專利名稱：提供受控的批量微米級或納米級煤材料的方法和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及小粒徑的煤材料，尤其涉及一種提供受控的批量(controlledbatch)微米級或納米級煤材料的方法和工藝,該煤材料在規(guī)定范圍內(nèi)顯示或表現(xiàn)出特定和希望的物理或化學(xué)性質(zhì)。
背景技術(shù)：
煤由形狀、大小不同的有機(jī)和無機(jī)組分的復(fù)雜、多相混合物組成，其組成取決于衍生其的植物的性質(zhì)、其沉積的環(huán)境和掩埋之后發(fā)生的化學(xué)和物理過程。如表2所示并且根 據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，精細(xì)或粉碎的無煙煤和其它煤用在燃料和非燃料用途中，包括這些煤材料作為前體顆粒用于制備高附加值的炭素制品的用途。但是，對這些炭素制品對于確切的物理 和化學(xué)性質(zhì)卻只有很小要求或者沒有要求，所述性質(zhì)例如(I)粒度和粒度分布(PSD) ；(2)顆粒形狀；(3)比表面積；和⑷整體純度(Bulk Purity)。現(xiàn)有技術(shù)提供的煤僅能在很小程度或者無法滿足這些用途需要。表I-美國篩目系列(United States Sieve Series)和相應(yīng)的泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩目
權(quán)利要求
1.一種提供受控的批量微米級或納米級煤材料的方法，包括步驟 (a)確定受控的批量煤材料的至少一個希望的物理和/或化學(xué)參數(shù)； (b)確定在受控的批量煤材料中希望的物理和/或化學(xué)參數(shù)的范圍； (C)獲得煤材料的批量進(jìn)料；和 (d)通過下列步驟對煤材料的批量進(jìn)料進(jìn)行加工得到受控的煤材料，該煤材料在其特定范圍內(nèi)具有至少一個特定的物理和/或化學(xué)參數(shù) 將煤材料的批量進(jìn)料引入精選步驟，以消除特定的不期望的材料，并因此獲得精選過的材料； 將精選過的材料引入分類步驟，以將煤材料的批量進(jìn)料中在目標(biāo)平均尺寸的顆粒濃縮，因此獲得直接分類過的材料； 基于限定的最大尺寸和最小尺寸生成至少一個分類的煤材料顆粒尺寸分布，以形成分布的煤材料；和 轉(zhuǎn)移被分布的煤材料進(jìn)入鑒定步驟，以確定被分布的煤材料的物理和/或化學(xué)參數(shù)，進(jìn)而提供受控的批量煤材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中希望的物理參數(shù)為粒度分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中希望的物理參數(shù)為平均粒度、中值粒度、眾數(shù)粒度、平均粒度與中值粒度之比、最大粒度、最小粒度或其任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中特定的物理參數(shù)為顆粒形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中特定的物理參數(shù)為顆粒表面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中特定范圍為大于約2000m2/g。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中特定的化學(xué)性質(zhì)為整體純度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中特定的化學(xué)參數(shù)為化學(xué)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中化學(xué)組成包括灰分含量、硫含量、巖石濃度、雜質(zhì)含量或其任意組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中煤材料的批量進(jìn)料為廢煤、微米級煤材料、納米級煤材料、粉煤材料、無煙煤、褐煤、亞煙煤、煙煤或其任意組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中煤材料的批量進(jìn)料為約300微米-約500微米范圍內(nèi)的、篩目級的、大于篩目級的蕎麥煤、蕎麥煤No. 4、蕎麥煤No. 5或其任意組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中煤材料的批量進(jìn)料為微米級或納米級煤材料，力口工步驟包括確定至少一部分微米級或納米級煤材料的至少一個物理或化學(xué)參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括步驟濃縮微米級或納米級煤材料，以獲得在希望的范圍內(nèi)的希望的物理或化學(xué)參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括步驟對微米級或納米級煤材料進(jìn)行分類，以獲得在希望的范圍內(nèi)的希望的物理或化學(xué)參數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中加工步驟包括將煤材料的批量進(jìn)料的粒度打小至目標(biāo)粒度范圍。