专利名称：：煤砖制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种制煤砖的方法。更具体讲，本方法是在“冷法”(即不超过100℃)制煤砖过程中改进煤砖的生坯强度。本发明者申请的已公开的英国专利2，187，754号中论述了多种不同的冷法制煤砖方法，并且披露了应用组合的糖蜜和无机硬化剂作为粘结剂的有效方法。正在审查中的本发明者的专利申请8721757号中披露了英国专利2，187，754号方法的另一种变更类型，该英国专利是使用浓的糖溶液。这些申请案所披露的内容作为本发明的参考资料。本发明者发现，有许多种冷法制煤砖法都使用含水的粘结剂，虽然从表面上看所制煤砖的最终强度能满足要求，甚至燃烧性能也合格，但所制生坯的初始强度不足。也就是说，当煤砖从成形工序送出时，压碎强度很低，很容易破碎。在工业规模实施中，对生坯进行机械搬运时的破损率太高，使许多整煤砖破掉，需要把碎煤砖再送去加工，或者是成为质量低和价值低的产品。现已发现，向含有水的煤与粘结剂的混合物中加入少量的水泥，特别是在工业加工的正常操作温度条件下，对于生煤坯的初始强度带来物有所值的改进。已经提出了把普通波特兰水泥(“OPC”)作为固体燃料砖的粘结剂，但这种水泥的加入量需要达到占煤砖混合物的5%(重量)或更多，这样就使煤砖的灰分含量增高。本发明者相信，由于种种原因，使用水泥粘结的煤砖在工业上尚未获得成功使用。本发明的令人惊异的发现，就是只要使用有限量的水泥，也就是低于能成功地起粘结剂作用的水泥量，再加上其他粘结剂，就能够提高生煤坯的初始强度。本发明提供用细煤粉冷法制造煤砖的方法，包括将细煤粉与一种粘结剂混合，成为含水的制煤砖混合料，其特征在于该制煤砖混合料中水泥的含量不超过2%(占该混合料重量百分率)，然后将此混合料压制成煤砖，从而可提高所得煤砖的生坯强度。虽然此方法号称是“冷法”，但在工业规模生产中，该混合料进入和离开煤砖成型工序时的温度是高于环境温度，例如在60℃左右。例如，在制煤砖以前可能需要以加热方法干燥细煤粉，这样使混合料保留了显热，或者视煤砖成型方法之不同，可能因摩擦和/或压缩而在成型过程中导致煤砖升温。业已发现，如果煤砖压制工序温度超过50℃，则对于本发明所得的生坯强度有特殊好处。所需要粘结剂是一种糖蜜和无机硬化剂的组合物，或是糖或淀粉溶液与无机硬化剂的组合物，及上面所提及的在我们以前申请的专利中，作为此等粘结剂的实例。也可以使用其他水基的粘结剂，但是所制煤砖的生坯强度不能满足要求。所用的水泥最好是波特兰水泥(OPC)，使用它可以得到良好试验结果，并且价廉易得，但也可以用其他水泥，例如特种波特兰水泥、高氧化铝水泥。另外，也可以使用索雷尔水泥(以氧化镁及氯化镁为主的水泥)。建议在加入含水的粘结剂之前，先将水泥与干的煤粉混合，可以单是用水泥与之混合，或是与其他硬化剂一起与煤粉混合。另外的作法是，当水泥与干的粘合剂，例如淀粉之类合用时，无论带有或不带有硬化剂，都可将水泥加入湿的煤粉中。应当对特定的水泥和煤粉/粘结剂混合料进行定期测试，以保证它们符合要求并使制成的煤砖具有合要求的外观和性质。水泥的凝固和硬化可用已知方法调节，即，可混入适当的水泥和/或加入促凝剂或阻凝剂。优选的条件是水泥用量不超过1%，更好是不超过0.5%(按混合料重量计)。在初步试验中，使用了约为0.5%(重量)水泥，得到良好结果。适用的煤是高品级的非粘结煤，特别是发烟量低的煤，如无烟煤。要求煤粉的粒度大部分小于3毫米，以无烟煤粉末最为适合。本发明也适用于发电站和蒸汽锅炉用煤，以及含有粘结性煤组分和/或经加工煤(例如经轻度氧化或热解)的混合煤。可以是经破碎的煤，或者是切煤工序的直接产物。本发明的制煤砖工序包括从细煤粉制成团块料的一切方法，并且这些团块料可以按市场需要制成任何形状和大小。可以提出的制造团块的方法有挤压、回转辊轧或辊压、模压、回转台压制及造粒，例如使用盘式造粒机。在方法中最好包括一个硬化阶段，以便提高生煤坯强度(改进程度因所用粘结剂而不同)。在后文中，为方便起见只讨论包含糖蜜和一种无机硬化剂的粘结剂。