CN111234851A - 一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，涉及矿产资源综合利用技术领域，该方法通过酸洗对油页岩有机质进行富集，然后利用固定床加热法脱除油页岩有机质中的部分含氧官能团及不稳定侧链，即提高油页岩有机质的芳香度，从而提其粘结性，粘结性较好的油页岩有机质可以用于配煤炼焦。本发明实现了油页岩有机质用于配煤炼焦的目的，有效的缓解了炼焦煤源短缺的压力，同时可以拓展油页岩新的应用领域。

Description

一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法
技术领域
本发明涉及矿产资源综合利用技术领域，具体涉及一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法。
背景技术
我国煤炭资源较丰富，2017年其查明储量16667亿吨，但炼焦煤资源相对稀缺，我国保有查明炼焦煤资源储量2961亿吨，其中气煤约占47％，强粘结性焦煤和肥煤约占38％，优质焦煤约占15％。近年来，炼焦煤资源以惊人的速度被消耗，2016年炼焦煤产量约11亿吨，这必将导致炼焦煤资源短缺。因此，如何扩大炼焦煤源，已成为我国炼焦业亟待解决的关键问题之一。
我国油页岩资源丰富，已探明储量7199.37亿吨。油页岩中有机质含量约15-50％，无机矿物质含量约50-85％。如果期望在配煤炼焦中配加油页岩有机质，需要进行如下处理：①对油页岩中的有机质进行富集；②油页岩有机质粘结性较差，必须对其进行提质以提高其粘结性。油页岩有机质在热解过程中因其高的氢碳原子(1.25-1.75)比而能提供更多的氢自由基，当与煤共热解时，这些氢自由基可以参与煤大分子反应生成中等液相分子，增加粘结组分。目前，我国油页岩的主要用途是炼油和发电，在配煤炼焦中配加油页岩有机质，不仅可以扩大炼焦煤源、进一步改善焦炭质量，而且还可以拓展油页岩新的应用领域。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，本发明实现了油页岩有机质用于配煤炼焦的目的，有效的缓解了炼焦煤源短缺的压力，同时可以拓展油页岩新的应用领域。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，包括以下步骤：
1)将油页岩粉碎过筛，得到粒状样品，在真空干燥箱中于80℃干燥24h，密封保存备用；
2)将步骤1)得到的干燥粒状油页岩与5mol/L的HCl溶液混合均匀，在室温下搅拌12h后过滤，并用去离子水冲洗直到检测不到Cl-为止，在70℃的真空条件下干燥12h，经干燥后得到样品一；
3)将步骤2)制备的样品一与由5mol/L的HCl溶液与质量分数40％的HF溶液以体积比1：1混合组成的混酸溶液按1g：10ml的比例混合均匀，在室温下搅拌12h后过滤，并用去离子水冲洗直到检测不到Cl-为止，在70℃的真空条件下干燥12h，经干燥后得到样品二；
4)将步骤3)得到的样品二与20％的HNO3溶液按1g：10ml的比例混合均匀，在室温下搅拌2h后过滤，在70℃的真空条件下干燥12h，经干燥后得到酸洗油页岩；
5)取步骤4)制备的酸洗油页岩放置于固定床内，在300-500℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
进一步的，步骤2)中干燥粒状油页岩与HCl溶液的质量体积比为1g：10ml。
进一步的，测定步骤5)得到的提质油页岩的粘结性，由于其黏结性比较差，结焦时难以烧结成块，黏结指数很难单独准确测定出来，所以在进行测试时，将提质油页岩与肥煤、标准无烟煤以质量比0.4：0.6：5混合，用以增加提质油页岩粘结性的可测性，测定处理前后煤样的黏结性指数，定义为相对粘结性指数。
(三)有益效果
本发明提供了一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，其有益效果如下：
1、本发明利用酸洗法对油页岩有机质进行富集，然后利用固定床加热法脱除油页岩有机质中的部分含氧官能团及不稳定侧链，即提高油页岩有机质的芳香度，从而提其粘结性，粘结性较好的油页岩有机质可以用于配煤炼焦。
2、本发明工艺稳定，易于控制且工艺操作简单。
3、本发明实现了油页岩有机质用于配煤炼焦的目的，有效的缓解了炼焦煤源短缺的压力，同时可以拓展油页岩新的应用领域。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，包括以下步骤：
1)将40g油页岩粉碎过筛，得到粒状样品，在真空干燥箱中于80℃干燥24h，密封保存备用；
2)将步骤1)得到的干燥粒状油页岩与400ml的5mol/L的HCl溶液混合均匀，在室温下搅拌12h后过滤，并用去离子水冲洗直到检测不到Cl-为止，在70℃的真空条件下干燥12h，经干燥后得到样品一；
3)将步骤2)制备的样品一与由5mol/L的HCl溶液与质量分数40％的HF溶液以体积比1：1混合组成的混酸溶液按1g：10ml的比例混合均匀，在室温下搅拌12h后过滤，并用去离子水冲洗直到检测不到Cl-为止，在70℃的真空条件下干燥12h，经干燥后得到样品二；