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中加工步驟包括使用顎式破碎機(jī)、旋轉(zhuǎn)破碎機(jī)、旋轉(zhuǎn)錘碎機(jī)、自磨機(jī)、搗碎機(jī)、滾壓機(jī)、大的沖壓機(jī)、研磨盤、錘磨機(jī)、桿動滾筒式磨機(jī)、超旋轉(zhuǎn)器、環(huán)形滾壓或球磨機(jī)、球動滾筒式磨機(jī)、振動球磨機(jī)、沖壓機(jī)、液力磨機(jī)、膠體磨機(jī)、水平圓盤磨碎機(jī)、高能針式磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)壓碎機(jī)或其任意組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中加工步驟包括純化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中純化包括(i)化學(xué)浸煮法；(ii)使至少ー種所選成分減少；(iii)除去至少ー種過程污染物，(iv)酸處理，或其任意組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中煤材料的批量進(jìn)料為廢煤，加工步驟包括將煤材料的批量進(jìn)料微米化或納米化，以獲得在特定范圍內(nèi)的特定的物理或化學(xué)參數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其進(jìn)ー步包括活化受控的批量煤材料的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中活化步驟包括蒸汽活化、化學(xué)活化、催化活化或其任意組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中加工步驟包括步驟 分析煤材料的批量進(jìn)料； 對批量煤材料進(jìn)行分類以獲得特定的物理或化學(xué)參數(shù)、物理或化學(xué)參數(shù)的特定范圍，或其任意組合，從而得到受控的批量煤材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其進(jìn)ー步包括步驟根據(jù)至少一個公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證受控的批量煤材料。
24.ー種提供受控的批量微米級或納米級煤材料的方法，包括步驟 (a)確定受控的批量煤材料的至少ー個希望的物理和/或化學(xué)參數(shù)； (b)確定在受控的批量煤材料中物理和/或化學(xué)參數(shù)的希望的范圍； (C)得到批量進(jìn)料的煤材料； (d)將批量進(jìn)料的煤材料的粒度打小以獲得尺寸打小的煤材料； (e)將尺寸打小的煤材料進(jìn)行純化操作以消除過程污染物和/或大顆粒中新釋放出來的內(nèi)含雜質(zhì)，進(jìn)而獲得純化的煤材料； (f)將精選過的材料引入分類步驟，以將煤材料中在目標(biāo)平均尺寸的顆粒集中，因此獲得分類過的材料；以及 (g)轉(zhuǎn)移被分類的煤材料進(jìn)入鑒定步驟，以獲得在確定范圍內(nèi)的具有至少ー個所希望的物理和/或化學(xué)參數(shù)的微米級或納米級受控煤材料。
25.ー種提供受控的微米級煤材料的方法，包括步驟 (a)確定受控的煤材料的至少ー個希望的物理和/或化學(xué)參數(shù)； (b)確定在受控的煤材料中所提供的所希望的物理和/或化學(xué)參數(shù)的范圍； (C)通過下列步驟中的至少ー個獲得用來獲得終產(chǎn)物的特定物理和/或化學(xué)參數(shù)的煤材料的批量進(jìn)料 1)進(jìn)行碳、氫、硫、和氧成分的元素分析； 2)進(jìn)行灰分、揮發(fā)物、固定碳和水分含量中的至少ー種的組分分析； 3)進(jìn)行整體純度測定； 4)進(jìn)行顯微組分測定； 5)通過濾網(wǎng)和/或電粒度測定方法進(jìn)行粒度選擇； 6)進(jìn)行灰熔溫度測定； 7)進(jìn)行灰組分測定；或 8)上述的任意組合；以及(d)通過下列步驟對煤材料的批量進(jìn)料進(jìn)行加工得到受控的批量煤材料，該煤材料在其特定范圍內(nèi)具有至少一個特定的物理和/或化學(xué)參數(shù) .1)將煤材料的批量進(jìn)料引入精選步驟，消除不期望的材料，并因此獲得精選過的材料； .2)將精選過的材料引入步驟(a)直接分類步驟，該步驟對煤材料的批量進(jìn)料中目標(biāo)平均尺寸的顆粒進(jìn)行濃縮，進(jìn)而獲得直接分類過的材料，或步驟(b)尺寸打小步驟，該步驟對精選過的材料進(jìn)行尺寸打小步驟，獲得更細(xì)尺寸的顆粒和/或成形的煤材料批量進(jìn)料顆粒，因此獲得尺寸減少的材料； .3)如果精選過的材料被引入到直接分類步驟，將直接分類過的材料轉(zhuǎn)移到鑒定步驟，以確定受控的批量煤材料的物理和/或化學(xué)參數(shù)；以及 .4)如果精選過的材料被引入到尺寸打小步驟 (i)對尺寸減少的材料進(jìn)行純化步驟，以減少或消除過程雜質(zhì)和/或從大顆粒中新釋放的內(nèi)部雜質(zhì)，由此獲得純化的材料； (ii)將純化的材料轉(zhuǎn)移到分類步驟，該分類步驟濃縮純化的材料中的目標(biāo)平均尺寸的顆粒，由此獲得分類過的材料；和 (iii)將分類過的材料轉(zhuǎn)移到鑒定步驟，以確定受控的批量煤材料的物理和/或化學(xué)性質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提供受控的批量微米級或納米級煤材料的方法。該方法包括步驟(a)確定受控的批量煤材料的至少一個希望的物理和/或化學(xué)參數(shù)；(b)確定在受控的批量煤材料中希望的物理和/或化學(xué)參數(shù)的范圍；(c)得到煤材料的批量進(jìn)料；和(d)對煤材料的批量進(jìn)料進(jìn)行加工得到受控的批量煤材料，該煤材料具有至少一個在其特定范圍內(nèi)的特定的物理或化學(xué)參數(shù)。在進(jìn)一步的步驟中，可以對受控的批量煤材料進(jìn)行活化。
文檔編號B02C21/00GK102671866SQ20121016482
公開日2012年9月19日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者凱文·C·科恩斯, 詹姆斯·R·帕尼奧蒂 申請人:凱文·C·科恩斯