制出的生煤坯在环境温度条件下于1-3天内硬化，达到足够的压碎强度，但是这样煤砖的耐水性能不强。然而可以把煤砖装入不透水的袋中，放在仓库中进一步硬化。但最好是安排一个热固化工序以加快硬化，并且使煤砖具有耐水性能，这个固化工序可以采用200-300℃温度，时间不超过1小时。方便的热固化方法是把煤砖放在传送带上通过一个烘炉，所用的气氛中可含有氮、二氧化碳、水蒸汽和/或氧。需要指出的是，这个热固化工序并不相当于一个碳化工序，因此不但能节省能量，并且以干基计算的固体物收率也非常高。此外，也减少了发生环境污染的危险性。可以外加一步防水剂喷涂或浸液处理来提高煤砖的耐水性能。已知有一些药剂适合于这种用途，例如乙酸铝。本发明还提供按上述方法制得的煤砖。以下由实施例来阐明本发明。实例1将南威尔士产的无因煤粉碎及筛分，得到小于3毫米的煤粉。将此无烟煤与8%糖蜜、1%铁矿石和1%磷酸掺混(按最终组合物重量计)。将此混合料用典型试验用的辊压机制成煤砖，在对比试验中，将同一混合料外加0.25%和0.5%的普通波特兰水泥。在实验室条件下对制得煤砖进行测试，分别在环境温度(20℃)和加热至工业操作温度(60℃)之后进行测试。为生煤坯确立了压碎强度标准测试方法，并且测定各种煤砖的生煤坯破碎指数，后者是测定已碎煤砖碎块的尺寸，方法是在规定的操作之后测定仍留在某一筛网上的重量比率。所得结果表示如下</tables>从这些结果明显看到，加入很少量的水泥即可显著提高生坯强度和破碎指数。实例2一座煤砖加工厂应用经粉碎并筛分至小于3毫米的无烟煤进行连续操作。按实例1将煤粉与糖蜜、铁矿石和磷酸混合，再混入1%(重量)的波特兰水泥。将制成的混合料在辊压机中制成煤砖并进行热固化。观察到煤砖通过机械破坏后，破损量减少，由于破损减少而使产品收率平均增加13%。实例3重复实例1的作法，不同之处是加入占最终组合物重量的0.5%的黄原胶。加入这种胶之后，对于生坯压碎强度只起到勉强够格的作用，但却可使生坯的破碎强度显著提高，从而使机械搬运特性得到改进。实例4重复实例3的操作，不同之处是加入占最终组合物的0.5%(重量)的瓜耳胶。加入瓜耳胶之后，对于生坯压碎强度也是只起到勉强够格的作用，但却使生坯的破碎强度有显著提高，从而使机械搬运特性得到改进。权利要求1.一种用细煤粉冷法制煤砖的方法，包括将细煤粉与一种粘结剂混合，形成含水的制煤砖用混合料，然后将该混合料压制成煤砖，其特征在于该制煤砖用混合料中含有占该混合料不超过2%(重量)的水泥，从而提高所得煤砖的初始的生坯强度。2.按权利要求1的方法，其中的混合料是在升高温度，例如在高于50℃的条件下压制成煤砖。3.按权利要求1或2的方法，其中的粘合剂包含有糖蜜、一种糖或一种淀粉溶液，以及一种无机硬化剂。4.按前述任一权利要求的方法，其中的粘结剂包含有占该混合料重量的5-15%的糖蜜，还含有选自氧化铁(或铁矿石)、碳酸钙(或石灰石)、磷酸钙(或磷酸盐岩)以及氧化铝(或矾土)之中的一种硬化剂，并可任选含有一种酸。5.按前述任一权利要求的方法，其中的水泥是一种普通的波特兰水泥。6.按前述任一权利要求的方法，其中的水泥是在加入粘结剂之前先与干煤混合。7.按权利要求1-5中之任一项方法，其中的水泥是在加入粘结剂期间或之后与煤混合。8.按前述任一权利要求的方法，其中的水泥含量不超过混合料重量的0.5%。9.按前述任一权利要求的方法，其中的制煤砖混合料中还含有一种胶，其含量不超过混合料重量的1%。10.按权利要求9的方法，其中的胶是黄原胶或瓜耳酸。11.按前述任一权利要求的方法，其中的煤是无烟煤粉或其他高品级的非粘结性煤。全文摘要应用一种粘结剂和按混合料计不超过2％(重量)的水泥，将细煤粉压制成煤砖。所得煤砖具改进的初始生坯强度和破碎指数，同时具有优良的最终强度，并且其灰分含量低。文档编号C10L5/10GK1042175SQ88107460公开日1990年5月16日申请日期1988年10月27日优先权日1987年10月28日发明者约瑟夫·戈列克茨卡,罗德尼·泰勒,西蒙·凯利申请人:煤炭工业(专利)有限公司