專利名稱：一種加壓氣化型煤用粘結(jié)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加壓固定床造氣型煤粘結(jié)劑，更特別地涉及一種包含硅膠、硅鋁土和氨基甲酸銨以及輔助粘結(jié)劑的加壓固定床造氣型煤粘結(jié)劑本發(fā)明還涉及包含所述型煤粘結(jié)劑的型煤以及所述型煤的制備方法。
背景技術(shù)：
目前我國常壓固定床造氣型煤技術(shù)已經(jīng)比較成熟。全國每年使用造氣型煤在1000萬噸左右。隨著氣化技術(shù)與氣化規(guī)模的發(fā)展，使用大型加壓氣化爐是一個發(fā)展方向。魯奇加壓氣化爐依靠其特有的優(yōu)勢，在越來越多的企業(yè)得到推廣和應(yīng)用。我國已在運行的魯奇爐有200臺左右，全部采用塊煤做原料。未來還會有越來越多的煤氣化企業(yè)選用魯奇爐造
氣。 使用塊煤作為原料的一個缺點是塊煤資源有限，而且成本較高。此外，除塊煤之夕卜，煤炭中還含有大量的粉煤、煤泥、低熱值的粉煤灰、石煤、煤矸石等低熱值燃料。將上述低熱值燃料制成型煤，可以充分利用這部分低熱值燃料，拓寬魯奇加壓氣化爐的原料來源，降低粉塵污染。型煤粘結(jié)劑是成型型煤的必要材料之一，是型煤是否能推廣的關(guān)鍵因素。因此，開發(fā)研究魯奇爐專用造氣型煤，越來越受到重視。魯奇爐使用型煤造氣，可以充分利用資源，有效降低原料成本，提高粉煤的附加值。因此，魯奇爐造氣型煤技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用是型煤技術(shù)未來發(fā)展的一個重要方向?，F(xiàn)有技術(shù)已提出了一系列型煤粘結(jié)劑CN1033863C公開了一種型煤粘結(jié)劑及其制備方法，所述型煤粘結(jié)劑由聚乙醇縮醛水溶液與腐植酸鹽混合反應(yīng)而成。CN1057065A公開了一種復(fù)合型煤粘結(jié)劑，其中所述粘結(jié)劑由水泥與2_10%的聚乙烯醇組成。由于該粘結(jié)劑中使用水泥作為粘合組分，因此其灰分含量較高，不適用于魯奇爐。CN1037615C公開了一種氣化用型煤，其以京西無煙粉煤為原料，通過添加劑京西煤矸石及木質(zhì)素磺酸鈣組成的復(fù)合粘結(jié)劑而制成。該粘結(jié)劑適用于無煙煤，其中所述的氣化用型煤適用于中小型合成氨廠。CN1032971C公開了一種加氣高效型煤，其中使用了型煤粘結(jié)劑，所述型煤粘結(jié)劑由硅酸鹽、稀硫酸、磷酸鹽、氯化鈉、陰離子表面活性劑構(gòu)成。CN1033756C公開了一種防水高強度型煤粘結(jié)劑，其化學(xué)成分為固化劑、增強劑和活化劑其中固化劑由MgO和Mg(SO4)2 6H20組成增強劑由粘土礦、煉鐵水渣、Ca(SO4)2 *2H20和CaF2組成，活化劑由MgCl2和H2O組成。其原料成本較高，制備工藝復(fù)雜，不適于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。CN1034512C公開了一種型煤粘結(jié)劑，其由15-40%的膨潤土、40-80%的電石渣和5-30%的菱鐵礦粉組成。該專利聲稱由所述粘結(jié)劑制備的型煤點火、著火容易但其落下強度較低，僅為51. 7% (大于130厘米)。
CN100535088C公開了一種型煤粘結(jié)劑，其由超級分離器焦油渣、氨水澄清槽焦油渣和軟浙青組成。由其實施例可以看出，該專利所公開粘結(jié)劑制備的型煤落下強度均遠遠小于90%o現(xiàn)有技術(shù)的型煤粘結(jié)劑灰分含量高、粘結(jié)強度不高、灰熔點低、或者成本較高。因此，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種型煤粘結(jié)劑，尤其是用于加壓固定床造氣型煤粘結(jié)劑，其能解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。用本發(fā)明型煤粘結(jié)劑制備的型煤具有高落下強度、高熱穩(wěn)定性和高灰熔點的優(yōu)點。本發(fā)明的目的通過一種型煤粘結(jié)劑實現(xiàn)，所述型煤粘結(jié)劑包含硅膠、硅鋁土和氨 基甲酸銨。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種型煤粘結(jié)劑，其包含硅膠、硅鋁土和氨基甲酸銨以及輔助粘結(jié)劑。對本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中所用的硅膠沒有特別的限制，其可為任何市售的硅膠，例如獲自壽光市榮豐化工有限公司的硅膠。所述硅膠可為任何形狀，如粉狀、顆粒狀等。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中還含有硅鋁土。