本发明涉及煤化工领域，具体涉及一种型煤及其制备方法和用途。
背景技术：
：褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低阶煤，内含可溶于碱液内的腐殖酸。煤中含氧量高。化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重。存放空气中易风化变质、破碎成块甚至粉末状。中国褐煤储量大，多分布于内蒙、新疆、云南等偏远地区，直接运输因其水分含量高、热值低而导致安全风险大、成本高、经济效益差，同时因其煤质特性而应用范围窄，除直接燃烧外较难应用于其他领域，如果能够对对褐煤资源的高效、充分利用，不但能够缓解我国的能源供应困局，而且可以带动国民经济的发展。将褐煤提质后再利用是降低褐煤能耗、提高利用效率的有效途径，其中干燥脱水提质是褐煤提质的主要手段。但在脱水过程中由于自身应力及外加机械力的作用会产生大量煤粉，导致其加工利用困难。而外加粘结剂将干燥提质后的褐煤制成型煤是一种高效清洁的处理办法，既可以提高资源的利用率，减少环境污染，也可以提高企业的经济效益和社会效益。CN104357121A公开了一种褐煤粘结成型的生产方法，将褐煤块粉碎至3mm以下，添加由聚乙烯醇、羧甲基纤维素和水玻璃以及水组成的复合粘结剂，混合均匀后，在煤棒机中冷挤压成型，成型后的煤棒在60～120℃干燥至水分<10％后得到型煤产品。该技术使用的粘结剂用量大，占煤的10％～35％，成本高。且像现有技术中的常规褐煤成型方式一样，最终制得的型煤热强度不高，在受热条件下容易碎裂成成型前的粉状，导致过程中粉尘量大且粉尘较细，从而无法使用，如气化、热解等领域，加压条件下抗热冲击能力差，是其实际应用亟待解决的一大技术难题。技术实现要素：针对现有技术中存在的弊端，本发明的目的之一是提供一种型煤，原料简单易得、成本低廉，具有高热值和高热稳定性，且在加压条件下抗热冲击能力强。为达此目的，本发明采用如下技术方案：第一方面，本发明提供一种型煤，包括一体成型的褐煤煤粉和禾本科青草。本领域中，型煤是以褐煤煤粉为主要原料，按具体用途所要求的配比，机械强度，和形状大小经机械加工成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述型煤不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。本领域中为了提高成型后的机械强度，又考虑到青草干燥后是一种易燃物，通常倾向于选择从植物中提取或人工合成的高效添加剂木质素作为粘结剂将褐煤煤粉煤加工成型，本发明利用禾本科青草作为天然的辅料，相较于现有技术中的木质素等粘结剂，青草廉价易得且具有丰富的植物纤维和无机物、有机物，本发明禾本科青草是一种常见的杂草，来源极广，就地取材无需深加工，青草实际上是各组分构成的有机复合体，将低阶层的褐煤和廉价易得的禾本科青草掺配，两者发生协同作用，使得褐煤煤粉与禾本科青草组分之间一体化后的均匀性和紧密性相较于现有技术中人工复配的复合添加剂而言更加突出，且青草干燥后的易燃性被抑制，获得的型煤具有高热值和高热稳定性，且在加压条件下抗热冲击能力强，具有高附加值，经济效益显著。优选地，按照所述褐煤煤粉的质量份数为100份计，所述禾本科青草的质量份数为5～20份，例如5份、8份、10份、12份、15份、18份或20份等。优选地，按照所述褐煤煤粉的质量份数为100份计，所述型煤中还包括如下质量份数的组分：淀粉0～5份，例如0份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等；焦油0～10份，例如0份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等；糖浆0～5份，例如0份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等；石灰石0～5份，例如0份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等；腐殖酸钠0～10份，例如0份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等；且各所述组分的质量份数不同时为0。进一步添加粘结剂提高最终型煤的冷热强度，尤其是在受热过程中添加剂炭化与煤形成的碳健可强化煤与煤之间的连接，从而使型煤保持原来形状，减少破碎概率。优选地，所述型煤为圆柱状颗粒。相较于现有技术中压制成型的饼状型煤等其他类型的型煤，本发明将所述配方的型煤设计为圆柱状，进一步提高型煤的比表面积，在加压处理和/或受热过程中利于可挥发物的迅速挥发，从而降低型煤受热挥发过程中的破碎，进一步提高型煤抗热冲击能力，更适于实际应用。优选地，所述型煤的直径为2～25mm，例如2mm、5mm、10mm、12mm、15mm、18mm、20mm、22mm或25mm等，长度为2～60mm，例如2mm、5mm、10mm、12mm、15mm、18mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm等。优选地，所述褐煤煤粉的粒径为6mm以下，例如1mm、2mm、3mm、4mm、5mm或6mm等。第二方面，本发明提供一种如第一方面所述型煤的制备方法，包括如步骤：(1)将包括褐煤煤粉和禾本科青草的原料与水混合，得到膏状混合料；(2)将步骤(1)所得膏状混合料挤压成型，得到湿胚；(3)干燥步骤(2)所得湿胚，得到型煤。