气化焦灰熔点的高岭土复合添加剂及其制备方法和应用，具体方法步骤如下：
⑴选取原料的组成及其质量指标为：铝矾土Al2O363wt%、高岭土SiO260wt%、氧化铝Al2O398.6wt%和石英砂SiO295wt%；
⑵将选取的原料铝矾土、高岭土、氧化铝和石英砂干燥至水分Mad≤5wt%，并将干燥后的原料分别破碎至粒度≤3mm；
⑶依次分别称取破碎好的铝矾土25kg，高岭土35kg，氧化铝25kg、石英砂15kg，将其混在一起并搅拌40分钟，混合均匀；
⑷混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目（0.1mm）；然后在280℃条件下煅烧1.5小时，冷却至常温后包装，即为高岭土复合添加剂；
⑸入炉煤料由25wt%的弱粘煤、15wt%的长焰煤、30wt%的1/3焦煤、15wt%的肥煤和15wt%的主焦煤配合而成配合煤；其配合煤的质量指标为：Vdaf30.0%，Ad12.5%，FCd60.1%，St, d1.15%；粘结指数G=72，细度（≤3mm）=79.6%；
⑹按高岭土复合添加剂：配合煤重量比为6∶100，将制好的高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至1000℃，持续加热22h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，即得到含有高岭土复合添加剂的气化焦。
对比例3
配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至1000℃，持续加热22h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，所得气化焦作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得气化焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果见下表3所示。
。
实施例4
实施本发明上述所提所提供的一种提高气化焦灰熔点的高岭土复合添加剂及其制备方法和应用，具体方法步骤如下：
⑴选取原料的组成及其质量指标为：铝矾土Al2O358wt%、高岭土SiO265wt%、氧化铝Al2O398.7wt%和石英砂SiO293wt%；
⑵将选取的原料铝矾土、高岭土、氧化铝和石英砂干燥至水分Mad≤5wt%，并将干燥后的原料分别破碎至粒度≤3mm；
⑶依次分别称取破碎好的铝矾土28kg，高岭土38kg，氧化铝22kg及石英砂13kg，将其混在一起并搅拌45分钟，混合均匀；
⑷混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目（0.1mm）；然后在290℃条件下煅烧1.3小时，冷却至常温后包装，即为高岭土复合添加剂；
⑸入炉煤由30wt%的弱粘煤、20wt%的长焰煤、20wt%的气肥煤和30wt%的不粘煤配合而成配合煤；其质量指标（wt%）：Vdaf35.0%，Ad11.8%，FCd56.3%，St,d1.03%，粘结指数G=57，细度（≤3mm）=93.6%；
⑹按高岭土复合添加剂：配合煤重量比为8∶100，将制好的高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至1050℃，持续加热20h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，即得到含有高岭土复合添加剂的气化焦。
对比例4
配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至1050℃，持续加热20h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，所得气化焦作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得气化焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果见下表4所示。
。
实施例5
实施本发明上述所提所提供的一种提高气化焦灰熔点的高岭土复合添加剂及其制备方法和应用，具体方法步骤如下：
⑴选取原料的组成及其质量指标为：铝矾土Al2O354wt%、高岭土SiO270wt%、氧化铝Al2O398.8wt%和石英砂SiO290wt%；
⑵将选取的原料铝矾土、高岭土、氧化铝和石英砂干燥至水分Mad≤5wt%，并将干燥后的原料分别破碎至粒度≤3mm；
⑶依次分别称取破碎好的铝矾土30kg，高岭土40kg，氧化铝20kg及石英砂10kg，将其混在一起并搅拌50分钟，混合均匀；
⑷混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目（0.1mm）；然后在300℃条件下煅烧1.0小时，冷却至常温后包装，即为高岭土复合添加剂；
⑸入炉煤由50wt%的弱粘煤、20wt%的焦煤、20wt%的气肥煤和10wt%的气煤配合而成配合煤；其质量指标（wt%）：Vdaf28.0%，Ad15.2%，FCd59.8%，
St,d1.26%，粘结指数G=55，细度（≤3mm）=84.3%；
⑹按高岭土复合添加剂：配合煤重量比为10∶100，将制好的高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至1100℃，持续加热18h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，即得到含有高岭土复合添加剂的气化焦。
对比例5
配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至1100℃，持续加热18h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，所得气化焦作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得气化焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果见下表5所示。
。

Claims (3)

1.一种提高气化焦灰熔点的方法，其特征在于：所述方法是按下列步骤进行的：
⑴选取原料的组成及其质量指标为：铝矾土Al2O3≥54wt%、高岭土SiO2≥50wt%、氧化铝Al2O3≥98.4wt%和石英砂SiO2≥90wt%；
⑵将选取的原料铝矾土、高岭土、氧化铝和石英砂干燥至水分Mad≤5wt%，并将干燥后的原料分别破碎至粒度≤3mm；
⑶依次按重量份分别称取破碎好的原料铝矾土20-30份、高岭土30-40份、氧化铝20-30份和石英砂10-20份，将其混在一起并搅拌30-50分钟，混合均匀；
⑷混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目，然后在260-300℃条件下煅烧1-2小时，冷却至常温后包装，获得高岭土复合添加剂；
⑸选取配合煤的质量指标为：FCd≥50%，Vdaf≥25%，Ad≤18%，G值≥50，St,d＜1.5%；
⑹按高岭土复合添加剂∶配合煤重量比为2-10∶100，将高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至900-1100℃，持续加热18-26h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，即获得含有高岭土复合添加剂的气化焦。
2.如权利要求1所述的提高气化焦灰熔点的方法，其特征在于：所述筛分是将降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度。
3.如权利要求1所述的提高气化焦灰熔点的方法，其特征在于：所述配合煤是弱粘煤、气煤、焦煤、肥煤、主焦煤、气肥煤、不粘煤和长焰煤中的多种配合而成。
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Application publication date: 20190927

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