硅鋁土具有一定的粘結(jié)強度，能起到粘結(jié)劑的作用。此外，硅鋁土中所含的堿金屬、堿土金屬、碳酸鹽或氧化物、氫氧化物等成分能與煤中的硫反應(yīng)，起到固硫作用，減少SO2排放。由于本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中使用了硅鋁土，因此本發(fā)明粘結(jié)劑中無需額外添加固硫劑，這降低了原料成本，同時簡化了生產(chǎn)工藝。其次，由于硅鋁土中含有大量氧化鋁和二氧化硅，這有利于提高制得的型煤的灰熔點，從而適用于加壓魯奇爐中。另一方面，硅鋁土來源廣泛，價格低廉，因此使用硅鋁土有利于降低成本，適于工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。對本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中所用的硅鋁土沒有特別的限制，其例如來自石家莊邦爾公司B-I牌硅鋁土。所述輔助粘結(jié)劑選自腐植酸鈉、膨潤土和/或木質(zhì)素，優(yōu)選輔助粘結(jié)劑由腐植酸鈉、膨潤土和木質(zhì)素構(gòu)成。對所述輔助粘結(jié)劑組分沒有特別的限制，它們均為市售產(chǎn)品。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中的硅膠含量可為5-15重量％，優(yōu)選6-13重量％，最優(yōu)選6-10重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中的硅鋁土含量可為10-55重量％，優(yōu)選15-50重量％，更優(yōu)選20-40重量％，最優(yōu)選20-30重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中的氨基甲酸銨含量可為7-15重量％，優(yōu)選7-14重量％，更優(yōu)選8-12重量％，最優(yōu)選10-12重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中的腐植酸鈉含量可為10-25重量％，優(yōu)選15-25重量％，最優(yōu)選20-25重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中的膨潤土含量可為20-50重量％，優(yōu)選20-45重量％，最優(yōu)選25-40重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中的木質(zhì)素含量可為1-10重量％，優(yōu)選2-8重量％，最優(yōu)選2-5重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑除硅鋁土、硅膠、氨基甲酸銨以及輔助粘結(jié)劑之外，還可任選含有其他組分如調(diào)節(jié)劑和活化劑，以改善型煤指標。所述調(diào)節(jié)劑用于增加型煤的強度。所用調(diào)節(jié)劑例如為酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂、甲苯二酚甲醛樹脂、聚甲醛、聚氨酯和有機硅等中的一種或多種。所述調(diào)節(jié)劑的用量可為0-10重量％，優(yōu)選0-8重量％，更優(yōu)選2-7重量％，最優(yōu)選4-6重量％。所述活化劑例如為金屬硝酸鹽或錳氧化物，其有助于粘結(jié)劑與原料煤的充分接觸。由于金屬硝酸鹽分解產(chǎn)生的NOx、金屬氧化物具有一定的污染且不太安全，價格也較高，因此本發(fā)明型煤粘結(jié)劑中優(yōu)選不含金屬硝酸鹽。所述金屬硝酸鹽例如為Mg(NO3)。所述錳氧化物例如為MnO2、MnO等。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中， 所述活化劑的含量為0-5重量％,優(yōu)選0-3重量％,更優(yōu)選0-1重量％。需要提及的是，上文所述的各組分含量和優(yōu)選含量可以以任意方式加以組合而不偏離本發(fā)明的范圍。此外，在本發(fā)明中，如果沒有特別指明的話，本發(fā)明型煤粘結(jié)劑的各組分之和為100重量％。本發(fā)明的加壓氣化型煤采用的原料煤為貧煤，貧瘦煤，優(yōu)選山西省屯留礦粉煤、屯留礦煤泥、常村粉煤、常村煤泥。所用原料煤可為粉煤。所述粉煤中可摻有煤泥，其中粉煤與煤泥的重量比可為45-95:55-5，優(yōu)選 50-85:50-15，更優(yōu)選 60-75:40-25，更進一步優(yōu)選 60-70:40-30,最優(yōu)選60-65:35-40。在一個實施方案中，所述煤泥可為洗煤廠煤泥。