优选地，按照所述褐煤煤粉的质量份数为100份计，步骤(1)所述水的质量份数5～20份，例如5份、8份、10份、12份、15份、18份或20份等。优选地，步骤(2)所述挤压成型在粒状成型装置中进行。优选地，步骤(2)所述挤压成型的温度为20～30℃，属于常温。优选地，步骤(3)所述干燥的温度为80～100℃，例如80℃、82℃、85℃、88℃、90℃、92℃、95℃、98℃或100℃等。优选地，步骤(3)所得型煤的含水量为5～20wt％，例如5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％或20wt％等。作为本发明优选的技术方案，所述型煤的制备方法，包括如步骤：(1)将包括褐煤煤粉和禾本科青草的原料与5～20质量份的水混合，得到膏状混合料；(2)将步骤(1)所得膏状混合料挤压成型，得到湿胚；(3)80～100℃干燥步骤(2)所得湿胚，得到含水量为5～20wt％的型煤。第三方面，本发明提供如第一方面所述型煤的用途，所述型煤用作蒸汽机车燃料、工业冶金燃料和民用取暖燃料。与现有技术方案相比，本发明至少具有如下有益效果：1.本发明原料来源极广，低阶层的褐煤和廉价易得的禾本科青草掺配后发生协同作用，使得褐煤煤粉与禾本科青草组分之间一体化后的均匀性和紧密性相较于现有技术中人工复配的复合添加剂而言更加突出，获得的型煤具有高热值和高热稳定性，TS+6可达60％以上，且在加压条件下抗热冲击能力强，煤的运输成本降低，降低运输过程中自燃、爆炸等风险，终端利用效率增加，节能降耗，经济效益显著；2.本发明型煤拓宽了褐煤的应用范围，可有效地用于气化、热解等其他领域，有效增加褐煤的附加值。具体实施方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1一种型煤，包括一体成型的100质量份褐煤煤粉和20质量份禾本科青草，为直径25mm、长60mm的圆柱状颗粒。其制备方法包括如下步骤：(1)将褐煤煤粉和禾本科青草与20质量份水混合，得到膏状混合料；(2)将步骤(1)所得膏状混合料采用粒状成型装置，通过装置的挤压力，使得煤粉挤出成型挤压成型，得到湿胚；(3)采用带式干燥机100℃干燥步骤(2)所得湿胚，得到含水量为5wt％的型煤。实施例2一种型煤，包括一体成型的100质量份褐煤煤粉和4质量份禾本科青草，以及5质量份淀粉和5质量份石灰石，此型煤为直径2mm、长2mm的圆柱状颗粒。其制备方法包括如下步骤：(1)将褐煤煤粉、禾本科青草、淀粉、石灰石与5质量份的水混合，得到膏状混合料；(2)将步骤(1)所得膏状混合料采用粒状成型装置，通过装置的挤压力，使得煤粉挤出成型挤压成型，得到湿胚；(3)采用带式干燥机80℃干燥步骤(2)所得湿胚，得到含水量为20wt％的型煤。实施例3一种型煤，包括一体成型的100质量份褐煤煤粉和10质量份禾本科青草，以及10质量份焦油、5质量份糖浆和10质量份腐殖酸钠，此型煤为直径10mm、长12mm的圆柱状颗粒。其制备方法包括如下步骤：(1)将褐煤煤粉、禾本科青草、焦油、浆和腐殖酸钠，与15份水混合，得到膏状混合料；(2)将步骤(1)所得膏状混合料采用粒状成型装置，通过装置的挤压力，使得煤粉挤出成型挤压成型，得到湿胚；(3)采用带式干燥机90℃干燥步骤(2)所得湿胚，得到含水量为10wt％的型煤。对比例1与实施例3的区别在于：省去禾本科青草。对比例2与实施例3的区别仅在于：将禾本科青草替换为等质量的木质纤维和木质素(质量比为1:2)的混合物。对比例3与实施例3的区别仅在于：将禾本科青草替换为等质量的木质纤维。对比例4与实施例3的区别仅在于：将禾本科青草替换为等质量的木质素。实施例4与实施例3的区别仅在于：型煤的形状替换为饼状，直径为120mm、厚20mm。实施例5与实施例1的区别在于，与褐煤配比的其他组分含量不同：禾本科青草5份、淀粉3份、焦油5份、糖浆2份、石灰石2份、腐殖酸钠5份。实施例6与实施例2的区别在于，与褐煤配比的其他组分含量不同：禾本科青草20份、淀粉5份、焦油10份、糖浆5份、石灰石5份、腐殖酸钠10份。取各实施例的型煤样品100粒进行热稳定性测试。测试方法为：取6-13mm煤样，在(850±15)°的马沸炉隔绝空气加热30min，称量，筛分，以粒度大于6mm的残焦质量占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性指标TS+6。测得各实施例平均TS+6整理于表1。表1样品TS+6样品TS+6实施例160％实施例677％实施例265％对比例116％实施例375％对比例230％实施例462％对比例320％实施例578％对比例422％从表1可以看出，本发明利用禾本科青草这种丰富植物纤维和无机物、有机物构成的有机复合体，禾本科青草不仅来源广，且无需深加工即直接与低阶层的褐煤掺配，两者发生协同作用，使得褐煤煤粉与禾本科青草组分之间一体化后的热稳定性，取得了添加木质纤维与木质素的混合物所无法达到的效果，获得的型煤具有高热值和高热稳定性，且在加压条件下抗热冲击能力强，具有高附加值，经济效益显著。此外，在具有相同配方的前提下，相较于现有技术中压制成型的饼状型煤，本发明将所述配方的型煤设计为圆柱状，进一步降低型煤加压、受热时挥发过程中的破碎，进一步提高型煤抗热冲击能力，更适于实际应用。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页1 2 3