4)将步骤3)得到的样品二与20％的HNO3溶液按1g：10ml的比例混合均匀，在室温下搅拌2h后过滤，在70℃的真空条件下干燥12h，经干燥后得到酸洗油页岩，即利用酸洗法对油页岩有机质进行富集；
5)取步骤4)制备的酸洗油页岩放置于固定床内，在300℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
按酸洗油页岩/提质油页岩有机质：肥煤：标准无烟煤＝0.4：0.6：5的质量比，测定样品相对粘结性指数。提质油页岩的相对粘结性指数与酸洗油页岩的相比，增加了42.5％。
实施例2：
与实施例1不同的是，实施例2步骤5)为：将步骤4)制得的酸洗油页岩放置于固定床内，在350℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
按酸洗油页岩/提质油页岩有机质：肥煤：标准无烟煤＝0.4：0.6：5的质量比，测定样品相对粘结性指数。提质油页岩的相对粘结性指数与酸洗油页岩的相比，增加了82.7％。
实施例3：
与实施例1不同的是，实施例3步骤5)为：将步骤4)制得的酸洗油页岩放置于固定床内，在400℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
按酸洗油页岩/提质油页岩有机质：肥煤：标准无烟煤＝0.4：0.6：5的质量比，测定样品相对粘结性指数。提质油页岩的相对粘结性指数与酸洗油页岩的相比，增加了101.5％。
实施例4：
与实施例1不同的是，实施例4步骤5)为：将步骤4)制得的酸洗油页岩放置于固定床内，在450℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
按酸洗油页岩/提质油页岩有机质：肥煤：标准无烟煤＝0.4：0.6：5的质量比，测定样品相对粘结性指数。提质油页岩的相对粘结性指数与酸洗油页岩的相比，增加了99.7％。
实施例5：
与实施例1不同的是，实施例5步骤5)为：将步骤4)制得的酸洗油页岩放置于固定床内，在500℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
按酸洗油页岩/提质油页岩有机质：肥煤：标准无烟煤＝0.4：0.6：5的质量比，测定样品相对粘结性指数。提质油页岩的相对粘结性指数与酸洗油页岩的相比，增加了103.8％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将油页岩粉碎过筛，得到粒状样品，在真空干燥箱中于80℃干燥24h，密封保存备用；
2)将步骤1)得到的干燥粒状油页岩与5mol/L的HCl溶液混合均匀，在室温下搅拌12h后过滤，并用去离子水冲洗直到检测不到Cl-为止，经干燥后得到样品一；
3)将步骤2)制备的样品一与由5mol/L的HCl溶液与质量分数40％的HF溶液以体积比1：1混合组成的混酸溶液按1g：10ml的比例混合均匀，在室温下搅拌12h后过滤，并用去离子水冲洗直到检测不到Cl-为止，经干燥后得到样品二；
4)将步骤3)得到的样品二与20％的HNO3溶液按1g：10ml的比例混合均匀，在室温下搅拌2h后过滤，经干燥后得到酸洗油页岩；
5)取步骤4)制备的酸洗油页岩放置于固定床内，在300-500℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
2.如权利要求1所述的提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，其特征在于，步骤2)中干燥粒状油页岩与HCl溶液的质量体积比为1g：10ml。
3.如权利要求1所述的提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，其特征在于，步骤2)-步骤4)中，干燥条件均为：干燥时间70℃，干燥时间12h。
4.如权利要求1所述的提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，其特征在于，测定步骤5)得到的提质油页岩的粘结性，将提质油页岩与肥煤、标准无烟煤以质量比0.4：0.6：5混合，测定处理前后煤样的黏结性指数，定义为相对粘结性指数。
5.如权利要求1所述的提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，其特征在于，步骤5)中制备的酸洗油页岩放置于固定床内，在400℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
6.如权利要求1所述的提高油页岩粘结性用于配煤炼焦的方法，其特征在于，步骤5)中制备的酸洗油页岩放置于固定床内，在450℃条件下加热1h后，自然冷却到室温，得到提质油页岩。
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