當(dāng)用于原料煤中時，本發(fā)明型煤粘結(jié)劑的用量通常為0. 1-20重量％，優(yōu)選2-15重量％，更優(yōu)選3-10%重量，最優(yōu)選3-8重量％，基于原料煤的重量。因此，本發(fā)明還涉及一種型煤，其包含原料煤和本發(fā)明的型煤粘結(jié)劑。在優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明涉及一種型煤，其包含原料煤和基于原料煤的重量為0. 1-20重量％，優(yōu)選2-15重量％，更優(yōu)選3-10%重量，最優(yōu)選3-8重量％的本發(fā)明型煤粘結(jié)劑。本發(fā)明還涉及型煤的制備方法，包括原料煤的破碎以及將破碎的煤與粘結(jié)劑混合并成型。為了使原料煤更好地與本發(fā)明粘結(jié)劑混合，且易于成型，將原料煤破碎。破碎后的原料煤粒度通常為< 3_。在使用煤泥的情況下，可直接使用濕煤泥，也可對煤泥進行晾曬。通常在混合前，在破碎的原料煤中加入適當(dāng)?shù)乃?。成型水分的量以物料壓制時不出水為限，通常為5-30重量％，優(yōu)選為5-25重量％，更優(yōu)選為5-20重量％，進一步優(yōu)選為5-15重量％，最優(yōu)選為7-13重量％。本發(fā)明型煤通常在對輥機上成型。所用對輥機及其成型工藝是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。在所述型煤成型后，可對其進行干燥處理或自然風(fēng)干。干燥處理方法及條件是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。本發(fā)明型煤可為各種形狀的，包括但不限于圓球形、橢球形、枕形、多面體形等。本發(fā)明型煤適于采用粉煤和煤泥成型制型煤，尤其是用于制備魯奇爐用氣化型煤。本發(fā)明型煤粘結(jié)劑可以充分利用廉價的粉煤和煤泥。型煤用于魯奇爐氣化，可以大量代替塊煤。解決了塊煤資源緊缺的問題，不需高價購進塊煤，提高了粉煤和煤泥的附加值。可使企業(yè)獲得較好的經(jīng)濟效益，又是發(fā)展企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的一項重要內(nèi)容。研究開發(fā)出的加壓氣化用型煤技術(shù)，進一步擴大了魯奇爐的原料范圍。具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。對整個魯奇爐加壓氣化行業(yè)有著積極重要的指導(dǎo)作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由本發(fā)明型煤粘結(jié)劑制備的型煤具有高落下強度、高熱穩(wěn)定性和高灰熔點的優(yōu)點。更具體地，本發(fā)明型煤制備的型煤具有型煤落下強度> 90%、灰熔融性軟化溫度ST彡1380° C、熱穩(wěn)定性BTS+6彡90%, BTS_3 ( 5%的特點。此外，本發(fā)明造氣型煤粘結(jié)劑成本為每噸型煤55元左右，加工總成本在110元左右，成本低廉，適于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。此外，本發(fā)明中采用的粘結(jié)劑無毒無害，對環(huán)境友好，不產(chǎn)生二次污染，且能固硫，減少SO2排放。此外，用本發(fā)明粘結(jié)劑制備的型煤對魯奇爐無污染，無焦結(jié)，有利于魯奇爐的連續(xù)運行。另外，使用發(fā)明粘結(jié)劑后型煤的反應(yīng)活性較原料煤有所提高。以下實施例闡述本發(fā)明，而非對其進行限制。
實施例測暈方法I.型煤落下強度的測暈方法依據(jù)MT/T925-2004規(guī)定的方法進行，測定方法要點為取一定量的型煤樣品稱重，從2m高處自由落下到規(guī)定厚度的鋼板上，將落下的型煤中粒度大于13mm的型煤塊再次落下，共落下3次，以第3次落下后粒度大于13_的型煤塊質(zhì)量占原型煤試樣質(zhì)量的百分數(shù)，表示型煤的落下強度。2.型煤熱穩(wěn)定性的測暈方法依據(jù)行業(yè)標準MT/T924-2004進行，測定方法要點為從按MT/T 915的規(guī)定采取的型煤樣品中選出無裂紋、基本完整的型煤，從中隨機選出約500g的型煤(準確到0. Olg)，將其均勻放入5個坩堝中，蓋好坩堝蓋，將馬弗爐預(yù)先加熱到900° C，打開爐門，迅速將坩堝放入恒溫區(qū)，立即關(guān)上爐門并計時，準確加熱30分鐘。從馬弗爐中取出坩堝，冷卻至室溫，稱量殘焦質(zhì)量(準確到0. Olg)。將殘焦置于振幅為(40±2)mm,頻率為(240±20)11^1^1的往復(fù)式振篩機上。由于魯奇爐入爐塊煤粒度要求大于6mm，型煤直徑必須> 6mm，而且< 3mm的級分也是一個魯奇爐的一個重要工藝參數(shù)。因此，采用BTS+jPBTS_3作為本發(fā)明型煤熱穩(wěn)定性的衡量指標。為此，選取直徑為6mm和3_的篩子震動5分鐘。按如下公式計算BTS+6和 BTS_3 BTS+6=m+6_/mX 100 (I)BTS_3=m_3_/mX 100 (2)其中BTS+6 型煤的熱穩(wěn)定性指標，單位為百分數(shù)(%);BTS_3 型煤的熱穩(wěn)定性輔助指標，單位為百分數(shù)(%):m殘焦的總質(zhì)量，單位為克(g):m+6_ 粒度大于6mm的殘焦質(zhì)量，單位為克(g):m_3_ 粒度小于3mm的殘焦質(zhì)量，單位為克(g):3.灰熔融件溫度(ST)的測量根據(jù)GB219-74采用角錐法測量。將煤灰與糊精混合塑成三角錐體，放在高溫爐中加熱，根據(jù)灰錐形態(tài)確定ST (軟化溫度)。原料:
I.娃膠獲自壽光市榮豐化工有限公司2.硅鋁土 石家莊邦爾公司3.氨基甲酸銨獲自石家莊邦爾公司
4.腐植酸鈉市售產(chǎn)品5.膨潤土 市售產(chǎn)品6.木質(zhì)素市售產(chǎn)品7酚醛樹脂獲自濟寧澤宇化工有限公司8 聚甲醛石家莊邦爾公司9. MnO2 和 Mg (NO3) 2 為市售產(chǎn)品粘結(jié)劑的制備按下表I配方稱取各組分，混合均勻，備用。表I粘結(jié)劑配方(重量％)
權(quán)利要求
1.一種加壓氣化型煤用粘結(jié)劑，其包含硅膠、硅鋁土、氨基甲酸鹽以及輔助粘結(jié)劑。
2.如權(quán)利要求I的粘結(jié)劑，其中硅膠含量為5-15重量％，優(yōu)選6-13重量％，更優(yōu)選50-70重量％，最優(yōu)選60-70重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。
3.如權(quán)利要求I或2的粘結(jié)劑，其中硅鋁土含量為10-55重量％，優(yōu)選15-50重量％，更優(yōu)選20-40重量％，最優(yōu)選25-30重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項的粘結(jié)劑，其中氨基甲酸銨含量為7-15重量％，優(yōu)選7-14重量％，更優(yōu)選8-12重量％，最優(yōu)選10-12重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項的粘結(jié)劑，其中所述輔助粘結(jié)劑選自腐植酸鈉、膨潤土和/或木質(zhì)素。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項的粘結(jié)劑，其中腐植酸鈉的含量為10-25重量％，優(yōu)選 15-25重量％，最優(yōu)選20-25重量％，膨潤土含量為20-50重量％，優(yōu)選20-45重量％，最優(yōu)選25-40重量％，木質(zhì)素含量為1-10重量％，優(yōu)選2-8重量％，最優(yōu)選2-5重量％，在每種情況下基于該型煤粘結(jié)劑的總重。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項的粘結(jié)劑，其還額外包含調(diào)節(jié)劑和活化劑。
8.如權(quán)利要求7的粘結(jié)劑，其中所述調(diào)節(jié)劑選自酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂、甲苯二酚甲醛樹脂、聚甲醛、聚氨酯和有機硅中的一種或多種，其中所述活化劑為錳氧化物或金屬硝酸鹽。
9.一種型煤，其包含原料煤和權(quán)利要求1-8中任一項的粘結(jié)劑。
10.如權(quán)利要求9的型煤，其中所述原料煤為粉煤或粉煤與煤泥的混合物。
11.如權(quán)利要求9的型煤作為加壓氣化爐原料煤的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加壓氣化爐用型煤粘結(jié)劑，更特別地涉及一種包含硅膠、硅鋁土、氨基甲酸銨以及輔助粘結(jié)劑的加壓固定床造氣型煤粘結(jié)劑本發(fā)明還涉及包含所述型煤粘結(jié)劑的型煤及其制備方法。
文檔編號C10L5/10GK102952601SQ20121047062
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者姜英, 王安民, 韓錦德, 張文平, 王東升, 李忠孝, 劉明銳, 馬軍祥, 高俊, 李會玲, 張凝凝, 李玉云, 武琳琳, 楊秀琴 申請人:山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限責(zé)任公司, 煤炭科學(xué)研究總院